Сульфиды

Сульфиды – сернистые соединения в основном тяжелых металлов. Типичные соединения с серой образуют: Zn, Pb, Cu, Ag, Sb, Ni, Co, Mo, Hg. В земной коре этих минералов не более 0,15 %, т.е. они составляют только 20% от общего числа минералов. Всего сульфидов насчитывают более 200 видов. Подавляющая масса сульфидов наблюдается в рудных месторождениях гидротермального происхождения. С химической точки зрения они являются в основном произ­водными сероводорода H2S (сульфиды). В некоторых редких минералах место серы занимают Se и Те (селениды и теллуриды). По аналогии с сульфидами также выделяют арсениды и антимониды. Во всех этих соединениях широко развиты изоморфные замещения одних элементов другими.

Происхождение сульфидов главным образом гидротермаль­ное (высоко-, средне- и низкотемпературное), а также магмати­ческое, скарновое и для некоторых экзогенных (осадочное или в связи с процессами восстановления сульфатов в зоне цемен­тации).

При окислении сульфиды разлагаются и легко переходят в различные вторичные минералы: карбонаты, сульфаты, окислы и силикаты, устойчивые в поверхностных условиях.

Сульфиды за небольшими исключениями имеют металличе­ский блеск, большую плотность и невысокую твердость. Встре­чаются они в виде кристаллов, друз, чаще – в виде сплошных зернистых масс и вкрапленников.

Сульфиды имеют большое практическое значение – это важ­нейшие руды свинца, цинка, меди, серебра, никеля, кобальта, молибдена, мышьяка, висмута, сурьмы, ртути и других метал­лов.

ХАЛЬКОЗИН (медный блеск) Cu2S (Сu 79,8%). Название происходит от греческого слова «халькос» – медь. Сингония ромбическая. Кристаллы редки, обычно встреча­ется в сплошных массах, плотный. Цвет и черта свинцово-серые. Блеск металлический. Спай­ность несовершенная. Излом раковистый. Твердость 2,5-3. Плотность 5,7.
Происхождение. Экзогенное – образуется в зоне вторичного сульфидного обогащения (в зоне цементации) медных место­рождений в результате реакций растворов сульфатов меди с неокисленными сульфидными рудами. Реже имеет гидротер­мальное происхождение. Ассоциирует с борнитом Cu5FeS4 блек­лыми рудами Сu3(Sb, As)S3, халькопиритом CuFeS2 и другими сульфидами. При окислении переходит в малахит Сu2[СО3](ОН)2, куприт Сu2О, самородную медь и другие минералы.

Диагностические признаки.Небольшая твердость, ковкость и свинцово-серый цвет.

Практическое значение.Халькозин является важной медной рудой.

ГАЛЕНИТ (свинцовый блеск) PbS (Pb 86,6%). Иногда содер­жит Ag.

Сингония кубическая. Из кристаллографических форм наи­более обычен куб, реже развиты грани октаэдра и ромбододе­каэдра. Образует зернистые, сплошные агрегаты, встречается в друзах (рис. 93).

Цвет свинцово-серый. Черта серовато-черная. Блеск метал­лический. Характерна совершенная спайность по кубу. Минерал сравнительно мягкий, твердость 2,5. Плотность 7,5.
Происхождение:

1. Гидротермальное (средне- и низкотемпе­ратурное) – встречается в жилах, метасоматических телах, а также в скарнах. Характерна тесная ассоциация галенита со сфалеритом и сульфидами серебра и меди. Встречается также сов­местно с пиритом, пирротином и другими сильфидами, с ба­ритом, кварцем и кальцитом.

2. Осадочное – образует вкрап­ленность, главным образом в битуминозных карбонатных поро­дах.

Диагностические признаки.Галенит легко узнается по совершенной спай­ности, небольшой твердости, значительной плотности, свинцово-черной черте и легкоплавкости.

Практическое значение.Галенит является важнейшей рудой на свинец.

СФАЛЕРИТ(цинковая обманка) ZnS(Zn 67,1 %). В виде изоморфных примесей содержит железо, кадмий (0,5-1 %), индий (0,1%), галлий (до 0,1%), германий (до 0,3%). На­звание происходит от греческого слова «сфалерос» – обманчи­вый, в связи с трудностью его диагностики по внешнему виду. Сингония кубическая. Кристаллы имеют тетраэдрический облик: агрегаты – сплошные, зернистые, реже скрытокристаллические концентрически-зонального строения. Цвет преимущественно коричневый, бурый до черного и жел­тый до бесцветного. Нередко прозрачен или просвечивает. Черта от светлой у бесцветного и желтого сфалерита до темно-коричневой у разностей черного цвета. Сфалерит обладает совершенной спайностью по ромбододе­каэдру. Блеск алмазный. Твердость 3,5-4. Плотность 3,9-4,1. Высокотемпературная железистая разновид­ность черного цвета называется марматитом. Низкотемпе­ратурные бесцветные или светло-желтые сфалериты обычно без примесей носят название клейофана.

Происхождение:

1. Гидротермальное – с галенитом, халько­пиритом, пиритом и другими минералами, широко распростра­нен в метасоматических залежах и рудных жилах.

2. Экзоген­ное – в осадочных породах, иногда в месторождениях угля.

Диагностические признаки.Сильный алмазный блеск и совер­шенная спайность. Вкрапленные зерна изометричны. Марматит имеет красновато-коричневую черту.

Практическое значение.Сфалерит – важнейшая руда на цинк.

КИНОВАРЬ HgS(Hg 86,2%). Название происходит от араб­ского слова «кинобари» – кровь дракона. Сингония тригональная. Встречается главным образом в виде зернистых вкрапленников, а также сплошных масс, налетов и примазок. Цвет – яркий темно-красный. Черта красная. В тонких об­ломках прозрачна. Блеск алмазный, иногда со слабой свинцово-серой побежалостью. Твердость 2-2,5. Плотность 8.

Происхождение: киноварь характерна для низкотемператур­ного гидротермального процесса; она обычно встречается сов­местно с антимонитом, флюоритом, баритом и халцедоном. На­ходится в карбонатных породах, иногда в песчаниках и сланцах, образуя неправильную вкрапленность и прожилки.

Диагностические признаки.Узнается по красному цвету и черте, высокой плотности, спайности и парагенезису. При нагревании в про­бирке выделяет ртуть.

Практическое значение.Киноварь является единственной рудой на ртуть и ценной природной краской.

ХАЛЬКОПИРИТ (медный колчедан) CuFeS2(Си 34,6%; Fe 30,5%; S 34,9%). Название происходит от греческих слов «халькос» – медь и «пир» – огонь. Сингония тетрагональная. Кристаллы тетраэдрического вида, но встречаются редко; обычно в виде вкрапленности, также сплошной, зернистый. Цвет латунно-желтый. Черта черная или зеленовато-черная. Блеск металлический. Твердость 3,5-4. Плотность 4,2. Иногда характерна пестрая побежалость. Разновидность - талнахит (кубическая модификация халькопирита).

Происхождение:

1. Магматическое – в ассоциации с пирро­тином и пентландитом.

2. Скарновое с андрадитом, магнетитом, шеелитом, пирротином.

3. Гидротермальное – с пиритом, пир­ротином, сульфидами Pb, Zn, Си и др.

4. Экзогенное – в оса­дочных породах.

В зоне окисления за счет разрушения халькопирита образу­ются вторичные минералы: самородная медь, халькозин, ковеллин, куприт, малахит, азурит, хризоколла и др.

Диагностические признаки.Узнается по латунно-желтому цвету, зеленова­то-черной черте, пестрой побежалости. От пирита отличается более темным цветом, меньшей твер­достью и отсутствием кубических кристаллов.

Практическое значение.Важнейшая руда на медь.

ПИРИТ (серный колчедан) FeS2 (Fe 46,0%; S 53,4%). Син­гония кубическая. Кристаллы в виде кубов со взаимно перпен­дикулярной штриховкой на гранях, реже в виде пентагондодекаэдров и октаэдров. Образует друзы, вкрапленники, сплошные зернистые массы. Цвет соломенно-желтый. Черта черная. Блеск металлический. Спайности нет. Излом неровный. Твердость 6-6,5. Плотность около 5. Пирит является самым распространенным минералом из группы сульфидов.

Происхождение. Образуется при различных геологических процессах: магматическом, гидротермальном, осадочным, при метаморфизме и т. д. Промышленные месторождения пирита обычно обязаны гидротермальному процессу.

Диагностические признаки.Пирит хорошо распознается по цвету, габитусу кристаллов и большой твердости. Отличается от халькопирита формой кристаллов, большей твердостью и более светлым цве­том; от марказита – формой кристаллов.

Практическое значение.Пирит является важным сырьем для получения серной кислоты. При переработке могут быть также использо­ваны примеси – Сu, Zn, Аu, Se, а огарки от обжига как желез­ная руда.

Галоидные соединения (галогениды)

К классу галогенидов относятся фтористые, хлористые и очень редкие бромистые и йодистые соединения.

Фтористые соедине­ния, или фториды, большей частью генетически связаны с маг­матической деятельностью, они являются возгонами вулканов или продуктами гидротермальных процессов, иногда имеют осадочное происхождение.

Хлористые соединения, или хлориды Na, К и Mg, преимущественно являются химическими осадками морей и озер и главными минералами соляных толщ и место­рождений. Некоторые галогенные соединения образуются в зоне окисления сульфидных (медных, свинцовых и других) месторождений.

ФЛЮОРИТ(плавиковый шпат) CaF2.Название происходит от слова «флюор» – течь, так как минерал легко плавится и ис­пользуется как плавень.

Сингония кубическая. Кристаллы имеют вид кубиков, нередко образуют красивые друзы; также сплошной, жилковатый, натечного вида. Цвет большей частью фиолетовый, зеленый и белый. Один и тот же образец в разных частях может быть раз­лично окрашен, т. е. бывает полихромным. Спайность совершен­ная по октаэдру {111}. В природе эта форма встречается редко, но ее можно легко выколоть из кубического кристалла. Блеск стеклянный. Твердость 4. Плотность 3,18. В катодных лучах флюорит светится фиолетовым цветом (флюоресценция). Некоторые разности светятся от нагревания (термолюминесценция).

Разновидности: оптический флюорит-прозрачные бесцветные разности флюорита; ратовкит – землистый, бледно-фиолетовый нечистый флюорит, встречающийся в мерге­листых породах и доломитизированных известняках.

Диагностические признаки.По кубическому облику кристаллов, спайности по октаэдру, стеклянному блеску, низкой твердости, красивой окраске.

Происхождение:гидротермальное, промышленные месторож­дения обычно низкотемпературные. Реже – пневматолитовое в грейзенах. Ратовкит – осадочного происхождения. Спутниками флюорита в кварцевых жилах являются барит, кальцит, суль­фиды Pb, Zn, Sb и других металлов, в грейзенах – мусковит, топаз, турмалин, вольфрамит и касситерит.

Практическое значение.Основная масса флюорита употребляется как плавень при производстве алюминия, а также как источник раз­личных фтористых соединений. Оптический флюорит – ценное оптическое сырье.

ГАЛИТ(каменная соль) NaCl. СИЛЬВИН КС1.

Сингония галита и сильвина кубическая. Кристаллы в виде кубов обычно образуют сплошные, плотные зернистые массы, реже корочки, налеты, выцветы. Цвет белый, серый, часто бесцветны, прозрачны или просве­чивают. Блеск стеклянный. Спайность совершенная по кубу. Твердость и плотность около 2.

Происхождение: галит и сильвин являются типичными хи­мическими осадками морей и озер. Образуются в усыхающих соленосных озерах и мелководных лагунах, отделенных от моря перемычками (барами). Их спутниками являются: гипс, ан­гидрит, карналлит и другие галоиды и сульфаты. В небольших количествах галит и сильвин встречаются как выцветы почв и как возгоны при вулканической деятельности. Под давлением вышележащих пород соль становится пла­стичной и может выдавливаться и прорывать эти породы, об­разуя соляные купола и штоки.

Известны две разновидности галита: каменная соль, об­разовавшаяся в прежние геологические периоды и залегающая сейчас в виде пластов и штоков в горных породах, и самоса­дочная соль, образующаяся в настоящее время на дне вод­ных бассейнов в районах сухого и жаркого климата.

Диагностические признаки.По легкой растворимости в воде, кубической форме кристаллов, совершенной спайности по кубу, низкой твердости. Различие: по вкусу – галит соленый, сильвин – горь­ко-соленый. Иногда цвет сильвина красноватый или голубо­ватый от механических примесей Fe2O3 и других веществ.

Практическое значение.Галит является важнейшим пищевым продук­том и основным сырьем химической промышленности, идет для получения НСl, соды, хлора, NaOH и т. д. Сильвин – сырье для калийных удобрений и различных калиевых препаратов.

Окислы (Оксиды)

Окислы – соединения элементов с кислородом, в гидроокис­лах присутствует также вода. В земной коре на долю окислов и гидроокислов приходится около 17%, из них на долю крем­незема (SiO2) около 12,5%. Наиболее распространенными минералами этой группы яв­ляются окислы кремния, алюминия, железа, марганца и титана.

Происхождение минералов класса окислов различное – магматическое, пегматитовое, гидротермальное, но большинство окислов образовалось в результате экзогенных процессов в верхних частях литосферы. Многие эндогенные минералы при выветривании разрушаются и переходят в окислы и гидро­окислы, как более устойчивые соединения в условиях поверх­ности; большую роль при этом играет коллоидное минералообразование. Будучи устойчивыми, многие окислы накапливаются в россыпях (касситерит, магнетит и др.).

Физические свойства окислов различны: для большинства из них характерна высокая твердость. Минералы класса окис­лов имеют большое практическое значение.

КОРУНД А12O3. Сингония тригональная. Кристаллы столбчатые боченковидной формы; представляют комбинации дитригональной призмы и нескольких дитригональных дипирамид, ром­боэдра и пинакоида. Кристаллы как бы вросшие в породу; круп­ные кристаллы нередко изогнуты. Встречается также в сплошных зерни­стых агрегатах.

Цвет синий, серовато-синий, серый. Блеск стеклянный, до алмаз­ного. Спайности нет, излом неровный. Характерна высокая твердость, равная 9. Плот­ность 4.

Разновидности. Прозрачные разновидности синего цвета на­зываются сапфиром, кроваво-красного – рубином (окра­ска от примеси Сr2О3). Наждак – сплошная зернистая ко­рундовая породи серовато-черного цвета от тонкой примеси гематита, магнетита, шпинели и других минералов.

Происхождение:

1. Магматическое и пегматитовое в связи со щелочной магмой.

2. Контактово-метаморфическое в резуль­тате воздействия магматических пород на известняк и бокси­товые породы.

Диагностические признаки.По твердости, сильному блеску, форме крис­таллов.

Практическое значение.Корунд и наждак используются как абразивный материал, рубин и сапфир – драгоценные камни. В настоя­щее время цветные корунды в значительном количестве изго­товляются искусственно.

ГЕМАТИТ (красный железняк) Fe2O3 (Fe 70,0%). Название, происходит от греческого слова «гема» – кровь.

Сингония тригональная. Цвет красный, темно-красный до черного. Черта вишнево-красная (характерный диагностический признак). Не магнитен. Блеск металловидный. Твердость 5-6. Плотность 5,2.

Происхождение:

1. Контактово-метасоматическое в скарновых зонах.

2. Гидротермальное (железный блеск) в жилах -красивые кристаллы и агрегаты.

3. Осадочное.

4.Метаморфи­ческое – при метаморфизме осадочных железных руд (бурых железняков). В зоне окисления неустойчив и превращается в различные гидроокислы железа.

Диагностические признаки.По цвету черты, облику кристаллов и агре­гатов.

Практическое значение.Гематит является важнейшей железной рудой

РУТИЛ TiO2.Название происходит от латинского слова «рутилус» – красноватый.

Сингония тетрагональная. Кристаллы призматические, исштрихованные вдоль, нередко игольчатые. Характерны колен­чатые двойники и тройники. Цвет коричнево-красный или темно-красный. Черта светло-коричневая, желтая. Блеск металловидный или алмазный. Твер­дость 6-6,5. Плотность 4,2.

Разновидности. Сагенит – игольчатый рутил в сетчатых агрегатах или в виде вростков в других минералах. Особенно часты нитевидные кристаллы рутила в кварце («волосатики»).

Происхождение:

1. Магматогенное – в основных и щелочных изверженных породах.

2. Метаморфическое – в гнейсах и слан­цах.

3. Гидротермальное – в кварцевых жилах и особенно жилах альпийского типа, где рутил образует отдельные кристаллы и друзы. Встречается в россыпях.

Диагностические признаки. Отличается сильным блеском, формой, двой­никами кристаллов и коричнево-красным цветом. От кассите­рита отличается меньшей плотностью. Неплавок.

Практическое значение. При значительных скоплениях является важ­ной титановой рудой.

КВАРЦ SiO2.

Сингония тригональная. При обычных давлениях известно несколько полиморфных модификаций кремнезема, из которых наиболее распространенной является низкотемпературная, устойчивая ниже 575 °С.

Цвет кварца белый, серый и других оттенков. Блеск стеклянный. Спайности нет. Излом раковистый. Твердость 7. Плотность 2,65. Обладает пьезоэлектрическими свойствами. Пропускает ультрафиолетовые лучи.

По цвету выделяют следующие разновидности кварца: горный хрусталь – водяно-прозрачный, обычно образует хорошие кристаллы, встречается в низкотемпературных жилах альпийского типа и некоторых пегматитах; аметист фиолетового цвета, низкотемпературный, гидротермальный; цитрин – золотисто-желтый прозрач­ный кварц; розовый кварц – бледно-розового цвета, характерен для цен­тральных частей некоторых пегматитовых жил; дым­чатый пегматитовых жил; дым­чатый кварц (раухтопаз) – дымчатого, бурова­того цвета, прозрачный, об­разуется в низкотемпера­турных гидротермальных жилах; морион – черный кварц, встречается в пег­матитовых жилах и пнев­матолитах совместно с ортоклазом, альбитом, топазом, бериллом.

Происхождение кварца различное. Кварц магматического происхождения выделяется в виде неправильных зерен, напри­мер в гранитах. В пегматитах наряду с полевым шпатом он яв­ляется главным породообразующим минералом. При гидротер­мальном минералообразовании кварц – главнейший жильный минерал, вмещающий различные рудные минералы. Кварц об­разуется также в результате других процессов, связанных с магматической деятельностью, а также может быть экзоген­ным, выделяясь, например, в виде друз среди осадочных пород. Кварц – стойкий минерал по отношению к выветриванию, химически он не разлагается. Механическое разрушение содер­жащих кварц пород приводит к накоплению его в россыпях и к образованию кварцевых песков. При метаморфизме послед­ние переходят в плотные породы – кварциты.

Скрытокристаллические разности кремнезема объединяются под общим названием халцедона. Они образуют натечные формы, желваки, корочки, выполняют пустоты и т. д. Халцедон непрозрачен, но обычно просвечивает. Блеск воско­вой, матовый. Наиболее распространен халцедон серого или голубовато-серого цвета.

Многочисленные разновидности халцедона различаются по цвету, рисунку, сложению. Среди прозрачных или просвечи­вающих равномерно окрашенных разновидностей можно от­метить сердолик – красный, оранжевый. Полосатые разно­видности халцедона носят название агатов; а если чередуются черные и белые слои – ониксов. Плотная нечи­стая халцедоновая порода, значительную часть которой состав­ляют примеси и красящие вещества, называется яшмой. Окраска яшм самая разнообразная. Халцедон, сильно загряз­ненный примесями песка и глины, называется кремнем.

Диагностические признаки.Кварц характеризуется стеклянным блеском, раковистым изломом, высокой твердостью и формой кристаллов с горизонтальной штриховкой на гранях призмы.

Практическое значение.Горный хрусталь (пьезокварц) применяется в радиотехнике и оптике. Аметист, дымчатый кварц, халце­доны, агаты, яшмы и другие разновидности халцедона упот­ребляются в ювелирном деле как драгоценные и поделочные камни. Агат находит применение также в точной механике и для изготовления ступок и пестиков. Чистые кварцевые пески используются в стекольной промышленности; песчаники и квар­циты – как строительный материал