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