Mackinawite

La mackinawite est une espèce minérale, sulfure de fer et de nickel de formule (Fe,Ni)1 + xS (où x = 0 à 0,11). Le minéral cristallise dans le système cristallin tétragonal et a été décrit comme un réseau cubique à arrangement compact distordu d'atomes de S avec certains des vides remplis par Fe[2]. La mackinawite se trouve sous forme de cristaux tabulaires et de masses anhédriques opaques bronze à gris-blanc. Elle a une dureté Mohs de 2,5 et une densité de 4,17. Elle fut décrite pour la première fois en 1962 pour une occurrence dans la mine Mackinaw, comté de Snohomish, État de Washington, de laquelle elle tire son nom[3].

Mackinawite
Catégorie II : sulfures et sulfosels[1]
Général
Classe de Strunz
2.CC.25
Classe de Dana
02.07.02.01
Formule chimique (Fe,Ni)1 + xS
(où x = 0 à 0,11)
Identification
Masse formulaire 85,42 g/mol uma
Couleur Bronze à gris clair
Classe cristalline et groupe d'espace Ditétragonale dipyramidale (4/mmm)
symboles H-M : (4/m 2/m 2/m)
P4/nmm (n° 129)
Système cristallin Tétragonal
Réseau de Bravais a = 3,67 Å, c = 5,03 Å ; Z = 2
Clivage Parfait sur {001}
Habitus En cristaux tabulaires fins bien formés ; massif, finement plumeté
Échelle de Mohs 2,5
Trait Noir
Éclat Métallique
Propriétés optiques
Transparence Opaque
Propriétés chimiques
Densité 4,17
Unités du SI & CNTP, sauf indication contraire.

Occurrence

La mackinawite se trouve dans des péridotites serpentinisés comme produit d'altération hydrothermale, dans des météorites, et en association avec la chalcopyrite, la cubanite, la pentlandite, la pyrrhotite, la greigite, la mauchérite et la troïlite[4]. La mackinawite se trouve aussi dans des environnements réducteurs tels que les sédiments d'eau douce ou marins comme résultat du métabolisme du fer par des bactéries sulfato-réductrices.

Dans les environnements anoxiques, la mackinawite est formée par la réaction de HS− avec des ions Fe2+ ou du Fe métal[5]. La mackinawite est un minéral métastable qui se trouve le plus souvent sous forme d'un précipité mal cristallisé[6]. Après l'amorçage de la précipitation, la mackinawite peut mettre jusqu'à deux ans pour se former à 25 °C[7]. Il a été rapporté que la mackinawite pouvait être stable jusqu'à 16 semaines à des températures allant jusqu'à 100 °C avec des valeurs de pH allant de 3 à 12[8]. Les laboratoires ont aussi produit de la mackinawite synthétique pour étudier sa formation en utilisant plusieurs méthodes différentes telles que la réaction d'un sulfure avec du fer métallique ou une solution de fer ferreux, en faisant croître des bactéries sulfato-réductrices en utilisant Fe2+ et électrochimiquement[9],[5],[10],[8],[11] .

Transformations dans l'environnement

Selon les conditions redox, la mackinawite peut former des phases plus stables telles que la greigite[12] et finalement de la pyrite[13], un minéral important dans des environnements anoxiques aqueux qui est préservé dans des dépôts sédimentaires, en particulier la shale noire[8],[14],[15],[16],[17],[18]. Bien qu'il ait été déterminé que la mackinawite est un précurseur nécessaire de la pyrite, le chemin de formation du minéral sulfure de fer à partir d'espèces aqueuses vers un minéral solide est encore incompris. Beaucoup de minéraux sulfure de fer peuvent exister dans la transition entre la mackinawite faiblement ordonnée et la pyrite cristalline, tels que la greigite, la smithite et la pyrrhotite[19],[20] ; cependant, les études ont aussi indiqué que la formation de la pyrite à partir de la mackinawite peut se produire quand l'oxydation a commencé et que le soufre présent est dans des états d'oxydation intermédiaires (-1 to +6), et que des espèces sulfurées intermédiaires telles que le soufre élémentaire ou les polysulfures et les espèces monosulfure oxydées en surface, telles que la mackinawite oxydée ou la greigite sont présentes[8].

Voir aussi

Références
  1. La classification des minéraux choisie est celle de Strunz, à l'exception des polymorphes de la silice, qui sont classés parmi les silicates.
  2. (en) L.A. Taylor et L.W. Finger, « Structural refinement and composition of mackinawite », Carnegie Institute of Washington Geophysical Laboratory Annual Report, vol. 69,‎ , p. 318–322
  3. (en)Mindat
  4. Handbook of Mineralogy
  5. (en) A.R. Lennie, A.T.R. Redfern, P.E. Champness, C.P. Stoddart, P.F. Schofield et D.J. Vaughn, « Transformation of mackinawite to greigite: An in situ X-ray powder diffraction and transmission electron microscope study », American Mineralogist, vol. 82,‎ , p. 203–309 (lire en ligne)
  6. (en) D.J. Vaughn et J.R. Craig, Mineral chemistry of metal sulfides, Cambridge University Press, (ISBN 978-0521214896)
  7. (en) D.T. Rickard, « Kinetics of FeS precipitation: Part 1. Competing reaction mechanisms », Geochimica et Cosmochimica Acta, vol. 59, no 21,‎ , p. 4367–4379 (DOI 10.1016/0016-7037(95)00251-T, Bibcode 1995GeCoA..59.4367R)
  8. (en) L.G. Benning, R.T. Wilkin et H.L. Barnes, « Reaction pathways in the Fe–S system below 100°C », Chemical Geology, vol. 167, nos 1–2,‎ , p. 25–51 (DOI 10.1016/S0009-2541(99)00198-9, Bibcode 2000ChGeo.167...25B)
  9. (en) S. Yamaguchi et T. Moori, « Electrochemical Synthesis of Ferromagnetic Fe3 S 4 », Journal of the Electrochemical Society, vol. 119, no 8,‎ , p. 1062 (DOI 10.1149/1.2404398)
  10. (en) M. Mullet, S. Boursiquot, M. Abdelmoula, J.-M. Génin et J.-J. Ehrhardt, « Surface chemistry and structural properties of mackinawite prepared by reaction of sulfide ions with metallic iron », Geochimica et Cosmochimica Acta, vol. 66, no 5,‎ , p. 829–836 (DOI 10.1016/S0016-7037(01)00805-5, Bibcode 2002GeCoA..66..829M)
  11. (en) F.M. Michel, S.M. Antao, P.J. Chupas, P.L. Lee, J.B. Parise et M.A.A. Schoonen, « Short- to medium-range atomic order and crystallite size of the initial FeS precipitate from pair distribution function analysis », Chemistry of Materials, vol. 17, no 25,‎ , p. 6246–6255 (DOI 10.1021/cm050886b)
  12. (en) Csákberényi-Malasics, D., Rodriguez-Blanco, J.D., Kovács Kis, V., Rečnik, A., Benning, L.G., and Pósfai, M. (2012) Structural properties and transformations of precipitated FeS. Chemical Geology, 294-295, 249-258. doi: 10.1016/j.chemgeo.2011.12.009.
  13. (en) M.A.A. Schoonen, Sulfur biogeochemistry : past and present, coll. « Geological Society of America special papers 379 », , 117–134 p. (ISBN 9780896299054), « Mechanisms of sedimentary pyrite formation »
  14. (en) C.L. Cahill, L.G. Benning, H.L. Barnes et J.B. Parise, « In situ time-resolved X-ray diffraction of iron sulfides during hydrothermal pyrite growth », Chemical Geology, vol. 167, nos 1–2,‎ , p. 53–63 (DOI 10.1016/S0009-2541(99)00199-0, Bibcode 2000ChGeo.167...53C)
  15. (en) D.T. Rickard et J.W. Morse, « Acid volatile sulfide (AVS) », Marine Chemistry, vol. 97, nos 3–4,‎ , p. 141–197 (DOI 10.1016/j.marchem.2005.08.004)
  16. (en) M. Pósfai et R.E. Dunin-Borkowski, « Sulfides in Biosystems », Reviews in Mineralogy and Geochemistry, vol. 61, no 1,‎ , p. 679–714 (DOI 10.2138/rmg.2006.61.13, Bibcode 2006RvMG...61..679P, lire en ligne)
  17. (en) S. Hunger et L.G. Benning, « Greigite: a true intermediate on the polysulfide pathway to pyrite », Geochemical Transactions, vol. 8,‎ , p. 1–20 (PMID 17376247, PMCID 1847509, DOI 10.1186/1467-4866-8-1)
  18. (en) D.T. Rickard et G.W. Luther, « Chemistry of iron sulfides », Chemical Reviews, vol. 107, no 2,‎ , p. 514–562 (PMID 17261073, DOI 10.1021/cr0503658)
  19. (en) D.T. Rickard, Stockholm Contributions in Geology, vol. 20, , 67–95 p., « The chemistry of iron sulphide formation at low temperatures »
  20. (en) B.J. Wuensch, C.T. Prewitt, V. Rajamani, S.D. Scott, J.R. Craig et P.B. Barton, Sulfide Mineralogy: Short Course Notes, Mineralogical Society of America, (ISBN 978-0939950010)

Liens externes
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