奥腾斯矿——来自中国贵州省晴隆县的矿物

文/［捷克］吉日·塞科拉（Jiěí Sejkora）、［捷克］雅罗斯拉夫·希尔斯（Jaroslav Hyršl）

翻译/刘永华 插图/葛若雯

奥腾斯矿［Na（SbO）（SbS）·3HO］属于六方晶系，空间群 P6，晶胞参数源于X 射线粉末衍射数据，具体如下：a=14.1758（2），c=5.5712（1）Å，V=969.57（3）Å，Z=2。奥腾斯矿是水氧硫锑钾石的钠显性类似矿物，X 射线粉末衍射图中反射最强的是［d（Å）（I）（hkl）］：12.29（60）（100）；4.64（50）（120）；4.12（50）（201）；2.991（80）（221）；2.906（100）（131）；2.679（50）（410）。晴隆锑矿床位于中国贵州省晴隆县，奥腾斯矿正是发现于该矿床（25°309’N；105°109’E）的标本中。奥腾斯矿形成于辉锑矿浅表风化作用。常出现在长度5 厘米以上、宽度6 毫米，且结构规则、端头完整的辉锑矿晶体上，并形成1 毫米厚的外包层。奥腾斯外层由直径达0.3 毫米的球体构成，呈红棕色，玻璃光泽，条痕黄棕色。奥腾斯矿断口不规则，易碎，未观察到解理，没有荧光。其摩氏硬度（Mohs）约为3.5，理论密度为4.14 克/立方厘米。从光学角度看，是正光性一轴晶，折射率n 为1.99（从格拉德斯通—戴尔关系计算得出），具有橙红到红色的弱多色性。电子探针分析平均结果为：NaO 7.44、KO 0.10、SbO84.64、S 7.43、HO（根据热重分析）4.60,–S=O–3.71，总重量为100.50%，基于15 个阴离子，根据经验得出对应的化学式（NaK）（SbO）（SbS）（OH）·3.01HO。该矿物是为了纪念贝特霍尔德·奥腾斯（Berthold Ottens）而命名。

简 介

含有奥腾斯矿的标本最先发现于2004 年，最初被认为是水氧硫锑钾石，它们应该是同一批标本中发现的，因为自那以后再没有类似的标本出现。可能目前世界上仅存有几十块标本。

图1 生长在辉锑矿上的葡萄状深红色奥腾斯矿，带浅黄色非晶质氧化物，7.6 厘米，产自贵州晴隆。马库斯·奥里列里（Marcus Origlieri）藏品 摄影/温德尔·威尔逊（Wendell Wilson）

图2 葡萄状深红色奥腾斯矿，所在的辉锑矿外面覆盖浅黄色非晶质氧化物和微晶萤石，3 毫米，产自贵州晴隆。马库斯·奥里列里藏品 摄影/马库斯·奥里列里

奥腾斯矿是一种珍稀矿物，是德国矿物学家贝特霍尔德·奥腾斯（Berthold Ottens）最早发现的，经过国际矿物学会新矿物及矿物命名委员会批准，该矿于2006 年被命名为“奥腾斯矿（Ottensite）”。奥腾斯先生曾撰写多篇关于中国和印度矿物产地的文章，并发表在《矿物学记录（Mineralogical Record）》《岩石与矿物（Rocks &Minerals）》《Lapis》以及《矿物的世界（Mineralien Welt）》等刊物上，其中最重要的几篇文章要数奥腾斯写于2003 年和奥腾斯与其他人合作于2004 年、2005 年的文章以及发表在《矿物学记录》上的多篇文章。他被公认为在中国矿物及产地领域少有的专家之一，他所发现的这块正模标本收藏于捷克共和国布拉格国家博物馆，目录号为“P1p 1/2006”。

发 现

奥腾斯矿最初被发现于中国贵州省西南部晴隆县晴隆矿区（25°309’N；105°109’E）采集的多块标本上。晴隆属于较大的矿区，有多座矿山，其中最重要的是大厂矿。遗憾的是，奥腾斯矿标本的具体产地至今尚不明确。

晴隆矿床是火山沉积矿床，辉锑矿是其中最主要的矿石，晶体长度可达数厘米，相关矿种有石英、黄铁矿、萤石、方解石和黏土矿物。晴隆矿出产的表生矿物碳绒铜矾和黄锑华，奥腾斯矿是氧化带的辉锑矿经风化后表生矿物。

奥腾斯矿在晶体标准、端头完整的辉锑矿上形成了1 毫米厚的外壳，辉锑矿晶体可以长达5 厘米，6 毫米宽，在有的地方，奥腾斯矿会被一层薄薄的黄色粉末状非晶质氧化锑所覆盖。奥腾斯矿形成的外壳通常直接长在辉锑矿上，有时辉锑矿与奥腾斯矿的外壳之间也会存在空隙。奥腾斯矿外壳由直径可达0.3 毫米的球体构成，球体表面通常光滑且带有光泽；但是在某些情况下，奥腾斯矿外层也会由六角棱柱{100}且顶端为c{001}的晶体构成。发育良好的柱状晶体呈放射状的情况则很少见。

物理和光学特性

奥腾斯矿为红棕色，具有玻璃光泽，有一定脆性，断口不规则，条痕呈黄褐色，未观察到解理。在薄片状态下，奥腾斯矿是透明的，呈现深红色，在短波和长波紫外灯光下，没有荧光。其硬度经估测约为3.5（摩氏），因为矿物集合体粒度较小，所以密度是不可测量的，但是依据从经验公式和从X 射线粉末衍射数据提炼的晶胞参数计算，其密度为4.14 克/立方厘米。奥腾斯矿为正光性一轴晶，折射率远高于1.74，根据格拉德斯通—戴尔关系式计算，可得出n 为1.992。奥腾斯矿具有微弱多色性：橙红到红色。

X 射线研究

用人工精选的奥腾斯矿标本制作X 射线粉末衍射图，可观察到其衍射线与水氧硫锑钾石相似，尤其与合成物Na（SbO）（SbS）（OH）·2.4HO 类似。晶胞参数是从X 射线粉末衍射图中获得的（如表1 所示），通过Philips X'Pert APD 衍射仪（40kV，

40mA），使用CuKα1 辐射在分段扫描模式（0.02°/30s）下，5–110°的2θ 角范围内收集衍射数据。使用ZDS程序包（Ondruš，1993）中的Pearson VII 剖面外形函数计算反射的位置和强度。奥腾斯矿的六角形晶胞（空间群P6）通过类比水氧硫锑钾石和合成材料的六角形单位晶胞得出，其中水氧硫锑钾石的结构式为（K，Na）（SbO）（SbS）（OH）x·（2.8—x）HO，合成材料的结构式为Na（SbO）（SbS）（OH）·2.4HO。奥腾斯矿的晶胞参数如下：a=14.1758（2），c=5.5712（1）Å，V=969.57（3）Å，该参数通过巴勒姆（Burham）程序从X 射线粉末衍射数据中提取。表2 中提供了奥腾斯矿与类似矿的物理性质的对比。

表1 奥腾斯矿的X 射粉末衍射数据

晶体结构

因为缺少足够尺寸和质量的晶体，所以不可能进行单晶X 射线衍射研究。萨贝利（Sabelli）等人对类似奥腾斯矿的合成矿物的晶体结构进行了研究，也对水氧硫锑钾石的晶体结构进行了研究。类水氧硫锑钾石合成物的矿晶结构特点是存在无数的与6轴平行的通道，这些通道通过SbO呈金字塔形相互连接形成。根据统计数据分析，第一种碱性位点［M（HO）］处于通道中，具有沸石的特征，而第二个位点则位于通道壁里面。类似水氧硫锑钾石的合成物因为具有多孔晶体结构（包含的通道的直径为0.7 纳米）和半导体特性，是一个很有吸引力的研究课题。

表2 奥腾斯矿和类似矿物比较

化学成分

用法国卡梅卡（CAMECA）公司的SX 100 电子微探针，在波长色散模式下进行定量化学分析，其中加速电位为15 千伏，采样电流为20 纳安，电子束大小为5 微米。一般采用钠长石、透长石、锑和硫化锌作为标准，当采用其他硫标准时，例如黄铜矿、重晶石或者辉锑矿，奥腾斯矿的硫含量（约30%以下）与产自意大利的赛迪那矿（Cetine mine）的水氧硫锑钾石一样会出现较大偏差。使用PAP（Pouchou and Pichoir）矩阵矫正软件包转化原始强度，表3 所示为奥腾斯矿八次分析的平均值，基于15 种阴离子，其经验结构式：（NaK）（SbO）（SbS）（OH）·3.01HO。简化结构式为Na（SbO）（SbS）·3HO。

表3 奥腾斯矿的化学成分

热分析和红外分析

热重和差热分析曲线以及逸出气体分析通过塞塔拉姆（SETARAM）公司的高温热重分析仪获得，条件如下：10°C min，动态大气20ml.min，样本质量7.5毫克，并在20—1050 摄氏度范围内进行测量。在20—400 摄氏度范围内，观察到质量减少4.60%，无SO逸出；在400—1050 摄氏度范围内，热曲线呈现更加复杂的特点，质量多次减少和增加，多次放热和吸热，至少在三个温度范围内逸出SO。

奥腾斯矿的红外光谱通过使用美国尼高力仪器公司红外分光光度仪和KBr 压片法，在4000—400cm范围内获取。所测量的吸收频带有3444、1634、1018、993、762、633 以及498cm。该红外光谱与产自赛迪那矿的水氧硫锑钾石的光谱相似。吸收频带为3444cm时，较强的频带与HO 分子和羟基中的O—H 伸缩振动有关；吸收频带为1630cm时，不同的频带显示存在结构性水分子；800—450cm区域内的频带（最强频带为633cm）则是因为金属—氧（Sb—O）键的振动而产生。

相关矿物

奥腾斯矿的成分与水氧硫锑钾石—奥腾斯矿系列中理想型钠端元成分非常接近，产自赛迪那矿的水氧硫锑钾石中存在钠，说明水氧硫锑钾石和奥腾斯矿之间可能至少存在部分类质同象系列。正如萨贝利等人提出的，对于类似水氧硫锑钾石的矿物的理想型化学公式（K，Na）（SbO）（SbS）（OH）·（2.8–x）HO，已公布的数值有x=0.5（产自赛迪那矿的水氧硫锑钾石）和x=0.6（水氧硫锑钾石的合成钠类似物）。对于产自晴隆的奥腾斯矿，当K+Na=2.69 到3.09apfu 时，X 值接近0。

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