Сфалерит

Материал из GeoWiki - открытой энциклопедии по наукам о Земле.

Сфалери’т - от греч. "сфалерос" - обманчивый. Син: цинковая обманка, псевдогаленит. Сульфид цинка, ZnS. Сингония кубическая, гексатетраэдрический вид симметрии. Диморфен с вюртцитом.

Кристаллическая структура

Кристаллическая структура сфалерита характеризуется трехслойной (кубической) плотнейшей упаковкой анионов серы. Катионы цинка занимают половину тетраэдрических пустот между анионами. Структура похожа на структуру алмаза, с той разницей, что центры малых кубов заняты иными атомами (ионами), чем вершины и центры граней большого куба. Вокруг каждого иона по вершинам тетраэдра располагаются четыре нона цинка. В элементарной ячейке сфалерита заключено четыре нона серы, занимающих центры половинного числа малых кубов. Характерно, что все эти тетраэдры ориентированы одинаково, что и приводит в целом к симметрии тетраэдра, а не куба. В отличие от алмаза спайность в кристаллах сфалерита проходит не по плоскостям октаэдра, а по плоскостям ромбододекаэдра (110), так как эти плоские сетки одновременно содержат ионы Zn и S, и притом в равных количествах, что делает их электро-нейтральными и потому слабосвязанными.

Химический состав

Zn - 67,1 %, S - 32,9 %. В качестве примесей чаще всего присутствует Fe (до 20 %); такие разновидности под микроскопом обнаруживают мельчайшие включения пирротина (Fe_1-xS) как продукта распада твердого раствора. Иногда в виде таких же включений присутствует халькопирит (CuFeS₂) и изредка станнин (Cu₂FeSnS₄), чем объясняется примесь в сфалерите меди и олова. Нередко в виде изоморфной примеси присутствуют: Сd (обычно до десятых долей процента), In (до сотых долей процента), Со, Мn, Hg и др.

Свойства

В большинстве случаев содержит примесь железа (до20%), количество которой сильно влияет на его свойства. Иногда содержит Cd.

• Цвет сфалерита очень изменчив, от бесцветного до чёрного; чёрный, серовато-бурый, коричневый, коричнево-жёлтый, желтый, реже красноватый, зеленоватый (клейофан), редко - бесцветный.
• Черта от белой, желтовато-белой до светло-коричнево-бурой или светло-серой.
• Блеск алмазный до жирного, на сколе смоляной или жирный.
• Прозрачность - в зависимости от содержания железа, прозрачный до непрозрачного у богатых железом экземпляров.
• Твердость - 3,5 - 4; хрупкий.
• Плотность 3,9 - 4,2 г/см 3.
• Спайность совершенная по (110)
• Излом ступенчатый, довольно хрупок.
• Под п. тр. трескается, чистый сфалерит не плавится, железистый легко сплавляется. В восстановительном пламени даёт на угле белый налёт ZnO (после охлаждения), а красновато-коричневый налёт CdO говорит о примеси Cd.
• Разлагается в НСL с выделением H₂S(сероводорода) и в концентрированной HNO₃ с выделением серы.
• Некоторые разновидности при трении или раскалывании фосфоресцируют. Иногда обнаруживает флуоресценцию в ультрафиолетовом свете.

Разновидности

• Клейофан - безжелезистый сфалерит, прозрачные кристаллы светло-желтого, медового или зеленовато-желтого цвета
• Марматит - по назв. м-ния Мармато в Перу, - черная непрозрачная разновидность, богатая железом
• Пршибрамит - разновидность, богатая кадмием (до 5%)
• Брункит - землистый скрытокристаллический сфалерит, бледно-жёлтый до белёсого, образующий плёнки и налеты на кристаллах сфалерита или в трещинах
• Маразмолит - полуразложившийся трещиноватый железистый сфалерит

Формы нахождения

Обычен в кристаллах тетраэдрического, реже - ромбододекаэдрического габитуса. Тетраэдры часто срастаются, образуя кристаллы октаэдрического вида. Главные простые формы: (111), (101), (100), (110), (113), (112), (122). На гранях часто наблюдаются штриховка, ступени и спирали роста. Характерны двойники по шпинелевому закону, а также полисинтетические двойники, заметные по параллельной штриховке на плоскостях спайности. Агрегаты - крупно- до тонкозернистых либо плотных скрытокристаллических. Иногда в виде сферолитов, почковидных "колломорфных" сферолитовых корок концентрически-зонального строения и скорлуповатых агрегатов. Описаны эпитаксиальные сростки с халькопиритом и параморфозы по вюртциту.

Происхождение

Встречается преимущественно в гидротермальных среднетемпературных м-ниях; известен в скарнах, а также в различных осадочных и вулканогенно-осадочных месторождениях. Вместе с галенитом и халькопиритом образует полиметаллические руды.
Сопутствующие минералы: галенит, халькопирит, пирротин, магнетит, арсенопирит, флюорит, барит, кальцит, кварц.

Месторождения

Месторождения многочисленны. Пршибрам, Кёлергрунд близ Розтоки (Чехия), Джезказган (Казахстан). Кристаллы совершенной формы красивых расцветок находят в доломитах Валле-ди-Бинн в Валезе и в жеодах и трещинах в мраморах Каррары (Италия). В России - Урал, Северный Кавказ, Вост. Забайкалье (Кличка), Приморье (Дальнегорск).

Применение

Цинковая руда. Служит также богатым источником для попутного извлечения содержащихся в нем ценных примесей - кадмия, серебра, золота, индия, галлия.

---

Сфалерит (англ. SPHALERITE) - ZnS

Типичные примеси	Mn,Cd,Hg,In,Tl,Ga,Ge,Sb,Sn,Pb,Ag
Молекулярный вес	96.98
Происхождение названия	От греческого sphaleros - "обманчивый"
IMA статус	действителен, описан впервые до 1959 (до IMA)

КЛАССИФИКАЦИЯ

Strunz (8-ое издание)	2/C.01-10
Dana (8-ое издание)	2.8.2.1
Hey's CIM Ref.	3.4.4

ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

Цвет минерала	жёлтый (клейофан), зональный светло-жёлтый переходящий в тёмно-коричневый, коричневый, чёрный (марматит), красно-коричневый, редко - бесцветный, светло-синий
Цвет черты	белый, бледно-жёлтый, светло-коричневый
Прозрачность	прозрачный (клейофан), полупрозрачный до просвечивающего в краях и практически непрозрачного (марматит)
Блеск	алмазный, на сколе иногда смоляной
Спайность	совершенная по ромбододекаэдру {110}
Твердость (шкала Мооса)	3.5 - 4
Микротвердость	VHN100=208 - 224 кг/мм2
Излом	раковистый
Прочность	хрупкий
Плотность (измеренная)	3.9 - 4.1 гр/см3
Плотность (расчетная)	4.096 гр/см3
Электрические свойства минерала	Электричества не проводит. Обладает полярным термоэлектричеством

ОПТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

Тип	изотропный
Показатели преломления	nα = 2.369
Двулучепреломление	Может показать двулучепреломление индуцированное остаточной деформацией
Максимальное двулучепреломление	δ = 2.369 - изотропный, не обладает двупреломлением
Оптический рельеф	умеренный
Люминесценция	Люминесцентный и триболюминесцентный. Люминесценция обычно желтовато-оранжевая, бывает красная, иногда вовсе отсутствует. Бедные железом клейофаны сильно флуоресцируют оранжевым и/или синим под воздействием длинноволнового ультрафиолетового излучения

КРИСТАЛЛОГРАФИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

Точечная группа	4 3m - гексатетраэдрический
Пространственная группа	F4 3m
Сингония	Кубическая
Параметры ячейки	a = 5.406Å
Число формульных единиц (Z)	4
Объем элементарной ячейки	V 157.99 ų (рассчитано по параметрам элементарной ячейки)
Двойникование	двойники по {111} обычны

Перевод на другие языки

каталонский — Esfalerita чешский — Sfalerit голландский — Zinkblende финский — Sinkkivälke французский — Sphalérite немецкий — Sphalerit; Blende; Brunckit; Honigblende; Marasmolit; Zinkblende иврит — ספלריט венгерский — Szfalerit итальянский — Sfalerite японский — 閃亜鉛鉱 латвийский — Sfalerīts

литовский — Sfaleritas персидский — بلندروی польский — Sfaleryt португальский — Blenda румынский — Blendă русский — Сфалерит словацкий — Sfalerit испанский — Blenda; Brunckita; Marasmolita; Sphalerita шведский — Zinkblände украинский — Сфалерит английский — Sphalerite

Ссылки

• www.mindat.org
• www.webmineral.com
• ATHENA Mineralogy
• www.mineralienatlas.de
• MinCryst

Список литературы

• Арбузова С.К. О колломорфных галенит-сфалеритовых рудах. ДАН Тадж. ССР, 1954, в.13, с. 11-13.
• Лебедев Л.М. Современное образование сфалерита в производственных сооружениях Челекенского месторождения. – ДАН СССР, 1967, т.175, №4.
• Макеев А.Б. Изоморфизм марганца и кадмия в сфалерите. Л., 1981
• Тонкачеев Д.Е., Чареев Д.А., Абрамова В.Д., Ковальчук Е.В., Викентьев И.В. (2019) Механтизм вхождения Au в In-, Fe- и In-Fe-содержащие синтетические кристаллы сфалерита по данным РСМА и ЛА-ИСП-МС. Литосфера(в печати)
• Бетехтин А.Г. "Курс минералогии", под научн. ред. Б.И. Пирогова и Б.Б. Шкурского. М., 2008
• Agricola (1546): 465.
• Wallerius (1747): 248.
• Bergmann (1782).
• Glocker (1847): 17.
• Headden, William Parker (1906), Mineralogic notes, III, phosphorescent zinc blendes: Colorado Sci. Soc. Proc.: 8: 167-182.
• Brown, J.S. (1936) Supergene sphalerite, galena, and willemite at Balmat, NY. Economic Geology: 31: 331-354.
• Palache, Charles, Harry Berman & Clifford Frondel (1944), The System of Mineralogy of James Dwight Dana and Edward Salisbury Dana Yale University 1837-1892, Volume I: Elements, Sulfides, Sulfosalts, Oxides. John Wiley and Sons, Inc., New York. 7th edition, revised and enlarged, 834pp.: 210-215.
• Smith. F.G. (1955) Structure of zinc-sulfide minerals. American Mineralogist: 40: 658-675.
• Rigault G. - (1956) Gallio e Indio nella blenda. Periodico di Mineralogia – Roma pp. 43-78.
• Filimonova O.N., Trigub A.L., Tonkacheev D.E., Nickolsky M.S., Kvashnina K.O., Chareev D.A., Chaplygin I.V., Kovalchuk E.V., Lafuerza S., Tagirov B.R. Substitution mechanism in In, Au, and Cu-bearing sphalerites studied by X-ray absorption spectroscopy of synthetic and natural minerals. Min. Mag. 2019, accepted 18.01.2019
• Fleet, M.E. (1975a) Thermodynamic properties of (Zn,Fe)S solid solutions at 850 degree Celsius . American Mineralogist: 60: 466-470.
• Fleet, M.E. (1977b) Structural transformations in natural ZnS. American Mineralogist: 62: 540-546.
• Fleet, M.E. (1977c) The birefringence-structural state relation in natural zinc sulfides and its application to the schalenblende from Pribram. Canadian Mineralogist: 15: 303-308.
• Schaefer, S.C. (1978) Electrochemical determination of the Gibbs energy of formation of sphalerite (ZnS). U.S. Bureau of Mines, Report of Investigation 8301, 16 pp.
• Acta Crystallographica (1980): A36: 482.
• Augustithis, S.S. and Vgenopoulos, A. (1982) On the hawleyite-sphalerite-wurtzite-galena paragenesis from Ragada, Komotini, (Rhodope) North Greece. Special Publication of the Society for Geology Applied to Mineral Deposits: 2: 413-417.
• Schaefer, S.C. and Gokeen, N.A. (1982) Electrochemical determination of the thermodynamic properties of sphalerite, ZnS (beta). High Temperature Science: 15: 225-237.
• Deore, S. and Navrotsky, A. (2006) Oxide melt solution calorimetry of sulfides: Enthalpy of formation of sphalerite, galena, greenockite, and hawleyite. American Mineralogist: 91: 400-403.