Emmanuel Fritsch1, Nicolas Hébert2, Feodor Blumentritt1,3, Cassandre Moinard1
ABSTRACT
A parcel of 13 kg of hackmanite from the Mogok area, Myanmar triggered some surprising observations that contribute to the knowledge of hackmanite, the photochromic variety of sodalite. Firstly, we point out that nearly 350 samples reach exactly the same color saturation under UV-rich natural sunlight (Figure 1). This suggests there is an upper limit of coloration. This in turn indicates a maximum concentration of chlorine vacancies responsible for the color, never pointed out before. Also, we observe that some purple sodalite does not fade to colorless (Figure 2). This means that a proportion of electrons are constantly trapped in chlorine vacancies.
Two observations explore the relation between hackmanite and radioactivity. First, bright orange fluorescence haloes are seen in longwave ultraviolet light around black naturally radioactive inclusions (probably urano-thorianite). These are explained by the strong uranium radioactivity which strips the S22- ion of an electron, creating the orange-fluorescing ion S2–. Conversely, it depletes this zone of electrons, thus limiting the purple coloration (Figure 3). Second, hackmanite is darker when close to potassium (K) bearing minerals, such as orthoclase or phlogopite (Figure 5). This is explained by K radioactivity, which enhances the number of chlorine vacancies, hence the color.
RÉSUMÉ
Un lot de 13 kg d’hackmanite de la région de Mogok a donné lieu à quelques observations surprenantes qui contribuent à une meilleure connaissance de l’hackmanite, la variété photochrome de la sodalite. Tout d’abord, environ 350 échantillons atteignent exactement la même saturation et luminosité de couleur pourpre foncé lorsqu’ils sont exposés à une lumière du jour riche en UV (Figure 1). Ceci suggère l’existence d’une limite supérieure à cette coloration. Il existe donc une concentration maximum de lacunes de chlore (élément indispensable à la transition électronique causant la couleur pourpre) ce qui n’avait jamais été proposé. De plus, nous avons observé que certaines sodalites pourpres ne deviennent jamais incolores (Figure 2). Donc une partie des lacunes de chlore est constamment remplie par des électrons, sans action des UV.
Deux autres observations explorent la relation entre hackmanite et radioactivité. Tout d’abord, des halos de luminescence orange aux UV longs se forment autour d’inclusions noires radioactives (probablement de l’urano-thorianite). Cela s’expliquerait par la très forte radioactivité de l’uranium qui arrache un électron à l’ion S22-, produisant l’ion S2– responsable de la luminescence orange. Par voie de conséquence, la radioactivité enlève des électrons de cette zone, y limitant ainsi la concentration en donneur d’électrons et donc la coloration pourpre (Figure 3). Autre constatation, l’hackmanite acquiert une couleur pourpre plus foncée au contact de minéraux contenant du potassium (K), comme l’orthose ou la phlogopite (Figure 5). La cause en est la radioactivité du potassium, qui accroît le nombre de lacunes de chlore, et donc le nombre de transitions électroniques responsables de la couleur.
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(1) Nantes Université, CNRS, Institut des Matériaux de Nantes Jean Rouxel, IMN, F-44000 Nantes, France – 2 rue de la Houssinière BP 32229, F-44000 Nantes, France, emmanuel.fritsch@cnrs-imn.fr
(2) Université de Lorraine, École Nationale Supérieure de Géologie, 2 Rue du doyen Marcel Roubault, 54518 Vandœuvre-lès-Nancy, France
(3) Laboratoires GGTL Suisse, 2bis route des Jeunes, 1227 Genève, Suisse