Морфология кристаллов и физические свойства

Морфология кристаллов и физические свойства

Некоторые сульфиды служат яркими примерами зависимости внешнего облика кристалла от структуры минерала. Сульфиды с координационными структурами кристаллизуются в кубической сингонии (сфалерит, галенит и др.), образуют кристаллы в виде простейших тетраэдров, кубов, октаэдров, иногда усложняемых другими гранями. Они могут кристаллизоваться и в других сингониях, но все равно их облик часто будет изометричным (псевдокубическая внешняя симметрия). Например, кристаллы халькопирита – тетрагонального минерала координационной структуры. Их тетрагональный тетраэдр внешне не отличим от кубического тетраэдра. Также изометрична форма пирита (кубическая сингония), хотя его структура не координационная, но очень близкая к ней и отличается лишь заменой одиночных атомов серы на сдвоенные.

Ярко проявлена связь внешней формы и структуры у цепочечных (ленточных) и слоистых сульфидов. Например, антимонит и молибденит. Первые имеют длиннопризматический облик, кристаллы удлинены вдоль цепочек (Sb2S3)0 в пространственной решетке минерала. Структура молибденита слоистая с шестичленными кольцевыми группировками атомов внутри слоев. Соответственно этому кристаллы молибденита имеют вид шестиугольных пластинок (пинакоидов) с тончайшими, порой невидимыми гранями других простых форм.

Физические свойства сульфидов и их аналогов очень специфичны. Внешне они подобны металлам: непрозрачны, имеют металлический или металловидный блеск, цвета, как и у металлов, в большинстве случаев серо-черные и желтые (реже – красные и синие) разной интенсивности и оттенков, электропроводны. Все эти особенности обусловлены преобладанием металлических связей в сульфидах. Так же характерна сравнительно низкая твердость (от 1 до 5 – ниже, чем у стекла), которая также обусловлена металлическим типом связи. Твердость персульфидов (пирита, кобальтина, марказита, арсенопирита, скуттерудита) равна или более 5, что обусловлено преобладанием в этих минералах преимущественно ковалентных, сильных связей внутри островных группировок (S2)2-, (AsS3)3- и т.п. В то же время свойства реальгара, в структуре которого можно выделить островные группировки (As4S4)0, иные: он мягкий (тв. 1,5–2), имеет спайность, легко плавится (310º С). Это объясняется тем, что связи между комплексами слабые, остаточные.

Сульфиды обладают способностью одновременно к электронной и ионной проводимости электричества. В результате два смоченных контактирующих зерна двух разных сульфидов, образуют гальванический элемент. В результате электрохимических реакций (как на аноде и катоде) часть ионов переходит в водный раствор и выносится за пределы рудного тела. Таким образом, появляются ореолы рассеяния, по которым можно искать эти руды.

За счет интенсивной окраски, сульфиды дают на бисквите хорошую черту. Цвет черты является одним из диагностических признаков сульфидов.

Особенности условий образования сульфидов

В природе сульфиды кристаллизуются чаще всего из водных растворов при температурах около 600 ºС и ниже. Так образуются гидротермальные месторождения. Сульфиды в них образуют жилы и чаще всего находятся совместно друг с другом. Так же из гидротермальных растворов  кристаллизуются сульфиды в скарнах, грейзенах и метаморфических породах. Из водных растворов образуются сульфиды в осадочных породах.

Рассмотрим три типа сульфидных месторождений – стратиформные, ликвационные и конкреции в придонных осадках.

Стратиформные (пластовые) месторождения образуются в различных по составу осадочных породах и представляют главный источник для добычи меди, свинца, цинка и некоторых других металлов. Для них характерен простой набор минералов: пирит, халькопирит, борнит, халькозин, галенит, сфалерит, которые встречаются в различных пропорциях. Они располагаются в виде вкрапленности, мелких зерен, прожилков во вмещающих их осадочных породах, реже образуют цемент песчаников или создают массивные руды. Существует две альтернативы образования сульфидов в осадочных породах. Руды образуются либо непосредственно из вещества, отложенного в процессе осадконакопления путем его преобразования, либо при переносе его гидротермальными растворами, которые просачивались через осадочные породы как через фильтр. Такие месторождения характеризуются большими размерами и даже при малом содержании рудных компонентов, являются крупными концентраторами руд.

Несколько особняком среди стратиформных стоят колчеданные месторождения. Они представляют собой пласты осадочных или вулканогенно-осадочных пород, насыщенных сульфидами (до 70–90 % объема пород). Сульфиды представлены в основном притом и халькопиритом с примесью других сульфидов. Они образуются в областях вулканической деятельности в придонных морских отложениях при пропитывании их металлоносными эксгаляциями.

Ликвационные месторождения образуются в платформенных интрузивных массивах, сложенных габброидами и ультраосновными породами (перидотитами). Образуются в результате разделения первично однородного расплава на две несмешивающиеся части – сульфидную и силикатную. Непонятно, правда, откуда берется сера, либо из вмещающих пород (гипса, ангидрита), либо магма была обогащена ей изначально. Сульфиды образуют каплеобразные выделения, слагают пласты, при деформациях отжимаются в трещины и образуют жилки, гнезда, линзы. Сульфиды в таких месторождениях обогащены тонкорассеянной платиной и окислами железа и титана (магнетитом, титаномагнетитом).

В придонных осадках в водных бассейнах в ходе диагенеза образуется пирит, марказит, галенит, сфалерит. Сначала они образуют рассеянную вкрапленность за счет коагуляции и раскристаллизации коллоидов. Затем в ходе уплотнения осадков образуются конкреции пиритового, марказитового или смешанного состава.

Краткие сведения о минералах. Часть1

Халькозин Cu2S (медный блеск, содержит около 80 % Cu). Ромбический. Встречается в сплошных массах, в виде желваков, вкрапленности в медистых песчаниках. Цвет серо-черный, излом шероховатый, блеск слабый металлический, ковок. Для него характерны налеты азурита, малахита и сульфатов меди.

Это низкотемпературный гидротермальный минерал, также обычен для зоны окисленных руд, где образуется в подзоне вторичного сульфидного обогащения. Типичен для медистых песчаников. Совместно с другими минералами служит рудой на медь.

Узнается по цвету, характеру выделений, цветным налетам. От сходных по виду блеклых руд отличается тем, что игла оставляет на нем блестящую царапину.

Галенит PbS (от слова «галена» – свинцовая руда). Синоним – свинцовый блеск. Примеси Ag, Sb, Ti, Se, Te. Содержит 87 % свинца. Сингония кубическая. Встречаются кристаллы – это кубы и комбинации куба с октаэдром. Обычно образует зерна, вкрапленные в кварц, карбонаты, сфалерит и агрегаты других минералов. Сплошные массы образуют зернистую, плотную разновидность (свинчак). Масса таких скоплений достигает десятков и сотен тонн.

Цвет свинцово-серый (с некоторой голубизной), блеск металлический, от сильного до слабого. Весьма совершенная спайность по кубу – легко колется ступеньками по трем взаимно перпендикулярным плоскостям. Блеск металлический. Иногда бывает синеватая побежалость.

Мягче кальцита – тв. 2,5. Рвет бумагу. Очень тяжелый (плотность 7,6 г/см3). Раскалывается при ударе на сребристые блестящие кубики и прямоугольники.

Образуется в скарнах, гидротермальных и стратиформных месторождениях. Является главной рудой на свинец. Нередко из него попутно извлекают серебро, висмут, таллий и др.

Легко узнается по цвету, спайности, большой плотности, низкой твердости и ассоциации минералов – сфалерита, и других сульфидов.

Сфалерит (Zn, Fe)S. От греческого слова сфалерос – обманчивый, т.к. по внешним признакам не похож на обычные сульфиды металлов. Содержание цинка может достигать 67 %. Железа не более 20 % от суммы железа и цинка. Может содержать в виде примеси Mn, Cd, Hg, Sn. Сингония кубическая. Часто встречаются в виде кристаллов в пустотах. Кристаллы в виде тетраэдров. Обычно образует вкрапления одиночных зерен, сверкающих на плоскостях спайности алмазным или полуметаллическим блеском. Спайность совершенная по ромбоэдру, т. е. по шести разноориентированным плоскостям, поэтому зерна многократно взблескивают при поворотах образца. Агрегаты (сплошные массы) характеризуются явнозернистой структурой, легко распознаванию благодаря резко проявленной спайности.

Свойства сильно зависят от состава: почти безжелезистые разновидности прозрачны, бесцветны или зеленоватые, медово-желтые, сверкают алмазным блеском (клейофан); маложелезистые, но с марганцем разновидности имеют красно-коричневый цвет и алмазный блеск; сильно железистые цинковые обманки коричнево-черные и черные, с полуметаллическим блеском, спайность в них проявлена хуже (марматит). Черта во всех случаях коричневая, но разной интенсивности (от светлой до бурой).

Образуется совместно с галенитом и пиритом в гидротермальных месторождениях, скарнах и стратиформных рудах. Является рудой на цинк и кадмий.

Легко узнается по спайности, блеску, цвету и ассоциации с галенитом, халькопиритом, кварцем, кальцитом.

Пирротин (от греч. «пиррос» – огнецветный). Синоним магнитный колчедан. Состав переменный – приблизительно FeS, но почти всегда имеется недостаток железа (избыток серы). Это объясняется дефектами структуры минерала за счет гетеровалентного изоморфизма 3Fe2+←2Fe3+ +□. С учетом изоморфизма формула пирротина записывается как Fe1-XS. Для конкретных минералов нередко указывают частные формулы, например, Fe7S8, Fe8S9. Сингония гексагональная.

Встречается в сплошных мелкозернистых массах и в отдельных бесформенных вкраплениях бронзового цвета с тусклым металловидным блеском, шероховатым изломом. Кристаллы редки, имеют таблитчатый псевдогексагональный облик. Пирротин легко выветривается, быстро покрывается бурой пленкой, скрывающей собственный цвет и блеск минерала. Слабо магнитен, но может быть и немагнитен.

Образуется в разных условиях, широко распространен в природе. Практического значения не имеет и во многих металлургических процессах является вредной примесью.

Узнается по бронзовому цвету в свежих сколах, слабой магнитности, бесформенности выделений. От пирита отличается отсутствием форм, а от халькопирита цветом (последний имеет зеленовато-желтый цвет).

Никелин NiAs. Синоним – красный никелевый колчедан. Сплошные тонкозернистые и почковидные скопления светлого медно-красного цвета в составе гидротермальных урановых (с сульфидами) месторождений. В зоне окисления нередко замещается аннабергитом в виде порошковых масс светло-зеленого, зеленого цвета.

Киноварь HgS. Предполагают, что это индийское название, где так называется красная смола и «кровь дракона». Образует ало-красные, карминово-красные зерна, вкрапленные в песчаник или мрамор или входящие в состав кварцевых жил с антимонитом и флюоритом. В крупных зернах заметны спайность и алмазный блеск на ее плоскостях. Их форма – сплюснутые ромбоэдры или толстые трехгранные таблички, сросшиеся в плоские друзы.

В агрегатах блеск жирный. Матовый. Черта яркая ало-красная, как от мокрого карандаша. Очень тяжелая (плотность 7,7 г/см3). Образуется в низкотемпературных гидротермальных месторождениях. Является рудой на ртуть.

Узнается по цвету, черте, ассоциации с флюоритом, антимонитом, кварцем. Характерная форма кристаллов киновари – ромбоэдры и их двойники прорастания.

Способность ртути растворять золото используется для извлечения тончайшей пылевидной вкрапленности золота из коренных руд.

Образуется  исключительно гидротермальным путем при низких температурах.

Месторождения. Наиболее крупное находится на Украине – Никитовское. Также крупные месторождения: Альмаден (Испания), Идрия (Югославия)

Стибнит (антимонит). Sb2S3. (от греческого «атнос аммонос» – цветок). Sb – сурьма. Сингония ромбическая. Встречается всегда в виде шестоватых или игольчатых кристаллов, часто чуть изогнутых, со штриховкой вдоль удлинения, или их агрегатов. Цвет темно-серый, иногда с яркой индигово-синей побежалостью на гранях. Блеск металлический. Хорошая спайность вдоль удлинения, на ней часто заметна поперечная штриховка.

Образуется в гидротермальных месторождениях в ассоциации с киноварью, кварцем и флюоритом. Является рудой на сурьму.

Легко узнается по форме кристаллов и их штриховке, по ассоциации минералов.

Расплавленная сурьма отличается от большинства металлов уникальным свойством – она напоминает воду, вернее, лед – при затвердевании её объем тоже увеличивается. Это очень ценное качество используется в типографском деле, т. к. все сделанные из нее отливки очень точно повторяют любые волосные линии. Сурьма входит в сплав со свинцом и оловом – это гарт – и незаменим в типографском деле. Кроме этого сурьма в соединении со свинцом образует баббиты – сплавы, названные в честь И. Баббита – создателя первого подшипникового сплава. Здесь сурьма в сочетании со свинцом дает «твердую мягкость». Мельчайшие кусочки твердой сурьмы погружены в пластичный и мягкий свинец и медь, что дает устойчивость к трению. Сурьма используется также в полупроводниковой технике (в сочетании с германием).

Висмутин Bi2S3. Во всем подобен антимониту, но несколько светлее по цвету. Медицинский портал fitoterapija.инфо предлагает вашему вниманию интересные статьи по медицине, а в частности по фитотерапии. Например, на сайте можно найти информацию по лечению народными средствами или имеется статья о дисфункции яичников и их лечению.

Образуется в высокотемпературных гидротермальных месторождениях вместе с пиритом, халькопиритом, вольфрамитом, мелкочешуйчатой слюдой – мусковитом. Является рудой на висмут.

Реальгар AsS. Образует яркие оранжево-красные призматические кристаллы с алмазным блеском на гранях и зернистые массы, вкрапления, прожилки в кальците. Тв. 1,5–2. Хрупкий. Излом неровный, шероховатый. Плотность 3,4–3,6 г/см3.

Встречается в низкотемпературных гидротермальных месторождениях вместе с аурипигментом в составе кварцевых и кальцитовых жил или слагает оперяющие их мономинеральные прожилки в глинистых сланцах. Как и аурипигмент, является рудой на мышьяк.

Узнается по цвету (в отличие от киновари имеет оранжево-красный цвет) и оранжевой черте, по ассоциации с аурипигментом. Под действием света бледнеет и превращается в порошок светло-оранжевого цвета. Под действием электрического света растрескивается и превращается в порошок.

Малораспространенный минерал, но в случае больших скоплений, например, Лухумское месторождение (Западная Грузия) используется для производства  As2O3. AsS используют в красильном деле, пиротехнике, стекольном производстве и др.

Аурипигмент As2S3. (от латинского золотой цвет, золотая краска). Выделяется в виде удлиненно-пластинчатых кристаллов и их сростков, а также в виде землистых масс. Имеет яркий золотисто-желтый цвет, совершенную спайность и перламутровый блеск на плоскостях спайности. Плотность 3,4–3,5 г/см3.

Встречается в низкотемпературных гидротермальных месторождениях вместе с реальгаром, кальцитом, кварцем. Является рудой на мышьяк. Легко узнается по яркому лимонно-желтому цвету, ассоциации, низкой твердости (1–2).

Применение. Сырье для получения трехокиси мышьяка, а также в красильном производстве. Месторождение Лухумское, Джульфимское (Нахичевань), Алахар (Македония).

Молибденит MoS2. Сингония гексагональная. (от греч. молибдос – свинец). Характерны пластинчатые кристаллы серого (с чуть голубым оттенком) цвета с весьма совершенной спайностью по пинакоиду и металлическим или жирным блеском. Также обычны розетковидные, чешуйчатые, сплошные (массивные) агрегаты таких кристаллов. Исключительно мягкий (тв. 1), жирный на ощупь.

Образуется при высоких температурах в разнообразных типах месторождений. Промышленные концентрации молибден образует в грейзенах, высокотемпературных гидротермальных месторождениях,  и скарнах. Почти всегда ассоциирует с кварцем. Часто с ним не встречаются другие сульфиды.

Легко узнается по мягкости, форме кристаллов, спайности. От сходного с ним графита отличается более светлой окраской и более бледной чертой, она при растирании другим бисквитом заметно зеленеет.

Применение. Является единственным промышленным источником молибдена. Около 90 % этого металла расходуется на изготовление различных высококачественных сортов стали (жаростойких). Используется в электротехнике,  красочном производстве, химическом и др.

Месторождения. Крупнейшее месторождение Клаймакс в Колорадо (США)

Пентландит (Fe,Ni)S (приблизительно). Этот минерал диагностируется трудно. В первую очередь он может находиться в сплошных мелкозернистых пирротиновых и халькопирит-пирротиновых массах в ультраосновных и основных горных породах. Он имеет цвет то как у пирротина, то как у халькопирита и выделяется на их фоне в виде оспин, зерен, вкраплений с синим металлическим блеском и совершенной спайностью по октаэдру (4 направления). Плотность 4,5–5 г/см3. Твердость 3–4.

Образуется в ликвационных медно-никелевых сульфидных рудах. Руда на никель.

Узнается по минеральной ассоциации, по спайности. Все ультраосновные и основные породы с вкрапленностью халькопирита и пирротина следует проверять на присутствие пентландита. С пиритом ассоциирует редко.

Месторождения. Крупнейшее месторождение Садбери (Канада)

Халькопирит CuFeS2. Синоним медный колчедан. Кристаллы очень редки (тетрагональные октаэдры и др.). Обычны зернистые агрегаты и бесформенные выделения, жилки, гнезда. Цвет зеленовато-желтый (латунно-желтый) неповторимого, типичного именно для халькопирита оттенка. Излом шероховатый. Блеск металлический. Черта зелено-черная. Плотность 4,1–4,3 4,5–5 г/см3. Твердость 3–4.

Широко распространенный в природе минерал.

Промышленное значение как руды на медь имеют медно-никелевые сульфидные месторождения ликвационного типа (в ультраосновных и основных) породах (Садбери, Канада), среднетемпературные гидротермальные месторождения полиметаллической  и колчеданной формации (Турьинские рудники, Урал); медистые песчаники (Карпушинское, Левихинское, Урал; Джезказганское, Казахстан)

Легко окисляется, покрываясь радужными синими, зелеными, красными пленками ковеллина и борнита. Часто замещается с поверхности, по трещинам или целиком гидроксидами железа, малахитом, азуритом.

Легко узнается по своему латунно-желтому цвету и ярким вторичным минералам, развивающимся по нему.

Борнит Cu5FeS4. Синоним пестрая медная руда. Встречается в виде неправильных гнезд и жилок в кварце, тонкой вкрапленности и цемента медистых песчаников, тончайших вторичных пленок на халькопирите.

Цвет красный особого оттенка, но только в свежих сколах, розовато-бурый. Быстро выветривается, покрываясь бурыми, зелеными, синими пленками (побежалости) вторичных минералов – ковеллина и др.

Образуется как низкотемпературный минерал, а также в окисленных медно-сульфидных рудах в зоне вторичного сульфидного обогащения. Является рудой на медь.

Узнается по цвету в свежем изломе и пестрой окраске выветрелых поверхностей минерала.

Происхождение: 1) гидротермальные месторождения  (Успенское, Джезказганское, Центральный Казахстан, ряд месторождений Урала), так и экзогенные (в зоне окисления медно-сульфидных руд). Встречается с халькопиритом.

Ковеллин CuS. Синоним медное индиго. Назван в честь итальянского минералога Ковелли. Это тончайшие индигово-синие пленки вторичного изменения (побежалость) на халькопирите, борните, блеклой руде и других сульфидах меди или иссиня-черные землистые массы. продукт окисления медно-сульфидных руд. Твердость 1,5–2. Плотность 4,6 г/см3.

Красные серебряные руды. Это минералы непрерывного изоморфного ряда от As3(SbS3) (прустит, по фамилии химика Пруста, впервые разделившего эти две руды) до Ag3(AsS3) (пираргирит, от греч. огонь и серебро). Встречается в виде тригонально-скаленоэдрических кристаллов и зерен в составе гидротермальных рудных жил. Цвет киноварно-красный, серый, блеск алмазный на гранях, цвет черты красный. Твердость 2–2,5. Плотность 5,5–5,6 г/см3. На углах и в тонких сколах пираргирит просвечивает.

Происхождение гидротермальное совместно с галенитом, самородным серебром и др. Встречается редко.

Блеклые руды. Минералы переменного состава – упрощенно от теннантита Cu12(AsS3)4S до тетраэдрита Cu12(SbS3)4S. Медь может изоморфно замещаться серебром, цинком, ртутью, железом и др.; мышьяк и сурьма – висмутом; сера – селеном, теллуром. Таким образом это большая группа минералов, объединяемая много минеральных видов. Преобладают в природе медно-мышьяковые и медно-сурьмяные блеклые руды. Все они внешне очень сходны друг с другом. Кристаллы очень редки. Обычны неправильной формы массивные на вид выделения, гнезда, прожилки в кварце.

Цвет черно-серый. Излом неровный шероховатый. Блеск тускло-металлический, блеклый, отсюда и их общее название. Твердость 3–4. Плотность 4,4–5,4 г/см3.

Типичный минерал среднетемпературных (иногда низкотемпературных) гидротермальных, в частности золотоносных, месторождений.

Месторождения. Крупные самостоятельные месторождения блеклых руд не встречаются. Совместно с другими медьсодержащими сульфидами являются источником меди (Березовское месторождение, Благодатные рудники, Урал).

03 сентября 2012 /
Похожие новости
Вольфраматы и молибдаты. Хроматы. Бораты. Карбонаты
Сульфаты
Краткие сведения о минералах. Часть 4
Краткие сведения о минералах. Часть2 
Простые вещества.Общие сведения о минералах
Комментарии

НАПИСАТЬ КОММЕНТАРИЙ

Ваше Имя:
Ваш E-Mail:
Полужирный Наклонный текст Подчеркнутый текст Зачеркнутый текст | Выравнивание по левому краю По центру Выравнивание по правому краю | Вставка смайликов Выбор цвета | Скрытый текст Вставка цитаты Преобразовать выбранный текст из транслитерации в кириллицу Вставка спойлера
Вопрос:
Столица России?
Ответ:*
Введите код: