20. Главные различия континентальных и морских обстановок осадконакопления и фаций (примеры).

21. Главные сульфидные минералы и их диагностика.

К этому классу относятся около 500 минеральных видов, главным образом сернистых соединений металлов и полуметаллов. Они имеют большое промышленное значение; являются главной рудой на медь, цинк, свинец, ртуть, и другие цветные металлы, а пирит (FeS2) служит сырьем для получения серного ангидрида и производства серной кислоты. Особое внимание- черные металлов (железо, марганец, хром) не извлекаются, избыток серы мешают этому.

Класс: Собственно сульфиды (с селенидами).

Химизм. Минералы этого класса рассматривают как производные Н₂S (H₂Se). В нем около 200 минералов. Они могут иметь как простые (S^-2, Se^-2), так и сложные (S₂^-2, AsS^-3, AsS₃^-3) анионы. В зависимости от характера аниона собственно сульфиды делятся на три подкласса:

1-й подкласс. Низшие сульфиды (моносульфиды).

2-й подкласс. Высшие сульфиды (персульфиды).

3-й подкласс. Сульфосоли.

Катионы дают с серой:

1) Простые соединения ‑ PbS, галенит; ZnS, сфалерит.

2) Упорядоченные двойные соединения ‑ CuFeS₂, халькопирит.

3) Более сложные (тройные и более) соединения: Cu₂FeSnS₄, станнин.

4) Нестехиометричные (дефектные) соединения: Cu_2-xS ‑ дигенит, Cu⁺¹₈Cu⁺²S₅ (9 катионов, а не 10 на 5S^-2); Fe_1-xS ‑ пирротин.

Подкласс: Низшие сульфиды.

Семейство халькозина

В этом семействе объединяют несколько полиморфных модификаций с общей формулой, близкой к Cu₂S.

Морфология. Уплощенные кристаллы, мелкозернистые агрегаты.

Свойства: Цвет на свежем изломе ‑ свинцово-серый, старая поверхность черная. Дигенит макроскопически отличается от халькозина фиолетово-синим оттенком. Н=2-3, d°»5,5; сп. нет, минерал хрупкий при ударе, но при царапании обнаруживает ковкость ‑ от иглы или ножа остается блестящий след, и это одно из свойств, по которым халькозин отличается от чрезвычайно похожей на него блеклой руды. Черта: черная, без оттенка, у блеклых руд при растирании черты заметен буроватый оттенок. Кроме того, блеклые руды имеют твердость 3-3,5 и ,кроме медных вторичных минералов, сопровождаются обычно гидроксидами железа.

Группа борнита

Борнит Сu^+1,+2₅Fe⁺²S₄

Морфология. Кристаллы с простыми формами {100}, {110}, {111}‑ очень редки. Обычно борнит образует вкрапленники, зерна, каемки вокруг Chpyr, сплошные зернистые агрегаты.

Свойства. он очень быстро покрывается побежалостью и приобретает "цвет засохших чернил", становится пестрым ("павлинья руда"). В свежем сколе он темномедно-красный, с оранжевым оттенком (в случае твердых растворов с Chpyr) или с розовым (при распаде твердых растворов с дигенитом). Блеск полуметаллический. Сп. нет, излом мелкораковистый. Н=3, d»5. Хрупкий. Растворяется в HNO₃ (S¯, р-р голубой).

Cемейство сфалерита‑вюртцита

Включает две полиморфные модификации ZnS и соответствено две группы: гр сфалерита и гр. вюртцита.

Гр. сфалерита

Сфалерит ZnS, цинковая обманка.

Стр. S^-2 образует ПКУ, Zn занимает 1/2 тетраэдрических пустот, все тетраэдры ориентированы одинаково

Морф. Кристаллы ‑ тетраэдрического габитуса. Бывает огранка в форме {110}. Двойники по {111} ‑ сфалеритовый закон (равноценен шпинелевому закону для оксидов), полисинтетические двойники, зернистые агрегаты.

Св. Цвет ‑ от черного (марматит) до желтого (клейофан), промежуточные по железистости ‑ бурые, коричневые. Cd в маложелезистых сфалеритах дает красный оттенок, Co-содержащие сфалериты ‑ зеленые. Блеск алмазный. Черта в зависимости от железистости: от светлой, слабо желтоватой, до бурой. Сп. сов. по {110} (рис...). Н=3,5-4, d=4.

Гр. вюртцита.

Вюртцит ZnS

Стр. В отличие от сфалерита, S^-2 образует ПГУ, 1/2 тетраэдрических пустот занята Zn⁺², в соседних слоях тетраэдры повернуты относительно друг друга. P63mc. Политипия.

Морф. Лучистые агрегаты, плотные, скрытокристаллические; шестоватые прожилки, редко пирамидальные кристаллы с гранями призмы и моноэдром.

Св. Цвет, блеск, тв. ‑ как у сфалерита, но сп. сов. по призме {10,-1,0} ( по удлинению!). От Sphal отличают по х-ру выделений, хотя нередко наблюдаются параморфозы Sphal по вюртциту.

Ген. кислые гидро-T р-ров при низкой T и Р.

Гринокит CdS (кадмиевая обманка).

Морф. Порошковатые и землистые агрегаты.

Св. Цвет "канареечно-желтый", до оранжевого, черта оранж., до кирпичной, блеск алм., сп. сов. по {10,-1,0} ‑ но все это, кроме цвета, неопределимо из-за тонкодисперсности агрегатов.

Группа халькопирита.

Халькопирит CuFeS₂. Синоним: медный колчедан.

Структура. Сера образует ПКУ, в которой 1/2 тетраэдрических пустот занята Cu⁺¹ и Fe⁺³, (аналогия со структурой алмаза‑сфалерита).

Морфология. Кристаллы в виде тетрагональных тетраэдров, иногда ‑ тетрагональных трапецоэдров, двойники, сростки; эпитаксическое нарастание на Sphal (близость структуры!) синтаксическое срастание с пиритом, блеклой рудой; чаще всего ‑ зерна, вкрапленники, зернистые агрегаты (иногда сливные).

Свойства и диагностика. Латунно-желтый с зеленоватым оттенком цвет, часто желтая, синяя и разноцветная побежалость, мет. блеск, черта зеленовато-черная. H=3-4, d»4,3, сп. отсутствует.

Род галенита‑клаусталита.

Стр. Самая известная из структур ‑ "типа NaCl", но надо помнить, что характер связей совсем иной. КЧ Pb=6, КЧ S=6.

Морф. Зернистые агрегаты: кр.зерн. = свинцовый блеск, тонкозерн. = свинчак, часто "давленый" ‑ с удлиненными зернами. Кристаллы ‑ при более высоких T ‑ куб, при более низких ‑ октаэдр.

Cв. и диагн. Цвет свинцово-серый, в к/зерн. агрегатах с голубоватым оттенком. Иногда синяя или пестрая побежалость. Черта черн. Бл. мет. Хрупкий. Сп сов по {100} ,иногда отдельность по {111}. Излом ступ. Н=2-3, d=7,6. Диагностическими признаками являются форма кристаллов, спайность, высокая плотность.

Семейство киновари‑метациннабарита .

Семейство включает две полиморфные модификации HgS и соответственно две группы ‑ киновари и метациннабарита. Прежде всего вспомним: "хидраргиум"‑ "серебряная вода", поскольку ртуть единственный металл, жидкий при комнатной температуре.

Гр. киновари.

Стр. Тригональная модификация с двумя энантиоморфными разновидностями: правой P3121 и левой Р3221 (Р ‑ примитивная гексагональная ячейка тригональной сингонии, аксиальный вид, а не R, не ромбоэдрическая!).

Морф. Кристаллы сравнительно редки. Два типа облика‑ ромбоэдры (искаженный куб), либо толстотаблитчатые с пинакоидом {0001}.

Св. и диагностика. Киноварно-красный цвет, в мелкозерн. агрегате ‑ до темнокрасного, красная черта, которая у тонкодисперсных агрегатов, да еще с примесью глинистого материала, может становиться буроватой, блеск алмазный до полуметаллич. Сов сп. по {10,-10} ‑ угол сп. 120°, Н=2‑2,5, высокая плотность ‑ d=8,1‑8,2.

Метациннабаритт HgS.

Cтр. сфалерита ‑ типичная координационная, с ионно-ковалентной связью.

Морф., св. Прожилки, корочки, вкрапленники. Черный цвет и черта, блеск тусклый, полумет, часто - замещение киноварью.

Семейство пирротина

Троилит FeS ‑ P63\mmc

Гексапирротин Fe_1-xS ‑ P63\mmc

Клинопирротин Fe₇S₈ ‑ F2\d

Структура. Это ПГУ S, в октаэдрических пустотах упаковки Fe⁺².

Морфология. Таблитчатые гексагональные кристаллы редки, обычны зернистые агрегаты, вкрапленники.

Свойства и диагностика. Бронзово-желтый цвет с "томпаково-бурой" побежалостью, мет. блеск, сп. отсутствует, но по {0001} бывает хорошо заметная отдельность. Н=3,5-4,5, d около 4,8. Магнитность сильно зависит от количественного соотношения троилита и пирротинов в природных срастаниях ‑ от полного отсутствия до очень сильной.

Группа пентландита.

Пентландит. (Fe,Ni)₉S₈

Структура координационная: ПКУ серы.

Морфология. Кристаллы не характерны. Выделения ‑ зерна, зернистые агрегаты, мелкие включения в пирротине.

Свойства и диагностика. Бронзово-желтый цвет (светлее пирротина, ближе к пириту), Блеск мет., черта зелено-черная, у окисленных ‑ бронзово-бурая. Растворяется в HNO₃ ‑р-р зеленый. Н=3-4, d5. Сов. сп. по {111}. Немагнитен. От пирита надежно отличается по твердости, от пирротина ‑ спайностью.

Отдел 2.1а.2. Моносульфиды с цепочечной структурой.

Гр. антимонита

Антимонит Sb₂S₃

Висмутин Bi₂S₃

Cтр. Оба минерала имеют ленточную структуру в виде сдвоенных цепочек, вытянутых вдоль оси с. Основной единицей этих цепочек являются зонтичные группы [SbS₃] или [BiS₃]

Антимонит (сурьмяный блеск).

Морф. Удлиненные по с кристаллы со штриховкой вдоль удлинения ‑ комбинационная штриховка в зоне призмы. Кристаллы часто изогнутые, скрученные. Лучистые или шестоватые агрегаты, зернистые до тонкозернистых и скрытокристаллических. Характерно полисинтетическое двойникование.

Св. Диагн. Стально-серый , до темно-стально-серого цвет, часто синяя побежалость. Черта серо-черная. Мет. блеск. Н=2,5, d=4,6. Одно направление спайности, поперечная к удлинению штриховка на плоскостях спайности

Висмутин. (Висмутовый блеск). Bi2S3.

Хим. Bi+3 изоморфно замещается Sb+3, Pb+2; S-2‑ Se-2.

Морф.,св. диагностика. По морфологии и свойствам висмутин чрезвычайно похож на антимонит. Различия ‑ более светлый оттенок цвета ‑ до светло-стальной.

Отдел 2.1а.3. Моносульфиды

со структурой иного типа.

Гр. реальгара.

Реальгар As₄S₄.

Cтр. ‑ молекулярная:

Морф. Изредка ‑ призматич. кр-лы, обычно вкрапленники, зернистые и землистые агрегаты, корки, примазки.

Св., диагн. Оранжево-красный цвет, оранжевая черта. Блеск алмазный, до жирного. На свету разлагается ‑ становится желтым, порошковатым. Сп. по {010} оценивается по-разному ‑ от сов. до несов. Н=1,5-2; низкая плотность.

Гр.аурипигмента

Аурипигмент As₂S₃.

Стр. слоистая.

Морф. Уплощенные кристаллы, гребенчатые сростки, листоватые, землистые агрегаты.

Св. Из характера связей в структуре следует также низкая твердость ‑ Н=1-2. Цвет лимонно-желтый (из названия ‑ аурипигмент, т.е. золотой цвет), черта светлая желтая, блеск алмазный с сильным перламутровым отливом на плоскостях спайности. Листочки гибкие, но не упругие.

Группа молибденита

Молибденит (молибденовый блеск) MoS₂

Структура слоистая: слои из тригональных призм с S по вершинам и Mo в центре, КЧ_Мо=6 (рис...).

Морфология. Таблитчатые гексагональные кристаллы, часто деформированные ‑ "измятые"; чешуйчатые до листоватых агрегаты, вкрапленность в виде розеток.

Свойства и диагностика. Стально-серый цвет с голубоватым оттенком, блеск мет.; черта серая с голубоватым оттенком на бисквите, при растирании на бисквите и на бумаге дает зеленоватый оттенок. Н=1, d=5. Весьма сов. сп. по {0001}. От очень похожего графита отличается по черте и голубоватому оттенку в агрегате.

Подкласс 2.1б. Высшие сульфиды (персульфиды).

Генетические особенности персульфидов определяются тем, что 1) по сравнению с одиночным ионом S^-2 гантель[S₂]^-2 ‑ более окисленная форма; при нагревании персульфиды разлагаются на простые сульфиды с выделением серы; 2) для образования персульфидов необходимо более высокое парциальное давление серы, чем для моноанионных сульфидов. Это значит, что по мере возрастания парциального давления серы (»увеличения концентрации серы) образование сульфидов железа даст ряд: FeS троилит ‑ Fe_1-xS пирротин ‑ FeS₂ пирит ( при T=const).

Семейство пирита‑марказита.

Гр. пирита.

Пирит FeS₂, серный колчедан, железный колчедан.

Структура. по типу ПКУ.

Морфология. Часто ‑ хорошие кристаллы: куб, октаэдр, пентагондодекаэдр и их комбинации. Снижение симметрии проявляется в штриховке .Обычны зернистые агрегаты, в приповерхностных гидро-T образованиях ‑ натечные, в осадочных ‑ конкреции, желваки, псевдоморфозы. Часты двойники прорастания по {111}, скрученные и расщепленные кристаллы. Бывают тонкодисперсные, сажистые агрегаты ‑ мельниковит.

Свойства. Латунно-желтый цвет, присутствие Ni делает пирит более светлым, присутствие Со ‑ более темным. Желтая, пестрая побежалость, бурые пленки гидроксидов Fe. Зеленовато-черная черта, блеск мет. Твердость: Н=6-6,5; d»5 (у троилита FeS d=4,8). Снижение симметрии ведет к отсутствию спайности, но иногда в пиритах проявляется хорошая отдельность по {111}. Хрупкий.

Гр.марказита.

Марказит FeS₂

Химизм. Из примесей отметим As, Tl (до 0,4%), n% Ni.

Структура. Марказит ‑ ромбическая модификация FeS₂ с симметрией Pnnm.

Морфология. Уплощенные кристаллы, копьевидные, гребенчатые, пластинчатые сростки, часто кривогранные ‑"петушиные гребни". Двойники и тройники, в том числе циклические. Псевдоморфозы по пириту, пирротину, колломорфные агрегаты.

Свойства. По свойствам очень похож на пирит, и все затруднения ‑ отличать от пирита. Здесь прежде всего надо хорошо смотреть форму кристаллов, особенно кристаллические окончания в конкрециях, кроме того марказит часто имеет зеленоватый оттенок.

Группа кобальтина‑арсенопирита.

Род кобальтина‑герсдорфита.

Кобальтин CoAsS

Морф. Характерны кристаллы, как у пирита: куб, октаэдр, пентагондодекаэдр, комбинация из {111} и {210} ‑ из одних треугольных граней (псевдоикосаэдр). Зернистые агрегаты.

Св. Цвет оловянно-белый с розоватым оттенком. Но при высоком содержании Fe ‑ темносерый, розоватый оттенок едва заметен и скорее становится лиловатым. Блеск. мет. Сп. средняя по {100}. Н=5-6, d=6,2.

Похожие: Bi° ‑ мягкий, сп. лучше; никелин ‑ гораздо более розовый (светло-медно-красный), сп. нет.

Род арсенопирита‑аллоклазита

Хим. Это ряд твердых растворов, но по-видимому с разрывом смесимости: FeAsS-CoAsS. Арсенопирит-данаит-глаукодот-аллоклазит. В качестве ИП также Ni.

Морф. Колонки, вытянутые вдоль оси с, определяют удлиненный облик кристаллов Aspyr, они часто призматические , хотя бывают и изометричными. В любом случае очень характерны ромбические сечения кристаллов. Характерны двойники срастания и прорастания по {101} и крестообразные и звездчатые двойники и тройники по {012}. Обычны зернистые, до мелко-зерн. агрегаты.

Св. Оловянно-белый цвет, мет блеск, черта серо-черная. Н=5,5-6, d=6,2. Сп. ясная (хуже средней) по {101} ‑ может быть, даже не спайность, а отдельность за счет полисинтетического двойникования, поскольку проявляется не всегда.

Подкласс 2.1в. Сульфосоли.

Надотдел полимерные сульфосоли.

Отдел 2.1в.2. Цепочечные и ленточные сульфосоли.

Сем. джемсонита‑буланжерита.

Гр. буланжерита (Bul)

Буланжерит Pb₅Sb₄S₁₁. Стр. Сложное ленточное строение ‑ ленты сложены цепочками из полиэдров [PbS₇], [PbS₈],[SbS₃] и вытянуты вдоль оси с. Моноклинная сингония, Р21/a.

Морф., св. Удлинение лент вдоль с морфологически выражается в игольчатом, волосовидном облике кристаллов, которые образуют спутанно-волокнистые или плотные скрытокристаллические агрегаты. Отдельные волокна гибки и упруги, агрегаты хрупки. Цвет свинцово-серый (темно-стально-серый), черта серо-черная с красноватым оттенком, блеск мет. Н=2,5-3. Сп. параллельно лентам по {100}, однако в игольчатых кристаллах заметить ее чрезвычайно сложно.

Гр. джемсонита (Djems)

Джемсонит Pb₄FeSb₆S₁₄ = (4PbS×FeS×3Sb₂S₃)

Стр. Моноклинный, Р21/а

Морф., св. Ленточная структура задает игольчатый облик кристаллов, волокнистые, перистые и лучистые агрегаты. Преимущественная связь в плоскости {001} обусловливает появление спайности поперек удлинения (помимо сп. по {100}, как это было у буланжерита)..

Надотдел мономерные сульфосоли

Отдел 2.1в.3. Каркасные сульфосоли.

Род блеклых руд (Ferz).

Теннантит Me₁₂[AsS₃]₄S

Тетраэдрит Me₁₂[SbS₃]₄S.

Стр. Может рассматриваться как производная структуры сфалерита.

Морф. Кристаллы в форме кубического тетраэдра характерны для тетраэдрита (тетраэдры "+" и "-" могут давать псевдооктаэдрический габитус), характерны двойники прорастания по {111}. Чаще же Ferz образует мелкозерн. агрегаты, сплошные, скрытокристаллические выделения.

Св., диагн. Стально-серый, темно-стальносерый ("мрачный!") цвет, на старой поверхности бывает хорошо заметен зеленоватый ("оливковый") оттенок. Черта серая до черной с буроватым оттенком у тетраэдрита и даже вишнево-красным у теннантита (заметно при растирании). Поскольку r_Sb>r_As, это сказывается на прочности связи: у тетраэдрита Н=3, у теннантита Н=4. Спайности нет!