Сфалерит

Группа

Английское название минерала - Sphalerite

Происхождение названия

Название минерала происходит от греческого  сфалерос — обманчивый.

Синонимы:  Цинковая обманка, рубиновая обманка (частично), рубиновый цинк, ратит (Шепард, 1866). Отвечает искусственному  β-ZnS.

Содержание

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

Формула сфалерита

ZnS

Химический состав

Химический теоретический состав: Zn — 67,06; S — 32,94. Обычно минерал содержит изоморфную примесь Fe (максимальное содержание Fe — около 26%); реже Zn замещается Mn (до 5,81%). Почти всегда содержит некоторое количество Cd, обычно меньше 0,8%, максимально — 2,47% («пршибрамит»). Довольно обычно также содержание небольших количеств Ga, Ge — до тысячных процента, In — до 0,01%; отмечено содержание в сфалерите Hg — 1% (Оберцейринг, Австрия), Тi—до 1% («скорлуповатая обманка» из Райбла, Италия). Нередко содержит Au, Ag, Sn, Pb, Ni, и, по- видимому, также Со, Bi, Sb, что, однако, частично связано с наличием механических примесей.
Содержание рассеянных элементов варьирует в соответствии с условиями образования, с составом и характером геохимической провинции. В общем колломорфные и скорлуповатые сфалериты содержат больше рассеянных элементов. Mn характерен для более высокотемпературных, Cd — для среднетемпературных, Ge — для средне- и низкотемпературных сфалеритов. Ga и Ge чаще всего содержатся в сфалеритах колчеданных месторождений, тогда как сфалериты контактовых месторождений беднее рассеянными элементами. Указание Гольдшмидта и Петерса о связи между содержанием Ga и As в сфалеритах не подтверждается.
Наличие Ge в скорлуповатых сфалеритах признается указанием на то, что ZnS первоначально выделился в виде вюртцита. In характерен для сфалеритов высокотемпературных оловорудных и оловянно-свинцово-цинковых месторождений, Тi отмечается также в сфалеритах оловорудных месторождений.

Разновидности

 1) По составу:

• Клейофан — cleiophane (Хенри, 1851) — светло-окрашенный или бесцветный, почти без примесей Fe и Mn (крамерит Хенри, 1851).
• Марматит — marmatite (Буссиньо, 1829) — черный, богатый железом (марасмолит Шепарда, 1851; ньюболдит Пидингтона, 1847; кристофит Брайтхаупта, 1863).
• Пршибрамит (пшибрамит, pribramite) [Юо (Huot), 1841] — обогащенный кадмием.

2) По типу выделений:

• обыкновенный кристаллический;
• колломорфная скорлуповатая цинковая обманка, иногда представляющая смесь сфалерита и вюртцита;
• брункит—brunckite — землистый или колломорфный тонкокристаллический, почти белый (Герценберг, 1938);
• гумучионит — gumucionite (Герценберг, 1933). Почковидный; малиновый, грязно-розовато-красный, частью буроватый.

Твердость больше 4. Плотность. 3,76. Черта светло-желтая. Изотропен. Химический состав: Zn — 64,73; Cd — следы; S — 32,75; As — 0,64; Fe — 0,27 (за счет включений пирита); H₂O — 1,28; н. о. — 0,52 (кварц + касситерит); сумма — 100,19. В НСl легко растворяется с выделением H₂S и хлопьевидного сульфида. На угле дает налет As₂O₃ с каймой CdO. Найден на глубине 320 м в оловорудном месторождении Льяльягуа в Боливии с кварцем, касситеритом, пиритом и др. Рентгеновскими методами не изучен; возможно, является мышьяксодержащим колломорфным сфалеритом.

Кристаллографическая характеристика

Сингония Кубическая

Класс Гексатетраэдрический.

Кристаллическая структура

Плотнейшая кубическая упаковка из атомов S; половина тетраэдрических пустот занята атомами Zn. Атомы S (Zn) занимают углы гранецентрированной кубической ячейки, атомы Zn (S) — центры четырех из восьми малых кубов. Расстояние Zn — S = 2,35 А.

Форма нахождения в природе

Облик кристаллов. Кристаллы преимущественно тетраэдрического облика или кубооктаэдрического, реже — додекаэдрического. Отрицательные октанты обычно богаче формами, чем положительные.

 Двойники для сфалерита очень обычны: двойники срастания, прорастания и сложные. Двойниковая ось [111], двойниковая плоскость чаще всего (112). Минерал образует ориентированные срастания с халькопиритом, тетраэдритом, станнином, также с миллеритом, пирротином; нередко содержит жидкие и газовые включения.

Агрегаты.

Зернистый, в виде вкрапленников, часто в кристаллах; также скорлуповатые, почковидные и скрытокристаллические выделения (конкреции и оолиты.), иногда колломорфные; редко землистый (брункит).

Физические свойства

Оптические

• Цвет очень разнообразный, нередко варьирует в пределах одного штуфа; обычно бурый, а также черный (при большом содержании Fe), реже — красноватый, желтый, зеленый, бесцветный (при отсутствии Fe), белый и сероватый (брункит).
• Черта минерала варьирует в соответствии с составом: бесцветная, светлоокрашенная (желтые и бурые тона); у разностей, богатых Fe, она бурая и коричневая, у брункита светло-кремовая.
• Блеск  у яснокристаллического алмазный,
• Отлив жирный,  у брункита — матовый.
• Прозрачность Прозрачен или полупрозрачен (обычно прозрачен при содержании Fe до 5%).

Механические

• Твердость 3,5—4. Хрупок
• Плотность 3,9—4,1; в общем плотность уменьшается по мере увеличения содержания Fe, а также газовых и жидких включений.
• Спайность (по 110) совершенная (обусловлена расположением в этой плоскости атомов и Zn и S). В шести направлениях параллельно граням ромбододекаэдра (правильный двенадцатигранник).
• Излом раковистый.

Химические свойства

Растворяется в концентрированной HNO₃ с выделением S, в HCl с выделением H₂S. Скрытокристаллический брункит растворяется в НСl легче яснокристаллического сфалерита, иногда даже со вскипанием; с трудом растворяется также в уксусной кислоте.

В полированных шлифах от HNO слегка буреет, остальные реактивы не действуют. Структура выявляется в парах царской водки или травлением KMnO₄ + H₂SO₄.

Прочие свойства

Брункит липнет к языку, при соприкосновении с водой впитывает свыше 10% воды и становится серым. Плохой проводник электричества. Диэлектрическая постоянная 7,9. Обладает пьезоэлектрическими и пироэлектрическими свойствами, частично-фотоэлектрической проводимостью. При облучении α-частицами возбуждается импульсная проводимость. Диамагнитен при отсутствии Fe или содержании его до 0,4%, более железистые разности парамагнитны.

У природных сфалеритов в ультрофиолетовых лучах наблюдается голубая, желтая, оранжевая и красноватая люминесценция. Голубая люминесценция вызывается присутствием ничтожных количеств Ag, что подтверждается опытами по искусственному получению ZnS с добавками Ag. Желтая и оранжевая люминесценция появляются при содержании в сфалерите около 0,01% Mn. Красноватая люминесценция, возможно, обязана присутствию ничтожных количеств Fe.

Иногда сфалерит светится при раскалывании, при трении или царапании (триболюминесценция).

Поведение минерала при нагревании Показатель преломления в видимой части спектра с повышением температуры значительно возрастает. При 880—1020° переходит в вюртцит (α-ZnS), причем температура перехода понижается по мере увеличения содержания Fe, Mn, и Cd. Теплота превращения сфалерита в вюртцит 3190 кал/мол. В пределах 600—1200° переходит в тригональную модификацию— γ -ZnS. Сублимируется до плавления.

Искусственное получение минерала

Получен различными путями: нагреванием ZnS с раствором H₂S в запаянной трубке (Сенармон), в виде мелких тетраэдров нагреванием порошка природного сфалерита с раствором Na₂S (Дёльтер), действием H₂S на раствор ZnSO₄ при высоких давлении и температуре (Аллен, Криншоу, Мервин); пропусканием H₂S при ттемпературе ниже 870° над порошком металлического Zn. В отличие от вюртцита, выпадающего из кислых растворов, сфалерит образуется в слабокислых и щелочных растворах.

Диагностические признаки

Узнается по совершенной спайности, сильному алмазному блеску, коричневой черте.

Марматит имеет красновато-коричневую черту. Темные железистые разности отличаются от вольфрамита и энаргита наличием спайности по нескольким направлениям; кроме того, плотность вольфрамита приблизительно вдвое больше плотности сфалерита.
В полированных шлифах от сходного вюртцита сфалерит отличается наличием полисинтетических двойников, от гринокита — отсутствием лимонно-желтых внутренних рефлексов, от магнетита — наличием внутренних рефлексов, более низким рельефом и травимостыо царской водкой; сходный со сфалеритом вольфрамит отличается резкой анизотропностью.

Спутники Галенит, арсенопирит, пирротин, халькопирит,  пирит, кубанит, магнетит, касситерит, аксинит, гранат, турмалин, буланжерит, джемсонит, блеклые руды, борнит, из жильных минералов — с кварцем, кальцитом или баритом.

Происхождение и нахождение

Главная масса месторождений, так же как и галенита, с которым он почти постоянно ассоциирует, принадлежит к гидротермальным месторождениям. В некоторых сульфидных месторождениях бывает связан с халькопиритом.

Широко распространен в метасоматических залежах и рудных жилах.

В экзогенных условиях образуется крайне редко. Был встречен в не которых месторождениях угля. При процессах окисления сфалерит разлагается сравнительно быстро с образованием сульфита цинка, легко растворимого в воде, вследствие чего зоны окисления бывают сильно обеднены цинком. Если боковые породы месторождения представлены известняками, то в них образуются скопления карбоната цинка — смитсонита. Сфалерит в свинцово-цинковых месторождениях, как правило, значительно преобладает в количественном отношении над галенитом.

Изменение минерала

 При процессах окисления составные части сфалерита нередко выносятся в виде сравнительно легко растворимого сульфата цинка. При этом в случаях нахождения вблизи известняков образуются иногда весьма крупные скопления смитсонита. Под действием растворов сульфата, меди сфалерит легко замещается сине-черной сажистой массой ковеллина, реже — халькозином или борнитом. В результате окисления за счет сфалерита возникают смитсонит, монгеймит, каламин, гидроцинкит, аурихальцит, соконит, иногда лимонит и другие минералы.

Месторождения

Главное развитие и промышленное значение сфалерит имеет в свинцово-цинковых гидротермальных месторождениях в парагенезисе с галенитом, отчасти с халькопиритом, блеклыми рудами, борнитом, из жильных минералов — с кварцем, кальцитом или баритом (в России — месторождения Рудного Алтая, Забайкалья, Кавказа, и др.).

Практическое применение

Сфалерит является главным минералом Zn; одновременно служит и для полученияуадмия  Cd, индия In и Ge, которые извлекаются из сфалеритовых руд попутно с получением Zn. В небольшом количестве  идет на изготовление цинковых белил, флуоресцирующих экранов и др.

Физические методы исследования

Старинные методы. Под паяльной трубкой  растрескивается, но почти не плавится. В окислительном пламени минерал на угле дает белый налет ZnO, в случае содержания Cd — с коричневой каймой CdO.

Кристаллооптические свойства в тонких препаратах (шлифах)

В шлифах в проходящем свете сфалерит изотропен, n = 2,36—2,47; с увеличением содержания Fe показатель преломления возрастает: для разностей, бедных железом, n — 2,369, при FeS 7—8% составляет 2,39—2,40.

В отраженном свете серый, иногда со слегка голубоватым оттенком. Отражательная способность. (в %): для зеленых лучей 18,5, для оранжевых — 18,5, для красных — 18. Изотропен. Цвет и густота внутренних рефлексов меняются от бесцветных до густых бурых, реже обнаруживаются зеленоватые и красноватые внутренние рефлексы.

Для многих кристаллов характерно зональное строение, которое выявляется травлением в полированных шлифов, иногда также различием в люминесценции. Нередки полисинтетические двойники, особенно заметные в полированных шлифах после травления. Часто наблюдается эмульсионная вкрапленность халькопирита, кубанита, пирротина или станнина, являющихся продуктами распада твердых растворов. В мелкозернистых агрегатах полируется хорошо, в крупнозернистых — иногда плохо (вследствие выкрашивания по спайности).