Сульфиды

Этот класс минералов в народном хозяйстве играет очень важную роль. В основном они являются рудами цветных металлов и часто носителями серебра, золота. В данный класс входит более 250 минералов (около 10% всех существующих), которые по приблизительному подсчету В.И. Вернадского составляют около 0,15% массы земной коры. Главенствующее значение в этих соединениях имеет железо. Сернистые соединения всех остальных элементов, не считая сероводорода, составляют ничтожное количество (около 0,001%).

Большинство сульфидов образуются гидротермальным путем, иногда из магмы и ее летучих компонентов. Наиболее распростра-ненными и важными являются пирит, марказит, халькопирит, галенит, сфалерит, киноварь.

Пирит (FeS₂). Название произошло от греческого пирос – огонь (синонимы: серный колчедан, железный колчедан).

Химический состав: Fe – 46,6%, S – 53,4%, нередко в небольших количествах содержит Co, Ni, As, Sb, иногда Cu, Ag, Au.

Физические свойства. Блеск – металлический, сильный. Цвет светлый, латунно-желтый. По окраске и блеску несколько напоминает золото. Черта буровато- или зеленовато-черная. Спайность несовершенная, излом неровный, иногда раковистый. Плотность – 4,9–5,2 г/см³. Сингония – кубическая. По твердости превосходит все минералы группы сульфидов (6,0–6,5). Пирит легко определяется по цвету, форме кристаллов, штриховатости граней, высокой твердости.

Формы нахождения. В горных породах пирит встречается в виде золотистых кристаллов или округлых зерен. Широко распространены зернистые массы. В осадочных породах часто встречаются радиально лучистые шаровидные конкреции, гроздевидные или почковидные образования в ассоциации с другими сульфидами; сплошные рудные тела линзовидной формы.

Происхождение. Пирит является наиболее распространенным в земной коре сульфидом и образуется в самых различных геологи-ческих условиях. Он может встречаться в виде мелких вкраплений в магматических горных породах. Основные его месторождения связа-ны с гидротермальной стадией контактово-метаморфических и маг-матических процессов. Часто пирит встречается в осадочных породах (песчано-глинистых отложениях, месторождениях угля, железа, марганца и др.). Его образование в этих породах связывается с разложением органических остатков без доступа свободного кислорода.

Месторождения. Урал (Дегтярское, Блявинское, Калатинское, Березовское месторождения), Закавказье (Чирагидзорское месторож-дение), Рио-Тино (Испания).

Практическое значение. Пирит – основное сырье для получения серной кислоты, с этой целью эксплуатируются руды, содержащие серу от 35 до 50%. Огарки используются для выплавки железа. Кроме того, из пирита извлекаются примеси: золото, серебро, медь, кобальт и другие элементы.

В почвообразовании значение пирита заключается в том, что в зоне окисления он, как и большинство сульфидов, неустойчив. Окисляясь в сульфаты железа, постепенно разрушается до лимонита и серной кислоты. Серная кислота активно участвует в процессах выветривания.

Схема реакций:

1) 2FeS₂ + 7O₂ = 2FeSO₄ + 2H₂SO₄

2) 24FeSO₄ + 6H₂O + 6O₂ = 8Fe₂(SO₄)₃ + 4Fe₂O₃ ∙ 3H₂O

^{(коллоидная форма)}

3) Fe₂SO₄ + nH₂O → Fe₂O₃ ∙ nH₂O + H₂SO₄

Марказит(FeS₂). Химический состав: Fe – 46,6, S – 53,4%. Примеси в небольших количествах As, Sb, Gl.

Физические свойства. Блеск металлический. Цвет – латунно-жел-тый с сероватым или зеленоватым оттенком. Черта зеленовато-серая, темная. Спайность несовершенная, излом неровный. Плотность 4,6– 4,9 г/см³. Сингония ромбическая. Кристаллы копьевидные или таблитчатые. Твердость 5–6. От пирита отличается зеленоватым оттенком на свежем изломе.

Формы нахождения. В природе марказит встречается гораздо реже, чем пирит. В эндогенных породах встречаются жильные отложения, в друзовых пустотах – в виде наросших кристаллов, реже в виде корок или натечных форм. В осадочных породах, главным образом в угленосных песчано-глинистых отложениях, марказит встречается в виде конкреций, неправильной формы зерен, псевдоморфоз по органическим остаткам.

Происхождение. Образование марказита связано в основном с низкотемпературными кислыми термальными водами. Образуется он также в поверхностных условиях из кислых растворов.

Месторождения. Новгородская область (Боровические угленосные отложения песчанистых глин), Средний Урал, Чехословакия, Германия.

Практическое значение. Месторождения марказита, так же, как и пирита, могут являться предметом разработки для производства серной кислоты. На земной поверхности в окислительных условиях марказит разлагается легче, чем пирит, с образованием сульфатов железа и серной кислоты. При недостатке кислорода выделяет самородную серу. Нахождение его в осадочных породах свидетельствует о восстановительных условиях осадконакопления.

Халькопирит (CuFeS₂). Халькос – по-гречески медь, пирос – огонь. Синоним – медный колчедан.

Химический состав. Cu – 34,6%, Fe – 30,5%, S – 34,9%.

Физические свойства. Блеск – сильный металлический. Цвет халькопирита латунно-желтый часто с радужной побежалостью. Черта черная с зеленоватым оттенком. Спайность несовершенная, излом неровный. Плотность – 4,1–4,3 г/см³. Сингония – тетрагональная. Твердость 3–4. Довольно хрупок.

Формы нахождения. Сплошные зернистые плотные массы, реже вкрапления в магматических породах. Известны также образования в почковидных и гроздевидных формах.

Происхождение. В природе халькопирит встречается в гидротермальных жильных и контактово-магматических месторождениях. При экзогенных процессах он образуется крайне редко среди осадочных пород в условиях сероводородного брожения при разложении растительных остатков и притоке растворов, содержащих медь.

Месторождения. Халькопирит в качестве спутника в тех или иных количествах встречается почти во всех гидротермальных месторождениях самых различных сульфидных руд. На Урале широко распространены колчеданные залежи, приуроченные к толщам большей частью метаморфизованных эффузивно-осадочных пород палеозойского возраста. В некоторых залежах халькопирит тесно ассоциирует со сфалеритом (Карпушинское, Лихвинское и другие месторождения). Подобные месторождения есть в Закавказье. Встречается халькопирит в Минусинском районе Кузнецкого Алатау (Хакасия), Казахстане (Джезказганское месторождение). Крупные месторождения есть в Узбекистане (Алмалык), США (Биним), Чили (Чуникомата) и ряде других государств.

Практическое значение. Халькопирит – главная медная руда. Пиритные огарки после выплавки меди используются в качестве микроудобрений при сельскохозяйственном освоении болотных почв. Получены также хорошие результаты от применения медьсодержащих удобрений на почвах со слабощелочной реакцией (каштановые, сероземы и др.).

Галенит(PbS). Название произошло от латинского слова «галена» – свинцовая руда. Синоним – свинцовый блеск.

Химический состав. Pb – 86,6%, S – 13,4%. В качестве примесей могут присутствовать: Ag (до десятых долей процента), Cu, Zn, иногда Se, Bi, Fe, As, Sb, Mo, Mn, U.

Физические свойства. Блеск – металлический, цвет – свинцово-серый, черта – серовато-черная, спайность – весьма совершенная по кубу. При ударах распадается на мелкие кубики и образует ступенчатые уступы. Плотность – 7,4–7,6 г/см³, сингония – кубическая; твердость 2–3, хрупок.

Формы нахождения. Жилы или неправильной формы залежи в известковых породах, отдельные кристаллы в свинцово-серебряных жилах, сплошные зернистые массы, вкрапления в породах.

Разновидности – селенистый галенит, свинчак (сплошной тонкозернистый галенит).

Происхождение. Галенит в основном образуется гидротермальным путем, главным образом при средних температурах.

Месторождения. Северный Кавказ (Садонское месторождение), Алтай (Лениногорский, Зеленогорский, Зыряновский рудники), Забайкалье (Нерчинск), Красноярский край (Горьковское месторождение), Средняя Азия, США (крупнейшее месторождение в штате Миссури), Китай, Болгария, Германия и ряд других государств.

Практическое значение. Галенит – главная руда для получения свинца. Кроме того, из разностей, богатых примесями серебра, добывают серебро.

Сфалерит(ZnS). Название произошло от греческого сфалерос – обманчивый. Синоним – цинковая обманка.

Химический состав. Zn – 67,1%, S – 32,9%. Примеси Fe (до 20%), Mn, Cd.

Физические свойства. Блеск сильный алмазный, у темно-окра-шенных разновидностей металловидный, цвет – бурый, корич-невый, часто черный, реже желтый, красный, зеленый; черта – белая или светлоокрашенная в желтые и бурые оттенки. Разновидности богатые железом дают коричневую черту; спайность весьма совершенная. Излом неровный. Плотность – 3,9–4,0 г/см³. Сингония – кубическая. Твердость – 3–4.

Формы нахождения. Рудные жилы на контакте магматических и осадочных пород, сплошные зернистые массы, вкрапления кристалл-лов, друзы кристаллов сфалерита с кальцитом, кварцем и другими минералами, концентрически-полосчатые почковидные выделения в пустотах среди известняков.

Происхождение. Главная масса сфалерита образуется гидротер-мальным путем. В экзогенных условиях образуется крайне редко.

Месторождения. Сфалерит встречается в тех же месторожде-ниях, что и галенит.

Практическое значение. Сфалерит является главной рудой для получения цинка. Попутно из сфалеритовых руд извлекают редкие металлы – Cd, Zn, Ca. В небольших количествах сфалерит идет на изготовление цинковых белил, флюоресцирующих экранов.

В сельском хозяйстве сфалерит и отходы его переработки ис-пользуются как цинковые микроудобрения.