8) THEISITE Cu₅ Zn₅ [(As, Sb) O₄ ]₂ (OH)₁₄

Historique - Localité type

La theisite a été trouvée par N. THEIS dans un prospect d'uranium près de Durango, Colorado et décrite par S. A. WILLIAMS (1982). Peu de temps après l'acceptation de cette espèce auprès de l'IMA, cette dernière recevait une proposition de validation pour un nouveau minéral, la "genèvéite" étudiée par SARP et al. Considérant qu'il s'agissait d'une variété de theisite, la commission refusait l'agrément de cette espèce. Dans un article intitulé "Genèvéite" ou theisite?, SARP et al. (1983) comparait les deux minéraux en mettant l'accent sur les différences, en particulier sur les systèmes et la composition chimique.

Étymologie

En l'honneur de N. THEIS.

Propriétés physiques

La theisite est de couleur bleu-vert et sont trait presque blanc. Elle possède une dureté Mohs de 1,5 et un clivage basal (001) parfait. Les écailles montrant ce clivage sont sectiles. Sa densité mesurée sur le matériel du Colorado est de 4,3 g/cm³ (dcalc = 4,45 g/cm³) et pour celui du Tyrol étudié par SARP et al., dmes = 4,25 g/cm³ (dcalc = 4,19 g/cm³ pour une maille hexagonale avec Z = 2).

Propriétés optiques

La theisite du Colorado est biaxe négative, ne présente pas de pléochroïsme et ses indices de réfraction sont : α = 1,755 ; β = γ = 1,785. SARP et al. (1983) observent une uniaxie négative, un léger pléochroïsme et les indices de réfraction : ε = 1,775 ; ω = 1,790.

Habitus

En cristaux lamellaires formant des sphérolites à structure radiée. La section de tels sphérolites évoque fortement l'habitus classique de la tyrolite. En agrégats de cristaux hexagonaux pour la "genèvéite".

Radiocristallographie

L'étude radiocristallographique de la theisite du Colorado a été réalisée à partir du diagramme de poudre par la méthode Ito. Il en résulte, pour WILLIAMS (1982), que la theisite est orthorhombique pseudohexagonale , avec, pour paramètres de maille, a = 8,225, b = 7,123, c = 14,97 Å, V = 877 Å³ et Z = 2. SARP et al. (1983) trouvent par étude d'un monocristal une symétrie hexagonale avec, pour groupe d'espace, P_6mm et paramètres de maille : a = 8,26, c = 14,70 Å et Z = 2. Ils proposent de doubler le paramètre b de la theisite de WILLIAMS pour une symétrie orthorhombique.

BONAZZI et OLMI (1989), dans leur étude de la theisite de Forno, Alpes Apuanes et Sa Duchessa, Sardaigne, Italie, aboutissent par étude d'un monocristal de Forno à une symétrie trigonale. Tous les résultats de ces différents auteurs sont consignés dans le tableau 32.

Tableau 32 : Paramètres de maille de la theisite et de la "genèvéite".

1 - Theisite, Tyrol. SARP et DEFERNE (1983). Étude d'un monocristal.

2 - Theisite, Durango. WILLIAMS S.A. (1982). Méthode Ito.

3 - Theisite du Tyrol considérée comme orthorhombique. SARP et al. (1983).

4 - Theisite, Forno. BONAZZI et OLMI (1989). Étude d'un monocristal.

5 - Theisite, Sa Duchessa. BONAZZI et OLMI (1989). Méthode Ito.

6 - Theisite, Montagaillard. Cette étude.

Nous avons découvert la theisite à Montgaillard dans l'Aude, France. Celle-ci se présentait en cristaux de taille suffisante pour l'étude d'un monocristal. Ce travail a été entrepris mais n'a pas pu aboutir, le cristal utilisé étant maclé. Nous avons donc calculé les paramètres de maille de la theisite de Montgaillard à partir du diagramme de poudre sur la base des données de SARP et al. (1983).

Diagramme de poudre. Nous présentons dans le tableau 33 les diagrammes de poudre et leurs indexations obtenus par les différents auteurs ; figure aussi le diagramme de poudre de la theisite de Montgaillard, que nous n'avons pas indexée en l'absence de l'étude d'un monocristal.

Structure : non déterminée

Spectre Raman : non réalisé

Tableau 33 : Diagramme de poudre de la theisite.

I : Theisite, Tyrol. SARP et al. (1983).

II : Theisite, Durango. WILLIAMS S.A. (1982).

III : Theisite, Forno. BONANZI et OLMI (1989).

IV : Theisite, Montagaillard. Cette étude.

Composition chimique (tableau 34)

Tableau 34 : Composition chimique de la theisite (% pondéraux, * par différence).

1 - a) : Durango. WILLIAMS S.A. (1982) (analyse par voie humide).

b) : Composition théorique de Cu₅ Zn₅ [(As, Sb) O₄]₂ (OH)₁₄ avec les rapports Zn/Cu et As/Sb égaux à ceux expérimentaux.

2 - a) : Tyrol. SARP et al. (1983) (analyse par absorption atomique).

b) : Composition théorique de la theisite de SARP et al. (Cu, Zn)₉ (AsO₄)₂ (OH)₁₂ . 2H₂O.

3 - Sa Duchessa. BONAZZI et OLMI (1989) (microsonde électronique).

4 - Forno. BONAZZI et OLMI (1989) (microsonde électronique).

5 - a) : Montgaillard. Cette étude (microsonde électronique).

b) : Composition théorique de Cu₄ Zn₄ [(As, Sb) O₄]₂ (OH)₁₀.4H₂O. ou Cu₂ Zn₂ [(As, Sb) O₄] (OH)₅. 2H₂O.

Ces différentes analyses appellent de nombreuses remarques. Notons tout d'abord que la theisite de SARP et al. ne contient pas d'antimoine. À ce sujet, SARP et al. (1983) émettent des doutes quant à l'incorporation du volumineux ion Sb⁵⁺ en substitution de As⁵⁺. BONAZZI et OLMI (1989) abondent dans ce sens et remarquent que le problème de position de Sb ne sera résolu qu'avec la détermination de la structure de la theisite. En l'absence de cette connaissance, l'antimoine a été considéré tétracoordonné. La détermination de structure serait également souhaitable pour établir définitivement la formule de ce minéral. En effet, les deux études complètes parviennent à deux formules chimiques différentes, toutes deux basées sur 22 oxygènes. Les analyses de BONAZZI et OLMI, même si elles se basent sur la formule de WILLIAMS, ne l'accréditent pas, car il semble probable que le déficit en eau qu'elles présentent résulte de l'évolution du minéral sous le faisceau électronique. Les teneurs en CuO et ZnO seraient en contrecoups surestimées. Dans l'état des choses, sans vouloir discréditer l'une ou l'autre des formules proposées, le calcul de l'index de compatibilité (MANDARINO, 198lb), basé sur la loi de Gladstone - Dale peut nous apporter des éléments de réponse.

Si l'on considère la formule et les données de WILLIAMS (1982) pour la theisite du Colorado :

K_p =  =  = 0,172

et K_c = 0,180

Il en résulte un index de compatibilité 1 – K_p/K_c = 0,044 qui est qualifié de bon.

Pour la theisite de SARP et al., 1983 :

K_p =   = 0,185

K_c = 0,188 et 1 – K_P/K_c = 0,015, cet index est qualifié de supérieur.

Nos analyses effectuées à la microsonde électronique sur la theisite de Montgaillard montrent l'instabilité du minéral sous le faisceau ; cependant, elles présentent, pour bon nombre d'entre elles, une teneur en eau comparable ou supérieure à celle de la theisite de SARP et al. Le calcul de K_c à partir de la moyenne de nos analyses donne K_c = 0,189. La détermination de K_p demande, outre la connaissance de la valeur moyenne des indices de réfraction (  =  ), celle de la densité calculée. Cette dernière exige, pour sa part, la connaissance du volume de la maille élémentaire et du poids moléculaire expérimental. Ces deux valeurs sont respectivement : V = 878,9(3) Å³ (avec a = 8,245(1) et c = 14,929(5) Å) et PM = 1070,09.

La densité calculée est donc égale à :

dcalc =   = 4,04 g/cm³

Pour le calcul de K_p, n'ayant pas encore déterminé les indices de réfraction de notre minéral, nous prendrons une valeur approchée en utilisant la valeur de de la theisite du Colorado (WILLIAMS, 1982), soit  = 1,765

K_p est donc égal à   = 0,189

L'index de compatibilité 1 – K_p/K_c est alors égal à 0,002 et est qualifié de supérieur.

Il paraît vraisemblable à la vue de l'index de compatibilité que la teneur en eau de la theisite du Colorado ait été sous-estimée, ce qui pourrait en partie être expliqué par le peu de matière utilisé par l'analyse chimique (0,609 mg pour la détermination de la teneur en eau et 1,034 mg pour le reste). Des études complémentaires sont nécessaires.

Synthèse : non réalisée.

Paragenèse - association minérale

La theisite est généralement l'un des derniers arséniates de cuivre à se former avant le dépôt des carbonates du même métal. Elle a été rencontrée principalement associée à chrysocolle, azurite, tyrolite, duftite.

Gisement

Du fait de sa ressemblance à la tyrolite, il est probable que la theisite doive être beaucoup plus répandue que ne l'atteste le nombre de gisements où elle est connue. Dans sa localité type de Durango, Colorado, la theisite a été rencontrée, sans précision de relation, parmi les minéraux d'oxydation suivants : parnauite, anglésite, cérusite, ténorite, adamite, hémimorphite, chrysocolle, zeunérite et duftite. La "genèvéite", quant à elle, est associée à la tyrolite sur une gangue dolomitique d'un échantillon étiqueté "tyrolite" provenant du Tyrol, Autriche. La localité précise est sans doute Falkenstein ou Kogel, dont furent extraits la majorité des échantillons de tyrolite acquis au siècle dernier. La theisite a été reconnue dans deux localités italiennes : à Sa Duchessa, Sardaigne sur chrysocolle avec azurite, et à Forno, Alpes Apuanes, avec azurite et malachite (BONAZZI et OLMI, 1989). SCHNORRER-KÖHLER (1984) signale la theisite à Richelsdorf, Hessen, Allemagne, accompagnée par l'azurite, la duftite et la tyrolite. En Suisse, elle a été découverte à Tour de Bavon près de Liddes, Valais, avec azurite et malachite (MEISSER N., sous presse). Enfin, en France, elle a été identifiée pour la première fois (CHIAPPERO et SARP, en préparation) à Montgaillard (Les Vignes), Aude ; elle y est associée à azurite, smithsonite, cuproadamite et la phase X₅.