Халькозин

Группа

Английское название  - Chalcocite

Происхождение названия

Название минерала происходит от греческого халькос — медь (Ведан, 1832).

Синонимы минерала: Медный блеск, ромбический халькозин, белый халькозин, β-халькозин; стекловатая медная руда, стекловатая медь, циприт (cyprite, Глокер, 1847), редрутит (Николь, 1849); гарризит (harrisite, Шепард, 1855), купреин (Брайтхаупт, 1863), карменит (carmenite, Хан, 1865), коперит (Домейко, 1879). По-видимому, смесью  его с пиритом является дуктовнит (Шепард, 1859). 

Содержание

• Химический состав
• 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)

 

Формула халькозина

Cu₂S

Химический состав

Халькозин состоит из: Сu — 79,9 %, S — 20,1 %. Обычно имеются примеси: Ag, иногда Fe, Co, Ni, As, Аu. Некоторые из них, по крайней мере последние, обусловлены механическими примесями.

Кристаллографическая характеристика

Сингония Ромбическая. 3L₂3PC.

Класс симметрии. Ромбо-пирамидальный — mm2. Отношение осей. 0,436 : 1 : 0,492.

 

Кристаллическая структура у халькозина

Очень сложная. Для Cu₂S существует три модификации — одна низкотемпературная, устойчивая ниже 91 °С ромбической сингонии (собственно халькозин или β-халькозин), и две высокотемпературных (выше 91 °С): гексагональная и кубическая (α-халькозин). Гексагональная модификация, имеющая состав, точно отвечающий формуле Cu₂S, неустойчива и, распадаясь, переходит в кубическую модификацию — α-халькозин (дигенит), имеющий антифлюоритовую структуру и состав Cu_2–XS, где x = 0,03 – 0,11 (а0 = 5,55). Условием устойчивости αхалькозина является статистический пропуск ~10 % положений Сu с заменой других 10 % одновалентной меди на двухвалентную.

Высокотемпературная гексагональная модификация Cu₂S имеет структуру с плотнейшей гексагональной упаковкой анионов серы. Ионы меди помещаются в центрах всех треугольников из анионов серы каждого слоя укладки, a0 = 3,89, с0 = 6,68.
В природе минерал нередко представляет собой смесь низкотемпературного ромбического (β-халькозина) и α-халькозина.

 Главные формы: В тех случаях, когда минерал кристаллизуется при температуре ниже 91 °С, обычно наблюдаются следующие грани призм: {110}, {021}, {011}, {023}, пинакоида {001}, ряда дипирамид {111}, {112}, {113} и др. Кристаллическая структура ромбического халькозина очень сложная и в деталях не изучена.  Кристаллы наблюдаются сравнительно редко. Большей частью они встречаются в виде толстых таблиц по {001} и коротких столбиков вдоль оси а, но нередко они имеют гексагональный облик. 

Кристаллы  у минерала короткопризматические, незначительно вытянутые по оси а, псевдогексагонального облика, толстотаблитчатые по (001), реже —дипирамидальные и короткопризматические по оси с. На (001) обычна штриховка || оси а.

Форма нахождения в природе

Облик кристаллов. Редкие толстотаблитчатые и короткостолбчатые кристаллы.

 Двойники у халькозина очень распространены; обычны двойники по (110), также двойники срастания и прорастания по (032) и по (112).

Агрегаты. Сплошные тонкозернистые массы или вкрапления, псевдоморфозы по борниту, халькопириту, иногда по сфалериту, галениту и ковеллину.

 

Физические свойства

Оптические

• Цвет свинцово-серый.
• Черта темно-серая.
• Блеск металлический.
• Прозрачность Непрозрачен

Механические

• Твердость 2,5—3. Царапина от ножа дает блестящий след (отличие от блеклой руды).
• Плотность 5,5—5,8.
• Спайность по (110) несовершенная.
• Излом раковистый.

Минерал очень хрупок.

Химические свойства минерала

 

Минерал растворяется в кислотах, лучше всего в HNO_з (выделяется сера)
В полированных шлифах от действия HNO₃  минерал бурно вскипает, капля окрашивается в зеленый цвет, остается синее пятно; от KCN быстро чернеет; FeCl₃ и HgCl₃ действуют слабо.

Прочие свойства

Хороший проводник электричества.

 Чистый минерал (Cu₂S) плавится в пределах 1107—1127°, при добавлении S температура плавления повышается. Теплота плавления 2300 кал/мол.
Для дифференциальной кривой нагревания (в атмосфере углекислоты или азота) характерны острый эндотерм, пик при 90—110° (обратимое полиморфное превращение) и пологий эндотерм, прогиб при 300-350⁰.
При высоких температурах (500° и выше) Cu₂S — халькозин и Cu₆FeS₄— борнит образуют неограниченные твердые растворы, при более низких температурах смесимость ограничена; при охлаждении твердые растворы распадаются. В системе Cu₂S (халькозин) — CuS (ковеллин) ромбическая модификация содеряшт при низкой температуре до 10 мол. % CuS, при нагревании растворимость CuS в Cu₂S уменьшается. При 105° ромбическая модификация Cu₂S переходит в гексагональную.

Искусственное получение минерала

Может быть получен различными путями; близкими к природным являются реакции взаимодействия сульфидов (борнита, халькопирита и др.) с сульфатом меди — CuSO₄

 

Диагностические признаки

Сходные минералы халькозина. Темная блеклая руда, куприт, борнит, бурнонит, серебряный блеск, стефанит, гематит, магнетит, хромит

Для халькозина характерны свинцово-серый цвет, низкая твердость, ковкость, ассоциация с другими медными минералами. Под микроскопом от блеклой руды он отличается анизотропностью, пониженным рельефом, голубоватой окраской; от сложных сульфидов серебра отличается отсутствием внутренних рефлексов.

Отличительной особенностью параморфоз ромбического халькозина но кубическому дигениту в полированных шлифах является пластинчатая форма его индивидов, располагающихся но направлениям октаэдрической спайности в виде сложной сети с треугольным, прямоугольным или ромбовидным мотивом, в зависимости от сечения зерен (по Волынскому). Параморфозы по гексагональной модификации, по данным Рамдора, в полированных шлифах при не полностью скрещенных николях также имеют пластинчатое строение.

Порошкограммы минерала из разных месторождений существенно разнятся.

Спутники. Халькопирит, борнит, энаргит, ковеллин, тетраэдрит, пирит, малахит, азурит.

.

Происхождение и нахождение

 

Возникает при магматогенных процессах (пневматолитовых, гидротермальных), осаждается химическим путем в зонах цементации медно-сульфидных месторождений, образуется в биогенном круговороте серы в медноносных углеродистых породах (тип медистых сланцев).

В природе ромбический халькозин образуется как в эндогенных, так и в экзогенных условиях, но исключительно при низких температурах (ниже 91 °С).
Как эндогенный минерал он изредка встречается в некоторых гидротермальных, богатых медью и бедных серой сульфидных месторождениях. В парагенезисе с ним в этих случаях наблюдается чаще других эндогенный борнит. Таковы месторождения Удоканское (Забайкалье), Джезказганское (Казахстан), Редрут в Корнуолле (Англия) и др.
Однако в главной массе он образуется экзогенным путем в так называемых зонах вторичного сульфидного обогащения во всех медно-сульфидных месторождениях. Как и другие вторичные сульфиды меди, он возникает при реакциях между первичными сульфидами и растворами сульфатов меди, просачивающимися из зоны окисления медных месторождений. Часто он развивается метасоматическим путем на месте вторичного борнита. Иногда он непосредственно замещает первичный халькопирит, в ряде случаев — галенит, сфалерит и другие сульфиды первичных руд.
Известны случаи образования минерала из медноносных растворов в осадочных породах, содержащих органические остатки, в виде псевдоморфоз с сохранением всех деталей строения этих остатков, главным образом древесины.
В зоне кислородного выветривания халькозин неустойчив и, разрушаясь, переходит в куприт (Сu₂О), малахит, азурит и другие кислородные соединения. При неполном окислении нередко за счет халькозина образуется самородная медь по реакции: Cu₂S + 2О₂ = CuSO₄ + Сu.

Изменение минерала

При гипергенных процессах за счет халькозина образуются куприт, малахит, азурит и другие минералы, при неполном окислении нередко возникает самородная медь.

 

Месторождения халькозина

Крупные месторождения халькозиновых руд сравнительно редки. В значительных количествах они образуются в низах мощных, хорошо проработанных поверхностными агентами зон окисления в богатых медью сульфидных месторождениях. В них халькозин как главный медный минерал слагает зоны вторичного сульфидного обогащения.
На территории России в больших сплошных массах халькозиновые руды в свое время добывались на Турьинских рудниках (Северный Урал). Там же встречались хорошо образованные кристаллы этого минерала, детально изученные акад. П. В. Еремеевым. Бедные вкрапленные халькозиновые руды установлены в крупных месторождениях Коунрад в Казахстане (к северу от оз. Балхаш) и Алмалык в Узбекистане (к югу от Ташкента).
За границей большой известностью пользуется месторождение Бьютт в Монтане (США), где он в парагенезисе с борнитом, энаргитом, пиритом и другими минералами прослежен в первичных рудах значительно ниже уровня грунтовых вод, т. е. является эндогенным минералом. Месторождения  - Рио-Тинто (Испания); Браден и Чукикамата (Чили); Мансфельд, Эйслебен, Зангерхаузен (Германия).

 

Практическое применение

Халькозин является самым богатым медью сульфидом, и потому халькозиновые руды важны для медной промышленности более чем какие-либо другие руды сульфидных месторождений. В настоящее время на долю халькозинсодержащих руд падает весьма значительная часть мировой добычи меди. В частности, к ним относятся крупнейшие по запасам месторождения бедных вкрапленных руд типа Коунрада, массовая эксплуатация которых рентабельна, несмотря на относительно низкое содержание меди.
 

Физические методы исследования

 

Старинные методы. Под паяльной трубкой плавится, окрашивая пламя в голубой цвет. На угле  он сплавляется в шарик, затем вскипает и разбрызгивается; с содой или порошком угля дает королек Сu. В открытой трубке минерал выделяет SO₂.

Кристаллооптические свойства в тонких препаратах (шлифах)

В полированных шлифах в отраженный свет белый, голубой. Отражательная способность  у минерала умеренная, несколько отлична у отдельных разновидностей. По Шнайдерхёну и Рамдору (1931) (в %): для зеленых лучей 22,5, для оранжевых — 16, для красных — 15. Двуотражение слабое, едва заметное при наблюдении с иммерсией. Минерал слабо анизотропен. Характерны тонкие решетчатые, пластинчатые или графические структуры прорастания с борнитом — результат распада твердого раствора.