Сфалерит это минерал, сложное вещество, который входит в группу сфалерита — вюрцита.
В некоторых месторождениях встречаться как примеси других элементов (например марганец Mn, кадмий Cd (иногда 2%), индий In, галлий Ga, германий Ge, таллий Тl.
Химическая формула сфалерита ZnS, применяется как руда в получении цинка.
Что такое минерал сфалерит вюрцит
Из минералов, принадлежащих к этой группе, 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 (цинк сфалерит).Сфалерит получил свое название от греч. слова — сфалерос — обманчивый, потому что внешне он совсем не похож на другие сульфиды металлов.
Синоним — цинковая обманка. Обычно содержит примеси сфалерита 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:
1) клейофан — светло-окрашенная или бесцветная, почти без примесей;
2) марматит — черная, железистая;
3) пшибрамит — богатая кадмием;
4) брункит — белая, землистая, скрытокристаллическая.
Таблица сравнительная характеристика сфалерита и вюртцита
| Минерал | Химический состав, % | Сингония | Параметры элементарной ячейки, А |
|
| Zn | S | |||
| Сфалирит | 61,7 | 32,9 | Кубическая | а0 = 5,40 а0 = 3,81 с0 = 6,23 с0/а0= 1,636 |
| Вюртцит | 61,7 | 32,9 | Гексагональная | |
Сингония кубическая, вид симметрии гексатетраэдрический —Td — 43m(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 сфалерита
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,
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.
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).
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%.
Как определить сфалерит
Форма кристаллов, их цвет и совершенная спайность по (110). Главные линии на рентгенограммах: 3,116; 1,908; 1,630.
Растворяется в соляной кислоте НСl с выделением сероводорода H2S и в азотной кислоте HNO3 — серы S.
Применение паяльной трубки: растрескивается и почти не плавится. В окислительном пламени на угле дает белый налет окиси цинка.
Какое отличие сфалерита от похожих минералов
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 (110) 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
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.
Месторождения
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).
Применение
Руда сфалерита является главной цинновой рудой. Кроме того, из него добываются редкие металлы: кадмий, индий и галлий.
Обжиг сфалерита используют иногда для получения серной кислоты.
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.
Статья на тему Сфалерит