|硫化物矿物的鉴定方法|鉴定中心

详情

硫化物矿物的鉴定方法

2016-11-09

[导读]硫化物矿物的化学成分,其阴离子主要为S,上有部分与其属性相近的Se、Te、As、Sb等。阳离子主要为铜型离子和接近铜型离子的过渡性离子,它们是元素周期表右方的一些半径较小,电价较高,极化能力强的元素。

一、概述

本大类矿物包括一系列金属元素与硫相结合的化合物。目前已有300多种,占地壳重量的0.25%,其中以铁的硫化物(黄铁矿,磁黄铁矿等)为主,其他元素(Zn、Pb、Cu、Hg、As、Sb、Bi、Ni、Co、Mo等)的硫化物很少,但往往富集成矿床,许多有色金属都是从这类矿床中获得的。

(一)组成成分

硫化物矿物的化学成分,其阴离子主要为S,上有部分与其属性相近的Se、Te、As、Sb等。阳离子主要为铜型离子和接近铜型离子的过渡性离子,它们是元素周期表右方的一些半径较小,电价较高,极化能力强的元素。

铜型离子:Cu、Zn、Ag、Cd、Au、Hg、Pb、Bi……。

过渡型离子: Mn、Fe、Co、Ni、Mo、Pt……。

半金属元素:As、Sb……。

另外还有H 。

硫化物矿物类质同象非常广泛,一些稀有分散元素如Ga、In、Re等,多不呈独立矿物,而呈类质同象存在于矿物中。因此,研究硫化物的类质同象,对综合利用稀有分散元素具有重要意义。

(二)晶体构造和物理性质

硫化物矿物的晶体构造属于离子晶格。

硫的化合物应属于离子化合物。但因阳离子半径较小,电荷较高,极化能力较强,而阴离子半径大,恰易被极化。这样阴、阳  离子之间很容易引起极化现象。极化的结果,使硫化物的化学键具过渡性,大部分离子建趋向金属键,一部分趋向共价键。硫化物本身的这些特殊矛盾就在光泽、颜色等物理性质方面构成了区别它种矿物的特殊性。

1、趋向金属键性质的硫化物:如方铅矿、黄铜矿、斑铜矿、辉铜矿、黄铁矿等,不透明,具金属光泽,金属色,一般硬度较低,为2-4。由于硫化物中金属元素离子半径较小,原子量较大,所以矿物比重较大,一般在4-7之间。为电、热的良导体。但它们又与自然金属元素(典型金属矿物)有所差异,大部分硫化物具脆性,有的矿物具明显的解理,比重较自然金属元素矿物低,条痕色深,与矿物本身颜色不同。化学性质不稳定。

2、趋向共价键性质的硫化物:如闪锌矿、辰砂、雄黄、雌黄等。则为半透明,金刚光泽,条痕色较矿物色浅。但它又与共价键矿物不同,如硬度低,熔点低。而硫化物矿物的晶形,解理又与晶体构造有关。

3、二硫化物、二砷化物、硫砷化物等具对阴离子的化合物,如黄铁矿、、辉砷钴矿毒砂等不具解理或解理不发育,硬度较高5-6。链状构造的硫化物,如辉锑矿,辉铋矿等呈柱状、长柱状晶形,并具平行晶体延伸方向的完全解理。层状构造的硫化物,如辉钼矿、铜蓝、雌黄等呈片状、板状,具完全的平;片状解理,硬度降至1―2。

(三)成因和产状

硫化物矿物在成因上绝大部分属热液型和接触交代型,部分为岩浆型,外生作用形成的硫化物,多为还原条件的产物。

原生金属硫化物,在地表条件下,易被氧化分解,形成氧化物、硫酸盐、碳酸盐等,并往往在地下水附近构成硫化物矿床次生富集。

二、主要矿物描述

黄铜矿 CuFeS2

[化学组成] Cu 34.57%,Fe 30.54%,S34.9%。有时含微量的Ag、Au、Se、Te等杂质。

[形态] 晶形呈四方四面体但少见,通常呈致密块状或散粒状。

[物理性质] 黄铜色,表面常呈暗黄或斑状青色。条痕绿黑色。金属光泽,不透明。硬度3-4。性脆。无解理。比重4.1-4.3。

[成因及产状] 主要为热液型和接触交代型。

(1)热液型:与黄铁矿、方铅矿、闪锌矿、斑铜矿、辉铜矿等共生。

(2)接触交代型:与方铅矿、闪锌矿、磁铁矿、石榴子石、透辉石、绿帘石等共生。

(3)岩浆型:产于基性、超基性岩中。与磁黄铁矿、镍黄铁矿共生。

(4)变化:黄铜矿是一种重要的原生铜矿物,许多次生硫化物都由它变化而来。因黄铜矿经受风化作用后容易起化学分解,形成CuFeS2+4O2→CuSO4+FeSO4

当硫酸铜溶液在氧化带,遇到有碳酸盐水溶液,相互作用可形成孔雀石或蓝铜矿。其反应式如下:

2CuSO4+2CaCO3+H2O→Cu2[CO3](OH)2+2CaSO4+CO2

     (孔雀石)

或3CuSO4+3CaCO3+H2O→Cu3 [CO3]2(OH)2+3CaSO4+CO2

         (蓝铜矿)

如果与含硅酸的水溶液作用,则形成硅孔雀石。以上次生变化所形成的矿物可作为寻找原生黄铜矿的找矿标志。

当在还原条件下,硫酸铜水溶液与原生硫化物(黄铜矿、黄铁矿、方铅矿等)相互作用时,可形成次生硫化富集带中的一系列铜的硫化物,如辉铜矿、铜蓝、斑铜矿等。其反应式如下:

11CuSO4+5CuFeS2+8H2O→8Cu2S+5FeSO4+8H2SO4

       (辉铜矿)

CuSO4+CuFeS2→2CuS+FeSO4

         (铜蓝)

7CuSO4+4FeS2+4H2O→7CuS+4FeSO4+4H2SO4

       (铜蓝)

CuSO4+PbS→ CuS  + PbSO4

         (铜蓝)(铅矾)

10CuSO4+2FeS2+6H2O→2Cu5FeS4+6H2SO4+11O2

      (斑铜矿)

[鉴定特征]以颜色、条痕、硬度为特征。以黄铜色,硬度小于小刀,一般不呈与黄铁矿区别。以性脆,绿黑色条痕可与自然金区别。

   黄铁矿 FeS2

[化学组成] Fe 46.6% ,S 53.4% 。常含Co、Ni、Se等类质同象混入物和Au、As、Sb、Cu等杂质。

[形态]  等轴晶系。常见晶形为立方体和五角十二面体,其次为八面体。在立方体晶面上能见到晶面条纹,这种条纹的方向在两个相邻晶面上相互垂直。集合体呈致密块状、粒状、浸染状、结核状等。

[物理性质]  浅黄铜色,表面上常有斑状的褐色青色。条痕绿黑色。金属光泽。硬度6-6.5小刀不能刻划。性脆。无解理。断口参差状。比重4.9-5.2。

[成因及产状]  是分布最广的硫化物,几乎各种类型中都有。主要有热液型、沉积型、接触交代型。在氧化带黄铁矿常氧化成褐铁矿、并且常依黄铁矿形成假象。

[鉴定特征]  以颜色、晶形、晶面条纹、硬度与黄铜矿、磁黄铁矿、白铁矿相区别。

磁黄铁矿  Fe1-xS(X=0.1~0.2)

[化学组成] 一般理论值含Fe 63% 、S 36.4%,但实际上硫的含量可达39~40%,这是因为常有部分Fe2+被Fe3+所代替,为了保持电价平衡,在晶体构造中有些Fe2+的位置上形成空位,(这种现象称为“缺席构造” )铁的总含量就要少一些,故其化学式常用Fe1-xS(X=0.1~0.2)来表示。在磁黄铁矿中有时含Cu、Ni、Co等类质同象混入物。

[形态]  六方晶系,晶体呈板状、双锥状和柱状,但少见。通常呈致密粒状块体产出。

[物理性质]  暗青铜黄色、表面常具暗褐色青色。条痕灰黑色。金属光泽。不透明。硬度4。性脆。解理不完全。比重4.58~4.70。具弱磁性至强磁性(视缺席构造程度而定,当X值大,磁性强,X值小,磁性弱)为电的良导体。

[成因及产状]  磁黄铁矿分布于各种类型的矿床中。在铜镍硫化物矿床中(存在于基性岩体内),它是主要矿物成份之一,与镍黄铁矿、黄铜矿共生;接触交代矿床中,有时可形成大量的聚集,于黄铜矿、黄铁矿等共生;在一系列热液矿床中它亦有广泛的分布。在氧化带,它极易分解而最后转变为褐铁矿。

[鉴定特征]  以颜色、硬度、具磁性为特征。以颜色、具磁性可于黄铁矿、斑铜矿区别。

斑铜矿 Cu5FeS4

[化学组成]  Cu 63.3% ,Fe 11.2% ,S  25.5%。常有Ag的混入物。

[形态]  等轴晶系,晶体极少见。常呈致密块状,散粒状。

[物理性质]  新鲜断口为暗铜红色,氧化表面常呈暗紫、蓝斑状青色。条痕灰黑色。金属光泽。不透明。硬度3。性脆。无解理。比重4.9-5。导电。

[成因及产状]  斑铜矿是许多铜矿床中广泛分布的矿物,有内生和外生两种成因。内生成因的见于热液矿床中,与其共生的有黄铜矿、内生辉铜矿、方铅矿、闪锌矿、黄铁矿等。外生成因的形成于铜矿床的次生硫化物富集带中,但它很少有较大的聚积。因为于其它次生的硫化物比较,它并不稳定,而往往被更富含铜的次生辉铜矿和铜蓝所置换。

在氧化带斑铜矿易分解成孔雀石、蓝铜矿、褐铁矿等。

[鉴定特征]  以颜色、斑状青色。硬度低为特征。

  铜蓝  CuS

[化学组成]  Cu  66.5% ,S  33.5%。混入物通常有Fe和少量的Se、Ag、Pb等。

[形态]  六方晶系,晶体呈薄板状或片状,但极少见。通常呈粉末状和倍膜状。

[物理性质]  靛青蓝色,遇水后稍带紫色。条痕灰黑色。金属光泽。不透明。硬度1.5-2。性脆。片状解理完全。比重4.59-4.67。

[成因及产状] 铜蓝主要是外生成因的,是含铜硫化物矿床次生富集带中最常见的矿物,是由硫酸铜溶液交代黄铜矿、斑铜矿、辉铜矿的产物。铜蓝很少富集。

[坚定特征]  铜蓝以靛青蓝色和硬度低为特征。

辉铜矿  Cu2S

[化学组成]  Cu 79.86% ,S 20.14%,常含有Ag、Fe、Co、Ni、As、Au等杂质。

[形态]   斜方晶系,晶形呈断柱状,厚板状,但极少见,通常为致密块状或烟灰状粉末。

[物理性质]  铅灰色,条痕暗灰色。金属光泽。(但经暴露后不久即变为黑色无光彩了)硬度2-3。略具延展性(以小刀刻划留下光亮的痕迹)解理(110)不完全。比重5.5-5.8为电的良导体。

[成因及产状]  见于某些热液矿床(内生辉铜矿),但大量富集主要见于某些含铜硫化物矿床氧化带的下部(外生辉铜矿),系氧化带渗滤下去的硫酸铜溶液于原生硫化物(黄铜矿、黄铁矿等)进行交代的产物。辉铜矿在风化作用下很不稳定,易分解而转变为铜的氧化物和铜的碳酸盐。

[鉴定特征]  以铅灰色,硬度小、弱延展性小刀刻划可留下光亮沟痕为特征,辉铜矿常与其它铜矿物共生或伴生。于黝铜矿的区别后者具磁性(小刀刻划呈粉末)。

   黝铜矿  Cu12Sb4S13或3Cu2S·Sb2S3

[化学组成] 含Cu 45.77%,Sb 29.22% ,S 25.01% 。但成分变化很大,常含As、Bi、Fe、Au、Hg等类质同象混入物。黝铜矿是Cu12Sb4S13-Cu12As4S13类质同象系列中常见的矿物,该系列的另一端员为砷黝铜矿。

[形态]  等轴晶系,晶形呈四面体,通常呈致密块状或不规则粒状。

[物理性质]  钢灰至铁黑色、新鲜断口黝黑色。条痕灰黑色(砷黝铜矿条痕略带樱红色)金属光泽。不透明。硬度3-4,性脆。无解理。比重4.4-5.4。                                                            

[成因及产状]  为各种热液矿床中的次要矿物,与黄铜矿、方铅矿、闪锌矿、毒砂等共生。在氧化带易分解成各种铜的次生矿物,如孔雀石、铜蓝。

[鉴定特征]以断口黝黑色、条痕、脆性与辉铜矿、黝锡矿相区别。

  辉银矿  Ag2S

[化学组成]  Ag 87.1% ,12.9% ,往往成份中存在类质同象混入物Cu,以及机械混入物Pb、Fe、Sb等元素。

[形态]  等轴晶系,晶体常为立方体或立方体与八面体的聚形,常呈致密块状及粉末状。

[物理性质] 铅灰色至铁黑色,条痕为光亮的灰色。新鲜断口为金属光泽。硬度2-2.5。具延展性。解理平行[100]不完全。比重7-7.4。磨光面受强光照射数秒后即变暗色。

[成因及产状]  产于含银硫化物矿石的热液矿床中,常与自然银及其它含银矿物共生,外生成因的是单斜晶系变体,产于含银硫化物矿床氧化带。常与辉铜矿共生。

[坚定特征]  不以铅灰色,具延展性,比重大为特征。

   方铅矿 PbS

[化学组成]  Pb 86.6% ,S 13.4%,混入物常有Ag,其次为Cu、Zn等。

[形态]  等轴晶系,晶体多呈立方体或立方体与八面体的聚形,集合体常呈粒状或致密块状。

[物理性质]  铅灰色,条痕灰黑色。金属光泽。硬度2-3。立方体解理完全。性脆。比重7.4-7.6。具弱点性及良检波性。

[成因及产状]  方铅矿是分布最广的含铅矿物,产于热液成因,接触交代成因,火山成因以及外生成因等矿床中,其中以中、低温热液成因为主,且经常与闪锌矿一起形成铅锌硫化物矿床,方铅矿除与闪锌矿密切共生外,还与黄铁矿、黄铜矿、黝铜矿、方解石、石英、重晶石、萤石等共生。方铅矿在氧化带不稳定,易生成铅矾(PbSO4),白铅矿(PbCO3),磷酸氯铅矿(Pb5[PO4]3Cl)等次生矿物。