Betekhtin

кислорода, образуется металлическая ртуть, осаждающаяся на холодных стенках трубки в виде мельчайших шариков, по реакции: HgS + + O2 = Hg + SO2. На этом основаны заводские методы получения ртути.

Растворяется в царской водке. Хлор вообще разлагает киноварь. Разла гается в растворах сульфидов едких щелочей; HNO3 и H2SO4 не действуют.

Происхождение и месторождения. Месторождения киновари отно сятся исключительно к числу гидротермальных, образовавшихся при низких температурах. Известны примеры отложения киновари из горя чих щелочных растворов, выходящих на поверхность земли (таковы, на пример, источники Стимбот в Неваде и Салфор Бэнк в Калифорнии, США). Из рудных минералов в ассоциации с киноварью встречаются: часто антимонит (Sb2S3), пирит, марказит, реже арсенопирит (Fe[AsS]), реальгар (As4S4), иногда сфалерит, халькопирит и др. Из нерудных мине ралов, сопровождающих выделения киновари, распространены обычно кварц, кальцит, нередко флюорит, барит, иногда гипс и др.

В зонах окисления ртутных месторождений как вторичные образова ния встречаются: метациннабарит в виде черных пленок, самородная ртуть и изредка хлориды ртути. Вообще же киноварь в окислительной обста новке в отличие от многих других сульфидов довольно устойчива. Этим обстоятельством обусловливается тот факт, что она нередко присутству ет в россыпях, при промывке которых благодаря высокому удельному весу улавливается в шлихах.

Несколько средних по запасам месторождений известно на Чукотке —

Палянское и Пламенное; в Корякии — Тамватней; в Якутии — Звездочка;

вГорном Алтае — Акташ. Ряд небольших месторождений известен на Кав казе. Из них минералогический интерес представляет Хидешлепское,

вкотором киноварь ассоциирует с ярко красным реальгаром AsS.

Более значительные месторождения установлены в Средней Азии, главным образом вдоль северных предгорьев Алайского и Туркестанско го хребтов: Хайдарканское и Чаувайское (Киргизия). Киноварь находит ся здесь в ассоциации с кварцем, антимонитом, флюоритом, кальцитом, баритом и другими минералами в виде мелких зерен в рудных брекчиях. Наиболее крупным месторождением киновари в Восточной Европе яв ляется Никитовское (Донбасс, Украина). Здесь она встречается в виде вкрапленности и жилок в ассоциации с кварцем, антимонитом, арсено пиритом и изредка пиритом, преимущественно среди песчаников.

Из прочих иностранных месторождений большой известностью пользуются крупные месторождения Альмаден (Испания), Идрия (Юго славия) и Нью'Идрия в Калифорнии (США).

Практическое значение. Является почти единственным источником получения ртути. Самородная ртуть в природе встречается сравнитель но редко. Ртуть употребляется преимущественно для амальгамации зо лота при добыче его из коренных руд, для изготовления химикалий, гре мучей ртути Hg(CNO) — взрывчатого вещества для детонаторов и в физических приборах.

4. Семейство пирротина

В этой группе объединены соединения металлов VIII группы перио дической системы элементов (в частности Fe, Ni и Co) с S, As и Sb c об щей формулой АХ (или близкими к ней).

Здесь мы рассмотрим следующие минералы: группа пирротина, нике лин, миллерит и пентландит.

ГЕКСАПИРРОТИН — Fe1–XS (чаще всего х = 0,1–0,2). Иногда фор мулу его обозначают в виде FeS, что соответствует троилиту, встреча ющемуся исключительно в метеоритах и в восстановительных парагенези сах совместно с алмазом, самородным железом и т. п. Название происходит от греч. гекса — шесть, гексагональный и пиррос — огнецветный.

КЛИНОПИРРОТИН — Fe7S8. Два этих вида не всегда просто разли чить, поэтому часто в литературе применяется нейтральный групповой термин «пирротин». Синоним: магнитный колчедан.

Химический состав. Против формулы FeS в пирротинах практиче ски всегда наблюдается «избыточное» содержание серы: вместо 36,4 % оно доходит до 39–40 %. Из примесей иногда присутствуют в незначитель ных количествах Cu, Ni, Co, изредка Mn, Zn и др. (первые три металла — главным образом за счет включений халькопирита и пентландита).

Сингония троилита и гексапирротина гексагональная; дигексагональ но дипирамидальный в. с. L66L27PC. Для гексапирротинов отмечено не сколько политипных разновидностей, большинство его модификаций устойчивы при температурах выше 300–350 °С. Пр. гр. P63/mmc (D46h). a0= = 6,872; с0 = 11,444 (с увеличением х величина с возрастает). Кристалли ческая структура пирротинов характеризуется гексагональной плотноу пакованной структурой типа никелина (см. ниже).

Как показывают рентгенометрические исследования, избыток (про тив формулы FeS) серы не может быть объяснен тем, что добавочные круп ные ионы S2– входят куда то в промежутки в кристаллической структуре пирротина, так как для этого в ней нет достаточных по размерам пустот. Можно предположить, что либо ионы S2– частично заменяют ионы желе за, либо при постоянном числе анионов S2– некоторые места катионов Fe остаются незанятыми.

К решению этого вопроса подошли путем сопоставления вычислен ных удельных весов для обоих вариантов. На рисунке 99 изображены две кривые: верхняя кривая показывает вычисленные значения удельных ве сов при предположении, что ионы S частично заменяют ионы Fe; нижняя

— для другого варианта, когда часть мест для ионов Fe остается незанятой; кружками показаны значения удельных весов реально существующих в природе разностей пирротина. Сравнивая эти данные, легко убедиться в том, что второе предположение оказывается правильным. В таком случае следует допустить, что для погашения общего отрицательного заряда ани онов S2– часть ионов железа должна иметь не двухвалентный,

а трехвалентный положительный за ряд. Таким образом, намечается де фектный изоморфизм вычитания по схеме 2Fe3+?→ 3Fe2+.

Действительно, вакансии в позици ях железа установлены в большинстве пирротинов, при этом в случае статис тического их распределения мы имеем гексагональную высокосимметричную модификацию, а по мере спада темпе ратуры происходит постепенное упоря дочение вакансий и, как следствие, сни жение симметрии до моноклинной (пр. группа F2/d) и кратное увеличение па раметров решетки. Для клинопирроти на также характерны разновидности в связи с политипией.

Облик кристаллов. Кристаллы вообще редки. Обычно они имеют таб литчатый, реже столбчатый или пирамидальный облик (рис. 100 и 101)

но встречается в сплошных массах или в виде вкрапленных зерен непра вильной формы.

Цвет пирротина кремовый до серого с бронзово желтым оттенком, ча сто с бурой побежалостью. Черта серовато черная. Блеск металлический.

серы в растворах: при высокой концентрации S2– железо выделяется в виде дисульфида (Fe[S2]), при пониженной — в виде моносульфида (FeS).

Пирротин распространен почти исключительно в эндогенных место рождениях и в различных генетических типах.

1.Довольно широким распространением он пользуется в основных изверженных породах, главным образом в норитах, иногда в габбро диа базах. В них среди сульфидных скоплений он является главным минера лом, встречаясь в тесной ассоциации с пентландитом и халькопиритом (месторождения медно никелевых сульфидных руд: Норильская группа, Печенга и Мончегорское на Кольском полуострове). За рубежом крупней шим аналогом является Садбери (Канада).

2.В контактово метасоматическом типе месторождений иногда обра зует значительные скопления, главным образом у границы с известняка ми. В парагенезисе с ним в этих месторождениях встречаются халькопи рит, пирит, магнетит, черный сфалерит, арсенопирит, иногда касситерит

(SnO2), шеелит (Ca[WO4]), кальцит, кварц и др. Все они образуются в бо лее позднюю стадию процесса скарнообразования. Из контактово метасо матических месторождений укажем на Башмаковское и Богословское —

вгруппе Турьинских рудников (Сев. Урал).

3.В ряде типичных гидротермальных месторождений (например, Дальнегорское в Приморье) наблюдается в ассоциации со сфалеритом, галенитом, халькопиритом, касситеритом, арсенопиритом, железистыми хлоритами, карбонатами и др. Среди этих минералов пирротин принад лежит к числу наиболее поздних. В друзовых пустотах хорошо образо ванные 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 ме сторождение железа, Украина), а также в фосфоритовых желваках.

На поздних стадиях гидротермального процесса, при росте активности серы, пирротин замещается сначала метастабильным марказитом, а затем пиритом. При выветривании в зоне окисления он является наибо лее легко разлагающимся сульфидом. Первоначально образуется сульфат закиси железа, который в присутствии кислорода переходит в сульфат оки си железа. Последний, гидролизуясь, дает нерастворимые гидроокислы железа (лимонит) и свободную серную кислоту, переходящую в раствор.

Практическое значение. Залежи сплошных пирротиновых руд, не со держащих других металлических полезных ископаемых, имеют ограничен ное промышленное значение. Как сырье для сернокислотного производства эти руды значительно уступают пиритовым. Содержание в них серы обычно не превышает 30–32 %, тогда как в пиритовых оно достигает 45–50 %.

НИКЕЛИН — NiAs. Синоним: красный никелевый колчедан. Химический состав. Ni — 43,9 %; As — 56,1 %. Примеси: Fe (до 2,7 %),

S (до 5 %), иногда Sb и Со. Обычно наблюдаемые широкие колебания

а

б

Рис. 102. Кристаллическая структура никелина.

а — места расположения центров атомов никеля и мышьяка;

б— кристаллическая структура, изображенная в виде шаров

всоставе никелина часто обусловлены примесями посторонних минера лов, обнаруживаемыми под микроскопом.

Сингония гексагональная; дигексагонально дипирамидальный

в. с. L66L27PC. Пр. гр. P63/mmc (D46h). a0 = 3,616, c0 = 5,020. Кристалличесj кая структура характеризуется гексагональной структурой с плотнейшей упаковкой атомов мышьяка и заполнением всех октаэдрических пустот атомами никеля (рис. 102а). Она может быть получена также из прими тивной гексагональной упаковки атомов никеля заполнением половины из числа тригональных призм атомами мышьяка (рис. 102б). Таким обра зом, каждый атом мышьяка окружен шестью атомами никеля по триго нальной призме, а каждый атом никеля — шестью атомами мышьяка по октаэдру. Кроме того, каждый атом никеля близок к двум другим атомам никеля (по вертикали), являющимся также его ближайшими соседями. Этим объясняется особенность кристаллических структур подобного типа, которая выражается в том, что связь атомов в данных структурах отчасти обладает признаками ионной, а отчасти, металлической связи. Это сказывается не только на повышении таких свойств, как отражательная способность, электропроводность и др., но также на некотором непостоян стве состава соединений, кристаллизующихся в структуре этого типа.

Облик кристаллов. Кристаллы встречаются очень редко, притом

–

в неясно образованных формах, с господствующими гранями {1010}. Обычно встречается в сплошных массах, иногда в почковидных, дендри товых и других формах.

Цвет никелина бледный медно красный с желтоватым оттенком. Черj

та буровато черная. Блеск металлический.

–

Твердость 5. Хрупок. Спайность несовершенная по {1010}. Уд. вес 7,6–7,8. Хороший проводник электричества.

Диагностические признаки. Весьма характерны бледный медно крас ный цвет, металлический блеск и относительно высокая твердость, а так же налеты зеленых охр аннабергита.

П. п. тр. на угле плавится в блестящий хрупкий королек, причем изда ет сильный чесночный запах. В закрытой трубке при сильном накалива нии на холодных стенках образуется зеркало мышьяка. Раствор в HNO3 имеет яблочно зеленый цвет, от прибавления аммиака раствор становит ся голубым. С диметилглиоксимом дает густой розовый осадок.

Происхождение и месторождения. Чаще всего встречается в гидро' термальных жильных месторождениях, иногда в значительных количе ствах в виде вкрапленности или сплошных масс. В парагенезисе с ним нередко наблюдаются диарсениды никеля — хлоантит, раммельсбергит, иногда самородный висмут, самородное серебро и др.

Впроцессе выветривания за счет никелина образуется ярко зеленый минерал аннабергит — Ni3[AsO4]2 . 8H2O.

ВРоссии наиболее интересные находки никелина были сделаны

вБерикульском золоторудном месторождении в Кемеровской области (За падная Сибирь). Вместе с другими арсенидами никеля (раммельсберги том, герсдорфитом и др.) наблюдался в виде сплошных масс неправиль ной гнездообразной формы в прожилках карбонатов. Никелин, совместно с диарсенидами и сульфоарсенидами никеля и кобальта, слагает концен трически зонные почковидные агрегаты с поздним доломитом на место рождении Хову'Аксы (Тува). В Белореченском месторождении (Красно дарский край) никелин с раммельсбергитом и урановыми чернями формирует ветвистые сфероидолитовые дендриты, заключенные в кар бонатный жильный материал.

Из иностранных следует отметить некоторые жильные гидротермаль ные месторождения Рудных гор (Саксония) так называемой кобальто никелево серебряной формации с самородным висмутом (тип Шнееберг) и затем известное месторождение Кобальт в Онтарио (Канада). Здесь он наблюдается в ассоциации с сульфидами и арсенидами никеля и кобаль та, а также самородным серебром и другими минералами.

Практическое значение. Никелинсодержащие руды при значитель ных запасах могут являться важной промышленной рудой.

МИЛЛЕРИТ — NiS. Синоним: волосистый колчедан.

Химический состав. Ni — 64,7 %, S — 35,3 %. Из примесей присутству ют Fe (до 1–2 %), Со (до 0,5 %), Cu (до 1 %).

Сингония тригональная: дитригонально скаленоэдрический в. с.

L363L23PC. Пр. гр. R3m(С53v). а0 = 9,60; с0 = 3,15. Кристаллическая структуj ра отлична от структуры пирротина и искусственной модификации NiS (тип никелина с координационным числом 6). Структура этой модифика ции с координационным числом 5 (промежуточным между высокотемпе ратурной модификацией NiS и пентландитом) очень сложная. Основной ее мотив представляет собой пустотелую тригональную призму, стенки

которой сложены имеющими общие вершины и ребра полуоктаэдрами NiS5. Квадратные основания полуоктаэдров обращены внутрь призм таким об разом, что атомы никеля выступают внутрь призмы в направлении к ее оси и сближаются на расстояния, достаточно малые для того, чтобы атомы ни келя могли вступить в металлическую связь друг с другом.

Облик кристаллов. Обычно кристаллы имеют игольчатую форму с грубой продольной штриховкой. Агрегаты. Часто встречается в ради ально лучистых, волосистых агрегатах. По этому признаку и назывался раньше волосистым колчеданом.

Цвет миллерита латунно желтый, иногда с радужной побежалостью. Черта зеленовато черная. Блеск сильный металлический.

Твердость 3–4. Хрупок. Волосистые кристаллы несколько упруги. Спайность совершенная по {1011} и {0112}. Уд. вес 5,2–5,6. Прочие свойj ства. Хороший проводник электричества (следствие делокализации элек тронов в металлической связи Ni—Ni).

Диагностические признаки. Очень характерны часто встречающиеся игольчатые формы и радиально лучистые агрегаты латунно желтого цве та. В тех случаях, когда он встречается в неправильной формы зернах или массах, без проверки химическим путем содержания в нем никеля и серы определить его бывает очень трудно.

П. п. тр. на угле плавится с образованием блестящего кипящего ко ролька. В восстановительном пламени в конце концов дает плотную ме таллическую слабомагнитную массу никеля. В HNO3 и царской водке растворяется, окрашивая раствор в зеленый цвет (в данном случае обус ловленный никелем), выделяя серу. Наблюдается весьма характерная реакция на никель с диметилглиоксимом.

Происхождение и месторождения. Принадлежит к числу сравнитель но редко встречающихся в природе минералов и в подавляющем боль шинстве случаев является типичным образованием гидротермального происхождения.

Иногда встречается в месторождениях медно никелевых сульфидных руд как позднейший гидротермальный минерал, развивающийся за счет пентландита, в частности — в месторождениях Норильской группы.

В типичных жильных гидротермальных месторождениях скопления его наблюдаются в ассоциации с другими никелевыми и кобальтовыми минералами, представленными главным образом сернистыми и мышья ковистыми соединениями. В этих случаях наблюдается в лучистых агре гатах в парагенезисе с линнеитом, герсдорфитом, галенитом, флюоритом, кальцитом, кварцем и др.

На территории России минералогическое значение имеют находки в районе Березовского золоторудного месторождения на Урале в виде лу чистых или сноповидных агрегатов в тонких карбонатных жилках среди лиственитов (метасоматически измененных ультраосновных пород).

Игольчатые кристаллы и их пучки с Cr хлоритами и кальцитом находят ся в пустотах минерализованных уваровитом трещин альпийского типа

всплошных хромитовых рудах Сарановского месторождения на Север ном Урале.

Из иностранных наибольшей известностью пользуются месторожде ния Рудных гор (Саксония), в частности Фрайберг, Шнееберг и др., где миллерит ассоциирует с другими сульфидами никеля и кобальта, а также с галенитом, кальцитом, флюоритом и пр. Тонколучистые агрегаты мил лерита известны в каменноугольном месторождении Кладно (Чехия).

Практическое значение. Как один из наиболее богатых никелем ми нералов представляет несомненный интерес для промышленности цвет ных металлов даже в тех случаях, когда наблюдается редко вкрапленным

впороде или руде, особенно если находится в ассоциации с другими ни келевыми или кобальтовыми минералами.

ПЕНТЛАНДИТ — (Fe,Ni)9S8. Синоним: железоникелевый колчедан. Химический состав непостоянный. Соотношение между Fe и Ni обыч но 1 : 1. Постоянно присутствует кобальт в количестве от 0,4 до 2,5 % (иногда

больше) в виде изоморфной примеси к никелю, иногда — серебро.

Сингония кубическая; гексаоктаэдрический в. с. 3L44L366L29PC. Пр. гр. Fm3m(O5h). а0 = 10,02. В хорошо образованных кристаллах в природе до сих пор не был встречен. В виде неправильной формы зерен и включе ний распространен в пирротиновых рудах магматических месторожде ний типа Норильска и Садбери. Кристаллическая структура. Анионы серы образуют плотнейшую кубическую упаковку. Катионы железа

иникеля в основном заполняют половину тетраэдрических пустот (по числу анионов серы), а другая часть их (в соответствии с химической фор мулой) — одну восьмую октаэдрических пустот. Атомы металла в струк туре склонны к образованию изометричных гроздьевидных обособлений (кластеров) с осуществлением металлической связи.

Цвет пентландита бронзово желтый до серого, несколько светлее, чем пирротина. Черта зеленовато черная. Блеск металлический.

Твердость 3–4. Хрупок. Спайность совершенная по октаэдру {111}, излом ступенчатый. Уд. вес 4,5–5. Прочие свойства. Магнитностью не обладает. Хороший проводник электричества.

Диагностические признаки. Макроскопически установить пентлан дит крайне трудно, так как он обычно встречается в виде мельчайших выделений среди пирротиновой массы. Лишь крупные зерна можно уз нать по несколько более светлому оттенку по сравнению с пирротином

ихорошо выраженной спайности.

П.п. тр. сплавляется в черный магнитный шарик. HNO3 растворяет его, окрашиваясь в зеленый цвет. Прибавление NH4OH вызывает выпа дение бурого осадка гидроокиси железа. С диметилглиоксимом дает рез ко выраженную реакцию на никель.

Происхождение и месторождения. Встречается почти постоянно в па рагенетической ассоциации с пирротином и халькопиритом, но только в тех сульфидных рудах, которые генетически связаны с основными и ультраос новными изверженными породами (габбро норитами, перидотитами и др.). Парагенезис этих трех минералов в указанных породах настолько характе рен, что достаточно бывает установить в них более легкоопределяемые ми нералы — пирротин и халькопирит, чтобы получить уверенность в том, что при тщательном микроскопическом изучении может быть обнаружен и пент ландит, имеющий важное промышленное значение. В небольших количе ствах встречаются также магнетит и минералы платины: сперрилит — Pt[As2], палладистая платина, куперит — PtS, брэггит — (Pt,Pd,Ni)S и др.

В зоне окисления за счет никелевых сульфидов образуется легко ра створимый в воде сульфат никеля, нередко наблюдаемый в пустотах и на стенках выработок в виде бледно зеленых сталактитов и кристаллических корочек состава NiSO4 . 7H2O (моренозит) или NiSO4 . 6H2O (рётгерсит).

На территории России известны крупнейшие залежи пентландитсо держащих медно сульфидных руд в Норильске, Мончегорске и в Печенге.

Одно из крупнейших месторождений таких руд, известное под назва нием Садбери, находится в Канаде (у оз. Онтарио). Рудные тела в виде крупных залежей и жил располагаются в низах магматического массива, сложенного основными породами (норитами, габбро и др.), а также в под стилающих породах метаморфического комплекса. Эти руды содержат 1–5 % Ni, 2–3 %Cu и платиновые металлы.

Практическое значение. Пентландитсодержащие руды являются глав ным источником выплавляемого никеля. Около 90 % мировой продукции никеля извлекается из медно никелевых сульфидных руд. Кроме никеля из этих руд извлекаются также кобальт, медь, серебро, металлы платино вой группы и в небольших количествах селен и теллур.

Никель применяется для изготовления специальных инструментов, посуды, как составная часть многих важных в техническом отношении сплавов (нейзильбер, никелевая сталь, сплавы с медью и цинком для ре остатов, монет и др.), для получения соединений, применяемых для ни келирования, и т. д.

5. Группа халькопирита

Вэтой группе опишем сложные сульфиды Сu, Fe и Sn — халькопирит

истаннин, — кристаллизующиеся в тетрагональной сингонии. По кристал лической структуре они близки к сфалериту, но по физическим свойствам сильно отличаются от него. В сфалерите они иногда встречаются в виде мель чайших включений как продукты распада ограниченного твердого раствора, чтоможетбыть объясненоименноблизостьюкристаллических структур,осо бенно при высоких температурах. Сфалерит, в свою очередь, в виде продук тов распада твердых растворов наблюдается также в станнине.