title-icon Статьи о ремонте
title-icon
» » Группа сфалерита - вюртцита

Группа сфалерита - вюртцита

Из минералов, принадлежащих к этой группе, мы рассмотрим полиморфные модификации ZnS — сфалерит и вюртцит, различающиеся между собой не только структурными особенностями, но и условиями образования. Основные сведения об этих минералах приведены в табл. 50. Структуры этих минералов очень близки. В обоих минералах каждый ион серы находится между четырьмя ионами цинка и наоборот, что определяется донорно-акцепторным типом связи. Разница между структурами сфалерита и вюртцита только та, что сфалерит имеет плотнейшую кубическую упаковку, а вюртцит — гексагональную. Структуру вюртцита легко можно вывести из структуры сфалерита, если решетку сфалерита изобразить так, чтобы она стояла на грани тетраэдра.
Сфалерит — ZnS. Сфалерит получил свое название от греч. слова — сфалерос — обманчивый, потому что внешне он совсем не похож на другие сульфиды металлов. Синоним — цинковая обманка. Обычно содержит примеси Fe (до 20%), Mn, Cd (иногда 2%), In, Ga, Ge, Tl. Разности с большим содержанием Fe под микроскопом обнаруживают включения пирротина, как продукта распада твердого раствора, иногда халькопирита.
Выделяют несколько разностей сфалерита: клейофан — светло-окрашенная или бесцветная, почти без примесей; марматит — черная, железистая; пшибрамит — богатая кадмием; брункит — белая, землистая, скрытокристаллическая.

Сингония кубическая, вид симметрии гексатетраэдрический — Td — 43m(3L244L36Р).
Структурная ячейка содержит Zn4S4. Пространственная группа Td2—F43m.
Структура сфалерита рассмотрена выше. Здесь мы только отметим, что экспериментально подтверждено изменение решетки сфалерита (а0) от содержания железа.
Агрегаты и габитус. Сфалерит образует зернистые скопления, иногда оолиты и концентрически-зональные агрегаты (рис. 111). Часто он встречается в виде хорошо образованных кристаллов тетраэдрического и додекаэдрического габитуса (рис. 112) с главными формами {111}, {111}, {110} и {100}. Г. Кальб среди кристаллов цинковой обманки устанавливает два минерагенетических типа: 1) кубооктаэдрический или тетраэдрический и 2) додекаэдрический. Первому типу свойственно развитие таких важнейших форм, как {111}, {111}, {100} и {110}, во втором — доминирующей формой является {110}, а {111} и {100} имеют второстепенное значение. Кубооктаэдрический тип характерен для сульфидной свинцово-цинковой формации, додекаэдр ический — для сидеритовых и флюорито-баритовых жил и метасоматических образований. Часто встречаются двойники срастания по (111), а также полисинтетические двойники, особенно хорошо обнаруживающиеся при травлении под микроскопом.

Физические свойства. Цвет сфалерита чаще всего светло-коричневый до черного, редко — зеленый или красный и обусловливается примесями, главное место среди которых принадлежит ионам Fe2+. Известны совсем бесцветные разности. Черта от белой до коричневой. Безжелезистые разности (клейофан) прозрачны. Спайность совершенная по (110) в шести направлениях. Излом неровный. Хрупкий. Твердость — 3,5—4. Плотность — 3,5—4,2 (уменьшается с увеличением содержания железа). Электричества не проводит, пироэлектрический. Магнитность низкая: (зависит от содержания железа). Показатель преломления колеблется от 2,36 до 2,47, изменяется в зависимости от содержания железа. Прозрачные разности триболюминесцируют; в ультрафиолетовом свете и в рентгеновских лучах отмечается флюоресценция. Под микроскопом сфалерит изотропный, иногда наблюдается двупреломление. Внутренние рефлексы желтого и коричневого цветов. Отражательная способность низкая — 17%.

Диагностические признаки сфалерита — форма кристаллов, их цвет и совершенная спайность по (110). Главные линии на рентгенограммах: 3,116; 1,908; 1,630. Растворяется в HCl с выделением H2S и в HNO3 — серы. П. п. т. растрескивается и почти не плавится. В окислительном пламени на угле дает белый налет окиси цинка.
Отличие от сходных минералов. Сфалерит похож на энаргит Cu3AsS4, вольфрамит — (Fe, Mn) [WO4] и на изометрические кристаллы касситерита — SnO2. Отличия: 1) энаргит стально-серый до железно-черного цвета, с серовато-черной чертой и спайностью по двум направлениям (совершенная по (110) и довольно четкая по (010); 2) вольфрамит образует пластинчатые кристаллы, имеет спайность в одном направлении, высокую плотность и густую бурую черту; 3) у касситерита тетрагональные кристаллы без спайности, с высокой твердостью (6—7) и высокой плотностью (6,8—7,0).
Искусственное получение. Сфалерит получается при пропускании H2S через раствор Zn в закрытой трубке и при прохождении H2S над нагретым ZnCl2.
Образование и месторождения. Сфалерит образуется главным образом гидротермальным путем вместе с галенитом, над которым всегда количественно преобладает. Некоторые месторождения связаны с осадочными процессами. Почти 50% всей добычи цинка дают свинцовоцинковые месторождения, залегающие в карбонатных толщах (известняках и доломитах), где сфалерит встречается вместе с галенитом и пиритом. К ним относятся месторождения хребта Каратау в Средней Азии, месторождения Польши (Олькуш, Ожел Белый), штата Миссури в США и др.
Вопрос о происхождении этих месторождений остается спорным. Одна группа исследователей считает их гидротермальными низкотемпературными, а другая — сингенетическими осадочными. Из других месторождений следует назвать медно-цинковые месторождения Урала, где сфалерит развит в колчеданных отложениях вместе с пиритом и халькопиритом и почти без галенита; в Нагольном кряже в Донбассе встречается в виде хороших кристаллов, а в районе Трускавца в Прикарпатье образует полосчато-зональные скопления брункита. Из зарубежных месторождений сфалерита, представляющих интерес в минералогическом отношении, следует назвать Пршибрам (Чехословакия), где отмечаются хорошие кристаллы красного и зеленого цвета; Бинненталь в Швейцарии и Сантандер в Испании, известные прозрачными, хорошо образованными кристаллами сфалерита, а также Капник в Румынии с красивыми кристаллами черного цвета. Золотистые прозрачные кристаллы найдены в месторождении Пикос-де-Эуропа (Испания), а кристаллы белого и светло-зеленого цвета — в известняках месторождения Франклин (Нью-Джерси, США). В месторождении Марсдена (Иллинойс, США) известны сталактиты сфалерита до 15 см в диаметре, а в месторождении Бингем (Юта, США) — кристаллы октаэдровидного габитуса.
Разрушение и псевдоморфозы. На земной поверхности сфалерит неустойчив и переходит в кислородные соединения по такой общей схеме:

По сфалериту известны псевдоморфозы госларита, смитсонита и калаверита (AuTe2).
Практическое значение. Сфалерит является главной цинковой рудой. Кроме того, из него добываются редкие металлы: кадмий, индий и галлий. Сфалерит используется для изготовления цинковых белил, флюоресцирующих экранов и т. д. Обычно разрабатываются богатые руды с содержанием цинка до 8—10%, однако для крупных месторождений содержание цинка может быть понижено.
Вюртцит — ZnS. Назван в честь французского химика Адольфа Вюртца. Кроме двухслойной структуры (2Н) установлены также поли-типные разности 4Н, 6Н, 8Н, 3R, 9R, 15R, 21R и др. Синоним — лучистая цинковая обманка.
Xимический состав его такой же, как и сфалерита, однако вюртцит содержит большее количество Cd (с повышением содержания Cd вюртцит переходит в гринокит (CdS), с которым он образует изоморфный ряд), а также Mn. К разностям вюртцита относится эритроцинкит, в состав которого входит марганец.
Сингония — гексагональная, вид симметрии дигексагональнопирамидальный — C6v—6mm(L66P).
Структурная ячейка содержит Zn2S2. Пространственная группа — C6v4—C6mc; a0 = 3,85, c0 = 6,29; a0 : c0 = 1 : 1,634. Структура рассмотрена выше.
Агрегаты и габитус. Обычно вюртцит образует волокнистые и лучистые агрегаты, а также концентрически-слоистые корки. Кристаллы встречаются редко. Они обычно пирамидальные (рис. 113), короткопризматические до таблитчатых, главные формы — {0001} и {1011}.
Физические свойства. Цвет колеблется от светлого к бурому и черному в зависимости от содержания железа. Черта соответственно изменяется от бесцветной к бурой. Блеск алмазный. Просвечивает или прозрачный. Спайность совершенная по (1010) и несовершенная по (0001). Хрупкий. Твердость — 3,5—4. Плотность 4,0—4,3. Оптически одноосный, положительный; показатели преломления (в Na — свете): ng = 2,378, nm = 2,356, ng — nm = 0,022.

Диагностические признаки. Характерным признаком является оптическая анизотропия вюртцита, которая может быть установлена только под микроскопом. Главные линии на рентгенограммах: 3,107; 1,902; 1,625. Растворяется в HCl с выделением H2S и в HNO3 с выделением серы. П. п. т. ведет себя, как сфалерит.
Отличие от сходных минералов. Вюртцит в сплошных массах трудно отличить от сфалерита. Отличия устанавливаются только при микроскопическом исследовании (вюртцит анизотропный) и по дебае-граммам.
Искусственное получение. Вюртцит можно получить при нагревании сфалерита выше 1020° С и последующем постепенном охлаждении. В присутствии Fe точка инверсии понижается (если содержание равно 17,08%, то инверсия происходит при 880° С).
Образование и месторождения. Вюртцит — редкая форма сульфида цинка; может выкристаллизовываться из кислых растворов; встречается в тесном прорастании со сфалеритом, марказитом и другими сульфидами. В незначительных количествах он известен в месторождениях Урала и Киргизии. Из других месторождений отметим Пршибрам (Чехия), где известны концентрически-зональиые разности, месторождение Бьютт в Монтане (США) с хорошо образованными пирамидальными кристаллами, месторождения Боливии (Оруро и Чокая) и месторождения Касписиза (Перу), где встречены таблитчатые кристаллы до 8 мм в поперечнике.

title-icon Подобные новости