Минералогия с основами кристаллографии и петрографии

1.7. Сульфиды и их аналоги

Этот класс объединяет минералы, представляющие соединения металлов с S - собственно сульфиды, Se - селениды, Те - теллуриды, As - арсениды, Sb - антимониды, Вi - висмутиды, которые выступают в роли анионов. Сюда же относят минералы, в анионной части которых одновременно находятся элементы пятой и шестой групп периодической системы Д.И.Менделеева. Это сульфоарсениды (кобальтин СоAsS, арсенопирит FеAsS) и сульфосоли.

В простейшем случае анионы этого класса соединений - одиночные анионы S^2-, As^3- , образующие моносульфиды. В более сложных - комплексные анионные группировки типа [S₂]^2- - "гантель"; [AsS]^3-, образующие дисульфиды, а также анионные радикалы типа [AsS₃]^3-, образующие сульфосоли.

В качестве катионов в сульфидах наиболее обычны элементы Fе, Со, Ni, Cu, Zn, Pb, Ag, Hg, Mo, As, Sb, причем главенствующее значение имеет железо. Ряд элементов: Cd, In ,Ga, Tl встречаются преимущественно в рассеянном состоянии в виде изоморфных примесей или крайне редко образуют самостоятельные минеральные виды. Для большинства сульфидов характерно широкое развитие изо- и гетеровалентного изоморфизма. Изоморфные замещения характерны как для катионов, так и для анионов. Например, в сфалерите ZnS наблюдается изовалентный изоморфизм Zn²⁺ = Fe²⁺,Mn²⁺, а также гетеровалентный изоморфизм 2Zn²⁺ = Ag⁺ + Ga³⁺; 2Zn²⁺ = Cu⁺ + Fe³⁺. Гетеровалентный изоморфизм в галените РbS осуществляется по схеме 2Pb²⁺ = Ag⁺ + Sb³⁺ (или Bi³⁺). В галените возможно также изовалентное ограниченное замещание в анионной части S^2- = Se^2-. Изовалентные замещения характерны также в анионных радикалах блеклых руд: [(As _1-nSb_n)S₃]^3-, As³⁺ => Sb³⁺. В сульфидах довольно широко проявлено явление полиморфизма. Это полиморфные модификации ZnS: сфалерит, кубическая сингония и вюртцит, гексагональная сингония; FeS₂: пирит,  кубическая сингонияи марказит, ромбическая сингония; НgS: киноварь, тригональная сингония и метациннабарит, кубическая сингония; Fe_1-xS: пирротин, гексагональная сингония и моноклинная сингония.

Сульфиды и их аналоги характеризуются ярко выраженным ковалентным типом химической связи с донорно-акцепторным характером ее проявления и существенным вкладом металлической и вандерваальсовой связей.

Изо- и гетеродесмический характер химической связи определяет разнообразие структурных мотивов в сульфидах. Среди них известны минералы с координационной, островной, цепочечной, слоистой и каркасной структурой.

Кристаллохимические особенности сульфидов, типы химической связи, состав определяют характерные для сульфидов физические свойства.

Для большинства сульфидов с ковалентно-металлическими связями характерны металлический блеск, высокая электропроводность, полупроводниковые свойства. Цвет их серый, желтоватый или бронзово-желтый. Слоистые и цепочечные сульфиды имеют низкую твердость от 1 до 2,5. Координационные моносульфиды имеют умеренную твердость от 2 до 4, а у дисульфидов и их аналогов с возрастанием доли ковалентности твердость достигает 6-6,5 единиц. Существенно ковалентные моносульфиды с координационной (сфалерит), цепочечной (киноварь), молекулярно-слоистой (аурипигмент), молекулярно-островной (реальгар) структурами отличаются алмазным блеском, полупрозрачностью, яркими окрасками, низкой и умеренной твердостью.

Сульфиды обычно образуют сплошные кристаллически-зернистые массы, вкрапленники или встречаются в виде кристаллов. Сульфиды с цепочечной структурой часто представлены агрегатами удлиненно-призматических кристаллов до тонкоигольчатых с совершенной спайностью по удлинению (антимонит). Для слоистых сульфидов характерна уплощенно-таблитчатая форма кристаллов и весьма совершенная спайность в одном направлении (молибденит, аурипигмент).

Сульфиды имеют в основном гидотермальное происхождение. Они образуются также в магматическом процессе, характерны в скарнах. В гипергенных условиях образуются в зоне вторичного сульфидного обогащения и в осадочных породах. Для метаморфических процессов и ассоциаций сульфиды не характерны. Сульфиды обнаружены в метеоритах и образцах лунного грунта.

В поверхностных условиях сульфиды (за исключением киновари) легко окисляются, переходя в сульфаты. За их счет образуются различные вторичные минералы - окислы, карбонаты, сульфаты, силикаты, а также самородные металлы.

Всего к классу сульфидов относят сегодня болев 250 минеральных видов, но общее содержание их в земной коре невелико и не превышает 0.15%. Широко распространены и встречаются в больших количествах около 20 из них. Наибольшее распространение имеют пирит и пирротин, на долю которых приходится около 4/5 всех известных нам сульфидов. Подавляющее же число минералов (около 200) являются редкими и наблюдаются в незначительных количествах. Роль сульфидов чрезвычайно велика как сырья для получения цветных, благородных и многих редких металлов. Особый интерес проявляется к электрофизическим и оптическим свойствам сульфидов. Их специально выращивают в виде монокристаллов, находящих применение в качестве полупроводников.

Классификация сульфидов по кристаллохимическому принципу достаточно сложна и различна у разных авторов. Для желающих подробно изучить этот вопрос можно рекомендовать следующую литературу [3, 5]. В настоящем пособии принят порядок описания сульфидов, приведенный в таблице.

Оглавление| Следующая страница