Ορυκτολογική, ορυκτοχημική και φα[σ]ματοκοπική (FTIR) μελέτη της εμφάνισης τυρκουαζ στην περιοχή Βάθη Ν. Κιλκίς = Mineralogical, mineral and fasmatoscopic (FTIR) study of the turquoise occurence in the Vathi area, Kilkis, Macedonia, Greece

Περίληψη

Δείγματα με τυρκουάζ από τη Βάθη του Ν. Κιλκίς μελέτηθηκαν μικροσκοπικά, ορυκτολογικά, κρυσταλλογραφικά, μορφολογικά, ορυκτοχημικά και φασματοσκοπικά με στόχος την αναγνώριση και ταυτοποίηση της ύπαρξης του ορυκτού τυρκουάζ, τον υπολογισμό των κρυσταλλογραφικών χαρακτηριστικών του, τη μορφολογική αξιολόγηση των κρυστάλλων του και τον υπολογισμός του χημικού του τύπου. Από τη μικροσκοπική μελέτη σε πολωτικό μικροσκόπιο διαπιστώθηκε ότι η κύρια μάζα αποτελείται κυρίως από αργιλικά ορυκτά, κατά θέσεις οξείδια-υδροξείδια του σιδήρου και ασβεστιτικό υλικό, συγκεντρώσεις δευτερογενούς, λεπτοκρυσταλλικού κατά βάση, χαλαζία σε παράλληλη-υποπαράλληλη διάταξη με τα φλεβίδια λεπτομερούς μαρμαρυγία/σερικίτη, ενώ το τυρκουάζ εμφανίζεται με τη μορφή λέπτο- έως κρυπτοκρυσταλλικών συσσωματωμάτων, συνήθως δίπλα ή εντός των φλεβιδίων σερικίτη με τον οποίο φαίνεται να συνδέεται γενετικά. Από τη μελέτη με περιθλασιμετρία ακτίνων-Χ διαπιστώθηκε η ύπαρξη τυρκουάζ σε δύο δείγματα σε ποσοστό 4 και 7% κ.β., ενώ αναγνωρίστηκαν και χαλαζίας, μαρμαρυγίας, αργιλικά ορυκτά, μαλαχίτης και κατά περίπτωση αιματίτης και Κ-ούχος άστριος. Άμορφο υλικό αναγνωρίστηκε και υπολογίστηκε σε όλα τα δείγματα. Δείγμα αναφοράς από πυρήνα γεώτρησης στη Βάθη του Ν. Κιλκίς διαπιστώθηκε ότι αποτελείται από 89% κ.β. τυρκουάζ και 11% κ.β. από άμορφο υλικό. Τα κρυσταλλογραφικά χαρακτηριστικά του τυρκουάζ (μοναδιαία κυψελίδα τρικλινούς συστήματος, P) που περιέχεται στα εξεταζόμενα δείγματα είναι άξονας a 7,409Å, άξονας b 9,913 Å, άξονας c 7,634Å, γωνία α 111,37°, γωνία β 114,95°, γωνία γ 69,51° και όγκος κυψελίδας 460,38Å3. Από τη μορφολογική και ορυκτοχημική μελέτη προέκυψε ότι το τυρκουάζ που περιέχεται στα εξεταζόμενα δείγματα εμφανίζεται με τη μορφή συσσωματωμάτων λεπτό- έως κρυπτό-κρυσταλλικού υλικού, συνήθως με φυλλάρια μαρμαρυγία. Ο χημικός τύπου του τυρκουάζ που υπολογίστηκε είναι Cu1,02Ba0,02Al5,72Fe3+0,14As0,01(PO4)4,05(OH)8·4,5H2O. Από τη φασματοσκοπία υπερύθρου αναγνωρίστηκαν οι χαρακτηριστικές δονήσεις που σχετίζονται με τη φωσφορική ομάδα, το νερό και τα υδροξύλια στο δείγμα αναφοράς και με βάση αυτές επαλήθευσε η ύπαρξη τυρκουάζ, σε μικρές ποσότητες, σε δύο από τα εξεταζόμενα δείγματα. Η παρατήρηση αυτή βρίσκεται σε πολύ καλή συμφωνία με τα αποτελέσματα του προσδιορισμού της ορυκτολογικής σύστασης με τη μέθοδο της περιθλασιμετρίας ακτίνων-Χ.

Samples with turquoise from the Vathi area (Kilkis, Greece) have been studied microscopically, mineralogically, crystallographically, morphologically, mineral-chemically and spectroscopically in order to identify the existence of the mineral turquoise, determine its crystallographic characteristics, and calculate its chemical formula. Microscopic study in  polar microscope revealed that the matrix mainly consists of clay minerals, Fe-oxides-hydroxides and calcite, assemblages of secondary, fine-crystalline, quartz placed in parallell-semiparallel arrangement with veinlets of fine-grained mica/sericite, while turquoise it appears in the form of fine- to cryptocrystalline aggregates, often adjacent or inside the sericitic veins to which it appears to be genetically linked. X-ray diffraction study revealed the presence of turquoise in two samples at 4% and 7% w/w, while quartz, mica, clay minerals, malachite and, occasionally hematite and K-feldspar were identified. Amorphous material was identified and clalculated in all samples. A drill core reference sample from the Vathi ares was found to consist of 89% w/w turquoise and 11% w/w amorphous material. The crystallographic characteristics of turquoise (triclinic unit cell data, space group P) that are contained in the examined samples is axis a 7.409Å, axis b 9.913 Å, axis c 7.634Å, angle α 111.37°, angle β 114.95°, angle γ 69.51° and cell volume 460.38Å3. From the SEM-EDS study it was found that the turquoise appears in the form of very fine- to cryptocrystalline aggregates, usually associated with very thin mica plates. The chemical formula of turquoise was calculated to be Cu1,02Ba0,02Al5,72Fe3+0,14As0,01(PO4)4,05(OH)8·4,5H2O. Through the Fourier-transform infrared spectroscopy, the characteristic vibrations that are correlated with the phosphate group, water and hydroxiles in the reference sample were identified. Based on them, the presence of turquoise, in small quantities, in the two of the examined samples was verified. This observation is in good compliance with the results of the mineralogical composition using the X-Ray Diffraction method.