Abstract

The optical absorption spectra of yellow fluorite crystals from hydrothermal barite–fluorite veins of the Erzgebirge, eastern Germany, are characterized by a broad absorption band with a peak at 433 nm that shows a subtle vibronic structure. The optical absorption behavior of the crystals is attributed to the presence of O3  centers in the structure; the O3 molecules were incorporated during crystallization. The presence of the O3  centers implies that a very specific chemical reaction must have taken place during crystallization, under particular physicochemical conditions. Thermal stability constraints of the yellow coloration suggest that the fluorite formed at low to moderate temperatures (below 250 to 400°C), which agrees with homogenization temperatures determined on fluid inclusions entrapped in the crystals (below 150°C). The crystals have a middle-rare-earth-element-enriched signature. The depletion of the light rare-earth elements in the fluorite-forming fluids was caused by the precipitation of Ce-rich phases prior to the formation of fluorite, whereas the incorporation of the heavy rare-earth elements into fluorite was suppressed by the formation of carbonate complexes in the hydrothermal fluids. Fluid-inclusion data show that fluorite formation occurred in a comparably stagnant environment typified by the mixing of fluids of different salinity and composition, namely a highly saline, CaCl2- and NaCl-rich brine that contained some Na2SO4, Na2CO3, NaHCO3, CaSO4, and SrSO4, as well as a NaCl-dominated fluid of distinctly lower salinity. Fluorite precipitation from the cooling hydrothermal fluids occurred in a relatively reducing environment under near-neutral conditions. We propose a chemical reaction that may have led to the formation of O3  centers in the structure, and that may also explain the formation of the yellow coloration of fluorite in other hydrothermal systems. In particular, fluorite precipitation in some Mississippi-Valley-type deposits apparently occurred under very similar environmental conditions.

Abstract

Les spectres d’absorption optique de cristaux de fluorite jaune provenant de veines hydrothermales à barite–fluorite dans la chaîne Erzgebirge, dans l’est de l’Allemagne, montrent une absorption floue ayant un maximum à 433 nm et une structure vibronique subtile. Le comportement en absorption optique des cristaux serait attribuable à la présence de centres O3  dans la structure; les molécules O3 auraient été incorporées lors de la cristallisation. La présence de centres O3  implique qu’une réaction très spécifique doit avoir eu lieu lors de la formation, sous conditions physicochimiques particulières. Les contraintes de stabilité thermique de la coloration jaune font penser que la fluorite s’est formée à températures faibles ou modérées (sous 250 à 400°C), ce qui concorde avec les températures d’homogénéisation des inclusions fluides piégées dans les cristaux (inférieures à 150°C). Les cristaux font preuve d’enrichissement en terres rares intermédiaires. L’apauvrissement des terres rares légères dans la phase fluide formant la fluorite aurait été causé par la précipitation précoce de phases riches en Ce avant la formation de la fluorite, tandis que l’incorporation des terres rares lourdes était due à la formation de complexes carbonatés dans la phase fluide. D’après les données sur les inclusions fluides, la fluorite se serait formée dans un milieu relativement stagnant où a pu se faire un mélange de phases fluides de salinité et de composition différentes; un était fortement salin, une saumure riche en CaCl2 et NaCl contenant aussi Na2SO4, Na2CO3, NaHCO3, CaSO4, et SrSO4, et l’autre, un fluide contenant NaCl mais de plus faible salinité. La précipitation de la fluorite à partir de la phase fluide en se refroidissant a eu lieu dans un mileu relativement réducteur et près de la neutralité. Nous proposons une réaction chimique qui pourrait expliquer la formation des centres O3  dans la structure, et aussi de la coloration jaune de la fluorite d’autres systèmes hydrothermaux. En particulier, la précipitation de la fluorite à certains gisements de type Mississippi Valley se serait déroulée dans un milieu très semblable.

(Traduit par la Rédaction)

You do not currently have access to this article.