Botallackite

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 Catégorie III : halogénures
Botallackite, Angleterre, 10,5 × 7,0 × 3,8 cm
Général
Classe de Strunz	3.DA.10b 3 HALIDES  3.D Oxyhalides, Hydroxyhalides and Related Double Halides   3.DA With Cu, etc., without Pb    3.DA.10b Botallackite Cu2Cl(OH)3 Space Group P 21/m Point Group 2/m    3.DA.10b Clinoatacamite Cu2(OH)3Cl Space Group P 21/n Point Group 2/m    3.DA.10b Belloite Cu(OH)Cl Space Group P 21/a Point Group 2/m
Classe de Dana	10.01.03.01 Halogénures 10. Oxyhalogénures et hydroxyhalogénures
Formule chimique	H3ClCu2O3 Cu2Cl(OH)3
Identification
Masse formulaire	213,567 ± 0,009 uma H 1,42 %, Cl 16,6 %, Cu 59,51 %, O 22,47 %,
Couleur	vert pâle, vert, vert bleuâtre pâle, bleu vert
Système cristallin	monoclinique
Réseau de Bravais	primitif P
Classe cristalline et groupe d'espace	prismatique ; P21/m
Clivage	parfait à {100}
Habitus	en croûte, columnaire, pulvérulent, en enduits, prismatique, tabulaire, aplati
Échelle de Mohs	1-3
Trait	vert pâle
Éclat	vitreux
Propriétés optiques
Indice de réfraction	a=1,775, b=1,800, g=1,846
Biréfringence	biaxe (+) = 0,0710
Pléochroïsme	faible : bleu-vert
Dispersion optique	modérée à large
Transparence	transparent à translucide
Propriétés chimiques
Densité	3,60
Propriétés physiques
Radioactivité	aucune
Unités du SI & CNTP, sauf indication contraire.

Historique de la description et appellations

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 Harvard, à Cambridge (Massachusetts).

Caractéristiques physico-chimiques

Critères de détermination

La botallackite se trouve le plus souvent sous forme de cristaux tabulaires ou aplatis entrelacés atteignant rarement plusieurs millimètres.

Variétés et mélanges

• Brombotallackite Cu₂Br(OH)₃, variété de botallackite contenant du brome.

Il existe une confusion possible : la botallackite peut contenir du zinc et alors se confondre avec la kapellasite, cependant, son rapport Zn/Cu n'atteint jamais celui de la kapellasite.

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

Minéral	Formule	Groupe ponctuel	Groupe d'espace
Belloïte	Cu(OH)Cl	2/m	P21/a
Botallackite	Cu2[(OH)3|Cl]	2/m	P21/m
Clinoatacamite	Pb5(VO4)3Cl	2/m	P21/n

Cristallographie

Structure de la botallackite, projetée sur le plan (a, c). Rouge : Cu, vert : Cl, bleu : O, gris : H. Le parallélépipède noir représente la maille conventionnelle.

La botallackite cristallise dans le système cristallin monoclinique, de groupe d'espace P21/m (Z = 2 unités formulaires par maille conventionnelle). Paramètres de la maille conventionnelle : $a$ = 5,717 Å, $b$ = 6,126 Å, $c$ = 5,636 Å, β = 93,07° ; V = 197,1 Å3 Masse volumique calculée = 3,60 g/cm3 Les ions Cl− ont une coordination trigonale antiprismatique (3+3) de cuivre et d'hydrogène. Les ions Cu2+ 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 zigzag, 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 d'ions Cu²⁺.

Propriétés physiques

La connaissance exacte de la configuration géométrique des porteurs de moment magnétique (ici, les ions Cu²⁺, 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 antiferromagnétiques. Cependant, la configuration triangulaire de spins 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_N = 7,2 K, la botallackite présente un système antiferromagnétique ordonné.

Gîtes et gisements

Gîtologie et minéraux associés

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.

Minéraux associés :

• Atacamite, paratacamite (Botallack mine, Cornouailles, Angleterre et Bisbee, Arizona, États-Unis) ;
• Gypse, brochantite, connellite (Dalbeattie, Écosse).

Gisements producteurs de spécimens remarquables

• Allemagne

Herzog Julius smelter (slag locality), Astfeld, Goslar, Monts Harz, Basse-Saxe

• Angleterre

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

• Océan Atlantique

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 de Cap Garonne, Le Pradet, Var, Provence-Alpes-Côte d'Azur

La Fonderie (lieu-dit), Poullaouen, Finistère, Bretagne

Bibliographie

• (en) N. Story Maskelyne, « On New Cornish Minerals of the Brochantite Group », Proc. R. Soc. Lond., vol. 14,‎ 1865, p. 86-89 (DOI 10.1098/rspl.1865.0024, lire en ligne)
• (de) Zepharovich, dans Königliche Akademie der Wissenschaften, Vienne, Sitzber. 68, 1873, p. 130
• (en) C. Frondel, « On paratacamite and some related copper chlorides », Mineralogical Magazine, vol. 29,‎ 1950, p. 34-45
• (en) « New mineral names; Discredited minerals; New data », American Mineralogist, vol. 36, n^os 3-4,‎ 1951, p. 384 (lire en ligne)
• (en) Charles Palache, Harry Berman et Clifford Frondel, The System of Mineralogy of James Dwight Dana and Edward Salisbury Dana, Yale University 1837–1892, vol. II : Halides, Nitrates, Borates, Carbonates, Sulfates, Phosphates, Arsenates, Tungstates, Molybdates, etc., New York (NY), John Wiley & Sons, 1951, 7^e éd., 1124 p., p. 76-77
• (en) W. Krause, « X-ray powder diffraction data for botallackite », Powder Diffraction, vol. 21, n^o 1,‎ 2006, p. 59-62 (DOI 10.1154/1.2104548)