Abstract

Our compilation of ~900 published results of analyses for minerals of the tetradymite series (tellurobismuthite, tetradymite, guanajuatite, paraguanajuatite, kawazulite, skippenite, tsumoite, hedleyite, pilsenite, laitakarite, ikunolite, joséite-A, joséite-B) allows compositional fields among naturally occurring Bi–Te–Se–S compounds to be established. New compositional data for ingodite, laitakarite, pilsenite, kawazulite and tellurobismuthite extend previously known compositional limits. Recognized minerals can, for the most part, be satisfactorily and conveniently classified according to the ratio Bi(+ Pb)/(Te + Se + S), into the subsystems (isoseries) Bi2Te3–Bi2Se3–Bi2S3, Bi4Te3–Bi4Se3–Bi4S3 and BiTe–BiSe–BiS. Most minerals show limited compositional variation, but this is generally more extensive in the Se-bearing phases (e.g., laitakarite) and in certain members of the system Bi–Te, such as hedleyite and tsumoite. Substitution of minor Pb for Bi is widespread throughout the group, especially in the Bi4Te3–Bi4Se3–Bi4S3 subgroup. Several possible additional minerals or compositional variants of existing minerals would appear to exist in nature, including Bi4Te2Se, Bi4Te(Se,S)2, Bi3Te2Se and Bi3(Te,S,Se)4. Within the above groups, Bi(+ Pb)/(Te + Se + S) stoichiometry is remarkably constant, in accordance with known and derived structures in which all phases (except those in which Pb is essential) can be envisaged in terms of various combinations of nonvalent five-atom Bi2X3 and two-atom Bi2 layers. Deviation from Bi(+ Pb)/(Te + Se + S) stoichiometry within the isoseries may be linked to stacking disorder. Noting the appearance of many other phases and stoichiometries in experimental work in the system Bi–Te–Se–S and its subsystems, as well as the homologous character of this series, we predict that a significant number of additional mineral phases exist in nature and will be discovered in the future. Many of these, however, cannot be identified by chemical microanalysis alone.

Abstract

Notre compilation d’environ 900 résultats publiés d’analyses de minéraux de la série de la tétradymite (tellurobismuthite, tétradymite, guanajuatite, paraguanajuatite, kawazulite, skippenite, tsumoïte, hedleyite, pilsenite, laitakarite, ikunolite, joséite-A, joséite-B) nous permet de définir les champs compositionnels des composés naturels du système Bi–Te–Se–S. Nous fournissons des données nouvelles pour ingodite, laitakarite, pilsenite, kawazulite et tellurobismuthite qui étendent les limites compositionnelles établies. Dans la plupart des cas, les minéraux connus peuvent être convenablement classifiés selon le rapport Bi(+ Pb)/(Te + Se + S) en sous-systèmes (isoséries) Bi2Te3–Bi2Se3–Bi2S3, Bi4Te3–Bi4Se3–Bi4S3 et BiTe–BiSe–BiS. La plupart des minéraux font preuve de variations compositionnelles limitées, mais ces variations sont plus grandes dans les phases sélénifères, par exemple la laitakarite, et dans certains membres du système Bi–Te, par exemple hedleyite et tsumoïte. La substitution de faibles quantités de Pb au Bi est répandue, particulièrement dans le sous-groupe Bi4Te3–Bi4Se3–Bi4S3. Plusieurs phases minérales possibles et des variantes de minéraux connus semblent exister dans la nature, y inclus Bi4Te2Se, Bi4Te(Se,S)2, Bi3Te2Se et Bi3(Te,S,Se)4. Au sein des groupes, la stoechiométrie est remarquablement constante en termes de Bi(+ Pb)/(Te + Se + S), en accord avec les structures connues et dérivées dans lesquelles tous les composés (sauf ceux où le Pb est essentiel) seraient en fait des combinaisons de couches neutres de Bi2X3 à cinq atomes et des couches de Bi2 à deux atomes. Les écarts à la stoechiométrie en termes de Bi(+ Pb)/(Te + Se + S) dans les isoséries pourraient résulter de défauts d’empilement. Suite à la présence de plusieurs autres phases et autres stoechiométries dans les travaux expérimentaux dans le système Bi–Te–Se–S et ses sous-systèmes, et de la possibilité de séries d’homologues, un nombre important de minéraux nouveaux pourrait exister dans la nature, l’objet de découvertes futures. Plusieurs de ceux-ci ne pourront toutefois pas être identifiés par microanalyse seule.

(Traduit par la Rédaction)

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