实验十三 硫化物类(二)

如题所述

一、目的要求

1.掌握该类常见矿物的肉眼鉴定特征和鉴定方法;

2.了解矿物的形态和物性与其成分和结构的关系;

3.熟练掌握矿物光学性质之间的关系;

4.熟悉该类矿物的类型划分和主要物性规律。

二、难点

理解该类矿物的物性规律。

三、内容、方法和提示

(一)实习标本

①雄黄(2118) ②雌黄(2119) ③辰砂(2107) ④黄铜矿(2108)

⑤磁黄铁矿(2111) ⑥黄铁矿(2201) ⑦毒砂(2203) ⑧斑铜矿(2110)

(二)重点内容和鉴定方法提示

1.硫化物及其类似化合物矿物大类的类型划分

本大类化合物为一系列金属元素与S、Se、Te、As、Sb、Bi的化合物。根据阴离子的特点,把该大类分为三类:

(1)简单硫化物类:阴离子为简单的离子S2-、Se2-、Te2-、As2-等。如方铅矿PbS、黄铜矿CuFeS2、红砷镍矿NiAs等;

(2)对硫化物类:阴离子为两个原子以共价键结合后形成的双原子离子,如[S22-、[AsS]2-、[Se22-等,如黄铁矿Fe[S2],毒砂Fe[AsS];

(3)硫盐类:阴离子为半金属元素As、Sb、Bi与S组成复杂络阴离子的硫化物盐类,如黝铜矿Cu12[Sb4S13]。

其中以简单硫化物类和对硫化物类常见而且重要,该两类矿物合并简称为硫化物类;对于硫盐类,可不作要求,但应了解其概念。

2.硫化物类矿物的物性规律

组成硫化物的阳离子主要是铜型离子和靠近铜型离子的部分过渡型离子,与其他阳离子相比,其元素的电负性较高;而阴离子S、Se、Te、As等与其他阴离子比较,其半径较大、电负性较低,因此阴阳离子间的电负性差值不大。

由于硫化物类矿物阴阳离子间的电负性差值不大,一般都小于1(在0.7左右),双方对电子的联系力都不大,以这种因素起主导作用时,再加之阳离子具金属性,则形成以金属键联结为主的金属晶格的硫化物,如PbS、Fe[S2]、CuFeS2、Cu5FeS4、Sb2S3、Fe[AsS]等,矿物呈金属光泽,不透明,条痕黑色,具显著的导电性和导热性。

由于铜型离子具有较强的极化力,某些半金属元素的非金属性较强,而阴离子的半径又较大,具有较大的变形性,以这种因素起主导作用时,形成以共价键联结为主的原子晶格的硫化物,如As2S3、AsS、HgS、ZnS等,矿物呈金刚光泽,半透明,条痕浅色或彩色,解理发育,为电热不良导体。

在硫化物中没有玻璃光泽的矿物,也没有易溶于水或含水的矿物,这些特点都和典型的离子化合物完全不一样;它们和典型的原子晶格或金属晶格也有区别。

例如,许多硫化物虽具金属光泽,但具脆性,而且常发育完全解理,对硫化物的硬度也较大;而一部分硫化物虽具金刚光泽,但硬度都很小,熔点也不高。因而硫化物的晶格可以看作是一种过渡型的晶格。

简单硫化物类矿物的硬度低于小刀,其原因是阴离子半径大,阳离子电价低,因而离子电位不高;如PbS、ZnS、CuFeS2等;或者阳离子电价虽较高(3~4价),但矿物晶格具层状或链状结构,层内或链内结合虽强,但层间和链间的联结薄弱,如MoS2、Sb2S3、As2S3等。

具金属光泽的简单硫化物是否发育解理,受控于结构中化学键的类型和强弱分布;具金刚光泽的简单硫化物均发育完好解理;对硫化物无解理。

在硫化物类中只有对硫化物类矿物具较高的硬度,一般均大于小刀,这是由于对硫络阴离子不仅自身内部的键力较强,而且离子的变形性比单硫离子要大,使对硫离子与阳离子的距离大大缩短,比简单硫化物的距离缩短8%,因而对硫化物内部质点的排列比简单硫化物更紧密,则其硬度显著增大。

硫化物类的相对密度一般较大,多数在4以上。对于简单硫化物,其相对密度大小主要决定于阳离子的原子量的大小;如ZnS的相对密度为4.1,PbS的相对密度为7.5;对硫化物的相对密度大小则主要决定于内部质点的堆积紧密程度,如Fe[S2]相对密度为5,毒砂(Fe[AsS])相对密度为6.2。

3.金属硫化物类矿物的次生变化及其地质意义

任何事物的发展演化都遵循辩证法的规律,在一定的条件下,不利的因素也可以转化为有利的条件。在风化作用过程中地表硫化物的破坏形成大量含金属阳离子的硫酸盐类溶液,当它们渗透到地下水面以下的还原作用带时,与原生硫化物发生进一步的还原反应而形成次生硫化物的富集带,如辉铜矿和铜兰的形成,从而大大提高原生硫化物矿床的工业价值。

现以黄铜矿为例来解剖认识风化壳的分带和组成及其意义。

在氧气充足的条件下:

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在氧气不足的条件下:

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可见,原有的金属硫化物矿床经过风化淋滤,在还原的条件下生成了辉铜矿、铜蓝等次生硫化物,使原有矿床的铜含量显著提高,达到工业利用的开采条件。所以还原带又称

为次生富集带,同时地表的“铁帽”和孔雀石是寻找次生硫化物矿床的找矿标志。

4.鉴定方法提示特别注意观察作业中所列相似矿物的区别。另外,斑铜矿表面常发育锖色,要注意观

察铜红色为其自色,硬度小于小刀,刻痕光亮(具延展性)。

四、作业1.观察描述实习标本并掌握其鉴定方法,记录内容、顺序和格式如下:

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2.区别下列相似矿物

(1)方铅矿、辉锑矿、石墨:形态、硬度、解理、相对密度、KOH反应

(2)黄铜矿、黄铁矿、磁黄铁矿:颜色、硬度、磁性

(3)石墨与辉钼矿:颜色、条痕色、相对密度

五、思考题

1.总结硫化物类矿物的类型划分及其主要物性特征规律。

2.方铅矿和黄铁矿两者结构类似(NaCl型),而它们的对称型却不同,为什么?

3.黄铁矿和黄铜矿的用途有哪些?它们的次生产物是什么?有何地质意义?

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