Satterlyite
La satterlyite est une espèce minérale de phosphate de fer contenant de l'hydroxyle. Elle se trouve dans les schistes phosphatés et a été découverte pour la première fois dans la région de la rivière Big Fish, dans le territoire du Yukon, au Canada[2].
| Satterlyite Catégorie VIII : phosphates, arséniates, vanadates[1] | |
 Satterlyite de la région de Rapid Creek dans le nord du Yukon, Canada | |
| Général | |
|---|---|
| Classe de Strunz | 8.BB20.
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| Classe de Dana | 41.6.4.1
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| Formule chimique | (Fe2+,Mg,Fe)12(PO4)5(PO3OH)(OH,O)6 |
| Identification | |
| Couleur | brun clair, jaune pâle |
| Classe cristalline et groupe d'espace | 3m (3 2/m) - hexagonal scalénoédrique
P3 1m |
| Système cristallin | trigonal |
| Clivage | aucun observé |
| Échelle de Mohs | 4,5 - 5 |
| Trait | jaune clair |
| Propriétés optiques | |
| Indice de réfraction | nω = 1,721(1), nε = 1,719(2) |
| Pléochroïsme | visible |
| Biréfringence | δ = 0,002 ; uniaxale
2V : 10° à 20° (mesuré) |
| Spectre d'absorption | E > O ; (O = jaune pâle ; E = jaune brunâtre) |
| Propriétés chimiques | |
| Densité | 3,68 g/cm3 (mesurée), 3,60 g/cm3 (calculée) |
| Unités du SI & CNTP, sauf indication contraire. | |
La satterlyite fait partie du groupe des minéraux phosphatés. Minéral transparent, brun clair à jaune clair, d'une densité de 3,68 g/cm3, sa structure est constituée de deux paires d'octaèdres (Fe,Mg)O6 distordus à faces partagées, reliés entre eux par des arêtes communes pour former des chaînes doubles le long de l'axe [001][3].
Jack Satterly, à l'origine du nom, est géologue du Département des mines de l'Ontario au Canada, et découvre en 1978[4] ce minéral dans la région de la rivière Big Fish dans le Territoire du Yukon, à l'extrême ouest du Canada[5].
Composition
La formule de ce minéral peut s'écrire (Fe(2+),Mg,Fe(3+)2(PO4)(OH)[3], ou (Fe++,Mg)2(PO4)(OH)[6] ou encore (Fe2+,Mg,Fe)12(PO4)5(PO3OH)(OH,O)6[2]. Des études utilisant les spectres d'absorption optique, on montré que la satterlyite présente des caractéristiques similaires à d'autres minéraux contenant du fer avec des impuretés Fe (III) et Fe (II). Des études par résonance paramagnétique électronique ont également été effectuées sur la satterlyite, en transformant la fine poudre minérale en tube de quartz pour les mesures. Les résultats ont révélé une forte ligne sur g = 2,0 et une autre ligne sur g = 8,0, indiquant la présence d'ions ferreux et ferriques[5].
Structure
La satterlyite est un phosphate de fer hydroxylé avec un groupe d'espace P31m. Sa structure est composée de deux paires d'octaèdres (Fe,Mg)O6 partageant des faces, les deux faces étant liées ensemble en partageant des arêtes pour former des chaînes doubles le long du plan [001]. Les chaînes doubles partagent des ligands avec six autres chaînes doubles pour former un réseau 3D contenant trois tétraèdres PO4, liés par les coins aux octaèdres (Fe,Mg)O6[5]. Les deux octaèdres (Fe,Mg)O6 ont des occupations différentes; le rapport Fe/Mg des sites M est de 0,838(2):0,162(2) pour le site M(1) et de 0,706(2):0,294(2) pour le site M(2). La structure contient trois atomes H; deux partagent des ligands avec deux octaèdres (Fe,Mg)O6 et le troisième atome H fortement désordonné est lié à l'O du tétraèdre PO4[5].
L'holtedahlite et la satterlyite sont deux minéraux aux structures similaires. L'holtedahlite a été trouvée dans une carrière en Norvège et a la formule (Mg12PO4)5(PO3OH,CO3)(OH,O)6 est isostructurale avec la satterlyite[7]. Celle-ci ne contient pas de carbonate à la place du phosphate et présente une structure légèrement différente qui est également apparentée à celle de la phosphoellenbergerite, découverte en Norvège et en Italie[8] et dont la formule est Mg14(PO4)(PO3OH)2(OH)6[5].
La résonance paramagnétique électronique et les études d'absorption optique ont été utilisées pour examiner les minéraux de phosphate de fer satterlyite et gormanite. Les résultats des études optiques montrent que les deux minéraux contiennent des ions ferreux et ferriques[9]. Ces études montrent également que la symétrie de site du Fe(III) dans la satterlyite est tétraédrique déformée. Cependant, les ions Fe(II) ont une structure octaédrique déformée tétraédrique[9]. La structure complexe de la satterlyite est composée de deux paires d'octaèdres déformés partageant des faces de (Fe, Mg)O6, reliées entre elles par des arêtes communes pour former des chaînes doubles le long de [001].
Propriétés physiques
La satterlyite a une couleur brun clair à jaune clair avec un trait jaune clair et une dureté de 4,5 à 5. Elle a une symétrie cristalline non trigonale (pyramide ditrigonale) avec un groupe spatial P3*1m et pas de clivage[4]. Les paramètres du minéral sont a=11.35 Å et c=5.04 Å, le rapport a/c est de 1:0.444 et le volume cellulaire est de 562.28 Å3[2]. Le minéral se présente sous l'une des trois formes suivantes : agrégée (lorsque le minéral est constitué de nombreux cristaux individuels ou d'amas), nodulaire (croissance en cercle autour du centre) ou radiale (le cristal rayonne vers l'extérieur à partir du centre d'un point commun sur le minéral)[6].
Gisements
Jack Satterly a découvert la satterlyite dans des nodules de schiste de la rivière Big Fish[4]. Ces nodules avaient un diamètre d'environ 10 cm, certains étaient constitués uniquement de satterlyite et d'autres présentaient aussi du quartz, de la pyrite, de la wolfeite ou de la maricite. Le spécimen type est maintenant conservé au Musée Royal de l'Ontario[4].
Références
- La classification des minéraux choisie est celle de Strunz, à l'exception des polymorphes de la silice, qui sont classés parmi les silicates.
- (en) « Satterlyite », sur Mindat.org (consulté le )
- (en) « Satterlyite », dans J. W. Anthony, R. Bideaux, K. Bladh, Handbook of mineralogy, (lire en ligne [PDF]) (consulté le )
- (en) J. A. Mandarino, B. Sturman et M. Corlett, « Satterlyite, a new hydroxyl-bearing ferrous phosphate from the Big Fish River area, Yukon Territory », Canadian Mineralogist,‎ (lire en ligne, consulté le )
- (en) Uwe Kolitsch, Michael Andrut et Gerald Giester, « Satterlyite, (Fe,Mg)12(PO3OH)(PO4)5(OH,O)6: crystal structure and infrared absorption spectra », European Journal of Mineralogy, vol. 14, no 1,‎ janvier, février 2002, p. 127–133 (DOI n10.1127/0935-1221/2002/0014-0127)
- (en) « Satterlyite Mineral Data », sur www.webmineral.com (consulté le )
- (en) Gunnar Raade et Micael H Mladeck, « Holtedahlite, a new magnesium phosphate from Modum, Norway », Lithos, vol. 12, no 4,‎ , p. 283–287 (ISSN 0024-4937, DOI 10.1016/0024-4937(79)90019-7, résumé)
- (en) Charles Palache, Harry Berman et Clifford Frondel, Dana's System of mineralogy, vol. II, New York, Wiley
- (en) A. V. Chandrasekhar, M. Venkata Ramanaiah, B. J. Reddy et Y. P. Reddy, « Optical and EPR studies of iron bearing phosphate minerals: satterlyite and gormanite from Yukon Territory, Canada », Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy, vol. 59, no 9,‎ , p. 2115–2121 (ISSN 1386-1425, DOI 10.1016/S1386-1425(03)00017-9, résumé)