chap11 硫化物及其类似化合物矿物大.ppt

单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,第七章 硫化物及其类似化合物矿物大类,SULFIDE AND ITS SIMILAR COMPOUND,成分：,阴离子：主要,S,，次,Se,、,As,、,Sb,、,Bi,等,阳离子：金属元素铜型（,Cu,、,Pb,、,Zn,、,Ag,、,Hg,）,过渡型,（,Fe,、,Co,、,Ni,）,种数：,已经超过,370,种以上。铁的硫化物占了绝大部分。,分布：,约占地壳质量的,1,。,用途,：,该大类矿物是工业上有色金属和稀有分散元素矿产的重要来源。,一 概述,（,1,）阳离子：,主要为铜型离子,(Cu,、,Pb,、,Zn,、,Ag,、,Hg),及靠近铜型离子一边的过渡型离子,(Fe,、,Co,、,Ni),。,（,2,）,阴离子,:,主要是,S,少量的,Se,、,Te,、,As,、,Sb,、,Bi,等。,S,的三种形式,：,S,2-,简单硫化物,S,2,2-,、,AsS,2-,复硫化物,AsS,3,3-,或,SbS,3,3-,等,硫盐,区别于,硫酸盐,（,3,）类质同像普遍且多样。,（,4,）一些稀有分散元素呈类质同像混入物存在，可作为稀有金属矿床综合利用。,1,化学成分,结构型,主要矿物举例,岛状,黄铁矿、白铁矿、毒砂,环状（分子型）,雄黄,链状,辉锑矿、辉铋矿、辰砂,层状,辉钼矿、,铜蓝、,雌黄,架状,辉银矿、黝铜矿,配位型,四面体配位型,闪锌矿,、斑铜矿、黄铜矿、纤锌矿、方黄铜矿、硫砷铜矿,八面体配位型,方铅矿、,磁黄铁矿、红砷镍矿,混合配位型,镍黄铁矿、辉铜矿,、,硫化物矿物的主要结构类型,2,晶体化学,本大类矿物的阳离子极化力强，电负性中等，而阴离子（硫）又易被极化，电负性,(,相对氧,),较小，即阴阳离子电负性差较小，故其化学键既非典型的离子键，又非典型的共价键，而,具有离子键、共价键和金属键过渡的复杂性质,。,岛状、链状、层状和架状结构的矿物具多种化学键,。,化学键,硫化物矿物中常见的同质多象变体及其转变温度,成分,高温变体,低温变体,转变温度,/,矿物名称,晶系,矿物名称,晶系,Cu,2,S,六方辉铜矿,六方晶系,辉铜矿,斜方晶系,105,Ag,2,S,辉银矿,等轴晶系,螺状硫银矿,单斜晶系,179,HgS,黑辰砂,等轴晶系,辰砂,三方晶系,400,CuFeS,2,等轴黄铜矿,等轴晶系,黄铜矿,四方晶系,550,Cu,5,FeS,4,斑铜矿,等轴晶系,四方斑铜矿,四方晶系,228,同质多象,对称程度,成分简单的硫化物一般对称程度高，如单硫化物和复硫化物多为等轴晶系或六方晶系；,成分复杂的硫化物一般对称程度较低，如硫盐多为斜方晶系和单斜晶系。,具,配位型、岛状和环状分子型结构,的硫化物多为粒状（如方铅矿、闪锌矿、黄铁矿、雄黄），,具,链状结构,的硫化物呈柱状或针状（辉锑矿和辉铋矿），,具,层状结构,的矿物多呈片状（如辉钼矿）；,大多数成分简单、对称程度高（,等轴晶系或六方晶系,）的硫化物（单硫化物和复硫化物）可呈自形或半自形，,成分复杂、对称程度低的硫化物（如硫盐，,斜方晶系和单斜晶系,）多呈它形。,3,形态,4,物理性质,光性：,绝大多数呈,金属光泽,、金属色、深色条痕、而不透明，,仅少数,金刚光泽,，彩色、半透明（如雄黄、雌黄、辰砂、闪锌矿等）。,硬度：,仅岛状复硫化物硬度最大，一般在,5,6.,5,，,其它大多数硬度低，小于小刀，最低,1,2,。,解理：,岛状复硫化物结构：骨干的轴向分布杂乱，故解理不发育（如黄铁矿、毒砂）；,环状分子型、链状和部分配位型结构：矿物的强键方向分布较规律，具完全解理（如雄黄和辉锑矿的,010,解理、方铅矿的,100,解理、闪锌矿的,110,解理）；,层状结构：解理发育，平行结构层的一组极完全或完全解理（如辉钼矿和铜蓝的,0001,解理、雌黄的,010,解理）。,相对密度,：阳离子多具大原子量，阴离子多作紧密堆积，故相对密度较大，一般在,4,6,之间，少数可达,8,以上。,熔点,：多数形成于中低温，化学键性较弱，故熔点较低，性脆。,电性,：因含金属键成分，故多为电的半导体。,磁性,：少数矿物显示磁性（如磁黄铁矿）。,滑感,：具层状结构者多有（如辉钼矿）。,5,分类,传统分类：,(,1),简单硫化物,：,阴离子,S,2-,与阳离子,(,主要为,Cu,、,Pb,、,Zn,、,Ag,、,Hg,、,Fe,、,Co,、,Ni),结合，如方铅矿,(,PbS,),、,闪锌矿,(,ZnS,),、,辰砂,(,HgS,),。,(2),复硫化物,：,阴离子为,哑铃型对硫,S2,2-,、,对砷,As2,2-,及,AsS,2-,、,SbS,2-,等与阳离子,(,主要为,Fe,、,Co,、,Ni,等过渡型离子,),结合而成，如黄铁矿,(FeS2),、,毒砂,(,FeAsS,),。,(3),硫盐,：,硫盐是指硫与半金属元素,As,、,Sb,、,Bi,结合组成络阴离子团,AsS3,3-,、,SbS3,3-,等形式，然后再与阳离子,(,主要是,Cu,、,Ag,、,Pb,三种铜型离子,),结合而成较复杂的化合物。,建议分类：按阴离子性质分为硫化物、类似化合物。,复硫化物，又称双硫化物或对硫化物，以,哑铃状的,S,2,2-,、,Se,2,2-,、,Te,2,2-,、,As,2,2-,、,AsS,3-,、,SbS,3-,等阴离子团与金属阳离子结合。,二 硫化物矿物类,SULFIDES,1.,岛状硫化物矿物亚类,Island Sulfides,代表性矿物：,黄铁矿,-,白铁矿族,；,辉砷钴矿,-,毒砂族,黄铁矿,(Pyrite)Fe,S2,【,化学组成,】,成分中常见,Co,、,Ni,等元素呈类质同像置换,Fe,，,并常见,Au,、,Ag,呈机械混入物。,【,形态,】,常见完好晶形,，呈立方体,100,、五角十二面体,210,或八面体,111,。在立方体晶面上常能见到三组相互垂直的晶面条纹。集合体常成致密块状、分散粒状及结核状等。,【,物理性质,】,浅铜黄色,，表面带有黄褐的锖色；条痕绿黑色；强金属光泽，不透明。无解理；断口参差状。,硬度,6,6.5,。相对密度,4.9,5.2,。性脆。,【,成因及产状,】,黄铁矿是地壳分布最广的硫化物，形成于多种不同地质条件下。,【,鉴定特征,】,据其晶形、晶面条纹、颜色、硬度等特征可与相似的黄铜矿、磁黄铁,矿相区别。,【,主要用途,】,为,制造硫酸的主要矿物原料,，也可用于提炼硫磺。当含,Au,、,Ag,或,Co,、,Ni,较高时可综合利用。,1,、黄铁矿白铁矿族,黄铁矿的岛状,NaCl,型结构的衍生结构。哑铃状对硫离子与铁离子在立方晶胞中交替出现，呈立方面心排列。对硫离子的轴向在结构中交错配置，使各方向键力相近,。,毒砂,(,Arsenopyrite,),Fe,AsS,【,化学组成,】,通常其成分大致变化范围为,FeAs,0.9,S,1.1,至,FeAs,1.1,S,0.9,。,可含微量,Bi,、,Sb,、,Zn,、,Se,等，其中大部分系机械混入物。,【,晶体结构,】,单斜晶系；白铁矿型结构的衍生结构,【,形态,】,单晶常呈柱状，且柱面上有晶面条纹。集合体往往为,粒状或致密块状。,【,物理性质,】,锡白色,至钢灰色,；表面常带浅黄的锖色；,条痕灰黑,；金属光泽，不透明。解理不完全。,硬度,5.5,6,。相对密度,5.9,6.29,。以,锤击之发砷之蒜臭,，灼烧后具磁性。性脆,。,【,成因及产状,】,以高温和中温热液矿床中常见。,【,鉴定特征,】,锡白色，硬度高，锤击发蒜臭。与白铁矿相似，但毒砂条痕加,HNO3,研磨分解后，再加入钼酸铵，可产生鲜黄绿色砷钼酸铵沉淀。,【,主要用途,】,为制造砷及砷化物的矿石矿物。成分中含,Co,较高时可综合利用。,2,、辉砷钴矿,-,毒砂族,毒砂,2.,环状分子型硫化物矿物亚类,Ring Sulfides,雄黄族,Realgar,Group,雄黄,(,Realgar,),【,化学组成,】,As,4,S,4,。,含杂质少。,【,晶体结构,】,单斜晶系；环状分子型结构,；空间群,P2,1,/n；a,0,=0.929nm，b,0,=1.353nm，c,0,=0.657nm；=106,33；Z=16。,【,形态,】,对称型,2/,m；,柱状、短柱状或针状，柱面有纵纹。常以粒状、土状或皮壳状集合体产出。,【,物理性质,】,桔红色,，条痕淡桔红色；晶面,金刚光泽,，断面树脂光泽，透明半透明。,平行,010,完全解理,。,硬度,1.52,。相对密度,3.6,。性脆。阳光久照变为淡桔红色粉末。,【,成因及产状,】,产于低温热液矿床和硫质喷气孔，与雌黄共生。,【,鉴定特征,】,颜色、条痕、硬度及相对密度。与辰砂相似，但颜色带黄色调，相对密度小。,【,主要用途,】,砷的主要矿石矿物,。,4,个硫原子呈正方形排列，,4,个砷原子呈四面体排列，正方形和四面体的中心吻合,；硫原子和砷原子以共键价相联系，,As,4,S,4,分子间以分子键相连系。,雄黄的环状分子。,雌黄,/,雄黄,2.,链状硫化物矿物亚类,Chain Sulfides,辉锑矿族,Stibnite Group,辉锑矿（,Stibnite,或,Antimonite,）,【,化学组成,】,Sb,2,S,3,。,Sb,71.38，S28.62。,可含少量机械混入物。,【,晶体结构,】,斜方晶系,;,链状结构,（图）；空间群,Pbnm,;a,0,=1.120nm,b,0,=1.128nm,c,0,=0.383nm;Z=4。,【,形态,】,对称型,mmm,；,单晶呈,柱状或针状,(,图,),，,柱面具纵纹,，晶体常弯曲。集合体呈放射状或晶簇。,【,成因及产状,】,主要产于低温热液矿床中，与辰砂、石英、萤石、重晶石、方解石、雄黄、雌黄、自然金等共生。也可见于火山升华物中。湖南新化锡矿山是世界最著名产地。,【,鉴定特征,】,铅灰色，柱状晶形，柱面上有纵的聚形纹，,解理面上有横的聚片双晶纹,，平行,010,完全解理,。滴,KOH,现黄色，后变为褐红色。其铅灰色和光泽与方铅矿相似；其柱状晶形与辉铋矿相似。,【,主要用途,】,锑矿石矿物，晶簇状者具观赏价值。,图 辉锑矿的链状结构。,SbS,3,三方锥以锯齿状链沿,c,轴延伸，两个链平行（,010,）联结成链带。链内的硫和锑间距为,0.25nm,，,以离子键,-,金属键联系，链带间硫和锑间距为,0.32nm,，,以分子键联系。,辉锑矿,【,物理性质,】,铅灰色或钢灰色，暗蓝锖色；黑色条痕；金属光泽；不透明。平行,010,完全解理。解理面上常有横的聚片双晶纹。硬度,2,。相对密度,4.6,。性脆。,辰砂,cinnabar,【,化学组成,】,HgS,。,Hg 86.21,，,S13.74,。,含少量,Se,、,Te,，,未确证有类质同象代换,Hg,的元素。,【,晶体结构,】,三方晶系,；,螺旋链状（变形的氯化钠型）结构（图 ）,；空间群,P3,1,21,；,a,0,=0.415nm,，,c,0,=0.950nm,；,Z=3,。,【,形态,】,单晶常呈菱面体,10,1,1,、平行,0001,厚板状或平行,c,轴延伸的柱状。常见以,L,3,为双晶轴的贯穿双晶（图 ）。集合体多呈粒状，亦见被膜状和皮壳状。,【,物理性质,】,鲜红色,，,铅灰锖色,；,红色条痕,；金刚光泽；半透明。平行,10,1,0,完全解理。硬度,2,2.5,。性脆。相对密度,8,8.2,。成分纯净者不导电，若含,0.1%,硒或碲时，导电性显著增强。,【,成因及产状,】,为低温热液矿床标型矿物。,【,鉴定特征,】,鲜红的颜色和条痕，相对密度大，硬度低。以颜色、条痕和相对密度区别于雄黄,。,【,主要用途,】,最重要的,汞矿石,矿物。单晶可作激光调制晶体。,辰砂族,辰砂（白色为水晶）,2.,层状硫化物矿物亚类,Layer Sulfides,辉钼矿族,Molybdenite,Group,辉钼矿,(,Molybdenite,),【,化学组成,】,MoS,2,。Mo 59.94，S 40.06。Se、Te,类质同象取代,S,可达,25%；,Re,取代,Mo，,含量可达,2%,（在,3,R,和2,H+3R,型中较高）。常含铂族元素。,【,晶体结构,】,六方晶系,(2,H)；,层状结构,（图）；,P6,3,/mmc；a,0,=0.315nm，c,0,=1.230nm；Z=2。,【,形态,】,对称型,6/,mmm(2H)；,单晶呈六方板状、片状，通常以,片状、鳞片,状集合体产出。,【,成因及产状,】,在高中温热液矿床中与黑钨矿、锡石、辉铋矿共生；也见于矽卡岩型矿床。我国钼矿产地有辽宁、河南、山西、陕西等，储量居世界首位。,【,鉴定特征,】,以其较强的光泽、较淡的颜色和在涂釉瓷板上的,黄绿色条痕,、较大的相对密度与石墨相区别,。,【,主要用途,】,钼、铼的矿石矿物。,图,2H,辉钼矿的层状结构。两层由,S,2-,组成的面网夹一层由,Mo,4+,组成的面网，构成一个平行,0001,的三方柱,MoS,6,配位结构层。层内,Mo-S,离子间距,0.235nm,，,以共价键,-,金属键联系；层间距,0.315nm,，,以分子键联系。,辉钼矿,【,物理性质,】,铅灰色,；亮铅灰色条痕，在涂釉瓷板上为黄绿色条痕；,金属光泽,，不透明。,平行,0001,极完全解理,。,硬度,1,。薄片具挠性。,相对密度,5.0,。,具滑感,。,【,化学组成,】,As,2,S,3,。,As 60.91%,S 39.09%,。,Sb,、,Se,、,Hg,、,Ge,、,V,为其主要类质同象混入物。,【,晶体结构,】,单斜晶系；层状结构（图）；空间群,P2,1,/c,；,a0=1.149nm,，,b,0,=0.959nm,，,c,0,=0.425nm,，,=90,27,；,Z=4,。,【,形态,】,对称型,2/m,；,单晶为板状或短柱状,(,图,),，晶面常弯曲，柱面有纵纹。集合体呈片状、梳状、放射状和土状等。,【,物理性质,】,柠檬黄色,；,鲜黄色条痕,；油脂,-,金刚光泽，解理面珍珠光泽；薄片透明。平行,010,极完全解理；硬度,1.5,2,；薄片具挠性。相对密度,3.5,。,【,成因及产状,】,低温热液矿床中与雄黄共生；火山凝华物中与自然硫、氯化物共生。我国湖南、云南、贵州、四川、甘肃等省均有产出，尤以湖南和云南著名。,【,鉴定特征,】,以其颜色、条痕、解理、挠性、相对密度区别于自然硫。,【,主要用途,】,砷矿石矿物，药用矿物。,雌黄族,雌黄,(Orpiment)As,2,S,3,雌黄,3.,配位型硫化物矿物亚类,Coordination Sulfides,闪锌矿族,Sphalerite,Group,闪锌矿,(,Sphalerite,),【,化学组成,】,ZnS,。,常含,Fe、,Mn,、In、,Cd,、,Tl,、,Ga,、,Ge,、Se、Ag,等类质同像元素，其中,Fe,的替代量可达,26.2%,。,【,晶体结构,】,等轴晶系；闪锌矿型结构,（图 ）；空间群,F,4,3m；a,0,=0.540nm；Z=4。,【,形态,】,对称型,4,3,m；,多呈粒状集合体，少见肾状、葡萄状等胶体形态。,【,物理性质,】,浅黄、棕褐、黑色,(,铁闪锌矿,),；,条痕白至褐色（,条痕浅于手标本颜色,）,；树脂光泽至半金属光泽；透明至半透明。,解理平行,110,完全,。硬度,3.54,。相对密度,3.94.2,。不导电。,【,成因及产状,】,各种高、中温热液矿床和接触交代矿床中。,【,鉴定特征,】,粒状晶形、多组完全解理、硬度小、金刚光泽、常与方铅矿共生,。,【主要用途,】,锌矿石矿物和,镉、铟、锗、镓、铊、硒等分散元素的目标矿物,。良好单晶可作紫外半导体激光材料。,闪锌矿型结构：锌离子呈立方面心排列，如将晶胞分为八个小的立方体，则硫离子分布于相间的四个小立方体的中心。面网,110,为,Zn,2+,和,S,2-,的电性中和面,。,闪锌矿,黄铜矿,(,Chalcopyrite)CuFeS,2,【,化学组成,】,CuFeS,2,。Cu 34.56，Fe 30.52，S34.92。,【,晶体结构,】,四方晶系；闪锌矿型结构的衍生结构,(,图,),；空间群,I,4,2d；a,0,=0.524nm,c=1.032nm；Z=4。【,形态,】,对称型,4,2,m；,单晶呈四方四面体习性，但少见。通常为致密块状或分散粒状集合体。,【,物理性质,】,深黄铜黄色,，常见暗黄或斑状锖色；绿黑色条痕；金属光泽；不透明。解理平行,112和101,不完全。,硬度,34,。相对密度,4.14.3,。性脆。能导电。,【,成因及产状,】,产于铜镍硫化物矿床、夕卡岩型矿床和中温热液矿床中。在地表易氧化而成孔雀石、蓝铜矿。在次生富集带可蚀变为斑铜矿、辉铜矿和铜蓝。,【,鉴定特征,】,与黄铁矿相似，但颜色更黄，硬度较低；以其绿黑色的条痕，脆性及溶于硝酸区别于自然金,。,【,主要用途,】,铜的主要矿石矿物。,黄铜矿族,相当于两个闪锌矿晶胞叠置，锌离子位置被铜和铁两种离子有序代换而成。,黄铜矿的晶体结构,黄铜矿,斑铜矿,(Bornite)Cu,5,FeS,4,【,化学组成,】,Cu,5,FeS,4,。,【,晶体结构,】,等轴晶系；复杂四面体配位结构,；空间群,Fd3m,；,a,0,=1.093nm,，,Z=8,。,【,形态,】,对称型,m3m,；,单晶为立方体或立方体与八面体的聚形，通常呈致密块状或不规则粒状集合体。,【,物理性质,】,暗铜红色,，风化面常具,暗蓝、紫等斑杂状锖色,；灰黑色条痕；金属光泽；不透明。无解理。,硬度,3,。相对密度,4.9,5.3,。性脆。具导电性。,【,成因及产状,】,产于铜镍硫化物矿床、夕卡岩矿床及硫化物矿床的次生富集带。,【,鉴定特征,】,特有的暗铜红色和蓝紫斑杂状锖色,；,低硬度,。溶于硝酸。,【,主要用途,】,铜矿石矿物。,斑铜矿族,斑铜矿,【,物理性质,】,暗铜红色，风化面常具暗蓝、紫等斑杂状锖色；灰黑色条痕；金属光泽；不透明。无解理。硬度,3,。相对密度,4.9,5.3,。性脆。具导电性。,方铅矿,(,Galena),PbS,【,化学组成,】,PbS,。,Pb,86.6，S 13.40。,常含,Ag、Cu、Zn,等；,Se,置换,S,而成方铅矿,PbS,硒铅矿,PbSe,完全类质同象系列。,【,晶体结构,】,等轴晶系；,NaCl,型结构,；空间群,Fm3m；a,0,=0.593nm；Z=4。,【,形态,】,对称型,m3m；,高温者呈立方体,100,习性,低温者呈八面体,111,习性。含,Ag,高者晶面常弯曲。集合体呈粒状。,【,物理性质,】,铅灰色,；灰黑色条痕；金属光泽。,平行,100,完全解理,；含,Bi,者多有,111,裂开。,硬度,23,。相对密度,7.47.6,。弱导电性，良检波性。,【,成因及产状,】,产于矽卡岩型和中低温热液矿床中，在氧化带易转变为铅钒、白铅矿等。,【,鉴定特征,】,铅灰色，强金属光泽，立方体完全解理，相对密度大，硬度小,。用硝酸分解产生,PbSO,4,白色沉淀物。,【,主要用途,】,铅的主要矿石矿物；含,Ag,高者可提炼银。晶体可用作检波器,。,方铅矿族,方铅矿的,NaCl,型结构,。,典型立方面心格子：硫离子呈立方最紧密堆积,而铅离子充填于所有八面体空隙中,阴阳离子的配位数均为,6,。化学键为离子键,金属键过渡型,。,方铅矿,【,化学组成,】,磁黄铁矿的成分近似于,FeS,，,由于,Fe,3+,Fe,2+,而导致,Fe,缺席,(,其中,x=0,0.223),。,【,晶体结构,】,红砷镍矿型结构。,S,按六方紧密堆积，,Fe,充填所有八面体空隙。六方晶系,【,形态,】,通常呈,致密块状,、粒状集合体或呈浸染状。单晶体常呈平行,0001,的板状，少数为柱状或桶状。成双晶或三连晶。,【,物理性质,】,暗古铜黄色,，表面常具褐色的锖色；条痕灰黑色；金属光泽；不透明。解理不发育；,0001,裂开发育。,硬度,4,。相对密度,4.6,4.7,。性脆。具导电性和弱,强磁性。,【,成因及产状,】,产于基性岩体内的铜镍硫化物岩浆矿床中，与镍黄铁矿、黄铜矿紧密共生。产于接触交代矿床中，与黄铜矿、黄铁矿、磁铁矿、铁闪锌矿、毒砂等矿物共生，主要形成于夕卡岩过程的后期阶段。产于一系列热液矿床中，如锡石硫化物矿床，与锡石、方铅矿、闪锌矿、黄铜矿等共生。在氧化带，它极易分解而最后转变为褐铁矿。,【,鉴定特征,】,暗古铜黄色,硬度小，具弱,强磁性。,【,主要用途,】,为制作硫酸的矿石矿物原料，但经济价值远不如黄铁矿。含,Ni,较高时可作为,Ni,矿石综合利用。,磁黄铁矿族,磁黄铁矿,(,Pyrrhotite)Fe,1-x,S,磁黄铁矿,矿物,：,英文名，化学成分，晶系，主要鉴定特征，特殊用途，相似矿物区别,光学性质相似,铜黄色调：,黄铁矿,等,、黄铜矿,四,、磁黄铁矿,六,、斑铜矿,等,形态、颜色、硬度、（磁性）,铅灰色调：,方铅矿,等,、辉锑矿,斜,、辉铋矿,斜,、辉钼矿,六,、毒砂,单,、闪锌矿,等,形态、解理、（硬度）,红色调：,辰砂,三,、雄黄,单,颜色、锖色,黄色调：,自然硫,斜,、雌黄,单,颜色、解理,