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紅鉈礦(英語:Lorándite)是一種含砷鉈硫代酸鹽礦物,化學式為TlAsS2。雖然稀有,但它是最常見的含鉈礦物。紅鉈礦出現在低溫熱液組合以及金和汞礦床中。伴生礦物包括輝銻礦、雄黃、雌黃、硃砂、釩鉛礦、膠黃鐵礦、白鐵礦、黃鐵礦、黝銅礦、銻閃鋅礦、砷和重晶石。[2]
該礦物被用於通過某種涉及鉈的核反應來檢測太陽中微子。[5][6]它有一個單斜的晶體結構,由鉈原子相互連接的AsS3四面體螺旋鏈組成,可在實驗室合成。
紅鉈礦於1894年在卡瓦達爾奇(現北馬其頓)附近的Allchar礦床首次發現,並以匈牙利著名物理學家厄特沃什·羅蘭的名字命名。[2][4]
除了北馬其頓的Allchar礦床外,在塔吉克斯坦的Dzhizhikrut Sb-Hg礦床和俄羅斯北高加索山脈皮亞季戈爾斯克附近的Beshtau鈾礦床也發現了紅鉈礦。它作為一種礦石,在中國貴州省濫木廠汞鉈礦床,伊朗東北部Zarshuran金礦,瑞士倫根巴赫採石場中發現。[2][4]
紅鉈礦單晶可從硝酸亞鉈 (TlNO3)、砷和硫在濃氨水中的混合物中生長。將混合物置於高壓釜中並在高溫(~250°C)下保持數天。該過程產生沿[001]晶軸伸長的深紅色稜柱狀晶體,在外觀和晶體結構細節上與礦物相似。[7]
紅鉈礦的晶體結構為單斜晶系,空間群P21/a,Z = 4,晶格常數a = 1.228 nm,b = 1.130 nm,c = 0.6101 nm,β = 104.5 °。它由面向[010]晶軸的AsS3四面體的螺旋鏈組成。這些鏈通過不規則配位的Tl原子共價連接(圖中未顯示鏈接互連),這些鏈接的斷裂是導致晶體裂解的原因。[8]
最初發現紅鉈礦的北馬其頓Allchar礦床的構造環境是一種反斜面結構,源於上白堊紀時期的沉積物。在成礦過程中,安山岩的存在導致熱液沿着白雲岩和安山岩的接觸面移動,從而形成了紅鉈礦礦床。[9]
1976年,使用富含鉈的礦物紅鉈礦來探測太陽中微子的方法被提出。該方法依賴於205Tl(νe,e−)205Pb反應,其閾值能量相對較低,為52keV,因此效率相對較高。該反應產生205Pb同位素,其壽命長達1540萬年;它不僅由中微子引起,還由其他宇宙粒子引起。它們在地殼中都有不同的穿透深度,因此對取自不同深度的含鉈礦石中的205Pb含量進行分析,可以獲得過去過去幾千年中微子的信息。因此,Lorandite Experiment (LOREX) 在2008年到2010年間運行,並以最大的紅鉈礦來源之一,北馬其頓南部的Allchar礦床作為基地。[5][6]
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