Группа сфалерита — вюртцита.

Из минералов, принадлежащих к этой группе, мы рассмотрим полиморфные модификации ZnS — сфалерит и вюртцит, различающиеся между собой не только структурными особенностями , но и условиями образования. . Структуры этих минералов очень близки. В обоих минералах каждый ион серы находится между четырьмя ионами цинка и наоборот, что определяется донорно-акцепторным типом связи. Разница между структурами сфалерита и вюртцита только та, что сфалерит имеет плотнейшую кубическую упаковку, а вюртцит — гексагональную. Структуру вюртцита легко можно вывести из структуры сфалерита, если решетку сфалерита изобразить так, чтобы она стояла на грани тетраэдра .
 
Сфалерит — ZnS. Сфалерит получл свое название от греч. слова — сфалерос — обманчивый, потому что внешне он совсем не похож на другие сульфиды металлов. Синоним — цинковая обманка. Обычно содержит примеси Fe (до 20%) , Mn, Cd (иногда 2%), In, Ga, Ge, Тl. Разности с большим содержанием Fe под микроскопом обнаруживают включения пирротина, как продукта распада твердого раствора, иногда халькопирита.
Выделяют несколько разностей сфалерита: клейофан — светло-окрашенная или бесцветная, почти без примесей; марматит — черная, железистая; пшибрамит — богатая кадмием; брункит — белая, землистая, скрытокристаллическая.
 
Сравнительная характеристика сфалерита и вюртцита

Минерал
Химический состав,
%
Параметры элементарной
ячейки, А
 
Zn
S
 
Сфалирит
61,7
61,7
32,9
32,9
Кубическая
Гексагональная
а0 = 5,40
а0 = 3,81
с0 = 6,23
с00= 1,636

 

Сингония кубическая, вид симметрии гексатетраэдрический —Td43m(3L⁴24L36P).
Структурная ячейка содержит Zn4S4. Пространственная группа Т²d — F43m.
Структура сфалерита рассмотрена выше. Здесь мы только отметим, что экспериментально подтверждено изменение решетки сфалерита (а0) от содержания железа.

Агрегаты и габитус. Сфалерит образует зернистые скопления, иногда оолиты и концентрически-зональные агрегаты. Часто он встречается в виде хорошо образованных кристаллов тетраэдрического и додекаэдрического габитуса с главными формами {011}, {111}, {110} и {100}. Г. Кальб среди кристаллов цинковой обманки устанавливает два минерагенетических типа: 1) кубооктаэдрический или тетраэдрический и 2) додекаэдрический. Первому типу свойственно развитие таких важнейших форм, как {111}, {111}, {100} и {110}, во втором — доминирующей формой является {110}, а {111} и {100} имеют второстепенное значение. Кубооктаэдрический тип характерен для сульфидной свинцово-цинковой формации, додекаэдрический — для сидеритовых и флюорито-баритовых жил и метасоматических образований.

 Концентрически-зональное строение сфалерита

Концентрически-зональное строение сфалерита

Часто встречаются двойники срастания по (111), а также полисинтетические двой­ники, особенно хорошо обнаруживающиеся при травлении под микроскопом.

 

Физические свойства. Цвет сфалерита чаще всего светло-коричневый до черного, редко—зеленый или красный и обусловливается примесями, главное место среди кото­рых принадлежит ионам Fe²⁺. Известны совсем бесцветные разности. Черта от белой до коричневой. Безжелезистые разности (клейофан) прозрачны. Спайность совершенная по (110) в шести направлениях. Излом неровный. Хрупкий. Твердость — 3,5 — 4. Плотность — 3,5—4,2 (уменьшается с увеличением содержания железа).                            

Габитус кристаллов сфалерита

Габитус кристаллов сфалерита: а — тетраэдрический, б — додекаэдрический, в — двойник

 

Электричества не проводит, пироэлектрический. Магнитность низкая: (зависит от содержания железа). Показатель преломления колеблется от 2,36 до 2,47, изменяется в зависимости от содержания железа. Прозрачные разности триболюминесцируют; в ультрафиолетовом свете и в рентгеновских лучах отмечается флюоресценция. Под микроскопом сфалерит изотропный, иногда наблюдается двупреломление. Внутренние рефлексы желтого и коричневого цветов. Отражательная способность низкая — 17%.
 

Диагностические признаки сфалерита — форма кристаллов, их цвет и совершенная спайность по (110). Главные линии

на рентгенограммах: 3,116; 1,908; 1,630. Растворяется в НСl с выделением H2S и в HNO3 — серы. П. п. т. растрескивается и почти не плавится. В окислительном пламени на угле дает белый налет окиси цинка.
 
Отличие от сходных минералов. Сфалерит похож на энаргит Cu3AsS4, вольфрамит — (Fe, Mn) [WO4] и на изометрические кристаллы касситерита — SnO2. Отличия: 1) энаргит стально-серый до железно-черного цвета, с серовато-черной чертой и спайностью по двум направлениям (совершенная по (ПО) и довольно четкая по (010); 2) вольфрамит образует пластинчатые кристаллы, имеет спайность в одном направлении, высокую плотность и густую бурую черту; 3) у касситерита тетрагональные кристаллы без спайности, с высокой твердостью (6—7) и высокой плотностью (6,8—7,0).
 
Искусственное получение. Сфалерит получается при пропускании H2S через раствор Zn в закрытой трубке и при прохождении H2S над нагретым ZnCl2.
 
Образование и месторождения. Сфалерит образуется главным образом гидротермальным путем вместе с галенитом, над которым всегда количественно преобладает. Некоторые месторождения связаны с осадочными процессами. Почти 50% всей добычи цинка дают свинцово-цинковые месторождения, залегающие в карбонатных толщах (известняках и доломитах), где сфалерит встречается вместе с галенитом и пиритом. К ним относятся месторождения хребта Каратау в Средней Азии, месторождения Польши (Олькуш, Ожел Белый), штата Миссури в США и др.
 
Вопрос о происхождении этих месторождений остается спорным. Одна группа исследователей считает их гидротермальными низкотемператур­ными, а другая — сингенетическими осадочными. Из других месторождений следует назвать медно-цинковые месторождения Урала, где сфалерит развит в колчеданных отложениях вместе с пиритом и халькопиритом и почти без галенита; в Нагольном кряже в Донбассе встречается в виде хороших кристаллов, а в районе Трускавца в Прикарпатье образует полосчато-зональные скопления брункита. Из зарубежных месторождений сфалерита, представляющих интерес в минералогическом отношении, следует назвать Пршибрам (Чехословакия), где отмечаются хорошие кристаллы красного и зеленого цвета; Бинненталь в Швейцарии и Сантандер в Испа­нии, известные прозрачными, хорошо образованными кристаллами сфале­рита, а также Капник в Румынии с красивыми кристаллами черного цвета. Золотистые прозрачные кристаллы найдены в месторождении Пикос-де-Эуропа (Испания), а кристаллы белого и светло-зеленого цвета — в известняках месторождения Франклин (Нью-Джерси, США). В месторождении Марсдена (Иллинойс, США) известны сталактиты сфалерита до 15 см в диаметре, а в месторождении Бингем (Юта, США) — кристаллы октаэдровидного габитуса.

Разрушение и псевдоморфозы. На земной поверхности сфалерит неустойчив и переходит в кислородные соединения по такой общей схеме:

По сфалериту известны псевдоморфозы госларита, смитсонита и калаверита (АuТе2).
 
Практическое значение. Сфалерит является главной цинновой рудой. Кроме того, из него добываются редкие металлы: кадмий, индий и галлий. Сфалерит используется для изготовления цинковых белил, флюоресцирующих экранов и т. д. Обычно разрабатываются богатые руды с содержанием цинка до 8— 10%, однако для крупных месторождений содержание цинка может быть понижено.