The system Pb-As-S |
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| Authors: | George W Roland |
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| Institution: | (1) Department of Geological Sciences, Lehigh University, Bethlehem, Penn., U.S.A. |
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| Abstract: | Silica-tube quenching experiments and gold-tube pressure experiments were used to study phase relations in the PbS-rich portion of the system Pb-As-S. Emphasis was placed on determining the P-T-X stability relations of jordanite, the most Pb-rich of the synthetic Pb-As-S compounds. Jordanite, Pb9As4S15, is stable below 549 ± 3° C, at which temperature it melts to galena, liquid, and a sulfur-rich vapor phase. Confining pressures of up to 2 Kb do not measurably change this reaction temperature. Density measurements on synthetic material show that the jordanite cell contains 3 (Pb9As4S15); space group P21/m requires that the cell content be expressed as either Pb28–xAs12S46–x or Pb26+xAs12S44+x, with the former much more probable from a structural point of view. In both cases 0.8 < x < 1.4 and the situation is thus quite different from the usual case of defect structures, such as pyrrhotite, Fe1–xS, which shows considerable range of solid solution. Heating experiments on natural gratonite (Pb9As4S15) show that this mineral is most probably a low-temperature dimorph of jordanite, the inversion occurring below 250° C. Experiments have also confirmed the extensive substitution of Sb for As in jordanite, as suspected from chemical analyses of the isostructural mineral geocronite (Pb28–x(As,Sb)12S46–x).
Zusammenfassung Durch Abschreckversuche mit Hilfe von Quarz- und Gold-Druckampullen wurden die Phasenbeziehungen im PbS-reichen Teil des Pb-As-S-Systems studiert. Besonderer Wert wurde auf die Feststellung der P-T-X-Stabilitätsverhältnisse des Jordanits, des Pb-reichsten Phase der synthetischen Pb-As-S-Reihe, gelegt. Jordanit (Pb9As4S15) ist unterhalb 549 ± 3° C stabil, wo er sich semikongruent zu PbS, einer Schmelze und einer schwefelreichen Dampfphase zersetzt. Drucke bis zu 2 kb ergaben keine meßbaren Änderungen dieser Reaktionstemperatur. Dichtemessungen am synthetischen Material weisen darauf hin, daß die Jordanitzelle 3 × (Pb9As4S15) enthält. Die Raumgruppe P21/m fordert entweder die Formel Pb28–xAs12S46–x oder Pb26+xAs12S44+x, wobei die erstere Form strukturell wahrscheinlicher zu sein scheint. In beiden Fällen ist 0.8 < x < 1.4 und weicht vom gebräuchlichen Begriff der Defektstrukturen, wie z.B. beim Pyrrhotin (Fe1–xS) ab, wie das bemerkenswerte Mischkristallfeld zeigt. Erhitzen von natürlichem Gratonit (Pb9As4S15) zeigt, daß dieses Mineral sehr wahrscheinlich eine dimorphe Tieftemperaturphase des Jordanits ist. Die Umwandlung erfolgt unterhalb 250° C. Außerdem wurde eine umfangreichere Substitution von As durch Sb im Jordanit festgestellt, was nach den chemischen Analysen des isostrukturellen Geochronits Pb28–x(As,Sb)12S46–x) zu erwarten war. |
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