Crystal Chemistry of Tetrahedrite Solid-Solution: Epr and Magnetic Investigations

Abstract

One hundred and thirty samples from the collection of the Natural History Museum in Florence, labeled as tetrahedrite, have been extensively studied by means of SEM, XRD, EPMA, DTA, EPR and SQUID techniques. Wide-ranging substitutions, confirmed by compositional data, play a fundamental role in the thermal behavior, "stabilizing" natural tetrahedrite with respect to the synthetic equivalent. In order to determine the valence state and site occupancies of Cu and Fe, electron paramagnetic resonance (EPR) and magnetic measurements were performed on selected samples of natural tetrahedrite. EPR measurements were performed down to 130 K, and magnetic susceptibility measurements, in the range 2-300 K. EPR magnetic parameters were determined on the basis of spectral simulations. The behaviour of --1 versus temperature was interpreted by means of Heisenberg's model, thus yielding values for the Curie and Weiss constants. All samples are characterized by the presence of small amounts of Cu 2+ and Fe 2+ ; Fe 3+ was detected only in metal-deficient samples. Both Cu and Fe occupy the tetrahedral site; whereas in some samples the former appears aggregated in dimers, the latter is randomly distributed over the lattice. The results of the study confirm the crystal-chemical formula of the tetrahedrite samples investigated.Keywords: tetrahedrite solid-solution, compositional data, thermal behavior, electron paramagnetic resonance, magnetic susceptibility, crystal chemistry, cupric ion. SOMMAIRENous avons caractérisé cent-trente échantillons appelés tétraédrite dans la collection du Musée d'Histoire Naturelle à Florence par microscopie électronique par balayage, diffraction X, analyse par microsonde électronique, analyse thermique différentielle, résonance paramagnétique des électrons, et la technique SQUID. Des substitutions d'étendue importante, confirmées par données chimiques, exercent un rôle fondamental dans le comportement thermique, "stabilisant" la tétraédrite naturelle par rapport à l'équivalent synthétique. Afin de déterminer la valence et la position de Cu et Fe, nous avons déterminé la résonance paramagnétique des électrons (RPE) d'échantillons naturels choisis jusqu'à 130 K, et les propriétés magnétiques sur l'intervalle 2-300 K. Les paramètres magnétiques des spectres RPE ont été déterminés par simulation. Le comportement de --1 en fonction de la température a été interpreté au moyen du modèle de Heisenberg, menant ainsi à une évaluation des constantes de Curie et de Weiss. Tous les échantillons contiennent de faibles quantités de Cu 2+ et de Fe 2+ . En revanche, on a décelé le Fe 3+ seulement dans les échantillons déficitaires en métaux. Le Cu et le Fe occupent le site tétraédrique. Tandis que le Cu semble agencé en dimères, le Fe serait plutôt distribué de façon aléatoire dans le réseau. Les résultats de notre étude confirment la formule cristallochimique des échantillons de tétraédrite étudiés. (Traduit par la Rédaction)Mots-clés: solution solide de la tétraédrite, données sur la composition, comportemen...

Electrodeposited semiconductors at room temperature: an X-ray Absorption Spectroscopy study of Cu-, Zn-, S-bearing thin films

“…These samples, considered in previous studies [29][30][31][32][33], are labelled in the following as indicated in Table 2.…”

Tetrahedrite-(Hg), a new ‘old’ member of the tetrahedrite group

“…Charlat and Lévy, 1975;Mozgova and Tsepin, 1983;Johnson et al, 1987;Makovicky and Karup-Møller, 1994). Johnson et al (1987) proposed a relationship between the unit-cell parameter and chemistry: where Cu* = 2.0 -(Fe + Zn + Hg + Cd) and the coefficient of the Hg term is corrected according to Di Benedetto et al (2002). As the sum of Fe, Zn and Hg is slightly larger than 2 apfu in all the three samples studied, the term Cu* was ignored.…”

Enargite-luzonite hydrothermal vents in Manus Back-Arc Basin: submarine analogues of high-sulfidation epithermal mineralization

“…13 B). The mineralogy of the flange (see 4.1) suggests that Cu in the solids of the internal layer a is as Cu + (luzonite, enargite; Di Benedetto et al, 2011), whereas in the external layer b a little proportion of solid Cu is in the form of Cu 2+ phases (tetrahedrite-tennantite; Pattrick et al, 1993;Di Benedetto et al, 2002), but generally it will be as Cu + (luzonite, enargite, covellite). In other words, in the internal flange layer (a) Cu is dominantly present as Cu + in the percolating fluid and only as Cu + in the solids, whereas in the external layer (b) a small proportion of the Cu may be as Cu 2+ in both the fluid and solids although its major part is still as Cu + .…”