פנטלנדיט

הרכב כימי וקריסטלוגרפיה

נוסחת המבנה הכימי של הפנטלנדיט היא Fe,Ni)₉S₈). הפנטלנדיט יוצר תמיסה מוצקה עם המינרל "קובלט-פנטלנדיט"
הפנטלנדיט מתגבש במערכת האיזומטרית, חבורת סימטריות נקודתית "הקסאוקטהדרלית" , וחבורת סימטריות מרחבית Fm3m. הפרמטר של תא היחידה הוא: Å‏a=9.928.‏
המבנה המרחבי של הפנטלנדיט מורכב למדי, בתצורת קובייה ממורכזת פנים, כאשר יוני המתכת במרכז של ארבעונים (ארבעה יוני גופרית מקיפים את היון המתכתי במרכז) או תמניונים (ששה יוני גופרית מקיפים את היון המתכתי) במרכז.
על שם המינרל קרויה קבוצת הפנטלנדיט המכילה, פרט לפנטלנדיט, מינרלים נדירים בעלי מבנה דומה ותכונות דומות למדי.

תכונות פיזיקליות

הגבישים נדירים וצורתם משושה עד 10 ס"מ, המינרל מופיע בדרך כלל כמקבצים גרגריים או חסרי צורה משובצים בסולפידים אחרים. לפנטלנדיט אין פצילות, אך יש לו היפרדות אוקטהדרלית ({111}). הקשיות של המינרל נמוכה, 4-3.5 בסולם מוס, ומשקלו הסגולי הממוצע 4.8 גרם לסמ"ק.

תכונות אופטיות

אופטית המינרל הוא איזוטרופי. גבישי הפנטלנדיט הם אטומים. צבעם צהוב בגוון ארד, חום אדמדם אם יש בו כסף. הברק של הפנטלנדיט הוא מתכתי.

שימושים

הפנטלנדיט הוא העפרה העיקרית להפקת ניקל.

התהוות

פנטלנדיט הוא מינרל הניקל-סולפיד הנפוץ ביותר בכדור הארץ הנוצר מתמיסות לוהטות שאינן מתערבבות זו בזו של סיליקטים וסולפידים בתנאי החום והלחץ הרגילים של מעטפת כדור הארץ וקרום כדור הארץ.
ניקל – בהיותו יסוד כלקופילי – יעדיף להתחבר עם סולפידים מאשר עם סיליקטים או תחמוצות במרבית ההרכבים הכימיים של מערכות הסלע בכדור הארץ (קיימים יוצאי-דופן אחדים בהרכבים יוצאי-דופן). תכונה זו מגיעה לידי ביטוי רק כשסלע מסוים הותך והוא רווי בגופרית.
בתמיסות מגמטיות שיש בהן מעט גופרית, יכול הניקל להוות תחליף למתכות המעבר בתוך המינרלים הפרומגנזיים (כלומר: כוללים ברזל ומגנזיום). התופעה מתרחשת בדרך כלל באוליבין, אם כי מוכרים סוגים של אמפיבול, ביוטיט, פירוקסן וספינל המכילים ניקל. ניקל (Ni) בדרך כלל נוטה להוות תחליף ל- Fe⁺² ו-Mg⁺².
לעומת זאת, בתמיסות רוויות בגופרית מתנהג הניקל כיסוד כלקופילי ומתרכז בתמיסות הגופרית. מאחר שמרבית הניקל קיים בסלעים אולטרה-מאפיים, יצירת סולפידים המכילים ניקל במהלך גיבוש מפריט מוגבלת לתמיסות של סלעים מאפיים ואולטרה-מאפיים רוויים בגופרית.
התמיסה הסולפידית, כשהיא בטמפרטורה של 1,000°C או יותר, היא בהרכב המכונה MSS (ראשי תיבות של monosulfide solid solution), תערובת הרכיבים של המינרלים פנטלנדיט, פיריט ופירוטיט, ובדרך-כלל אחוז קטן של כלקופיריט (שם המינרל מכיל הנחושת הוא מקור המונח "כלקופיל"), שכולם במצב אמורפי. רק כאשר טמפרטורת התערובת יורדת מ-550°C (תלוי בהרכב), חלה בתערובת ה-MSS אקסולוציה למרכיביה השונים.
מרכיבים אלה נוצרים בדרך-כלל כסולפיד חסר צורה אפינטי גרנובלסטי בעל גרגרים שווי-גודל, כמסת אם של עפרה או כסולפידים נפרדים בתוך מסת אם של סלע סיליקטי. גושים שלמים של סוליפידים מגמטיים כמעט שאינם נשמרים (למעט במרבץ נורילסק) ולרוב עוברים התמרה. הגבישים של המינרלים הכבדים דוגמת הסולפידים המתכתיים צוללים לתחתית תא המאגמה ומצטברים שם למרבץ עשיר המנוצל לכריית המתכות.
התמרה, בייחוד אם היא לפחות בשלב האמצעי של פאצייס צפחות ירוקות, גורמת לסולפיד המוצק להפוך בחזרה ל-MSS. במהלך עיוות הצורה מתנהג ה-MSS כחומר גמיש: צמיגותו דומה לרוב לזו של משחת שיניים והוא מסוגל לנוע למרחקים גדול בתוך סלע האם ולאורך המבנים המצויים בו. כאשר ההתמרה מסתיימת, חוזרת תערובת ה-MSS למרכיביה הסולפידיים, תוך שהם יורשים תכונות של לווחיות או מעוות גזירה, ובדרך-כלל נוצרים צבירים שווי-גרגיר או כדוריים של גבישי פנטלנדיט פורפירובלסטיים המכונים "קשקשי דגים".
התמרה יכולה גם לשנות את הרכב הסולפיד וה-MSS, ובכך לגרום לשינוי ריכוז הניקל ואת היחס בין ברזל לניקל ובין ניקל לגופרית של הסולפיד. במקרה זה יכול הפנטלנדיט להיות מוחלף במילריט (NiS), ולעיתים רחוקות בהייזלוודיט (Ni₃S₂). במהלך ההתמרה עשוי להתרחש מטאסומטיזם אגרסיבי, ואז נפוצה תופעה של כניסה ארסן ל-MSS ויצירת ניקלין (NiAs), גרסדורפיט (NiAsS) וארסנידים ניקל-קובלט אחרים.

מקור ותפוצה

הפנטלנדיט מצוי בדרך כלל עם פירוטיט, בסלעים אולטרה-מאפייים וייתכן שנוצר בהם במהלך גיבוש מפריט של מאגמה. כמו כן נמצא פנטלנדיט בקסנוליתים מהמעטפת ובמרבצים תת-ימיים של מעשנות שחורות שנוצרו בהתפרצויות תת-ימיות, ולעיתים נדירות גם במטאוריטים.
פנטלנדיט מצוי בשוליים הנמוכים של מחדרים שכבתיים. הדוגמאות הבולטת לכך הן מתחם בושוולד (Bushveld igneous complex – מתחם געשי המהווה את שוליו של אגן גאולוגי מכוסה שדפנותיו בולטים מעל פני השטח והוא עשיר במחצבים) בדרום אפריקה, מחדר הטרוקטוליט של מפרץ וויזי (Voisey's Bay) בקנדה, מחדר הגברו של מתחם דולות באמריקה הצפונית ומקומות נוספים ברחבי העולם. במקומות אלה מהווה הפנטלנדיט מקור חשוב של עפרת ניקל.
פנטלנדיט הוא גם המינרל העיקרי במרבצי הניקל הקומטיטיים של קמבלדה (Kambalda type komatiitic nickel ore deposits). דוגמאות לכך מצויות בקראטון ילגרן (Yilgarn Craton) באוסטרליה המערבית ומרבצים דומים קיימים בנקומטי (Nkomati) שבנמיביה, ב"חגורת הניקל של תומפסון" (Thompson Nickel Belt) במניטובה בקנדה ובכמה מקומות בברזיל.
פנטלנדיט מצוי גם במרבץ הניקל הענק של נורילסק בסיביר, אבל המינרלים העיקריים באתר הם כלקופיריט ומינרלים המכילים יסודות מקבוצת הפלטינה.
המרבצים באגן סדברי (Sudbury Basin) באונטריו קשורים למכתש פגיעה של מטאוריט. עפרה של פנטלנדיט-פיריט-פירוטיט באתר זה נוצרה כאשר מסה סלעית רבה הותכה עקב הפגיעה, ונוצרו יריעות נרחבות של סלע מותך ספוג בגופרית שיצרו את מרבצי העפרה דמויי היריעות.
הפנטלנדיט מצוי באתרים רבים נוספים ברחבי העולם דוגמת מכרה הנחושת קרייגנור, אינוורארי (Inveraray), מחוז ארגייל וביוט בסקוטלנד (המקום בו נתגלה לראשונה); אספדלן (Espedalen), בסמוך ללילהאמר בנורווגיה (מקום שהמינרל נתגלה בו קודם, אך תחת שם אחר); אוטוקומפו (Outokumpu) במזרח פינלנד; מחוז רסטנבורג (Rustenburg) טרנסוואל שבדרום אפריקה; אזור הר דון (Mount Dun) בסמוך לנלסון שבניו זילנד; ובמכרה לורד ברסי (Lord Brassey), הייזלווד (Heazlewood) שבטסמניה שבאוסטרליה.