Сернистые соединения (сульфиды)

Минералы этой группы являются производными главным образом сероводорода. В некоторых минералах место серы занимает селен или теллур. Такие минералы называют селенидами или теллуридами. По аналогии с сульфидами выделены также арсениды и антимониды. Здесь рассматриваются только сернистые соединения.

Сернистые соединения, по подсчетам В. И. Вернадско­го, составляют 0,15% по весу от земной коры. Их общее количество — более 300. По количеству минералов (пос­ле силикатов) сернистые соединения занимают второе место. Более 40 химических элементов дают соединения с серой, большинство из них представлено металлами. Для минералов, относящихся к сульфидам, характерно изоморфное замещение одних элементов другими. В сульфидах часто наблюдаются примеси ряда ред­ких элементов: кадмия, галлия, индия, таллия, рения и др.

По тину химических связей сульфиды и им подобные соединения относятся к типу ионных. Однако в связи с большими радиусами ионов серы, теллура, селена, мышь­яка, сурьмы при взаимодействии их с крупными катио­нами металлов наблюдается явление поляризации. Вследствие поляризации появляются общие электронные оболочки и возникают ионно-ковалентные. а иногда и чисто ковалентные связи. Все это определяет и характер­ные физические свойства минералов чанной группы — большинство сульфидов характеризуется металлическим блеском, отличается электро- и теплопроводностью, большим удельным весом и невысокой твердостью. Про­исхождение основной массы сульфидов - гидротермаль­ное, для некоторых - магматическое. Большинство суль­фидов в приповерхностной зоне земной коры неустойчи­во, разлагается с образованием вторичных минералов: карбонатов, сульфатов, окислов, силикатов. Нередко в зоне окисления сульфидных месторождений вторичные минералы, в частности гётит и гидрогётит. создают свое­образные «железные шляпы» охряно-желтого цвета, ко­торые иногда служат хорошим поисковым признаком па скрытые на глубине сульфидные руды. Сульфиты име­ют большое промышленное значение. Они являются ис­точником свинца, цинка, меди, никеля, кобальта, молиб­дена и других элементов. Сернистые соединения или сульфиды, поди другихразделяются на две большие группы: простые сильфиды и сложные сульфиды, называемые также сульфосолчми. В группе сульфидов иногда выделяют двойные сульфиды, когда в соединениях с серой участвуют два или три катиона (например, халькопирит CuFeS₂), и дисульфиды - соединения катиона с анионной группой [S₂]^2- где атомы серы сближены в одну группу (как у пирита FeS₂, где железо двухвалентное).

Простые сульфиды

Галенит (свинцовый блеск) – PbS. Название происходит от латинского слова «галена» - свинцовая руда. Химический состав: Pb – 86, 60%, S – 13,40. Сера может изоморфно замещаться селеном. Часто содержит примеси серебра (от 0,1 до 1%) и других элементов. Сингония кубическая. Твёрдость 2 – 3. Уд. Вес 7,4 – 7,6. Морфология. Зернистые агрегаты, плотные массы, кристаллы, друзы. Нередко наблюдаются крупные кристаллы (до нескольких см). Облик кристаллов кубический, кубо-октаэдрический, октаэдрический (см. рис. 22, 1, 2). Встречаются двойники срастания и прорастания. Спайность по {100} весьма совершенная. Излом мелкоступенчатый, в плотных массах плоскораковистый, неровный. Блеск металлический, матовый (у плотных разностей). Цвет свинцово-серый. Черта серовато-чёрная. Разновидности: свинчак (тонкозернистые плотные разности), селенистый галенит, (содержание селена от 0,5 до 1,2%). Особые свойства. Электропроводен. Диамгнитен. В азотной кислоте растворяется с выделением серы и сульфата свинца. Из азотнокислого раствора при взаимодействии с соляной кислотой выпадает белый осадок хлористого свинца, растворяющийся в горячей воде. Насыщенным раствором йода в 5% иодистом калии при кипячении галенит окрашивается в желто-зелёный цвет, т. пл. 1112°С. Происхождение. Гидротермальное в форме залежей и жил. Встречается в скарнах в виде вкрапленности и зернистых агрегатов. Реже – как гипергенный минерал в осадочных породах. Парагенезис. В гидротермальных образованиях ассоциирует со сфалеритом, пиритом, халькопиритом, образуя вместе с ними так называемые полиметаллические руд. Часто с галенитом присутствуют арсенопирит, блеклые руды и другие сложные сульфиды, содержащие серебро, свинец, медь, мышьяк, никель. Из нерудных – кварц, кальцит, барит, флюорит. В скарнах вместе с галенитом встречается сфалерит, халькопирит, пирротин и типичные минералы скарнов (пироксены, гранаты и др.). Месторождения. В СССР: Рудный Алтай (Заводинское, Лениногорское, Зыряновское и др.), ДВК (Дальнегорск, бывш. Тетюхе), Средняя Азия, Казахстан, Кавказ (Садон), Забайкалье (Нерчинск). За рубежом: Австралия (Брокен-Хилл), Чехословакия, Канада, США, ГДР (Фрайберг) и др. Значение. Важнейшая руда на свинец. Извлечение серебра. Получение свинцовых белил, глазури и др.

Сфалерит (цинковая обманка) ZnS. Название происходит от греческого слова «сфалерос» - обманчивый (по-видимому, за его резкое отличие от других сульфидов металлов). Химический состав Zn – 67,06%, S – 32,94%. Содержит изоморфную примесь железа (до 26%), кадмия (до 0,8%), иногда марганца (до 5,8%) и других элементов. Известно несколько полиморфных модификаций ZnS – сфалерит, вюртцит и его разновидности. Сингония кубическая. Твёрдость 3,5 – 4. Уд. вес 3,9 – 4,1. Морфология. Зернистые выделения, вкрапленники, кристаллы. Почковидные и скрытокристаллические образования. Редко – землистые. Кристаллы имеют тетраэдрический или кубо-октаэдрический облик, реже додекаэдрический (см. рис. 22, 6). Часты двойники. Спайность совершенная по {110}. Излом раковистый. Блеск алмазный, жирный. Полупрозрачен. Цвет меняется от светлых тонов жёлтого, коричневого до тёмно-бурого и чёрного. При отсутствии примеси железа – бесцветный. Реже – красноватый, зелёный. Черта от светлого до коричневого. Разновидности: клейофан – светлоокрашенный, бесцветный, почти без примеси железа и марганца, марматит – чёрный, богатый железом. Особые свойства. Хрупок. На гранях обычно наблюдается штриховка. Плохой проводник электричества. Люминесцирует в ультрафиолетовых лучах. Иногда светится при ударе или царапании. Растворяется в концентрированной азотной кислоте с выделением серы, в соляной кислоте – с выделением сероводорода. Происхождение. Гидротермальное. Встречается в скарнах в той же ассоциации, что и галенит. Редко гипергенное. Парагенезис. Встречается в ассоциации с галенитом, халькопиритом, блеклыми рудами, с пиритом в полиметаллических месторождениях. Характерна ассоциация с арсенопиритом, кубанитом. магнетитом, касситеритом. Из жильных минералов с ним выделяются: кварц, кальцит, барит. Месторождения. В СССР: Рудный Алтай, Средняя Азия, Забайкалье, Урал (с колчеданными рудами), Приморье (Дальнегорск, бывш. Тетюхе). За границей: США, Швеция, Испания, Польша, Чехословакия. Значение — основная руда на цинк. Для извлечения редких элементов: кадмия, индия германия. Для изготовления цинковых белил.

Халькозин (медный блеск) — Cu₂S. Название проис­ходит от греческого слова «халькос» — медь. Химиче­ский состав: Сu —79,86%, S — 20,14%- Имеются примеси серебра, железа, кобальта, никеля, мышьяка и золота. Имеются две модификации: низкотемпературная (устойчивая в обычных условиях) и высокотемператур­ная. Сингония ромбическая. Твердость 2,5—3. Уд. вес 5,5—5,8. Морфология. Сплошные тонкозер­нистые массы, вкрапленники, псевдоморфозы по борниту халькопириту, ковеллину. Кристаллы редки. Спай­ность несовершенная. Излом раковистый. Блеск металлический. Непрозрачен. Цвет свинцово-серый Черта темно-серая. Особые свойства. Очень хру­пок. При царапании полном остается блестящий след, чем отличается от похожей па пего блеклой руды. Хоро­ший проводник электричества. Хорошо растворяется в азотной кислоте с выделением серы и окрашиванием раствора в зеленый цвет. Происхождение. Выделя­ется при низких температурах из гидротермальных рас­творов. Основная масса образуется в экзогенных усло­виях в зонах медных сульфидных месторождений в качестве вторичного минерала по борниту, халькопириту, галениту, сфалериту и другим сульфидам. Парагене­зис. Выделяется совместно с первичным борнитом. При окислении переходит в малахит, куприт, самородную медь. Месторождения. Казахстан (Джезказган, Коунрад), Великобритания (Корнуэлл), США (Бьютт). Значение. Главнейшая медная руда.

Ковеллин (медное индиго) CuS или Cu₂S ^. CuS₂. Назван в честь итальянского минералога Ковелли. Химический состав: Сu — 66,48%, S — 33,52%. Содержит примеси железа, селена, серебра и свинца. Сингония гексагональная. Твердость 1,5—2. Уд. вес 4,6. Морфология. Тонкие примазки ярко-синего цвета, порошковатые к сажистые землистые массы. Кристаллы очень редки. Спайность весьма совершенная. Блеск матовый, смолистый. Черта серая до черной. Происхождение. Характерный вторичный минерал в меднорудных месторождениях. Развивается метасоматическим путем по сульфидам меди: халькопириту, бор­ниту, халькозину. Месторождения. Самостоятель­ных месторождений не образует. В больших массах был встречен в Новой Зеландии. Значение. Совместно с халькозином составляет наиболее богатые медные руды.

Пирит (серный колчедан, железный колчедан) FeS₂. Название происходит от греческого слова «пир» — огонь (при ударе дает искры). Химический состав: Fе— 46,55%, S — 53.45%. В составе пирита железо изоморф­но замещается кобальтом и никелем, в состав пирита может входить мышьяк до 2,7%, часто – примеси золо­та. Сингония кубическая. Твердость 6—6,5. Уд. вес 4,9—5.2. Морфология. Зернистые агрегаты, кон­креции с концентрическим и радиально-лучистым строе­нием, почковидные агрегаты, кристаллы. Кристаллы кубического, пентагон-дедекаэдрического, реже октаэдрического облика (см. рис. 6, 22, 1, 7, 9). Спайность весьма несовершенная. Излом раковистый, неровный. Блеск металлический. Непрозрачен. Цвет светло-жел­тый, латунно-желтый. Черта буровато-черная. Разно­видное т в: никелистый пирит, кобалитпирит. Особые свойства. На гранях наблюдается штриховка (см. рис. 6). Иногда наблюдается желтовато-бурая побежа­лость. Происхождение. Имеет различный генезис: в магматических породах в виде вкрапленности, в скар­нах, в гидротермальных (наибольшие скопления) и оса­дочных месторождениях. Парагенезис: ассоциирует с галенитом, сфалеритом, халькопиритом, марказитом, кварцем в гидротермальных месторождениях, в колче­данных месторождениях, где пирит слагает крупные за­лежи на 80-90% с подчиненным количеством халькопи­рита, сфалерита и кварца. Месторождения. Урал (Карабаш, Блява), Башкирия (Сибай), Рудный Алтай (Змеиногорское, Белоусовское, Березовское), Закавказье. За границей: Норвегия. Испания, Чехословакия. Зна­чение. Сырье для получения серы и серной кислоты. Золото- и никельсодержащие пириты служат источником золота и никеля.

Марказит (лучистый колчедан) FeS₂. Химический состав: тот же, что и у пирита. Часто содержит примесь мышьяка, а также никель, кобальт, висмут, сурьму, мель. Сингония ромбическая. Твердость 6-6,5. У д. вес 1,8 —1,9. Морфология. Конкреции, почки, натечные агрегаты, сплошные массы, кристаллы копье­видной и таблитчатой формы. Спайность несовершен­ная. Излом неровный. Блеск металлический. Непро­зрачен. Цвет серовато-желтый. Черта черная, зеленовато-черная. Разновидности: мельниковитмарказит -порошковатая разность.Происхожде­ние. Образуется па конечных стадиях гидротермального процесса и как экзогенный минерал в виде конкреций, зерен и псевдоморфоз по органическим остаткам. Парагенезис. Ассоциирует с пиритом, халькопиритом, гале­нитом, сфалеритом, пирротином и другими сульфидами, с кварцем. Иногда — с реальгаром и аурипигментом. Месторождения. Наряду с пиритом образует зна­чительные скопления на Ю.Урале (Блявинское). Само­стоятельных месторождений не образует. Значение. Для производства серной кислоты и серы.

Пирротин (магнитный колчедан) FeS или Fe_1-xS, где x от 0 до 0,2. Название происходит от греческого слова «пирротес» — красноватый (по оттенку окраски). Хими­ческий состав: Fe — 63,53%, S - 36,47%. Содержит примеси никеля, кобальта, меди, иногда марганца и цинка. Сингония гексагональная. Твердость 3,5 — 4,5. Уд. вес 4,6—4,7. Морфология. Встречается в виде мелкозернистых агрегатов, сплошных масс, вкрап­лений. Кристаллы редки. Спайность несовершенная. Излом неровный, раковистый. Блеск металличе­ский. Непрозрачен. Цвет темный, бронзово-желтый, иногда коричневатый. Черта серо черпая. Особые свойства. Магнитен. Хрупок. Обладает бурой побе­жалостью. Хороший проводник электричества. Проис­хождение. Магматическое в связи с основными горными породами. Образуется также контактово-метасоматическим путем (скарны) и гидротермальным путем. Парагенезис. Встречается с пентландитом, халько­пиритом, магнетитом, ильменитом, пиритом в медно-никелевых месторождениях и в ассоциации с галенитом, сфалеритом, халькопиритом, касситеритом, арсенопиритом, хлоритом, карбонатами, кварцем и свинцово-цинковых, сульфидно-касситеритовых и золоторудных месторождениях. Месторождения. Норильское, Монче-тундра (Мурманская область), Урал (Турьинские. месторождения), Дальнегорск, бывш. Тетюхе (При­морский край). За рубежом: Сэдбери (Канада). Буш-вельд (Ю. Африка), Норвегия. Значение. Сырье для сернокислотного производства.

Пентландит (железо-никелевый колчедан) — (Fe,Ni)₉S₈. Назван в честь Д. Б. Пентланда, открывшего минерал. Химический состав при соотношении Fe : Ni =.1, Fe - 32,55%, Ni - 34,22%, S - 33.23%. При­сутствует изоморфная примесь кобальта (0,4—3%), часто селена и теллура. Сингония кубическая. Твер­дость 3—4. Уд. вес 4,5—5. Морфология. Агрегаты зерен и отдельные включения неправильной формы. Спайность совершенная по октаэдру. Излом рако­вистый. Блеск металлический. Непрозрачен. Цвет бронзово-желтый. Черта светлая бронзово-бурая. Разновидности - кобальт-пентландит (содержит до 49% кобальта). Особые свойства. Хрупок. Не­магнитен (в отличие от похожего на него пирротина). Хороший проводник электричества. В азотной кислоте растворяется, окрашивая раствор в зеленый цвет. При добавлении раствора аммиака и порошка диметилглиокснма наблюдается карминно-красное окрашивание с образованием осадка. Происхождение и параге­незис. Возникает в тесной ассоциации с пирротином, халькопиритом в медно-никелевых сульфидных рудах, связанных с основными и ультраосновными породами. В небольших количествах с пентландитом встречаются магнетит и минералы группы платины. Месторожде­ния. Норильское, Монче-тундра, Канада, Норвегия, Ю. Африка. Значение. Основная руда на никель. Ис­точник получения кобальта, металлов платиновой груп­пы, селена и теллура.

Молибденит (молибденовый блеск) — MoS₂. Название происходит от греческого слова «молибдос» - сви­нец, за сходство со свинцом. Химический состав: Мо - 59,91%. S — 40,06%. Обычно химически чистый. Наблюдается изоморфная примесь рения (до 0,3%). Сингония гексагональная. Твердость 1. Уд. вес 4,7— 4,8. Морфология. Листоватые, чешуйчатые агрегаты, сферолиты, оторочки и рассеянная вкраплен­ность в кварцевых жилах. Кристаллы гексагональной формы, таблитчатые, иногда бочонковидные. Спайность весьма совершенная. Блеск металлический. Непрозрачен. Цвет и черта голубовато-серые, свинцово-серые. Особые свойства. Гибок, но не упруг. Жирен на ощупь. Легко чертится и сминается нейдем. Разлагается горячей серной кислотой. При выпаривании сернокислого раствора молибденита появляется синее пятно. Происхождение и парагенезис. Гидро­термальное: совместно с кварцем и небольшим количе­ством пирита. Иногда с вольфрамитом, бериллом, турма­лином, касситеритом, рутилом. Генетически связей с кислыми изверженными горными породами (гранитами, гранодиоритам и др.). Пегматитовое — в ассоциации с вольфрамитом, касситеритом, висмутином. В скарнах - с шеелитом, кварцем. Месторождения. Тырны-ауз (Кавказ), Забайкалье, Казахстан (Коунрад, Караоба), Удокан (Читинская обл.). За границей: Клаймакс (США), Мексика, ГДР. Значение. Важнейшая руда на молибден, используемый для специальных сортов стали, в электротехнике, в химическом производстве. Из­влекается рений.

Антимонит (сурьмяный блеск, стибнит) — Sb₂S₃. Название происходит от латинского слова «антимониум»—■ сурьма. Химический состав: — 71,38%, Б — 28,62%. Содержит примеси мышьяка, висмута, свинца, железа, меди, иногда - серебро и золото. Сингония ромбическая. Твердость 2. Уд. вес 4,5—4,6. Мор­фология. Агрегаты призматических и игольчатых кристаллов, зернистые массы. Кристаллы столбчатые, призматические, игольчатые. Спайность совершенная по {010}. Излом неровный, раковистый. Блеск ме­таллический. Непрозрачен. Цвет и черта свинцово-серые, стально-серые. Разновидности: метастибнит — аморфный антимонит в виде красных корочек и стяжений. Особые свойства. Радужная или сине­ватая побежалость. В тонких сколах просвечивает жел­товато-красным цветом. Имеет вертикальную штрихов­ку, на изломах — мелкую поперечную. Вдоль удлинения при чиркании зажигаются спички. Капля едкого калия оставляет на антимоните буровато-коричневое пятно, чем отличает его от похожего висмутина, где пятна не возни­кает. Происхождение. Гидротермальное при низ­ких температурах. Парагенезис. Ассоциирует с киноварью, ипритом, реальгаром, аурипигментом, гале­нитом, арсенопиритом, флюоритом, кальцитом, кварцем, баритом н халцедоном. Месторождения. Хайдаркан, Кадамджай (Киргизия), Никитовка (УССР), Грузия. За рубежом: Япония, КНР, Румыния. Значение. Главный источник сурьмы, изготовление сплавов.

Висмутин (висмутовый блеск) — Ві₂8₃. Название да­но по составу. Химический состав: Ві - 81,3%, S — 18,7%. Примеси — свинец, медь, сурьма, железо, селен, реже —мышьяк, теллур, золото, серебро. Сингония ромбическая. Твердость 2—2,5. Уд. вес 6,7—6,8. Морфология. Зернистые агрегаты. Призма­тические и игольчатые кристаллы, лучистые сростки. Спайность совершенная по {010}. Излом неровный. Блеск металлический. Непрозрачен. Цвет свинцово-серый до оловянно-белого. Черта свинцово-серая. Разновидности: селено-висмутин (содержит до 8.8% селена), стибиовисмутин (содержит до 8% сурьмы), ауровисмутин (золота до 12%). Особые свойства. Имеет желтоватую и синюю побежалость. От антимони­та отличается отрицательной реакцией с КОП. Проис­хождение и парагенезис. Образуется в гидротер­мальных условиях, в грейзенах, в парагенезисе с касситеритом, вольфрамитом, молибденитом, самородным висмутом, арсенопиритом, пиритом, топазом, бериллом, халькопиритом, сфалеритом, галенитом и др. Из жиль­ных минералов с ним ассоциирует кварц, кальцит, актинолит. Месторождения. Средняя Азия, Забайкалье, Казахстан, Боливия. Перу. Значение. Главная руда на висмут, используемый для получения сплавов, в хими­ческой промышленности, для изготовления специальных стекол.

Киноварь (циннабарит, ртутная обманка) — НgS. Название произошло от индийского слова, обозначающе­го красную смолу, «кровь дракона». Химический состав: Нg - 86,21%, S — 13,79%. Иногда отмечаются примеси селена и теллура. Сингония тригональная. Твердость 2—2,5. Уд. вес 8.0—8,2. Морфоло­гия. Зернистые массы, вкрапленники, надеты, реже кристаллы. Форма кристаллов--ромбоэдрические, таб­литчатые иногда - столбчатые. Часты двойники. Сдт яй-н ость совершенная. Излом раковистый, иногда занозистый. Блеск алмазный, иногда матовый. Цвет. карминно-красный, коричневато-красный. Черта ярко-красная. Разновидности: скрытокристаллические массы — «печенковая ртутная руда» с органическими и землистыми примесями. Особые свойства. Диа­магнитна. Хрупка. Нередко обладает свинцово-серой побежалостью. При нагревании в закрытой трубке с железными опилками возгоняется ртуть в виде капелек. Ус­тойчива в поверхностных условиях - встречается в россыпях. Происхождение. Гидротермальное - возникает при низких температурах. Парагенезис: антимонит, пирит, марказит, реже — с реальгаром, арсенопиритом, иногда с халькопиритом, сфалеритом. Неруд­ные минералы - кварц, кальцит, флюорит, барит, иног­да гипс. Месторождения. Никитовка, Хайдаркан, Закарпатье, Альмаден (Испания), Идрия (Италия). Значение. Основная руда на ртуть.

Реальгар (красная мышьяковая обманка)—AS₄S₄ или AsS. Название происходит от арабских слов, обозна­чающих «пыль рудника». Химический состав: As -70,08%, S -29.92%. Сингония моноклинная Твердость 1,5-2. Уд. вес 3,0. Морфология. Зернистые и плотные агрегаты, налеты, кристаллы (мел­кие, коротко- или длиннопризматические, часто игольчатые). Спайность совершенная. Излом полураковистый. Блеск смолистый до жирного. Прозрачен до просвечивающего. Цвет огненно-красный, оранжево-желтый. Черта оранжево-красная до огненно-красной. Особые свойства. Разрушается на свету, превра­щаясь в порошок оранжевого цвета. Штриховка вдоль вытянутости кристаллов. Электричество не проводит. Происхождение и парагенезис. Возникает при низких температурах во время гидротермального про­цесса в ассоциации с аурипигментом, антимонитом, пи­ритом, марказитом, кварцем, кальцитом. Месторож­дения. Грузия. Якутия, Греция, Венгрия. Значение. Используется как руда па мышьяк.

Аурипигмент (желтая мышьяковая обманка) — As₂S₃. Название происходит от золотисто-желтого цвета. Химический состав: As - 60,91%, S — 30,09%. Иног­да содержит примеси ртути, германия и др. Сингония моноклинная. Твердость 1,5-2. Уд. вес 3.5. Морфология. Зернистые и порошковатые агрегаты, столб­чатые, волокнистые и почковидные массы, чешуйчатые и слюдоподобные образования. Кристаллы короткопризматические. Спайность весьма совершенная. Блеск перламутровый (на плоскостях спайности), жирный, смо­ляной (на изломе). Просвечивающий. Цвет золотис­то-желтый, лимонно-желтый, иногда буроватый. Черта светло-желтая. Особые свойства. Диамагнитен. Не проводит электричества. Листочки гибки, но не упруги. Под действием лучей ртутно-кварцевой лампы золотисто-желтый аурипигмент приобретает зеленовато-желтый цвет. Происхождение, месторождения и па­рагенезис - общие с реальгаром. Значение. Ру­да на мышьяк.