Лекция 12 простые сульфиды

За исключением сероводорода, все простые сернистые и им подобные соединения в земной коре распространены в виде твердых кристаллических веществ. Среди них по типам химических соединений выделяются различные главные группы минералов.

Пирит FeS₂. Сингония кубическая. Пирит широко распространен в виде хорошо образованных кристаллов. В многочисленных горных породах и рудах пирит наблюдается в виде вкрапленных кристалликов или округлых зерен. Широким развитием пользуются также сплошные агрегатного строения пиритовые массы. В осадочных породах часто встречаются шаровидные конкреции пирита, нередко радиальнолучистого строения, а также секреции в полостях раковин. Цвет пирита светлый латунно-желтый, часто с побежалостями желтовато-бурого и пестрых цветов. Тонкодисперсные сажистые разности имеют черный цвет. Черта буровато- или зеленовато-черная. Блеск сильный металлический. Твердость 6-6,5. Относительно хрупок. Спайность весьма несовершенная. Излом неровный, иногда раковистый. Уд. вес 4,9-5,2.

Происхождение. Пирит является наиболее распространенным в земной коре сульфидом и образуется в самых различных геологических условиях.

1. В виде мельчайших вкраплений он наблюдается во многих магматических горных породах. В большинстве случаев является эпигенетическим минералом по отношению к силикатам и связан с наложением гидротермальных проявлений.

2. В контактово-метасоматических месторождениях, является почти постоянным спутником сульфидов в скарнах и магнетитовых залежах. В ряде случаев оказывается кобальтоносным. Образование его, так же как и других сульфидов, связано с гидротермальной стадией контактово- метаморфических процессов.

3. Как спутник широко распространен в гидротермальных месторождениях различных по составу руд поти всех типов и встречается в парагенезисе с самыми различными минералами. При этом он часто наблюдается не только в рудных телах, но и в боковых породах в виде вкраплений хорошо образованных кристаллов, возникших метасоматическим путем (метакристаллов).

4. Не менее часто встречается ив осадочных породах и рудах.

Широко известны конкреции пирита и марказита в песчано-глинистых отложениях, месторождениях угля, железа, марганца, бокситов и др. Его образование в этих породах и рудах связывается с разложением органических остатков без доступа свободного кислорода в более глубоких участках водных бассейнов. В парагенезисе с ним чаще всего в таких условиях встречаются: марказит, мельниковит (черная порошковатая разность дисульфида железа), сидерит (FeCO₃) и др.

Практическое значение. Пиритовые руды являются одним из основных видов сырья, используемого для получения серной кислоты. Руды, содержащие кобальтпирит, могут служить источником кобальта.

Марказит FeS₂. Сингония ромбическая. Облик кристаллов таблитчатый реже короткостолбчатый, копьевидный. Встречается в виде конкреций, а также натечных, гроздевидных, почковидных, коркообразных и неправильной формы образований. Обычны псевдоморфозы по органическим остаткам. Цвет марказита латунно-желтый с сероватым или зеленоватым оттенком. Черта темная зеленовато-серая. Блеск металлический. Твердость 5-6. Хрупок. Спайность несовершенная. Уд. вес 4,6-4,9.

Происхождение. В природе распространен гораздо реже, чем пирит. Встречается как в эндогенных, так и в экзогенных минеральных образованиях. Марказит эндогенного происхождения наблюдается в гидротермальных, преимущественно жильных месторождениях. Как правило. он образуется в самых последних стадиях минерализации. Чаще всего он устанавливается в друзовых пустотах в виде наросших кристаллов, большей частью мелких, иногда в виде пылевидных налетов на кристаллах кварца, кальцита, галенита, сфалерита, блеклых руд и других минералов, реже в виде корок и натечных форм.

В осадочных породах, главным образом в угленосных песчано-глинистых отложениях, марказит встречается преимущественно в виде конкреций, неправильной формы зерен, псевдоморфоз по органическим остаткам, а также тонкодисперсного черного сажистого вещества (мельниковита).

Практическое значение. В случае наличия больших масс, месторождения марказита, так же как и месторождения пирита, могут являться предметом разработки с целью производства серной кислоты.

Пирротин FeS. Сингония гексагональная. Обычно встречается в сплошных массах или в виде вкрапленных зерен неправильной формы. Цвет пирротина темный бронзово-желтый с бурой побежалостью. Черта серовато-черная. Блеск металлический. Твердость 4. Довольно хрупок. Спайность несовершенная. Уд вес 4,58-4,70.

Происхождение. Пирротин в сравнительно редких случаях является высокотемпературным минералом. Пирротин распространен почти исключительно в эндогенных месторождениях и в различных генетических типах.

1. Довольно широким распространением он пользуется в основных изверженных породах, главным образом в норитах, иногда в габбро-диабазах. В них среди сульфидных скоплений он является главным минералом, встречаясь в тесной ассоциации с пентландитом и халькопиритом (месторождения медно-никелевых сульфидных руд).

2. В контактово-метасоматическом типе месторождений иногда образует значительные скопления, главным образом у границы с известняками. В парагенезисе с ним в этих месторождениях встречаются халькопирит, пирит, магнетит, черный сфалерит, арсенопирит, иногда касситерит, шеелит, кальцит, кварц и др.

3. В ряде типичных гидротермальных месторождений наблюдается в ассоциации со сфалеритом, галенитом, халькопиритом, касситеритом, арсенопиритом, железистыми хлоритами, карбонатами и др. Среди этих минералов пирротин принадлежит к числу наиболее поздних. В друзовых пустотах хорошо образованные кристаллы его обычно наблюдаются наросшими на кристаллах таких более ранних минералов, как сфалерит, кварц, кальцит и др.

4. Редкие находки своеобразных выделений пирротина были сделаны среди осадочных образований в ассоциации с сидеритом (Керченское месторождение железа), а также в фосфоритовых желваках.

Практическое значение. Залежи сплошных пирротиновых руд, не содержащих других металлических полезных ископаемых, имеют ограниченное промышленное значение. Как сырье для сернокислотного производства эти руды значительно уступают пиритовым.

Халькозин Cu₂S. Сингония ромбическая. Кристаллы наблюдаются сравнительно редко. Большей частью они встречаются в виде толстых таблиц и коротких столбиков. Обычно встречается в виде сплошных тонкозернистых масс или в виде вкраплений в псевдоморфозах по борниту, халькопириту, иногда сфалериту, галениту, ковеллину, пириту и др. Цвет халькозина свинцово-серый. Черта темносерая. Блеск металлический. Твердость 2-3. Слабо ковок. Спайность несовершенная. Уд. вес 5,5-5,8. Хороший проводник электричества.

Происхождение. В природе халькозин образуется как в эндогенных, так и в экзогенных условиях, но исключительно при низких температурах. Как эндогенный минерал он изредка встречается в некоторых гидротермальных, богатых медью и бедных серой сульфидных месторождениях. В парагенезисе с халькозином в этих случаях наблюдается чаще других эндогенный борнит.

В главной массе халькозин образуется экзогенным путем в так называемых зонах вторичного сульфидного обогащения во всех медно- сульфидных месторождениях. Как и другие вторичные сульфиды меди, халькозин возникает при реакциях между первичными сульфидами и растворами сульфатов меди, просачивающимися из зоны окисления медных месторождений. Часто он развивается метасоматическим путем на месте вторичного борнита. Иногда он непосредственно замещает первичный халькопирит, в ряде случаев – галенит, сфалерит, а также пирит и другие сульфиды первичных руд.

Практическое значение. Халькозин является самым богатым медью сульфидом, и потому халькозиновые руды более, чем какие-либо другие руды сульфидных месторождений, важны для медной промышленности.

Ковеллин CuS. Сингония гексагональная. Обычно ковеллин наблюдается в виде тонких примазок яркосинего цвета или синевато-черных порошковатых или сажистых масс. Цвет ковеллина индигово-синий. Черта серая до черной. Непрозрачен. В тончайших листочках просвечивает зеленым цветом. Блеск металлический. Твердость 1,5-2. Хрупок. В тонких пластинках несколько гибок. Спайность совершенная. Уд. вес 4,59-4,67.

Происхождение. Ковеллин, обычно в очень небольших количествах, является одним из характернейших экзогенных минералов зоны вторичного сульфидного обогащения в меднорудных месторождениях. Как правило, развивается метасоматическим путем на месте первичных и вторичных сульфидов меди: халькопирита, борнита, халькозина и др. Помимо образования: метасоматическим путем, известны случаи самостоятельного его отложения вдоль трещин в виде колломорфных образований или землистых масс. Ковеллин гидротермального происхождения в парагенезисе с пиритом крайне редок и встречается в небольших количествах:

Практическое значение. Ковеллино-халькозиновые руды принадлежат к числу богатых медных руд.

Галенит PbS. Сингония кубическая. Обычно наблюдается в виде зернистых масс или вкрапленных выделений неправильной формы. Цвет галенита свинцово-серый. Черта серовато-черная. Блеск металлический. Твердость 2-3. Хрупок. Спайность весьма совершенная. Уд. вес 7,4-7,6.

Происхождение. Галенит почти исключительно распространен в гидротермальных месторождениях. Нередко он образует богатые скопления. Весьма характерно, что он почти всегда встречается в парагенезисе с сфалеритом (ZnS), по отношению к которому находится обычно в подчиненных количествах. Гидротермальные свинцово-цииковые месторождения образуются либо в виде типичных жил, либо в виде неправильных метасоматпческих залежей в известняках, либо, наконец, в виде вкрапленников. Из других минералов в ассоциации с галенитом встречаются: пирит, халькопирит, блеклые руды, сульфосоли серебра, свинца, меди, арсенопирит и др. Из нерудных минералов в этих рудах, кроме кварца и кальцита, встречаются также различные карбонаты, барит (BaSO₄), флюорит (СаР₂)идр.

Практическое значение. Галенит представляет собой важнейшую свинцовую руду. Почти вся мировая продукция свинца связана с добычей этого минерала. Помимо выплавки металла, небольшая часть галенитовых руд перерабатывается с целью получения свинцовых препаратов, в частности красок и глазури. При плавке попутно со свинцом извлекаются значительные количества серебра, а иногда и висмута.

Сфалерит ZnS.

Разновидности: клейофан – светлоокрашенная или бесцветная разновидность (почти без примесей);

марматит – черная железистая разновидность сфалерита;

пршибрамит – богатая кадмием разновидность;

брункит – белая, землистая скрытокристаллическая разность.

Сингония кубическая. Сплошные массы характеризуются явнозернистой структурой, легко распознаваемой благодаря резко проявленной спайности в отдельных зернах. Реже встречаются почковидные формы образований. Цвет сфалерита обычно бурый или коричневый; часто черной (марматит), реже желтой, красной и зеленоватой окраски. Известны совершенно бесцветные прозрачные разности (клейофан). Черта белая или светло окрашенная в желтые и бурые оттенки. Разности, богатые железом, дают коричневую черту. Блеск алмазный. Твердость 3-4. Довольно хрупок. Спайность весьма совершенная. Уд. вес 3,5-4.

Происхождение. Главная масса месторождений сфалерита, так же как и галенита, с которым он почти постоянно ассоциирует, принадлежит к гидротермальным месторождениям. В некоторых сульфидных месторождениях он парагенетически бывает связан с халькопиритом. В экзогенных условиях образуется крайне редко. Он был встречен в некоторых осадочных месторождениях угля.

Практическое значение. Сфалерит является главной рудой цинка. Попутно с цинком из сфалеритовых руд извлекаются ценные редкие металлы: Cd, In и Ga. Металлический цинк, получаемый возгонкой, не обладает чистотой и употребляется для изготовления оцинкованного железа. Кроме того, сфалерит в небольших количествах непосредственно употребляется для изготовления цинковых белил, а также флюоресцирующих экранов и др.

Кадмий, в главной своей массе добываемый попутно из сфалеритовых руд, находит применение: в гальванопластике при покрытии изделий из стали и железа с целью борьбы с коррозией металла; для получения легкоплавких сплавов, более прочных и обладающих большей сопротивляемостью высоким температурам и истиранию, чем баббитовые, в состав которых в значительном количестве входит дефицитное олово в производствеаккумуляторов; для автоматических противопожарных аппаратов и др.

Галлий применяют в ряде случаев вместо ртути для наполнения термометров и других точных приборов. Галлиевые лампы дают свет, близкий к солнечному.

Индий как антикоррозионный металл употребляется для покрытий металлических изделий, а также в производстве рефлекторов для прожекторов и автомобильных фар.

Антимонит Sb₂S₃. Сингония ромбическая. Встречается также в виде сплошных зернистых, часто радиально-лучистых, реже спутанноволокнистых агрегатов, а также в виде вкраплений в кварцевой массе. Цвет и черта антимонита свинцово-серые. На кристаллах нередко наблюдается темная синеватая побежалость. Непрозрачен. Блеск металлический, сильный на плоскостях спайности. Твердость 2-2,5. Хрупок. Спайность совершенная. Уд. вес 4,5-4,6.

Происхождение. В главной массе антимонит встречается в гидротермальных месторождениях, образуясь при наиболее низких температурах и слагая вместе с кварцем самостоятельные жилы и пластообразные залежи. В ассоциации с ним нередко встречаются киноварь, флюорит, кварц, кальцит, каолинит, барит и др. В качестве спутника почти постоянно наблюдается в месторождениях киновари, реальгара и аурипигмента, изредка – в месторождениях свинца, цинка и других металлов.

Практическое значение. Антимонитовые руды являются главнейшим источником сурьмы, имеющей разнообразное применение. Преимущественно она идет на изготовление сплавов, обладающих антифрикционными свойствами (баббитов для подшипников). Сплавы со свинцом и цинком идут на изготовление так называемого «типографского металла», твердой дроби, частей насосов, кранов и др. Соединения сурьмы применяются также в резиновой промышленности (с целью вулканизации резины), текстильном производстве (пропитка тканей), стекольном деле, медицине и др.

Аурипигмент As₂S₃. Сингония моноклинная. Нередко характерны шестоватые, гребенчатые агрегаты, а также гроздевидные, почкообразные и шарообразные массы с радиально-лучистым строением. Цвет аурипигмента лимонно-желтый, иногда с буроватым оттенком; скрытокристаллические массы с тонкодисперсной примесью FeS₂ обладают грязно-желтой окраской с зеленоватым оттенком. Черта того же цвета, но более ярких оттенков. Просвечивает; в спайных листочках прозрачен. Блеск в зависимости от направления меняется от алмазного до полуметаллического. Твердость 1-2. В тонких листочках гибок, но не обладает упругостью. Спайность весьма совершенная по (010) и несовершенная по (100). Уд. вес 3,4-3,5.

Происхождение. Встречается в гидротермальных месторождениях в ассоциации с минералами, образующимися при сравнительно низких температурах: с реальгаром, антимонитом, марказитом, пиритом, а также с кварцем, кальцитом, гипсом и др. В очень небольших количествах он наблюдался на стенках кратеров вулканов и в пустотах пористых лав как продукт возгона вместе с самородной серой, хлоридами и другими минералами. Как экзогенный минерал в виде налетов и землистых образований в ничтожных количествах изредка встречается в месторождениях каменных углей и бурых железняков, образуясь, вероятно, под действием на мышьяковистые растворы сероводорода как продукта разложения организмов.

Практическое значение. В случае наличия крупных скоплений представляет собой сырье для получения трехокиси мышьяка, а также используется в красильном деле и других производствах.

Киноварь HgS. Сингония тригональная. Встречается в виде вкрапленных неправильных по форме зерен, иногда в сплошных массах, а также в виде порошковатых примазок и налетов. Цвет киновари красный, иногда с свинцово-серой побежалостью. Черта красная. Блеск алмазный. Полупрозрачна. Твердость 2-2,5. Хрупка. Спайность довольно совершенная. Уд. вес 8,09-8,20.

Происхождение. Месторождения киновари относятся исключительно к числу гидротермальных, образовавшихся при низких температурах. Известны примеры отложения киновари из горячих щелочных растворов, выходящих на поверхность земли. Из рудных минералов в ассоциации с киноварью встречаются: часто антимонит, пирит, реже арсенопирит, реальгар, иногда сфалерит, халькопирит и др. Из нерудных минералов, сопровождающих выделения киновари, распространены обычно кварц, кальцит, нередко флюорит, барит, иногда гипс и др.

Практическое значение. Является почти единственным источником получения ртути. Самородная ртуть в природе встречается сравнительно редко. Ртуть употребляется преимущественно для амальгамации золота при добыче его из коренных руд, для изготовления химикалий, гремучей ртути , и в физических приборах.