Вюртцит

Синонимы: Вуртцит, лучистая цинковая обманка, спиотерит (Брайтхаупт, 1862), скорлуповатая цинковая обманка — частично, волокнистая обманка.

Английское название минерала Вюртцит - Wurtzite

Группа

Происхождение названия

Минерал назван по имени французского химика А. Вюргца (Фридель, 1861).

Содержание

• Химический состав
• Разновидности
• Кристаллографическая характеристика
• Форма нахождения в природе
• Физические свойства
• Диагностические признаки
• Происхождение
• Месторождения
• Практическое применение
• Физические методы исследования
• Кристаллооптические свойства в тонких препаратах (шлифах)

 

Формула вюрцита

ZnS

Химический состав

Химический теоретический состав:  Цинк (Zn) 67,1%, сера (S) 32,9%; по химическому составу аналогичен сфалериту; обычно характеризуется повышенным содержанием кадмия (важная руда цинка и кадмия). Вюртцит содержит в виде изоморфной примеси то или иное количество Fe (до 8%), а также около 1% (до 3,66%) Cd; обычно также содержит примесь Ge, тогда как содержание Ga очень низкое и редко превышает 0,0001%. Спектр, анализами отмечаются Mn, Ag, Sn, а также Тi, Со и As.

Разновидности, наблюдавшиеся в Тсумебе (Юго-Западная Африка), резко отличаются значительным содержанием Cd.

Разновидности

Промежуточные члены изоморфного ряда вюртцита - гринокита с различным содержанием Cd. Наблюдались в руднике Тсумеб (Юго-Западная Африка) в виде небольших линзовидных выделений в ассоциации с пиритом, теннантитом, борнитом, халькозином и дигенитом.
Эритроцинкит — erythrozincite (Дамур, 1880) — Mn-содержащий вюртцит. Красные просвечающие листочки наблюдались в виде прожилков в лазурите Слюдянки (Иркутская область). Черта светло-желтая. Содержит в значительном количестве S, Zn и Mn. В HNO₃ растворяется с выделением S.
Эритроцинкит встречен также в руднике Льяльягуа в Боливии в виде гексагональных табличек в ассоциации с кварцем, касситеритом и пиритом, в прорастании со сфалеритом. Черный. Черта темно-красно-коричневая. Содержит: Zn— 35,4; Mn — 13,6; Fe-—12,3; Cd—0,1.

Кристаллографическая характеристика

Сингония. Гексагональная.

Класс симметрии. Дигексагонально-пирамидальный — 6 mm. Отношение осей, c:а = 1,634.

Кристаллическая структура

Близка структуре сфалерита. Известен в пяти полиморфных модификациях, существующих в природе наряду с кубической модификацией ZnS — сфалеритом.

Модификации вюртцита изоструктурны с различными модификациями карбида кремния. В природе наиболее распространен собственно вюртцит (вюртцит 2Н). Для него характерна плотнейшая гексагональная упаковка из атомов S, половина тетраэдрических пустот которой занята атомами Zn. Структура сходна со структурой сфалерита и легко выводится из пос-ледней, если тройную ось сфалерита [111] поставить вертикально и мысленно поворачивать каждый второй слой вокруг этой оси на 180°.

Главные формы:

Форма нахождения в природе

 

Облик кристаллов. Кристаллы обычно гемиморфного развития в виде острых пирамид (базопинакоид чаще развит только на одном конце), реже — кристаллы таблитчатые по (0001); искусственный вюртцит известен также в призматических кристаллах. Иногда наблюдаются розетки таблитчатых кристаллов и параллельные или близкие к параллельным нарастания таблитчатых кристаллов. Сильно развита горизонтальная штриховка граней.

Редкие двойники по (1012). Отмечены срастания кристаллов 4H с 6Н, 15R с 4Н и 15R с 6Н. Вюртцит 3R образует ориентировочные срастания с вюртцнтом 2Н и со сфалеритом; с последним — скипетровидные кристаллы, в которых ось с вюртцита параллельна L3 сфалерита. Искусственно получены ориентированные нарастания вюртцита на сфалерите с таким же взаимным расположением кристаллов.

Агрегаты. Колломорфные концентрически-слоистые и лучистые образования; волокнистые и скорлуповатые выделения; реже —кристаллы.
 

Физические свойства

Все разновидности вюртцита имеют одинаковые физические свойства.

Оптические

• Цвет у вюртцита, как и у сфалерита, меняется (в зависимости от содержания Fe) от почти бесцветного до темно-красновато-бурого, темно-бурого и буро-черного; минералы промежуточные между вюртцитом и гринокитом оранжевые, бурые, зеленые.
• Черта  от светло-коричневой до красновато-бурой.
• Блеск на спайной поверхности сильный стеклянный, полуметаллический.
• Отлив смолистый
• Прозрачность.Прозрачен или просвечивает.

Механические

• Твердость 3—4. Хрупок.
• Плотность  вюртцита 3,98 (Оруро, Боливия), 4,09 (Пенсильвания), 4,06 (Прщибрам), у обогащенных Cd промежуточных членов ряда — 4,4—4,5.
• Спайность по (1010) отчетливая, менее ясная по (0001).
• Излом. Занозистый, гладкий.

Химические свойства.

Растворяется в НСl с выделением H₂S (несколько труднее, чем сфалерит). Легко растворяется в HNO₃ с выделением серы; по этому признаку сходен со сфалеритом.

Прочие свойства

Вюртцит является неустойчивой модификацией ZnS и легко переходит в устойчивую кубическую модификацию — сфалерит. Температура перехода — 1020°, снижается по мере увеличения содержания Cd или Fe (при 17,18% Fe отвечает 880°). В системе ZnS —MnS Mn также понижает температуру перехода и способствует одновременному существованию сфалерита и вюртцита. При давлении 50000 атм. переходит в сфалерит при комнатной температуре.

При облучении α-частицами возбуждается импульсная проводимость10. В ультрафиолетовом свете вюртцит не люминесцирует. Богатые Cd члены ряда обнаруживают яркую желто-оранжево-красную люминесценцию.

Искусственное получение минерала 

Легко синтезируется различными способами (по Дёльтеру): взаимодействием ZnCl₂ и H₂S в запаянной трубке при высоких температурах (Дюрошэ); из расплава ZnSO₄, CaF₂ и BaS под давлением (Сен-Клэр Девиль и Троост); нагреванием сфалерита выше 1020° и последовательным медленным охлаждением; накаливанием аморфного ZnS или порошка металлического Zn в струе H₂S (Лоренц); при температурах выше 900° образуется вюртцит, в пределах 870—905° — различные гексагональные и тригональные модификации, наряду со сфалеритом. В отличие от сфалерита выпадает из кислых растворов.
 

Диагностические признаки

Сходные минералы. Сфалерит (цинковая обманка)

От сфалерита отличается анизотропностью и отсутствием полисинтетических двойников после травления царской водкой. Однако, ввиду возможной оптической аномальной анизотропности сфалерита, иногда обусловленной присутствием тонкодисперсного халькопирита, уверенно отличается от сфалерита лишь рентгеновским исследованием.

Спутники.  марказит, сфалерит, халькопирит, галенит, кварц, сидерит, энаргит и другими простыми и сложными сульфидами.  
 

Происхождение и нахождение

Изменение минерала.

Неустойчив, в природных условиях постепенно переходит в сфалерит; иногда покрывается пленками марказита, ковеллина, пирита. В зоне окисления дает те же продукты изменения, что и сфалерит.

 

Месторождения

Вюртцит относительно редкий минерал. В некоторых гидротермальных месторождениях, судя по экспериментальным данным, образуется в метастабильном состоянии из кислых растворов при низкой температуре и низком давлении. Нередко, выделяясь первоначально в виде геля, образует плотные, волокнистые или лучистые мелкокристаллические массы (лучистая обманка), которые полностью или частично переходят в сфалерит («скорлуповатые цинковые обманки») (Бая Сприе, б. Фельшёбанья, Румыния; Пршибрам, Чехия; Дьёндьёш, Венгрия и др).
Ассоциируется с марказитом, обычно сопровождается сфалеритом, иногда также халькопиритом, энаргитом и другими простыми и сложными сульфидами (Блява и Яман-Касы в Оренбургской области, Николаевское месторождение на Рудном Алтае). В некоторых сульфидно-касситеритовых и других оловорудных месторождениях встречается с касситеритом, франкеитом и другими сложными сульфидами, содержащими олово (на территории Киргизии и в ряде других месторождений России, в районе Оруро (Льяльягуа) в Боливии и др.). Жильными минералами месторождений, руды которых содержат вюртцит, в ряде случаев являются сидерит, манганосидерит или родохрозит. Не исключена возможность образования вюртцита при относительно высоких температурах, поскольку об этом говорят опыты по искусственному его получению.
Аутигенный вюртцит в виде кристаллов характерен как «руководящий» минерал для глинистых мергелей баррема в Дольбергене (Германия); известны находки вюртцита в полостях сидеритовых конкреций; в глинистых конкрециях вюртцит обнаружен около Этны в Западной Пенсильвании (США). Образование вюртцита в конкрециях среди осадочных пород связывается с процессами диагенеза.

Штольберг (Германия); Бьютт, шт. Монтана (США);

Практическое применение

Важная цинковая руда; встречается в гидротермальных жилах в большинстве случаев в сростках со сфалеритом. Обычно самостоятельного промышленного значения не имеет, при наличии в руде наряду со сфалеритом используется для получения цинка. В р-ке Каргуайкольо (Боливия) является основным компонентом цинковых руд.

 

Физические методы исследования

Дифференциальный термический анализ

Главные линии на рентгенограммах: 

Старинные методы. Под паяльной трубкой растрескивается, плавится с трудом, на угле в окислительном пламени дает белые возгоны окиси цинка.

Кристаллооптические свойства в тонких препаратах (шлифах)

В шлифах в проходящем свете медово-желтый до красно-бурого. Искусственный одноосный (+); n_o = 2,356; n_o= 2,378 (Na); n_o = 2,330; n_e = = 2,350 (Li). В полированных шлифах в отраженном свете цвете отражательная способность внутренние рефлексы и отношение к полированию, как у сфалерита. Анизотропен.