硫化物及类似化合物.doc

第三类 硫化物及类似硫化物第一节 概 述一本大类可按阴离子分为三大类型 1单硫化物类 硫都是-2价的，如方铅矿PbS，黄铜矿CuFeS2、辉钼矿MoS2，S2为简单的硫离子。 2对硫化物类 阴离子由两个硫离子以共价键结合后形成双原子离子（S2）2-，如黄铁矿。 3含硫盐类 阴离子为半金属As、Sb、Bi与S、Se结合而成的离子。 AsS3 3- 、SbS33-等，如淡红银矿（硫砷银矿）Ag3AsS3 。含硫盐又叫黄酸盐。二晶体化学与物理性质 由于离子半径较大，电负性较低。本大类的矿物晶格不是典型的离子晶格，其化学键向金属键和分子键过度。没有玻璃光泽产物，也没有易溶于水和含水的矿物，一般硬度低，比重较大，其性质界于离子化合物和金属物之间。向共价键过渡其物性为：金刚光泽，半透明，条痕为浅色或彩色，电热不良导体，如闪锌矿（ZnS）和辰砂（HgS）。向金属键过渡其物性为：金属光泽，不透明，条痕为黑色，具有典型的导电性和导热性。如方铅矿（PbS）和黄铜矿（CuFeS2）三成因特点该硫化物溶解度小，容易析出，形成独立的矿化物。其形成的条件 1 在岩浆作用中形成的硫化物为Fe、Ni、Cu以及Pt族元素的硫化物，其中以产于基性侵入体中者最有价值。本类其他硫化物在高温时易分解或挥发，很少直接形成于岩浆作用中。2 工业上需要的Mo、Zn、Cu、Hg、Ag、Co、Sb、Pb、As以及铁的硫化物主要来自各种热液矿床和矽卡岩作用热液期矿床。因为在热液阶段，岩浆中排除的H2S大量进入到热液中，同时各种金属阳离子也富集于热液中，各种硫化物纷纷析出。3 在外生作用下，本类绝大多数容易氧化形成含氧盐或氢氧化物，只有在还原的条件下才能生成各种硫化物。如煤系中的黄铁矿Fe2S，炭质页岩中的MoS2等第二节 单硫化物2-1 辉 铜 矿 族辉 铜 矿 Cu2S化学组成：混入物常有银。晶体结构：单斜晶系。形 态：呈致密块状或粉末状。物理性质：铅灰色，表面常有黑色蜻（金旁）色，不透明，条痕灰黑色，金属光泽，能用小刀刻划，刻痕光亮。成因产状：热液作用后期在富铜贫硫的条件下形成，与斑铜矿共生。风化作用中形成的硫酸铜溶液下渗到地下与原生硫化物反应生成次生辉铜矿（烟灰状或致密状），共生矿物有铜蓝CuS和斑铜矿Cu5FeS4等。上述作用能使含铜低的矿富集在一起，形成规模巨大的铜矿。沉积作用在还原的条件下形成铜的沉积分带，外围即盆地边缘辉铜矿，黄铜矿CuFeS2和黄铁矿FeS2，有时经后期变质改造，能形成规模巨大的沉积成因的铜矿。鉴定特征：风化表面的绿色孔雀石为主要鉴定特征。用 途：含铜量高，受欢迎。 2-2斑 铜 矿族斑 铜 矿 Cu5FeS4化学组成：成分中常常含有黄铜矿，辉铜矿等包裹体。晶体结构：四方晶系。形 态：常成致密状或不规则粒状。物理性质：新鲜面古铜色，很快复上深蓝色，也叫紫铜矿，不透明，条痕黑色，金属光泽性脆，无解理，具有导电性。成因产状：在热液型和接触交代型铜矿中常与黄铜矿物共生；在次生富集形成的斑铜矿，成因与辉铜矿相似，但不稳定，可进一步生成辉铜矿，蓝铜矿，孔雀石，赤铜矿，褐铁矿等。 鉴定特征：深蓝紫蜻（金旁）色以及刻出的新鲜面的古铜色为鉴定特征。用 途：为重要的铜矿物。 2-3 方铅矿族方 铅 矿 PbS化学组成：常含有Ag、Bi杂质，当温度下降后，以硫铋银矿作为包裹体存在于方铅矿中。晶体结构：等轴晶系。 形 态：八面体和立方体，呈粒状集合体。物理性质：铅灰色，不透明，条痕亮黑色，金属光泽，微具延展性，解理平行立方体100面，具有导电性。成因产状：分布最广的铅矿物，主要形成于热液作用，与闪锌矿密切共生，其他共生矿物有黄铜矿，黄铁矿，萤石，石英等。 鉴定特征：铅灰色，立方体能完全解理，解理面有明亮的光泽和比重大特征。用 途：最重要的铅矿石，含银多时，可综合利用。2-3 闪锌矿族闪 锌 矿：ZnS化学组成：经常有铁的类质同象方式进入晶格中，不是完全类质同象，闪锌矿形成的温度越高铁的含量越低，质量分数最高为26%。晶体结构：等轴晶系，晶体结构中S2-作立方最紧密堆积，锌离子位于半数四面体空隙中，配位数为4。形 态：呈四面体状，呈粒状集合体。物理性质：颜色变化很大，从很浅的黄褐色到铁黑色，半透明至几乎不透明，条痕白色到褐色，金刚光泽到半金属光泽，不导电。成因产状：主要形成于热液作用中，常与方铅矿紧密共生。易风化形成可溶性的硫酸锌，流失后再形成菱锌矿ZnCO3等次生含锌矿。在沉积作用中聚集在碳酸盐中的锌和铅能形成大量的铅锌矿床。 鉴定特征：多组解理，解理面金刚光泽，条痕色比颜色浅等特征。用 途：提取锌的唯一来源。其类质同象中的主要元素铅锌比其他同一矿床高。2-4 黄铜矿族黄 铜 矿：CuFeS2化学组成：常含银金锌等杂质。晶体结构：四方晶系，其结构与闪锌矿相似。形 态：四方面体，呈致密状和颗粒状。物理性质：铜黄色，表面常有蓝紫红褐等色，不透明，条痕黑色，金属光泽，无解理，具导电性。成因产状：在岩浆岩作用中，黄铜矿于磁黄铜矿、镍黄铁矿共生于基性或超基性岩石中，在热液矽卡岩作用下，外生作用中，见于沉积岩含铜砂岩中。鉴定特征：以其较深的铜黄色、硬度、以及铜的焰色反应。 用 途：分布广泛。2-5 磁黄铁矿族磁黄铁矿：Fe1-xS化学组成：类质同象杂质主要有镍和钴，。晶体结构：六方晶系。形 态：晶体呈板状，通常呈致密状或块状产出。物理性质：古铜色，表面常有褐色青色，不透明，条痕黑色，金属光泽，无解理，有磁性。成因产状：分布于各种内生矿床和岩石中，在基性和超基性岩石中，磁黄铁矿往往与黄铜矿和镍铁矿共生，有时可形成重要的铜镍矿。在矽卡岩热液作用中也能生成。鉴定特征：以其较深的铜黄色、磁性、在单硫化物中较高的硬度来鉴定。 用 途：较富集时可做硫酸原料。2-6 辰砂族辰 砂：HgS化学组成：有时含少量的Se。晶体结构：三方晶系，单晶常呈菱面体。形 态：集合体呈粒状，有时呈致密块状或被膜状。物理性质：红色表面呈铅灰色，半透明，条痕红色，金刚光泽，性脆，不导电，化学性质稳定。成因产状：只产于低温热液矿床中 鉴定特征：红色，半透明，条痕红色来鉴定。 用 途：几乎时汞的唯一来源。2-7 雄黄雌黄族雄 黄：AsS或As4S4 （ 雌 黄：As2S3）晶体结构：单斜晶系，分子晶格。形 态：集合体一般呈致密块状。物理性质：桔红色，半透明，条痕桔黄色（鲜黄色），金刚光泽，断口呈松脂光泽。成因产状：只产于低温热液矿床中或火山热液矿床。 鉴定特征：条痕桔黄色，半透明鉴定。 用 途：制造砷化物的来源。2-8 辉锑矿族辉 锑 矿：Sb2S3化学组成：有时含少量的As、Pb、Ag、Cu、Fe杂质。晶体结构：斜方晶系，晶体呈柱状或针状，柱面具有明显的纵纹，集合体呈明显的放射状。形 态：集合体呈粒状，有时呈致密块状或被膜状。物理性质：铅灰色，不透明，条痕黑色，金属光泽，性脆。成因产状：分布最广的锑矿物，主要产于低温热液矿脉中，与石英和方解石共生。风化后常氧化为黄褐的氧化物，如Sb2O3，常常保持有辉锑矿的柱状外貌，形成假象。 鉴定特征：铅灰，柱面具有明显的纵纹色来鉴定。 用 途：为炼锑的最主要矿物。辉 铋 矿：Bi2S3化学组成：有时含少量的Sb、Pb、Ag、Cu、Se杂质。晶体结构：斜方晶系，晶体呈柱状或针状，柱面具有明显的纵纹，集合体呈明显的放射状。形 态：集合体呈粒状，有时呈致密块状或被膜状。物理性质：铅灰色，不透明，条痕黑色，金属光泽，性脆。成因产状：主要产于中-低温热液矿脉中。风化后常氧化为黄褐的氧化物，如Si2O3，常常保持有辉铋矿的柱状外貌，形成假象。 鉴定特征：铅灰，柱面具有明显的纵纹色来鉴定。 用 途：为铋的最主要矿物。2-9 辉钼矿族辉 锑 矿：MoS2化学组成：有时含少量的Se、Re杂质。晶体结构：六方晶系，晶体结构中两层S2-夹一层Mo4+离子形成牢固的层，层与层间以分子键相结合。形 态：集合体呈六方板状，片状和细小鳞片状。物理性质：铅灰色，不透明，条痕黑亮灰色，金属光泽，薄片具有挠性，有滑感，污手，比重5，导电很弱。成因产状：分布最广的钼矿物，主要产于高-中温热液矿脉中，在含钨、锡的石英脉中的辉钼矿常呈较大的晶片，与锡石、黑钨矿、绿柱石、石英共生；在斑岩钼矿中，辉钼矿常呈散状或细脉状分布于小侵入体的边缘，与黄铜矿等共生，在矽卡岩中也有辉钼矿产出。在外生作用中，MoS2 可呈黑色粉末状或胶体形式，产于黑色页岩中。在地表风化后，辉钼矿常变为黄色粉末状的钼华MoO3 。鉴定特征：铅灰色，金属光泽、低硬度、片状晶形和其解理等为主要鉴定特征。其研细的粉末条痕为黄绿色。 用 途：为炼钼的最主要矿物。对硫化物2-10 辉钼矿族黄 铁 矿：FeS2化学组成：有时含少量的Se、Co、Ni杂质。晶体结构：等轴晶系。形 态：晶形立方体，五角十二面体。集合体呈致密，粒状，常在沉积岩中以结核形式出现。物理性质：浅黄铜色，不透明，条痕黑亮灰色，金属光泽，导电很弱。成因产状： 分布最广的硫化物。广泛零星分布各类岩浆岩中，在热液作用中分布最广，常形成规模巨大的矿床。在外生环境下，常形成于还原条件下，在含煤地层和黑色页岩，石灰岩，砂岩等均可见其结核，透镜体和薄层。在地表易风化为褐铁矿。鉴定特征：特有的晶形，晶面的条纹，颜色和硬度来识别。用 途：制造硫酸的主要原料，不能炼铁。白 铁 矿：FeS2化学组成：有时含少量的Se、Co、Ni杂质。晶体结构：等轴晶系。形 态：晶形立方体，五角十二面体。集合体呈致密，粒状，常在沉积岩中以结核形式出现。物理性质：浅黄铜色，不透明，条痕黑亮灰色，金属光泽，导电很弱。成因产状： 分布最广的硫化物。广泛零星分布各类岩浆岩中，在热液作用中分布最广，常形成规模巨大的矿床。在外生环境下，常形成于还原条件下，在含煤地层和黑色页岩，石灰岩，砂岩等均可见其结核，透镜体和薄层。在地表易风化为褐铁矿。鉴定特征：特有的晶形，晶面的条纹，颜色和硬度来识别。用 途：制造硫酸的主要原料，不能炼铁。2-11 辉砷钴矿-毒砂族毒 砂：FeAsS化学组成：有时含少量的Se、Co杂质。晶体结构：单斜晶系。形 态：集合体呈致密，粒状。物理性质：银白色，不透明，条痕灰黑色，金属光泽，具有导电性。成因产状： 形成于热液特别是高温热液阶段。鉴定特征：柱状晶形、银白色、高硬度为特征，燃烧有刺鼻的蒜臭味。用 途：主要制造砷化物。含硫盐2-11 黝铜矿族黝 铜 矿：Cu12Sb4S13化学组成：As和Sb能发生类质同象，Ag、Zn、Fe、Hg代替Cu，Bi代替Sb、As。 晶体结构：等轴晶系。形 态：集合体呈致密块状，粒状。物理性质：铜灰色，不透明，条痕灰黑色，也呈暗红褐色，无解理，性脆，断口常不光滑，金属光泽，具有弱导电性。成因产状： 形成于热液阶段。鉴定特征：钢灰色，断口不光滑，性脆等识别。 用 途：为次要铜矿石物。第四大类 氧化物和氢氧化物刚玉族刚 玉：Al2O3属于惰性气体离子，赤铁矿属于过渡性，半金属光泽，不透明，深色。赤 铁 矿：Fe2O3化学组成：Ti和Mg能发生类质同象。沉积作用形成的隐晶质赤铁矿中，常含有大量Si02 和粘土等机械混入物体。晶体结构：三方晶系，呈片状和板状。形 态：集合体呈致密块状，粒状、鳞片、肾状，鲕状。物理性质：钢灰色，铁黑色，条痕樱红色，半金属-土状光泽，不透明，硬度变化大，性脆，无解理，一般吸不起来。成因产状：分布广泛，一般在氧化的条件形成，在内生，变质，外生，风化都能生成。鉴定特征：条痕樱红色识别。 用 途：最重要的铁矿物之一。金红石族金 红 石：TiO2化学组成：常于铁锡铌Nb钽Ta等发生类质同象，富含铁的叫铁金红石。 晶体结构：四方晶系。形 态： 物理性质：常呈褐色、红褐色或暗褐色，含铁多时呈黑色，条痕浅黄褐色，金刚光泽。成因产状：分布广泛，形成于较高温的条件下，经常为岩浆岩的副矿物。在伟晶岩及热液石英脉中可形成矿床。化学性质稳定，形成砂岩。 鉴定特征：以柱状晶形、膝状双晶、褐红颜色为识别特征。 用 途：提取钛的重要原料。锡 石：SnO2化学组成： 晶体结构：四方晶系。形 态：集合体呈不规则粒状或致密状。物理性质：呈暗褐色，黑色，条痕浅黄至淡褐色，金刚光泽。成因产状：形成主要于酸性火成岩有关，作为气成-高温热液产物，也能在交代接触变质的条件下形成。化学性质稳定，形成砂岩。 鉴定特征：晶形、双晶、颜色、比重来区别。 用 途：提取锡的重要原料。软 锰 矿：MnO2化学组成：机械混入Fe2O3和SiO2 。晶体结构：四方晶系。形 态：常呈针状、棒状、放射状集合体。物理性质：黑色，条痕黑色，性极脆，不透明，污手。 成因产状：在强氧化条件下形成，以沉积和风化矿床为主。 鉴定特征：黑色，污手为识别特征。 用 途：提取锰的重要原料。晶质铀矿族晶质铀矿 ： UO2等轴晶系，呈粒状，肾状，种乳状等隐晶质集合体。黑色，条痕黑色至绿黑色，不透明，半金属或沥青光泽。无解理，断口呈贝壳状，具有强放射形。主要形成于高温条件下，主要产于花岗伟晶岩中，沥青铀矿形成于低温热液条件下。石英族温度，压力决定石英的种类。低压下，随着温度的提升，-石英向-石英过渡。一般在高压下形成柯石英和斯石英。-石英：-SiO2-石英，无色，透明，条痕白色，无解理，断口呈贝壳状，玻璃光泽，根据杂质的含量不同，其物性和形态不同：碧玉 石髓 玛瑙 燧石等。成因产状 压电石英及光学水晶主要产于花岗伟晶岩的晶洞或中低温热液矿脉；玛瑙和石髓形成于低温热液或外生沉积作用。蛋白石：SiO2nH2O 为SiO2凝胶，为外生作用产物，硅酸盐矿物风化析出的SiO2在原地或搬运至水盆地中凝聚而成的。复杂氧化物钛铁矿族钛 铁 矿：FeTiO3化学组成：类质同象混入物为Mg2+Mn2+还有少量的Fe3+ 晶体结构：三方晶系。形 态： 不规则粒状。物理性质：常呈钢黑色至铁黑色，条痕黑色，金属-半金属光泽。成因产状：在岩浆作用早期，常于磁铁矿相伴分散在基性岩中。主要产于碱性岩有关的伟晶岩中。常见的重砂矿物之一。 鉴定特征：根据板状晶形，条痕、弱磁性可于赤铁矿、磁铁矿、铬铁矿等区别。用 途：提取钛的重要原料。尖晶石族本族为AB2X4型氧化物，A为2价的镁铁锌锰等，B为3价的铝铁钒铬等。分三类，以铝为主的尖晶石系列，以铁为主的磁铁矿系列，以铬为主的铬铁矿系列。均为等轴晶系，尖晶石结构，晶格中O2-作立方体的最紧密堆积，1/3的位于四面体空隙中，2/3的阳离子位于八面体的空隙中。磁 铁 矿：Fe2+（Fe3+）2O4化学组成：类质同象混入物为Mg2+Mn2+还有少量的Fe3+ 晶体结构：等轴晶系。八面体或菱形十二面体。形 态：集合体呈粒状和致密状。物理性质：铁黑色，条痕黑色，金属-半金属光泽，强磁性。成因产状：磁铁矿产生于较还原或较高温的环境中，在各种岩浆岩和变质岩中分布均较普遍，作为碎屑物质，在沉积岩中也很常见。1 基性、超基性岩浆岩中，常形成规模巨大的矿床，钒铁矿经常出现在这类矿床中，共生矿物有基性斜长石、辉石等。2 矽卡岩矿床中，常于石榴石、透辉石和硫化物共生。3 沉积赤铁矿区域变质作用中，常形成规模巨大的铁矿，于石英、赤铁矿、绿泥石伴生。4 磁铁矿在风化中较稳定，常转入到漂砂中。在强氧化条件下，能氧化变成赤铁矿。鉴定特征：据晶形，条痕黑、颜色、强磁性等特征。用 途：为重要的炼铁矿物。铬 铁 矿：FeCr2O4化学组成：类质同象混入物为Mg2+Ee3+还有少量的Al3+ 晶体结构：等轴晶系，晶形细小八面体。形 态： 散粒状，稠密状及致密块状。物理性质：褐黑色至铁黑色，条痕棕褐至黑色，金属-半金属光泽，含铁多者显弱磁性。成因产状：产生于超基性岩中，或蛇纹岩，于橄榄石、辉石、铬石榴及铂族自然元素矿物共生。鉴定特征：棕褐色条痕，弱磁性产超基性岩中为特征。 用 途：主要为铬矿石。黑钨矿族钨锰铁矿 ： （Fe，Mn）WO4 单斜