Introduction
La botallackite est une espèce minérale du groupe des halogénures et du sous-groupe des oxy-halogénures, de formule Cu2Cl(OH)3, pouvant contenir du zinc.
Botallackite
Inventeur et étymologie
La botallackite a été décrite en 1865 par A.H. Church ; son nom lui vient de sa localité-type : la mine Botallack, dans les Cornouailles, en Angleterre.
Topotype
- Wheal Cock, Botallack Mine, Botallack, Botallack - Pendeen Area, St Just District, Cornouailles, Angleterre
- Les échantillons de référence sont déposés au Musée d'histoire naturelle de Londres, ainsi qu'à l'Université de Harvard, à Cambridge, Massachusetts.
Cristallographie et propriétés physiques
Structure cristalline de la botallackite Cu2Cl(OH)3, projetée sur le plan (a, c). En rouge : atomes de cuivre, en vert : chlore, en bleu : oxygène, en gris : hydrogène. Le parallélépipède noir représente la maille conventionnelle.
La botallackite cristallise dans le groupe d'espace monoclinique P2/m (Z = 2).
- Paramètres de la maille conventionnelle : a = 5,717 Å, b = 6,126 Å, c = 5,636 Å, β = 93,07° ; V = 197,1 Å
- Densité calculée = 3,60 g/cm
Les ions Cl ont une coordination trigonale antiprismatique (3+3) de cuivre et d'hydrogène.
Les ions Cu sont situés sur deux sites non-équivalents, Cu1 et Cu2. Cu1 est en coordination octaédrique déformée (5+1) de groupes hydroxyles (OH) et de chlore, Cu2 est en coordination octaédrique déformée (4+2) d'OH et Cl. Les groupes octaédriques de cuivre sont reliés entre eux par leurs arêtes.
La distribution des longueurs de liaison dans les octaèdres Cu1Cl(OH)5 et Cu2Cl2(OH)4, quatre liaisons Cu-O courtes entre 1,92 Å et 2,00 Å et deux liaisons Cu-O et Cu-Cl plus longues entre 2,37 Å et 2,79 Å, est typique de l'effet Jahn-Teller rencontré dans les composés de Cu(II) et permet une description alternative de la structure en termes de groupes plans carrés Cu(OH)4.
Dans cette description, les groupes Cu1(OH)4 sont reliés par leurs arêtes et forment des chaînes planes le long de la direction b, avec un angle de liaison Cu-O-Cu de 100,4°. Les groupes Cu2(OH)4 sont reliés par un sommet et forment des chaînes en zig-zag, également le long de la direction b, avec un angle de liaison Cu-O-Cu de 105,6°. Les chaînes Cu1(OH)2 et Cu2(OH)3, parallèles, sont reliées par deux sommets d'une arête d'un groupe Cu1(OH)4, formant des triangles isocèles de Cu.
La connaissance exacte de la configuration géométrique des porteurs de moment magnétique (ici, les ions Cu, de spin 1/2) dans un matériau est essentielle pour comprendre ses propriétés magnétiques. Dans les oxydes de Cu(II), les interactions magnétiques entre spins ont en général lieu par superéchange via les atomes d'oxygène, puisqu'il y a recouvrement des orbitales atomiques du cuivre et de l'oxygène. Les angles de liaison Cu-O-Cu jouent un rôle important dans la nature des interactions magnétiques. Comme les angles de liaison dans la botallackite sont supérieurs à 90°, les interactions le long des deux types de chaînes sont antifféromagnétiques. Cependant, la configuration de spins triangulaire entre les chaînes peut, selon la force des différentes interactions, entraîner une frustration magnétique, empêchant un ordre à longue distance des spins. Des mesures en température de la susceptibilité magnétique ont montré qu'en dessous de T = 7,2 K, la botallackite présente un système antiferromagnétique ordonné.
Cristallochimie
- La botallackite est un polymorphe de l'atacamite, de la clinoatacamite et de la paratacamite.
- Elle fait partie du groupe de la clinoatacamite selon la classification de Strunz.
Groupe de la clinoatacamite
- Botallackite Cu2Cl(OH)3, P2/m ; 2/m
- Clinoatacamite Cu2Cl(OH)3, P2/n ; 2/m
- Belloite Cu(OH)Cl, P2/a ; 2/m
Variétés de botallackite
- Brombotallackite Cu2Br(OH)3, variété de botallackite contenant du brome
Confusion
La botallackite peut contenir du zinc et alors se confondre avec la kapellasite, cependant, son ratio Zn/Cu n'atteint jamais celui de la kapellasite.
Gîtologie
La botallackite se trouve dans les gisements cuprifères, dans les zones d'évaporation de l'eau de mer ou à forte concentration en chlore, c'est aussi un produit d'altération des sulfures des dépôts sous-marins des fumeurs noirs.
Habitus
Angleterre, 6,3 × 3,4 × 3,1 cm
La botallackite se trouve le plus souvent sous forme de cristaux tabulaires ou aplatis entrelacés atteignant rarement plusieurs millimètres.
Gisements remarquables
- Allemagne
Herzog Julius smelter (slag locality), Astfeld, Goslar, Monts Harz, Basse-Saxe
Wheal Cock, Botallack Mine, Botallack, Botallack - Pendeen Area, St Just District, Cornouailles
- Autriche
Gratlspitz Mt., Brixlegg - Rattenberg, Brixlegg - Schwaz area, Vallée de Inn, Tyrol du Nord, Tyrol
Dorsale médio-atlantique, Trans-Atlantic Geotraverse (TAG) hydrothermal field, Trans-Atlantic Geotraverse (TAG) hydrothermal field
- Écosse
Sandyhills Bay (Southwick Cliffs), Dalbeattie, Dumfries & Galloway (Kirkcudbrightshire)
- États-Unis
Southwest Mine, Bisbee, Warren District, Monts Mule, Comté de Cochise, Arizona
Eagle Picher mine, Creta, Comté de Jackson, Oklahoma
- France
Mine du Cap Garonne, Le Pradet, Var, Provence-Alpes-Côte d'Azur
La Fonderie (lieu-dit), Poullaouen, Finistère, Bretagne