Abstract

Compounds containing essential Bi, Pb, Te and S are rare in nature. Aleksite, PbBi2Te2S2, is known from less than ten localities worldwide, and the single other recognized mineral, saddlebackite, Pb2Bi2Te2S3, is known only from the type locality, the Boddington Au deposit, Western Australia. Another phase, unnamed PbBi4Te4S3, had earlier been recognized as homogeneous grains and lamellar intergrowths within an assemblage consisting of aleksite, tellurobismuthite and tetradymite from St. David’s mine, Clogau, Wales, U.K. Re-investigation of this assemblage, including careful micro-analysis to avoid obvious intergrowths of phases, reveals an almost continuous range of compositions between tetradymite and aleksite. Investigations of complex sulfosalt–telluride assemblages from Iilijärvi, a satellite deposit within the Orijärvi orefield, southwest Finland, have revealed compositions approximating to the range Pb5Bi4Te4S7 – Pb7Bi4Te4S9. These occur as fine intergrowths, rarely as larger single lamellae, also with aleksite, within a matrix of giessenite, galena and cosalite. The samples contain abundant gold, seen also as symplectite intergrowths with rutile. Investigation of the microparagenesis of precious-metal-bearing galena – chalcopyrite – pyrite mineralization in quartz veins at Fragant (“Langenleiten”), Carinthia Province of Austria, revealed the presence of several compositionally different Bi–Pb tellurosulfides. Aleksite is the most abundant, followed by unnamed phases with compositions close to Pb3Bi4Te4S5, Pb5Bi4Te4S7 and Pb6Bi4Te4S8. They occur as inclusions in galena and are variably associated with sulfosalts such as lillianite, cosalite, felbertalite and aikinite. The compositional dataset from the above occurrences is difficult to interpret without accompanying structural data. The data, however, suggest the existence of an incremental chemical series with the general formula PbNBi4Te4SN+2. Alternatively, these are not discrete, essentially immiscible phases within a chemically defined modular series, but are simply compositions across a continuous compositional series. If the existence of a series can be proven, tetradymite, Bi4Te4S2, would correspond to N = 0, unnamed PbBi4Te4S3, to N = 1, aleksite, to N = 2, unnamed Pb3Bi4Te4S5, to N = 3, and saddlebackite, to N = 4, where the N values reflect chemical composition, rather than structurally defined homologous order. Indirect support for such a hypothesis comes from the recognition in the literature of four phases (N = 1, 2, 3 and 4) as synthetic products (phases D, E, F and J) obtained at 500 °C. The unnamed phases from Iilijärvi and Fragant may correspond to unspecified higher members of the same series. The lamellar banding with galena and tetradymite, and extended compositional fields observed in the Clogau and Iilijärvi specimens, are highly reminiscent of similar issues in Bi-sulfosalt series, allowing us to speculate that we may be looking at a typical accretional homologous series, with incremental growth in the thickness of layers. In such a scenario, random sequences of stacking of discrete members of the series at the lattice scale are considered to apply, causing chemical variation.

Abstract

Les composés contenant la combinaison de Bi, Pb, Te et S sont rares dans la nature. L’aleksite, PbBi2Te2S2, a été signalée à moins de dix localités dans le monde, et le seul autre minéral, la saddlebackite, Pb2Bi2Te2S3, n’a été trouvé qu’à sa localité-type, le gisement aurifère de Boddington, en Australie occidentale. Une autre phase, PbBi4Te4S3, avait auparavant été signalée en grains homogènes et en intercroissances lamellaires dans un assemblage d’aleksite, de tellurobismuthite et de tétradymite à la mine St. David, Clogau, Pays de Galles. Nous avons examiné ce matériau de nouveau en effectuant des micro-analyses soignées afin d’éviter les intercroissances de phases évidentes. Il en ressort un intervalle de compositions presque continu entre tétradymite et aleksite. Nos études d’assemblages complexes de sulfosels et de tellurures provenant de Iilijärvi, un gisement satellite lié au champ minéralisé de Orijärvi, dans le sud-ouest de la Finlande, a révélé des compositions dans l’intervalle Pb5Bi4Te4S7 – Pb7Bi4Te4S9. Celles-ci se présentent en intercroissances fines, et rarement en lamelles isolées, avec l’aleksite dans une matrice de giessenite, galène et cosalite. Les échantillons sont enrichis en or, qui forme aussi une texture symplectitique avec le rutile. Une étude des microparagenèses impliquant la galène porteuse de métaux précieux, la chalcopyrite et la pyrite dans des veines de quartz à Fragant (“Langenleiten”), province de Carinthie, en Autriche, révèle la présence de plusieurs tellurosulfures de Bi–Pb différant en composition. L’aleksite est le minéral le plus abondant, et ensuite, les phases sans nom ayant des compositions voisines de Pb3Bi4Te4S5, Pb5Bi4Te4S7 et Pb6Bi4Te4S8. Elles se présentent en inclusions dans la galène et sont variablement associées aux sulfosels tels lillianite, cosalite, felbertalite et aikinite. L’ensemble des données de tous ces indices est difficile à interpréter sans information structurale. Nos données, toutefois, font penser à l’existence possible d’une série chimique en incréments ayant la formule générale PbNBi4Te4SN+2. Comme alternative, il ne s’agit pas de phases distinctes, essentiellement immiscibles au sein d’une série modulaire définie chimiquement, mais plutôt tout simplement de compositions dans une série de solutions solides continue. Si on parvient à prouver l’existence d’une série par incréments, la tétradymite, Bi4Te4S2, correspondrait à N = 0, la phase PbBi4Te4S3 sans nom, à N = 1, l’aleksite, à N = 2, la phase Pb3Bi4Te4S5 sans nom, à N = 3, et la saddlebackite, à N = 4; ici, les valeurs de N indiquent la composition chimique plutôt que le degré d’ordre parmi les homologues définis structuralement. L’existence dans la littérature de quatre phases (N = 1, 2, 3 et 4) comme produits de synthèse (phases D, E, F et J) obtenus à 500°C appuie indirectement l’hypothèse. Les phases sans nom provenant de Iilijärvi et Fragant correspondraient à des membres non spécifiés à valeurs de N plus élevées dans la même série. L’aspect de bandes lamellaires avec galène et tétradymite, et les champs étendus de composition dans les échantillons provenant de Clogau et Iilijärvi, rappellent des questions semblables dans la série de sulfosels de bismuth, ce qui nous permet de croire que nous pourrions avoir ici une série d’homologues typique, montrant une accrétion dans l’épaisseur des couches. Dans un tel schéma, un empilement aléatoire de membres distincts de la série à l’échelle de la maille pourrait bien expliquer les variations en composition.

(Traduit par la Rédaction)

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