SCHWEIZ. MINERAL. PETROGR. MITT. 70, 309-314, 1990

La Geminite, Cu2As2O7.3H2O, un nouveau minéral de la mine
de Cap Garonne, Var, France

par Halil Sarp 1 et Pierre Perroud 2

 

Abstract

Geminite, ideally Cu2As2O7.3H2O occurs on a specimen found at Cap Garonne (Var), France, with tennantite, covellite, chalcanthite. lavendulan, antlerite, brochantite, all of which occur in a quartz gangue. The crystals, light green to sea green in colour, are euhedral and intergrown. They are tabular on {001}. slightly elongated parallel to [100]. The forms present are {001}, {100}, {010}, {hk0}, {h-k0}, {-hk0} and {-h-k0}. All of the crystals are twinned by contact on (001), polysynthetic parallel to (001). The crystals are up to 0.3 x 0,06 mm.

Streak very pale green, lustre vitreous, transparent. Mohs hardness 3 to 3.5. They are non-fluorescent, fracture irregular, brittle with one perfect cleavage on {001}. A chemical analysis was carried out by means of atomic absorption and H2O by TGA: CuO 36.5; As2O5 52.4; H2O 11.0, total 99.9 wt. % . The minerai is triclinic, with a = 6.395(3), h = 8.110(3), c = 15.732(9) Å. α = 92.01(5)°, β = 93.87(5)°, γ = 95 02(4)°, V = 810.3(5) Å3 and Z = 4. The density is 3.70(2) (meas.) and 3.71 g/cm3 (calc.). The strongest lines in the X-ray diffraction pattern are [d in Å, (hkl), Ivis.]: 7.83, (002), 100; 3.925, (004), 60; 3.260, (0-23), 70; 3.107, (12-2), 40; 3.070, (201), 70; 2.825, (20-3), 40; 2.611. (2-20, 006), 50. Geminite is biaxial (+) with 2 V = 75(5)°, 2 Vcalc. = 71°; α = 1.656(2), β = 1.692(2), γ = 1.770(5) at 590 nm. Optical orientation: α': (001) ≈ 90°, β': a = 17-18,5°, γ':b = 13°. The name is from the Latin "gemini" meaning twins, because the minerai is extremely twinned.

Keywords: Geminite, Arseniates, new mineral, France.

Introduction

L'échantillon contenant la geminite a été récolté par M. lltis, de Rimbach, à la mine de Cap Garonne (Var). Ce minéral est associé à la tennantite, covellite, chalcanthite, lavendulane, antlerite et brochantite, sur une gangue de quartz. La gîtologie et la minéralogie de cette mine ont été récemment étudiées par MARI et ROSTAN (1986).
Nous avons donné le nom de geminite en relation avec le mot latin «gemini» (jumeaux) du fait que le minerai est extrêmement maclé.
Ce nouveau minéral et son nom ont été approuvés, avant la publication, par la Commission des Nouveaux Minéraux et des Noms de Minéraux de l'Association Internationale de Minéralogie (I.M.A.). L'holotype est déposé au département de minéralogie du Muséum d'Histoire naturelle de Genève (No. 435/80).

Propriétés physiques et optiques

Les cristaux de geminite sont transparents, de couleur vert clair à vert bleu avec un éclat vitreux et une poussière vert très clair. Ils ne sont pas fluorescents aux U.V. Ils ont une cassure irrégulière et une dureté de 3-3.5. Le clivage {001} est parfait. Les cristaux très abondants sont idiomorphes et enchevêtrés sur l'échantillon; ils atteignent une longueur de 0.3 mm et une épaisseur de 0.06 mm. Ils sont tabulaires sur {001}, légèrement allongés parallèlement à [100] (Fig. 1). Les formes observées sont {001}, {100}, {010}, {hk0}, {h-k0}, {-hk0} and {-h-k0}. Les cristaux sont tous extrêmement maclés par contact sur (001) et polysynthétiquement parallèles à (001). Le minéral est soluble dans HCI dilué. La geminite est optiquement biaxe (+) avec 2 Vmes. = 75(5)°, 2 V calc. = 71° et α = 1.656(2), β = 1.692(2), γ = 1.770(5) à 590 nm. La dispersion est faible, avec r > v. L'orientation optique est: α': (001) ≈ 90°, β': a = 17-18.5°, γ': b = 13° (Fig. 2). Les angles phi et rho n'ont pas pu être obtenus à cause des lamelles maclées des cristaux qui sont très minces. Le pléochroïsme est très faible dans les cristaux épais: α et β incolore,γ vert très clair à gris clair. La densité mesurée avec les liqueurs denses est 3.70(2) g/cm3. La densité calculée est 3.71 g/cm3. Le calcul de la relation de Gladstone-Dale en utilisant les constantes de MANDARINO (1981) donne une compatibilité excellente avec 1- kp/kc = -0.035.

Fig. 1. En haut: un ensemble de cristaux de geminite. En bas: détail d'un cristal formé par trois individus. Photographie au microscope électronique à balayage du Muséum de Genève, par le Dr Jean Wuest.

Fig. 2. L'orientation optique de la geminite et les angles entre les arêtes mesurés au microscope polarisant.

Composition chimique

Comme le minéral était très abondant et pur sur deux échantillons, et qu'il n'y avait aucun problème de séparation des autres phases, nous en avons récolté, sous le binoculaire, 12.1 mg dont la pureté a été contrôlée par des diagrammes de poudre. Ainsi, 6.6 mg ont été utilisés pour l'absorption atomique et 5.5 mg pour l'eau par ATG (Mettler TA1) (Fig. 3). Entre 200 et 250 °C, le minéral est anhydre.
Les résultats analytiques sont: CuO 36.5, As2O5 52.4, H2O 11.0, total = 99.9% poids. La formule empirique établie sur la base de 10 atomes d'oxygène est:
Cu2.08As2.06O7.24.2.76H2O ou, idéalement:
Cu2As207.3H2O.

Fig. 3. Analyse thermopondérale sur 5.5 mg de geminite.

Données radiocristallographiques

Le diagramme de poudre de la geminite a été obtenu avec les caméras de Guinier-Hägg et de Gandolfi (114.6 mm de diamètre, Cu Kα). Les valeurs de dcalc. et dmes. sont données dans le tableau 1. Comme tous les cristaux sont maclés, les diagrammes de diffraction de monocristaux sont difficiles à obtenir. Néanmoins nous avons pu utiliser un petit fragment de clivage qui était acceptable optiquement. Avec la méthode de rotation, nous avons obtenu les dimensions suivantes de la maille élémentaire: a = 6.4, b = 8.1, c = 15.7 Å. Le diagramme de précession hk0, de bonne qualité, a donné l'angle γ = 95° et confirmé les dimensions a et b. En revanche 0kl et h0l sont très influencés par le maclage. Sur 0kl nous avons mesuré un angle α = 92° qui nous permettait d'obtenir b = 8.1 et c = 15.7 Å. L'angle β est difficile à mesurer d'une façon exacte sur la strate h0l; sa valeur semble comprise entre 94.5 et 96.5°. En nous fondant sur ces données, nous avons utilise la méthode ITO pour indexer le diagramme de poudre. Cette indexation est raisonnable (Tab. 1) du fait qu'elle confirme les dimensions de la maille élémentaire obtenue par les méthodes de rotation.

Tab. 1 Diagramme de poudre de la geminite (caméra de Guinier-Hägg, CuKα1 radiation).

Ensuite ces paramètres ont été affinés par la méthode des moindres carrés à partir du diagramme de poudre. Le minéral est triclinique avec: a = 6.639(3), b = 8.110(3), c = 15.732(9) Å, α = 92.01(5)°, β = 93.87(5)°, γ = 95.02(4)°. V = 810.3(5) Å3. Le rapport a:b:c calculé à partir de la dimension de la maille élémentaire est: 0.8186:1:1.9398. Pour c < a < b, ce rapport est 0.5155:1:0.4065. Avec Z = 4 et la formule chimique, la densite calculée dcalc. vaut 3.71 g/cm3. Ces données sont résumées dans le tableau 2.

Tab. 2 Données cristallographiques de la geminite

Discussion et conclusion

Ce nouveau mineral est la phase naturelle de l'arséniate bicuprique trihydraté (A.B.T.) qui a été synthétisé, entre autres, par GUILLEMIN (1956), à température ordinaire, en dissolvant 9.2 g de As2O5 anhydre dans 100 cm3 d'eau en y ajoutant lentement 3.5 g de malachite. Nous avons synthétisé l'A.B.T. avec la même méthode afin de pouvoir étudier ses propriétés physiques et optiques, son diagramme de poudre et sa chimie. La réaction, est rapide; on obtient des cristaux de A.B.T. très abondants (Fig. 4).

Fig. 4. Cristaux synthétiques de l'A.B.T. (arséniate bicuprique trihydraté).
Photographie au microscope électronique à balayage du Muséum de Genève, par le Dr Jean Wuest.

L'étude de l'A.B.T. que nous avons synthétisé nous permet de constater que:

1. Les propriétés physiques et optiques de l'A.B.T. sont totalement identiques à celles de la geminite. Les propriétés optiques indiquées par GUILLEMIN (1956) sont erronées: il donne ng = 1.690 et np = 1.685 et trouve que le plan des axes optiques est dans le plan d'aplatissement. Or le plan des axes optiques est presque perpendiculaire au plan d'aplatissement du fait que γ' et β' se trouvent dans ce plan d'aplatissement, que α' est presque perpendiculaire à celui-ci (001) et que l'A.B.T. est biaxe (+).
On peut aussi prouver à l'aide de la relation de Gladstone-Dale que la densité donnée par Guillemin est erronée: si l'on considère ses données, à savoir nm = 1,687 et d = 3.08, on a Kp = 0.687/3.08 = 0.223. Or, Kc calculé à partir de l'analyse chimique est 0.184. Alors 1- Kp/Kc= -0.212. ce qui est impossible.

2. Le diagramme de poudre de l'A.B.T. que nous avons synthétisé et celui de la geminite sont totalement identiques (Tab. 1). Ces diagrammes peuvent être obtenus auprès des auteurs, pour la comparaison directe. Celui donné par Guillemin est incomplet (Tab. 1).

3. Les cristaux d'A.B.T. sont également maclés. de la même façon que ceux de la geminite.

4. Les courbes de l'A.T.G. de la geminite et celle donnée par Guillemin pour l'A.B.T. sont identiques. Pour la geminite, la perte de poids commence aux environs de 120 °C et se poursuit jusqu'à 300°C, ce qui correspond à une perte de 11 %; cela correspond à la teneur en H2O (Fig. 3).

5. Les courbes I.R. effectuées avec la geminite et l'A.B.T. sont identiques (Fig. 5). Nous avons également effectué des études I.R. sur des arséniates tels que erythrite, adamite, fluckite, sainfeldite, pharmacolite, contenant ou non des groupements acides HAsO4. La comparaison des bandes d'absorption entre 600 et 1000 cm-1 de la geminite et de ces arséniates nous indique, d'après FARMER (1974), que dans la geminite il pourrait y avoir des groupements acides HAsO4. Donc la formule que nous avons donnée Cu2As2O7.3H2O pourrait s'écrire sous forme de Cu2(HAsO4)2.2H2O.

De ce qui vient d'être dit, il est évident que la geminite est la phase naturelle de l'A.B.T., qu'elle se forme dans la nature par l'attaque de l'acide arsénique sur de la malachite et que ce minéral est stable.

Fig. 5. Spectre d'absorption infrarouge entre 4000 et 200 cm-1 pour la geminite et l'A.T.B. (spectrophotomètre infrarouge Perkin-Elmer).

Remerciements

Nous remercions Mme Martine Ulmann pour l'analyse chimique et M. Paul Tissot pour A.T.G.

Références

FARMER, V.C. (1974): Infrared spectra of minerais. Mineral. Soc. of London. Min. Soc. Monogr. vol. 4, 539 p.
GUILLEMIN, C. (1956): Contribution à la minéralogie des arséniates, phosphates et vanadates de cuivre. Bull. Soc. Fr. Min. Crist. 79, 1-95.
MANDARINO, J.A. (1981): The Gladstone-Dale relationship: Part IV. The compatibility concept and ifs applications. Can. Min., 19, 441-450.
MARI, G. et ROSTAN, P. (1986): La Mine du Cap Garonne (Var). Gitologie et Minéralogie. IMG, 87 p.

Manuscrit reçu le 15 février 1990, accepté le 22 mars 1990.

1. Département de Minéralogie du Muséum d'Histoire naturelle de Genève, 1, route de Malagnou, CH-1208 Genève.
2. 4, rue des Battoirs, CH-1205 Genève.

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