Пирит формула, свойства минерала

Синонимы: Серный колчедан, железный колчедан.

Пирит  - самый распространённый в природе сульфид.

Название пирита греческого происхождения (пирос — огонь) и связано со способностью давать искры при ударе.

Фото сростка кубических кристаллов. Урал, Березовское месторождение
Фото сростка кубических кристаллов пирита  Урал, Березовское месторождение

Содержание

Формула пирита

FeS2

Химический состав пиритов

Теоретический состав - Fe — 46,55 %, S — 53,45 %. Нередко содержит в очень небольших количествах примеси: Со (кобальтистый пирит), Ni, As, Sb, Se, иногда Cu, Au, Ag и др. Содержание последних элементов обусловлено наличием механических примесей в виде мельчайших включений  посторонних минералов, иногда в тонкодисперсном состоянии. В этих случаях мы имеем дело по существу с твердыми псевдорастворами — кристаллозолями.

 

Смешанные кристаллы или разновидности: бравоит или никель-пирит (Ni, Fe, Со) S2, а0 = 5,50 — 5,58*3; вилламанинит (Си, Ni, Со, Fe) (S,Se)2, а0 = 5,66

Мельниковит - пирит является криптокристаллическим пиритом гелеобразного происхождения. Лаурит обладает небольшим содержанием осмия;

Ауерит обнаруживает сильный неметаллический характер, вероятно, вследствие алмазоподобного вида связи.

 

Кристаллографическая характеристика

Сингония

кубическая; дидодекаэдрический в. с. 3L24L3 63PC. Пространственная группа Ра3 (Т6h). а0 = 5,4066 7A, Z = 4.

Кристаллическая структура минерала пирит

Структура типа NaCl. Атомы железа образуют гранецентрированную кубическую решетку (соответственно атомам натрия в структуре NaCl. Сдвоенные атомы серы занимают место атомов хлора, также образуя гранецентрированную кубическую решетку, но смещенную на a0/2 по отношению к катионной решетке. Оси сдвоенных атомов серы ориентированы вдоль непересекающихся диагоналей кубической пространственной решетки. Расстояние между атомами серы, связанными в каждой паре ковалентной связью, равно 2,05 А

Главные формы:

Пирит широко распространен в виде хорошо образованных кристаллов. Главные формы наряду с а {100}, о { 111} и е {210} представлены также n {211}, р {221}, s {321}, t {421}, d {110}, m (311}, h {410}, f {310} и g {320}. В зависимости от преобладания тех или иных граней находится и габитус кристалов: кубический, пентагондодекаэдрический, реже октаэдрический.

Форма нахождения в природе

 

В многочисленных горных породах и рудах пирит наблюдается в виде вкрапленных кристалликов или округлых зерен. Широким развитием пользуются также сплошные агрегатного строения пиритовые массы. Иногда образует друзы.  

Облик кристаллов. Широко распространены кристаллы, главным образом кубы, пентагондодекаэдры или октаэдры.

 

Пирит Кристалл в виде куба
а - гексаэдр (куб) куб а {100}
Пирит 3
б — пентагондодекаэдр е {210}
пирит 2
 г — октаэдр о {111}
Пирит пентагондодекаэдр
д — комбинация октаэдра (о) и пентагондодекаэдра (е) — так называемый минеральный икосаэдр

Форма кристаллов пирита:

  • а — куб а {100};
  • б — пентагондодекаэдр е {210};
  • в — та же форма в комбинации с кубом а {100};
  • г — октаэдр о {111}, притупленный гранями пентагондодекаэдра;
  • д — комбинация октаэдра (о) и пентагондодекаэдра (е) — так называемый минеральный икосаэдр (комбинация октаэдра с пентагондодекаэдром).

Размеры кристаллов иногда достигают нескольких десятков сантиметров в поперечнике.

Характерна штриховатость граней параллельно ребрам куба (100) : (210), т. е. а : е . Эта штриховатость находится в соответствии с кристаллической структурой (расположению атомов серы в структуре) и всегда ориентирована перпендикулярно каждой соседней грани, т. е. наружные элементы симметрии вполне соответствуют особенностям структуры.

Для пирита очень характерны двойники прорастания по {110}, редко по (320).

Известны закономерные срастания между пиритом и марказитом, тетраэдритом, галенитом, пирротином, арсенопиритом и др.

Кристаллы пирита, образовавшиеся при высоких температурах, как правило, бедны простыми формами. Последние обычно представлены кубами, октаэдрами или {210}. То же самое справедливо для низкотемпературных образований, тогда как кристаллы, возникающие при промежуточных температурах и глубинах, богаче простыми формами. В подобных месторождениях встречаются кристаллы размером до 10 см. Согласно Санагава, кристаллический габитус пирита зависит от величины кристаллов. Меньшие по величине кристаллы преимущественно кубические, большие — пентагон-додекаэдрические. Подробные исследования, проведенные тем же автором на многочисленных месторождениях Японии, показали, что в метасоматических месторождениях кубические кристаллы пирита характерны для наиболее высоко- и низкотемпературных зон.

Пентагондодекаэдры типичны для низкотемпературных, но интенсивно минерализованных зон. Кристаллы пентагондодекаэдрического габитуса образуются при промеуточных ситуациях. Это согласуется с последовательностью развития главных типов габитуса пирита. Кубический габитус типичен для слабых пересыщений, пентагондодекаэдрический — для больших пересыщений, октаэдрический — для промежуточных. Нахождение кристаллов пентагон-додекаэдрического и октаэдрического габитуса в жильных месторождениях и кубического габитуса в коренных породах, обычно в виде вкраплений, может быть интерпретировано с точки зрения пересыщения. Определенной зависимости соотношений между габитусом кристалла и примесями не установлено. В восстановительных условиях часто образуются конкреции или вкрапленность пирита в осадочных породах

В осадочных условиях отлагается также скрытокристаллическая разновидность пирита (мелъникоеит) , образующая смеси с диморфной модификацией FeS2 — марказитом. Последний минерал ромбический, искусственно получен в кислой среде, тогда как пирит образуется лишь в нейтральной или слабокислой среде. Пирит может возникать при метаморфизме из глинистых отложений, обогащенных органическим материалом. Пирит добывается для получения серной кислоты, главным образом на всемирно известном месторождении Рио-Тинто в Испании.

Пирит зернистый агрегат
Пирит. Зернистый агрегат

Агрегаты. Наиболее распространенными являются плотные, сливные и зернистые массы,  а также почковидные, жедвакообразные выделения; грубоволокнистые, тонкостебельчатые, радиально-лучистые образования, чаасто пиритизированные слои породы.

В осадочных породах часто встречаются шаровидные конкреции пирита, нередко радиально-лучистого строения, а также секреции в полостях раковин. Часты гроздевидные или почковидные образования в ассоциации с другими сульфидами.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Физические свойства
Оптические

  • Цвет светлый латунно-желтый или соломенно-желтый, часто с побежалостями желтовато-бурого и пестрых цветов, несколько темнее в образцах, обедненных серой;  тонкодисперсные сажистые разности имеют черный цвет.
  • Черта зеленовато-серая, темно-серая или буровато-черная.

Пирит имеет сильный металлический блеск.

Механические

 

  • Твердость 6–6,5. Пирит относительно хрупок, особенно если обогащен включениями золота.
  • Спайность весьма несовершенная по {100} и {111}, иногда по призме {110} средняя с углом 87°. Излом неровный, иногда раковистый.

Нередко наблюдается также отдельность по {010}.

  • Плотность 4,9–5,2.

Химические свойства

С трудом растворяется в HNO3, разлагается с трудом (в порошке легко), выделяя серу. В разбавленной НСl не растворяется.

Прочие свойства

Пирит электричество проводит слабо. Относится к парамагнитным минералам. Термоэлектричен. Некоторые разности обладают детекторными свойствами.
 

Диагностические признаки

Хорошо распознаётся по цвету, формам кристаллов и штриховатости граней, высокой твердости (единственный из широко распространенных сульфидов, который царапает стекло). По совокупности этих признаков он легко отличается от несколько похожих на него по цвету марказита, халькопирита, пирротина, арсенопирит, золото и миллерита.

Сопутствующие минералы. Спутниками являются кварц, кальцит, халькопирит, галенит, сфалерит, золото, теллуриды золота, арсенопирит, пирротин, вольфрамит, антимонит.

галенит с верным колчеданом
Галенит, пирит. Друза кристаллов

 

Происхождение и нахождение минерала

 

Пирит является наиболее распространенным в земной коре сульфидом и образуется в самых различных геологических процессах: магматическом, гидротермальном, осадочном, при метаморфизме и т.д.

1. В виде мельчайших вкраплений он наблюдается во многих магматических горных породах.  Формируется при ликвационных явлениях

В большинстве случаев является эпигенетическим минералом по отношению к силикатам и связан с наложением гидротермальных проявлений.

2. В контактово-метасоматических месторождениях является почти постоянным спутником сульфидов в скарнах и магнетитовых залежах. В ряде случаев оказывается кобальтоносным. Образование его, так же как и других сульфидов, связано с гидротермальной стадией контактово-метаморфических процессов.

3. Как спутник широко распространен в гидротермальных месторождениях различных по составу руд почти всех типов и встречается в парагенезисе с самыми различными минералами. При этом он часто наблюдается не только в рудных телах, но и в боковых породах в виде вкраплений хорошо образованных кристаллов, возникших метасоматическим путем (метакристаллов).

4. Не менее часто пирит встречается и в осадочных породах и рудах. Широко известны конкреции пирита и марказита в песчано-глинистых отложениях (часто красивые кристаллы), месторождениях угля, железа, марганца, бокситов и др. Его образование в этих породах и рудах связывается с разложением органических остатков без доступа свободного кислорода в более глубоких участках водных бассейнов. В парагенезисе с ним чаще всего в таких условиях встречаются: марказит, мельниковит (черная порошковатая разность дисульфида железа), сидерит (Fe[CO3]) и др.

В зоне окисления пирит, как и большинство сульфидов, неустойчив, подвергаясь окислению до сульфата закиси железа, который при наличии свободного кислорода легко переходит в сульфат окиси железа. Последний, гидролизуясь, разлагается на нерастворимую гидроокись железа (лимонит) и свободную серную кислоту, переходящую в раствор. Этим путем образуются широко наблюдаемые в природе псевдоморфозы лимонита по пириту.

Сам же пирит часто образует псевдоморфозы по органическим остаткам (по древесине и различным остаткам организмов), а в эндогенных образованиях встречаются псевдоморфозы пирита по пирротину, магнетиту (FeFe2O4), гематиту (Fe2O3) и другим железосодержащим минералам. Эти псевдоморфозы, очевидно, образуются при воздействии H2S на минералы.

5. Пирит может возникать при метаморфизме из глинистых отложений, обогащенных органическим материалом.

6. В вулка­нических эксгаляциях, субвулканических породах и гид­ротермальных пиритовых залежах (совместо с халько­пиритом и др.).

С экономической точки зрения важны гидротермальные жилы и метасоматические залежи.

Месторождения

Поскольку пирит широко распространен то месторождения, в которых в том или ином количестве встречается пирит, бесчисленны. Его можно встретить в месторождениях самых различных генетических типов, однако главная масса находок все же относится к эндогенным образованиям.

Самое большое месторождение ми­ра — Рио-Тинто (Испания);

В России наиболее богатые им крупные колчеданные залежи широко распространены на Урале, где они приурочены к меридионально вытянутой на сотни километров полосе измененных кислых и основных эффузивов и осадочных пород силуро-девонского возраста. Рудные тела, состоящие почти сплошь из сульфидов, главным образом пирита, обычно имеют форму жило- или линзообразных залежей. Отметим наиболее важные и богатые пиритом месторождения: Калатинское в Невьянском районе; Дегтярское в Сысертском районе; ряд Карабашских месторождений в Кыштымском районе; Блявинское (у г. Медногорска) в Оренбургской области и др.

С минералогической точки зрения большой интерес представляют друзы кристаллов пирита  известного Березовского золоторудного месторождения на Урале. Обычно они представлены кубическими формами с сильно исштрихованными гранями, в меньшей степени — пентагондодекаэдрами и октаэдрами. Встречаются иногда гигантские кристаллы (до 32 кг весом). Крупные кристаллы и их сростки встречаются в виде конкреций в углях, например — в Тулунском (Иркутская область) и в Грызловском (Тульская область) разрезах.

Из закавказских месторождений к числу пиритовых залежей относится Чирагидзорское месторождение в Гянджинском районе (Азербайджан).

Крупные гидротермальные месторождения Co-пирита Миндиги и Миндола находятся в Катанге (Демократическая Республика Конго). Весьма хорошо образованные кристаллы и их сростки декоративно-коллекционного качества происходят из месторождения Логроньо в Испании, где залегают в известняках.

Применение

Пирит - вкрапленности в аргиллите
Пирит. Вкрапленность в аргиллите. Ростовская область
железный колчедан кабашоны
железный колчедан кабошоны

Пиритовые руды являются одним из основных видов сырья, используемого для получения серной кислоты. Среднее содержание серы в эксплуатируемых для этой цели рудах колеблется от 40 до 50 %. Обработка руды производится путем обжига в специальных печах. Получающийся при этом сернистый газ SO2 подвергается окислению с помощью окислов азота в присутствии водяного пара до H2SO4. Нежелательной примесью в рудах, идущих на сернокислотное производство, является мышьяк.

Часто содержащиеся в пиритовых рудах медь, цинк, иногда золото селен и другие, могут быть получены побочными способами. Получаемые в результате обжига так называемые железные огарки в зависимости от их чистоты могут быть использованы для изготовления красок или как железная руда. Руды, содержащие кобальтистый пирит, служат источником приблизительно половины потребляемого в мире кобальта, несмотря на низкое содержание в них этого элемента (до 0,5–1 % в минерале)

Из пирита Березовского месторождения на Урале изготавливают вставки для ювелирных изделий.

Пирит в основном ограняется в виде кабошонов.

 

Физические методы исследования

Дифференциальный термический анализ

пирит кривая термического анализа
Дифференциальный термический анализ. Кривая ДТА

 

Главные линии на рентгенограммах пирита: 

2,696(8) - 2,417(8) - 2,206(7) — 1,908(6) — 1,629(10) - 1,040(9)

Старинные методы. Под паяльной трубкой питит растрескиваясь, на угле плавится в магнитный шарик, при этом возникает язычок голубоватого пламени и выделяется дым. Легко теряет часть серы, которая горит голубым пламенем. В запаянной трубке возгоняется часть серы — остается моносульфид FeS.

Кристаллооптические свойства в тонких препаратах (шлифах)

В полированных шлифах пирит кремово-белый, изотропный, но иногда анизотропный вследствие замещения атомов серы атомами железа (согласно Гордон-Смиту). По данным того же автора, пирит, образовавшийся при температуре выше 135°, изотропен и характеризуется статистическим распределением атомов железа на месте атомов серы. (Ниже этой температуры образуются анизотропные пириты.) Это свойство может быть использовано в геологической термометрии.