Witheritt er en bariumkarbonatmineral med kjemisk formel BaCO₃. Det er en uvanlig karbonatmineral som vanligvis dannes i hydrotermale kanaler og lavtemperatur mineralavsetninger, der den ofte er forbundet med baryt, galena, fluoritt, kalkitt og andre karbonat- eller sulfidmineraler. Witheritt er vanligvis hvit, grå, gullfarget eller lysebrun, selv om fargen kan variere avhengig av urenheter og den geologiske miljøet hvor den ble dannet. Den forekommer ofte som ortorombiske krystaller, men godt utviklede individuelle krystaller er relativt uvanlige sammenlignet med massive, granulære, globulære eller fibrøse aggregater.
Mineralet har en Mohs-hårdhet på ca 3 til 3,5 og en relativt høy spesifikk tyngde på omtrent 4,2–4,3, noe som reflekterer tilstedeværelsen av det tungmetallet barium. Dets glans er vanligvis glassaktig til resinaktig, mens gjennomsiktige til halvgjennomsiktige prøver kan vise et tydelig intern utseende. Witheritt har god skjelling i flere retninger og kan skilles fra visuelt lignende karbonatmineraler gjennom sin kombinasjon av krystallform, tetthet, skjelling og kjemisk sammensetning. Som andre karbonatmineraler reagerer det med syrer, selv om reaksjonen kan påvirkes av prøvens fysiske form og overflateforhold. Witheritt er også betydningsfull som et naturlig oppkomststed for barium. Historisk sett ble prøver samlet inn og mineralen undersøkt for sin bariuminnhold, mens bariumforbindelser avledet fra witheritt har vært brukt i ulike industrielle og kjemiske anvendelser. Fordi løslige bariumforbindelser kan være giftige, bør naturlige witherittprøver ikke behandles som vanlige dekorative materialer, og pulverisert eller kjemisk endret materiale krever passende håndtering. I mineralogiske samlinger blir witheritt primært anerkjent for sin distinkte sammensetning, ortorombisk krystallstruktur, høy tetthet og forekomst i hydrotermale mineralassembleringer.
Historie og oppdagelse av Witherite
Witherite ble anerkjent som en egen mineral i slutten av 1700-tallet og ble oppkalt etter William Withering (1741–1799), en engelsk lege og botaniker som undersøkte mineralen og bidro til å fastslå dens identitet. Withering studerte et tungt mineral fra blymalmegområdet i nordlige England og erkjente at det skilte seg fra andre karbonatmineraler som var kjente på den tiden. Mineralen ble senere oppkalt mederite for å markere hans bidrag til dens studie. Typestedet er generelt knyttet til området Anglezarke nær Chorley i Lancashire, England, hvor mederite forekommer sammen med blyholdig hydrotermisk mineralisering.
Identifiseringen av witherite var spesielt viktig i utviklingen av tidlig mineralkjemi fordi dens sammensetning inneholder barium, et element som ikke hadde blitt fullt ut karakterisert da mineralet først ble undersøkt. William Witherings arbeid med stoffet bidro til erkjennelsen av barium som et selvstendig kjemisk element. Senere kjemiske studier fastslo witherite som bariumkarbonat, BaCO₃, og skilte det fra kjemisk lignende karbonatmineraler som strontianitt, som består hovedsakelig av strontiumkarbonat. Den historiske studien av witherite utgjør derfor en del av den bredere utviklingen av mineralklassifisering basert på kjemisk sammensetning snarere enn bare på eksternt utseende.
Oppbygging og geologisk forekomst av witheritt
Witherite dannes seg ofte i lavtemperatur til moderat temperatur hydrotermiske miljøer, spesielt innenfor åpninger og huler knyttet til blyholdige og bariumrike mineraliseringer. Det dannes mest vanlig der bariumholdige væsner interagerer med karbonatrike steiner eller der kjemiske forhold favoriserer nedbøring av bariumkarbonat. Siden barium lett kan kombineres med sulfat for å danne baryt, er dannelse av witherite gunstig i miljøer der sulfataktiviteten er relativt lav eller der de kjemiske forholdene tillater karbonat å bli den dominerende anionen tilgjengelig for barium. Som et resultat kan witherite og baryt forekomme sammen, men deres relative mengde avhenger sterkt av sammensetning og utvikling av mineraliserende væsner.
I hydrotermale søler forekommer witheritt vanligvis sammen med galen, sphaleritt, baryt, fluoritt, kalkstein, kvarts og andre karbonat- eller sulfidmineraler. Det kan dannes som individuelle ortorombiske krystaller, stråleformede aggregater, globulære masse, granulære belag, eller kompakt sølematerialer. Noen prøver utvikler runde eller botrioide overflater, mens andre består av blekefargede krystalline masse som fyller sprekker og huler. Mineralet kan også forekomme som et sekundært fase som oppstår under omforming av tidligere barium- og blyholdige mineralassembleringer.
Ett av de mest kjente forekomster av witheritt finnes i de nordlige engelske Penninene og andre historiske blymalmegområder i England, der det er knyttet til hydrotermale årsaker som inneholder galen og baritt. Viktige eksempler har også blitt rapportert fra områder i Tyskland, Skottland, Canada og USA. Den geologiske settingen varierer mellom områdene, men den gjentatte sammenhengen med bariumrike hydrotermale væsker og blyholdig mineralisering er typisk for mange witherittforekomster. Geologiske betingelser som temperatur, væskekomposisjon, trykk, bergartskjemi og tilgjengeligheten av karbonat påvirker om witheritt kristalliserer og hvilken form krystaller og aggregater tar.
Kristallstruktur til Witherite
Witheritt kristalliserer seg i det ortorombiske krystallsystemet og tilhører aragonittgruppen av karbonatmineraler. Strukturen er basert på karbonat (CO₃)-grupper kombiner med barium (Ba²⁺)-kationer. Karbonatgruppene har en trigonal planar oppstilling av karbon- og oksygenatomer, mens de større bariumionene opptar uregelmessige koordinasjonssiter innen den tredimensjonale strukturen. Størrelsen og koordinasjonskravene til Ba²⁺ bidrar til strukturelle forskjeller mellom witheritt og andre karbonatmineraler som inneholder mindre kationer.
Den ortorombiske strukturen gir witherite sin karakteristiske krystallografiske symmetri og påvirker de formene det utvikler seg i. Velformede kristaller kan opptråde prismatiske, plateformede eller pyramidalformet, selv om masseformede og aggregerte former også er vanlige. Oppsettet av atomer innen krystallgitteret er også ansvarlig for dens spaltbarhet og andre fysiske egenskaper. Witherite viser ofte spaltbarhet i flere retninger, noe som reflekterer planer innen strukturen der bindinger er relativt svakere.
Witherite er strukturelt relatert til andre medlemmer av aragonittgruppen, inkludert aragonitt (CaCO₃) og strontianitt (SrCO₃). Disse mineralene har relaterte strukturelle arrangementer, men inneholder ulike dominerende kationer. Den større ioneradiusen til barium påvirker dimensjonene og geometrien i krystallstrukturen og bidrar til witherites relativt høye tetthet. Denne sammenhengen er nyttig i mineralklassifisering fordi kjemisk sammensetning og krystallstruktur sammen skiller witherite fra visuelt lignende karbonatmineraler.
Fysiske og kjemiske egenskaper ved Witherite
Witherite er typisk hvitt, fargløst, grått, svakt gult, gullligbrunt eller av og til grønslig etter impuriteter og forbundne mineraler. Den har vanligvis en glasartet til resinartet glans, mens streken er hvit. Gjennomsiktig til halvgjennomsiktig krystaller kan forekomme, selv om de fleste massive og aggregerte prøver er halvgjennomsiktige eller u gjennomsiktige. Mineralen har en Mohs-hårdhet på omtrent 3 til 3,5, noe som gjør den relativt myk og følsom for skraper fra hardere materialer. Dens spesifikke tyngde er sammenlignet høy, generelt rundt 4,2–4,3, noe som er en viktig diagnostisk egenskap og reflekterer tilstedeværelsen av det tungt elementet barium.
Witherite har en ortorombisk krystallstruktur og utvikler seg ofte som prismeformet, plateformet, pyramidal, globulært, stråleformet eller masseformet aggregater. Skjell er tydelig i flere retninger, mens brudd er vanligvis usymmetrisk til underkonkoidalt. Individuelle krystaller kan vise godt utviklede krystallflater, men masseform og kornete former er mer vanlige i noen lager. Mineralet kan også vise dobbeltgjennomgang, og noen prøver viser buede eller runde krystallflater som følge av utviklingen av aggregater snarere enn isolerte krystaller.
Kjemisk er witherite bariumkarbonat, med den ideelle formelen BaCO₃. Den tilhører klassen karbonatmineraler og aragonittgruppen. Karbonatkomponenten består av CO₃-grupper, mens Ba²⁺ er den dominerende kationen. Witherite reagerer med sure stoffer, og produserer karbondioksid, selv om reaksjonen vanligvis er mindre kraftig enn hos kalkitt under sammenlignbare betingelser. Oppvarming kan føre til nedbryting av karbonatstrukturen og produsere bariumoksid med frigjøring av karbondioksid. Dens kjemiske oppførsel speiler både dens karbonatoppbygning og den relativt store ioniske størrelsen til barium.
Fordi bariumforbindelser varierer betraktelig i løslighet og toksisitet, bør witherite håndteres med rimelig omsorg, spesielt når materialet blir knust, pulverisert eller utsatt for kjemisk behandling. Intakte mineralprøver representerer en annen eksponerings situasjon enn løslige bariumforbindelser, men unødvendig inntak eller inånding av mineralstøv bør unngås. Disse kjemiske egenskapene er også relevante for den historiske bruk og behandlingen av witherite som naturlig kilde til barium.
Farge, glans og krystallvaner hos witheritt
Witheritt er mest vanlig hvitt eller fargeløst, men naturlige prøver kan også se ut grå, svakt gul, gullfarget brun eller litt grønt avhengig av forurensninger og de mineralene som omgir det. Fargezoning og overflateforfargelse kan oppstå i prøver som har vært utsatt for vejrning eller forandring. Friske krystaller har vanligvis en glasartet til resinsk glans, mens massive prøver kan se mer mørke ut på grunn av deres kornete eller kompakte tekstur. Streken til witheritt er hvit, noe som gir en nyttig forskjell fra noen mørkere sammenkoblede mineraler som finnes i hydrotermale åre.
Kristhabituset til witherite er variabel. Velutviklede krystaller tilhører det ortorombiske systemet og kan forekomme som prismeformede, plateformede, pyramideformede eller mer komplekse kombinasjoner av krystallflater. Imidlertid finnes witherite også ofte som globulære, botryoidale, stråleformede, fibrøse, granulære eller massive aggregater. Noen prøver består av kluster med små krystaller som vokser ut fra et felles sentrum, og produserer runde eller stråleformede former. Disse aggregathabitusene er spesielt viktige ved identifisering av prøver fra hydrotermale åpninger, der begrenset plass og endrende væskeforhold kan forhindre utviklingen av store individuelle krystaller.
Witherite kan også danne distinkte kuleformete eller halvkuleformete aggregater med en relativt glatt eller krystallinsk overflate. I noen tilfeller utvikler krystaller seg innenfor hull og sprkker, noe som tillater mer åpent krystallvekst og bedre oppbevaring av individuelle krystallflater. Kombinasjonen av høy spesifikk tyngde, relativt lav hardhet, hvitt til blekt farge, ortorombisk krystallhabit og karbonatreaksjon kan hjelpe til å skille witherite fra visuelt lignende mineraler som kalkspor, aragonitt, strontianitt og baryt. Imidlertid kan pålitelig identifisering kreve ytterligere testing fordi disse mineralene kan forekomme sammen og kan ha overlappende farger og krystallhabit.
Typer og varianter av Witherite
Witherite behandles van regel van somme ein tredje mineralart snarare enn eit mineral med ei stor mengd formelt anerknaude varieteter. Forskjellene mellom prøvar blir mer vanleg beskrivne etter krystallform, aggregatform, farge, gjennomsiktighet og geologisk forekomst. Vanlege former inkluderer:
- Kristallinsk Witherite – Opptrer som individuelle orthorombiske krystaller, ofte med prismeformet, plateformet eller pyramidal form. Velutviklede krystaller er relativt uvanlige og er spesielt verdifulle for mineralogisk studie og samlinger.
- Kuleformet Witherite – Formar runde eller kuleformede aggregater bestående av mange små krystaller. Disse aggregatene kan forekomme individuelt eller i kluster og er typiske for noen hydrotermale forekomster.
- Botroide Witherite – Utvikler seg som runde, druerlike masseprodusert av tett pakket krystallinske aggregater. Den ytre overflaten kan variere fra relativt glatt til tydelig krystallinsk.
- Strålande Witherite – Består av krystaller som vokser ut fra sentrale punkter, og produserer fan-formede, radiale eller stjerneliknende aggregater. Fine stråleformede strukturer kan være synlige på brutte eller veiledete overflater.
- Fibert Witheritt – Opptrer som fine, langstrakte krystallinske aggregater hvor individuelle krystaller kan være vanskelig å skille. Denne habitusen kan utvikles der mineralvekst er begrenset eller der gjentatt krystallisasjon produserer tett pakket fibre.
- Massiv Witherite – Opptrer som kompakte, granulære eller uregelmessige masse uten tydelig utviklede individuelle krystallflater. Massivt materiale er vanligvis forbundet med hydrotermale søler og erstattelsesområder.
- Båndet eller Areal med vev – Former lag, belag eller ujevne åreutfyllinger sammen med mineraler som baryt, galenitt, kalkspat og fluoritt. Utseendet på disse prøvene avhenger sterkt av rekkefølgen for mineraldeposisjon og senere endringer.
Disse formene representerer ikke separate kjemiske arter; de beskriver forskjeller i fysisk utseende og forekomstmåte for BaCO₃. Et enkelt geologisk forekomst kan inneholde mer enn én habit avhengig av endringer i væskekjemi, tilgjengelig plass, temperatur og sammensetning av omkringliggende steiner.
Mineralearter og vanlige lokalområder for Witherite
Witherite forekommer ofte i hydrotermale mineralforekomster der bariumrike fluida interagerer med karbonatholdige steiner eller blyholdige årsaker. Den er ofte forbundet med baryt, galen, fluoritt, kalkstein, kvarts og andre karbonat- og sulfidmineraler. Forholdet mellom witherite og baryt er spesielt viktig fordi begge mineralene inneholder barium, men de dannes under forskjellige kjemiske betingelser. Witherite favoriseres der karbonat er tilgjengelig og svovelsyres aktivitet er tilstrekkelig lav, mens baryt blir mer stabil når svovelsyre er omfattende. Endringer i kjemiene til hydrotermale fluida kan derfor føre til dannelse av begge mineraler innen samme årsakssystem.
I mange tilfeller er witteritt tett knyttet til galen og andre blymineraler i lavtemperatur hydrotermale søler. Det kan forekomme som sølefyllinger, belag på tidligere mineraler, vegglinjer i huler, eller sekundære masser som dannes under senere stadier av mineralisering. Kalkitt og fluoritt kan opptre i samme sprkker og huler, mens kvart og sulfidmineraler kan representere tidligere eller senere stadier av nedbøring. Den nøyaktige rekkefølgen varierer mellom lagersteder og kan gi informasjon om endringene i sammensetning og temperatur i mineraliserende fluider.
Historiskt viktige witheritforekomster finnes i blymalmområdene i nordengland, spesielt i Penninerommet i England. Mineralet har også blitt rapportert fra Skottland, Tyskland, Canada og flere lokaliteter i USA. Noen engelske forekomster er spesielt kjente for godt utviklede krystaller og globulære aggregater som er forbundet med bly- og bariummineralisering. Lokalitetsinformasjon er nyttig når man vurderer prøver, fordi krystallform, sammenhørende mineraller og farge kan variere betydelig mellom ulike geologiske miljøer.
Bruk og anvendelser av Witherite
Den viktigste historiske betydningen til witheritt kommer fra dets rolle som en naturlig kilde til barium. Fordi mineralen består hovedsakelig av bariumkarbonat, har den blitt boret i noen lagersteder for å få tak i barium til kjemisk behandling. Før utviklingen av mer omfattende industrielle kilder til bariumforbindelser, var naturlig medvirkende med barium en viktig bariumholdig materiale i deler av Storbritannia, spesielt i områder der det forekom sammen med blybore. Bariumkarbonat som får fra witheritt kan bli konvertert til andre bariumforbindelser gjennom kjemisk behandling. Disse forbindelsene har anvendelser i keramikk, glassproduksjon, kjemisk produksjon og andre industrielle prosesser. Bariumkarbonat selv har også vært brukt i keramiske glaser og i produksjonen av visse spesialmaterialer. Likevel bruker moderne industrielle anvendelser generelt prosesserte bariumforbindelser og kommersielt ledede råmaterialer snarere enn bergartsspesimener samlet direkte for sin utseende.
Witherite har også en fortsette rolle i mineralogisk forskning og geologiske samlinger. Denne unike kombinasjonen av høy spesifikk tyngde, relativt lav hardhet, ortorombisk krystallstruktur og forekomst sammen med bly, baritt, fluoritt og karbonatmineraler gjør den nyttig for å studere hydrotermale mineralassembléer. Velformede krystaller og distinkte globulære eller stråleformede aggregater samles som mineralprøver, spesielt fra historisk viktige lokaliteter. Fordi witherite er et bariumkarbonatmineral og ikke skal forveksles med løslige bariumsalter, skal prøver håndteres passende og ikke brukes til mat, medisinske eller andre direktekontaktmål.