Abstract

Minerals of the system ZnS–CdS formed between 400 and 725°C in active fumaroles at the Kudriavy volcano, Iturup Island, Russia, were studied using scanning electron microscopy with energy dispersion, X-ray diffraction and with an electron microprobe. The composition of these minerals varies widely: Zn 2.46–57.7, Cd 2.38–69.5, Fe 0.72–13.6 wt.%, and thus covers almost the entire ZnS–CdS series. Two types of solid solutions occur: cubic, from 0 to ∼8 mol.% CdS, and hexagonal, from α17 to 100 mol.% CdS, separated by a two-phase transition zone. Three different mechanisms of substitution account for the range of composition: Zn-for-Fe in sphalerite, Zn-for-Cd in wurtzite–greenockite, and Cd-for-Fe in greenockite. The incorporation of Cu and In, up to 2.92 and 4.75 wt.%, respectively, is noted in sphalerite, and up to 1.27 wt.% Cu and 2.75 wt.% In, respectively, in minerals of the wurtzite–greenockite series. Both elements evidently occur as the roquesite component in solid solution. Zinc-rich species are metal-deficient, whereas Cd-rich species are sulfur-deficient. The range of nonstoichiometry in minerals of the system ZnS–CdS studied is in the order of 2.6 at.%, or 0.05 apfu S. We conclude that there is not a complete solid-solution between wurtzite and greenockite in the temperature range studied owing to a phase transition in ZnS and a change in the structure type. Phase relations for the temperature range studied proved to be identical with those established for synthetic compounds. In a fumarolic environment, crystals of Cd-rich sulfides of the system ZnS–CdS precipitate mainly at lower temperatures (400°C) than those of Zn (up to 725°C).

Abstract

Les minéraux du système ZnS–CdS, formés entre 400 to 725°C dans les fumerolles actives du volcan Kudriavy, sur l’île d’Iturup, en Russie, ont été caractérisés par microscopie à balayage avec dispersion d’énergie, par diffraction X et avec une microsonde électronique. La composition de ces minéraux varie grandement: Zn 2.46–57.7, Cd 2.38–69.5, Fe 0.72–13.6% (poids); la série ZnS–CdS presqu’entière semble représentée. Nous trouvons deux solutions solides, cubique, de 0 à α8 mol.% CdS, et hexagonale, entre α17 et 100 mol.% CdS, séparées par une zone de transition à deux phases. Trois différents mécanismes de substitution rendent compte de l’intervalle compositionnel: Zn-pour-Fe dans la sphalérite, Zn-pour-Cd dans la série wurtzite–greenockite, et Cd-pour-Fe dans la greenockite. Nous signalons l’incorporation de Cu et In, jusqu’à 2.92 et 4.75%, respectivement, dans la sphalérite, et jusqu’à 1.27 et 2.75%, respectivement, dans les minéraux de la série wurtzite–greenockite. Les deux éléments sont évidemment liés à la composante roquesite dans la solution solide. Les échantillons riches en zinc accusent un déficit en métaux, tandis que les échantillons riches en Cd sont déficitaires en soufre. Les écarts à la stoechiométrie affectant les minéraux du système ZnS–CdS seraient de l’ordre de 2.6% (atomique), ou bien 0.05 apfu S. Il ne semble pas y avoir de solution solide complète entre wurtzite et greenockite dans l’intervalle de température étudié à cause de la présence d’une transition de phase dans le ZnS et un changement de structure. Les relations de phases sur l’intervalle de températures étudié s’avèrent identiques à celles établies avec les composés synthétiques. Dans un milieu fumerollique, les cristaux de sulfures riches en Cd du système ZnS–CdS sont précipités surtout à plus faibles températures (400°C) que ceux riches en Zn (jusqu’à 725°C).

(Traduit par la Rédaction)

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