• Тетраэдрит

Синонимы: блеклая руда, сурьмяная блеклая руда

Группа тетраэдрита - блеклые руды

Формула тетраэдрита

Cu₁₂Sb₄S₁₃, или 3Cu₂S-Sb₂S3 или Cu⁺₁₀Cu²⁺₂ Sb₄S₁₃.

Происхождение названия

Назван по тетраэдрической форме кристаллов, которые отличаются от кристаллов других минералов семейства блеклых руд своей огранкой.

 

Химический состав

Химический состав тетраэдрита. Среди блеклых руд по содержанию различных элементов выделяют теннантит, Cu₁₂As₄S₁₃, мышьяковая блеклая руда и тетраэдрит, Cu₁₂Sb₄S₁₃, сурьмяная блеклая руда. В природе наибольшее распространение имеют смешанные "блеклые руды", Cu₁₂(As_, Sb)₄S₁₃. Все минералы и их разновидности, относящиеся к группе тетраэдрита - блеклые руды, характеризуются многими общими физическими свойствами. Как видно из нижеследующей таблицы, в химическом составе различных блеклых руд наблюдаются колебания в содержании отдельных компонентов (в %).
При замещении меди в большей или меньшей степени серебром, цинком железом, ртутью, сурьмой, мышьяком, висмутом и в меньшей мере олова, германия и серы — теллуром могут образоваться смешанные кристаллы.

Химический состав. В составе различных блеклых руд наблюдаются следующие колебания в содержании отдельных элементов (в %):
Cu ... 22–53; Hg ... 0–17,0; As ... 0–20,0;
Ag ... 0–18; Ni ... 0–3,5; Sb ... 0–29,2;
Zn ... 0–9; Co ... 0–4,2; Bi 0–4,5 (13,07);
Fe ... 0–13; Mn ... 0–1,5; S ... 20,6–29,1.
При замещении атомов одновалентной меди серебром на основе тетраэдрита можно получить фрайбергит — (Ag+,Cu)₁₂Sb₄S₁₃; а при изомор физме Zn²⁺ → Cu²⁺ или Hg²⁺ → Cu²⁺ — зандбергерит или швацит соответственно.

Разновидности

• фрейбергит — тетраэдрит, богатый серебром;
• зандбергерит — теннантит (или тетраэдрит), богатый цинком;
• ферротетраэдрит с содержанием железа до 13,08%;
• ферротеннантит.

 

Кристаллографическая характеристика тэтраэдрита

 

Сингония кубическая; гексатетраэдрический в. с. 3L² 4L³6P.

Класс симметрии. Гексатетраэдрический  I-43m.(Пр. гр.) (T³_d). a₀ = 10,196 (для теннантита) и 10,400 (для тетраэдрита).

В изоморфной серии теннантит — тетраэдрит размер элементарной ячейки увеличивается по мере замещения мышьяка сурьмой и меди серебром.

Кристаллическая структура. Кристаллическая структура блеклых руд довольно сложная, но может в общих чертах быть выведена на основании кубической плотнейшей упаковки с расположением катионов в половине тетраэдрических пустот одной ориентации, что делает общий мотив структуры и облик кристаллов близкими к таковым у сфалерита.

Параметр кубической ячейки блеклых руд приблизительно вдвое больше параметра ячейки сфалерита. Содержимое элементарной ячейки блеклой руды, как показали рентгенография и измерения плотности, соответствует двум ее формулам A⁺₁₀A²⁺₂Х₄S₁₃. Структура сфалерита ZnS, после выбора кубической ячейки вдвое большей по ребру, содержит в восемь раз больше атомов: 32 катиона Zn²⁺ и 32 аниона S². Заменив третью часть металлических катионов Zn²⁺ катионами полуметалла X³⁺, а прочие катионы одновалентными A⁺, получим состав A⁺₂₄ X³⁺₈ S^2- ₃₂ . Теперь для обеспечения зонтичной тройной координации полуметаллов [X³⁺S ^2-₃] вместо типичной для Zn в сфалерите четверной удалим восемь анионов S^2- . Дефекты, образовавшиеся в плотнейшей упаковке, сосредоточим по четыре, в вершинах двух отдельных пустых тетраэдров, обладающих противоположной по отношению к заполненным тетраэдрам ориентацией (такие тетраэдры соответствуют пустым октантам сфалеритовой ячейки). Место удаленных анионов S^2- занимают неподеленные электронные пары, привнесенные полуметаллом X³⁺, они несколько стабилизируют нарушенную упаковку.

На этом этапе не только координация полуметаллов понижена до трех, но и половина всех ионов А⁺, прилегающих к двум пустым пока тетраэдрам, составленным неподеленными парами вместо S^2- , лишена полноценного окружения, их координация по анионам S^2- равна всего двум. Оставшаяся половина катионов А⁺ обладает попрежнему четверной координацией (как у сфалерита). Общий состав элементарной ячейки блеклой руды теперь может быть выражен, как

A⁺₂₄X³⁺₈S^2- ₂₄ или  A⁺₂₄[X³⁺S^2-₃]^3-₈.

Для окончательной стабилизации дефектной плотнейшей упаковки введем по одному дополнительному аниону S^2-  в центр каждого из двух пустых тетраэдров обратной ориентации, вокруг которых сосредоточены заменяющие серу неподеленные пары. Это повысит координацию половины атомов A⁺ от двух до трех. Но после введения 2S^2- для соблюдения электроней тральности необходимо повысить заряд катионной части на четыре единицы, для чего четыре катиона А⁺ из числа трехкоординированных заменяются на катионы А²⁺. Теперь содержимое ячейки будет

A⁺₂₀A²⁺₄    [X³⁺S^2-₃]^3-₈ S₂, или иначе, — A⁺₂₀A²⁺₄X³⁺₄S^2-₂₆.

Легко видеть, что это удвоенная точная формула блеклых руд, приведенная в начале описания группы. Итак, структуру блеклой руды можно, подобно структурам сфалерита или халькопирита, считать координационной, чем определяются многие ее свойства, от изометричного облика кристаллов до отсутствия спайности.

Главные формы:

Тетраэдрический облик с комбинацией форм: {111}, {111}, {110}, {112}, {100} и др.

 

Форма нахождения в природе

 

Облик кристаллов.

Встречающиеся в пустотах кристаллы имеют облик тетраэдров, додекаэдров, ромбододекаэдров.

Часты двойники по (111), реже по (100).

Агрегаты.

Плотные, зернистые, сливные, часто обнаруживают треугольную штриховку.

Физические свойства тэтраэдрита

Оптические

 

Цвет. Стально-серый, железно-черный (богатых Fe разностей, темнее, чем теннантит), с пестрой побежалостью; кристаллы, покрытые тонкой пленкой халькопирита, имеют латунно-желтый цвет.

Для богатой ртутью блеклой руды — швацита, характерна побежалость в синих тонах.

Черта имеет тот же цвет, иногда с буроватым и даже вишнево красным оттенком (для теннантита при легком царапаньи).

Непрозрачен.

Блеск металлический, тусклый до полуметаллического.

 

Механические

 

• Твердость. 3,5—4,5, хрупкий.

• Плотность. 4,4—5,4.

• Мышьяковистые разности тетраэдрита по сравнению с сурьмянистыми обладают меньшей плотностью.
• Спайность. Почти отсутствует.
• Излом. Раковистый до неровного.
• Прочие свойства. Тетраэдрит обладает слабой электропроводностью.

Химические свойства минерала

Поведение в кислотах. Растворяется в азотной кислоте (HNO₃ ) с выделением серы и окиси сурьмы (Sb₂O₃); в зависимости от колебаний химического состава меняется и отношение к реагентам.

Диагностические признаки тэтраэдрита

Сходные с тетраэдритом минералы. Халькозин (медный блеск).

Диагностические признаки теераэдрита. Характерными особенностями тетраэдрита являются следующие: блеклый тон в изломе и явно проявляющаяся хрупкость (при царапании ножом черта «пылится» и не оставляет блестящего следа, как это наблюдается у халькозина и аргентита, похожих по некоторым признакам на блеклые руды). По цвету и хрупкости похожи также на бур нонит (CuPb[SbS₃]), обладающий меньшей твердостью и несколько бо лее сильным блеском.

Сопутствующие минералы. Пирит, халькопирит, сфалерит, галенит, прустит, бурнонит, малахит, азурит, карбонаты, кварц и др.

 

Происхождение медных месторождениях.

В подчиненных количествах он присутствует в самых разнообразных по составу рудах. Парагенетически чаще всего связаны с халькопиритом, реже сфалеритом, галенитом, пиритом, арсенопиритом, бурнонитом и другими минералами.

При выветривании месторождений тетраэдрит и блеклые руды легко разлагаются, давая различные продукты изменений: ковеллин, малахит, азурит, лимонит; за счет мышьяка образуется скородит (Fe[AsO₄] . 2H₂O); за счет сурьмы — ее окислы и гидроокислы.

Месторождения тэтраэдрита

Блеклые руды на территории России широко распространены. Они встречаются во всех медных и свинцовоцинковых месторождениях, однако редко образуют крупные скопления. Наибольший интерес по богатству блеклыми рудами представляют месторождения, известные под названием Благодатные рудники (к северо-востоку от Екатеринбурга). С блеклыми рудами этих месторождений связано наибольшее обогащение золотом. В составе их участвуют сурьма и мышьяк. Они ассоциируют главным образом с пиритом, халькопиритом и отчасти с галенитом. Хорошо образованные кристаллы тетраэдрита встречаются в друзовых пустотах в Березовском золоторудном месторождении. Кристаллы теннантита встречались в полых трещинах во многих колчеданных залежах Среднего Урала. Блеклые руды составляют заметную часть вольфрамоносных высокотемпературных кварцевых жил Джидинского месторожде ния (Бурятия). Фрайбергит отмечен в рудах Лермонтовского месторождения (Приморье).
Тетраэдрит известен также в сульфидных жилах Нагольного кряжа (Украина) и Джезказгана (Казахстан).

В Германия минералы группы тетраэдрита, в том числе богатый серебром фрейбергит, встречаются в многочисленных свинцово-цинково-серебряных месторождениях- Фрейберг, Мариенберг, Аннаберг, Садисдорф, Нидерпёпель, Шарфеиберг (Рудные горы), близ Хоэнштейн-Эрнстталя (саксонские Гранулитовые горы) и другие, в рудных жилах Среднего Гарца и в Нейдорфе близ Харцгероде, между Швендой и Вольфсбергом, в Камсдорфе (Тюрингия) и в других месторождениях; Санкт-Андреасберг, Роммельсберг, Клаусталь (Гарц); минерал широко распространен в месторождениях Чехия, США.

Практическое применение тэтраэдрита

Тетраэдрит и блеклые руды редко образуют крупные скопления; в случае значительных концентраций они входят в состав медных руд вместе с другими минералами меди.

В промышленных месторождениях они вместе с другими медьсодержащими сернистыми соединениями являются источником меди. При плавке медных руд, содержащих теннантит, в от ходящих газах улетучивается вредная примесь — мышьяк в виде As₂O₃.
To же самое происходит, конечно, за счет арсенопирита, энаргита и дру гих мышьяксодержащих соединений, встречающихся в рудах в виде при месей. На крупных производствах этот «газовый мышьяк» в целях обезвреживания продуктов возгона улавливается, и таким путем могут попутно получаться значительные количества этого вида сырья.

 

Старинные методыисследования. Под паяльной трубкой на угле блеклые руды легко плавятся в серый королек; при этом выделяются мышьяковый (As₂O₃) и сурьмяный (Sb₂O₃) возгоны. Королек дает реакцию на медь и часто на железо.