第六讲：硫化物类

第九章 第二大类：硫化物及类似化合物
• 一、 本大类矿物总的特征 • 1 化学成分：主要是由金属或半金属与硫结合而成的天然化 合物。阴离子主要是S，少量的Se、Te、As、Sb、Bi等。阳 离子主要是铜型离子和靠近铜型离子一边的过渡性离子，主 要有铜铅锌银汞铁钴镍等，这些元素与硫等阴离子结合力强。 在硫化物中半金属元素具有双重性质，既可以充当阴离子， 也可充当阳离子。 • 硫离子可以以简单的S2- 离子与阳离子结合，形成简单硫化 物——方铅矿、闪锌矿、辰砂等。 • 硫离子等呈哑铃状对硫[S2]、对砷[As2]、以及[AsS]、[SbS]等 与阳离子结合而成复硫化物矿物。如毒砂、黄铁矿等。
• 铅灰色，黑色条痕，金属光泽，平行{100}解理 完全。硬度2~3，相对密度7.4~7.6。
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2 闪锌矿ZnS
• （ 1）化 学成分 ：ZnS，常有铁掺入，为 锌——铁不完全类质同象替代关系，铁最 高含量可达26.2%，
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• （ 2 ） 晶 体 结 构 ： 等 轴 晶 系 ， Td （ 3Li44L36P ） ， F43m ， a=0.540nm ， Z=4，Βιβλιοθήκη 10（2）晶体结构：
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（3）矿物的形态：
• Oh，晶体常呈立方体、八面体，主要单形 有立方体、菱形十二面体、八面体、三角 三八面体等。高温条件下发育为立方体、 立方体与八面体的聚形；低温下则发育成 八面体为主。
• 等轴晶系，立方面心格子，硫成立方最紧 密堆积，铅充填于八面体空隙中。
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（4）物理性质：
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• （3）矿物的形态：四面体，立方体、菱形 十二面体。闪锌矿的形态有一定的标型性： 高温条件下形成——正、负四面体和立方 体；中低温条件下单形主要为菱遽十二面 体，还可见有立方体和负四面体。
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• （4）物理性质：颜色变化大，无色——浅 黄——棕褐色——黑色等，甚至于有绿色、 红色、黄色等，条痕为白色和褐色。松脂 或半金属光泽，有的还为金刚光泽。透明 或半透明，平行{110}解理。硬度为3.5~4， 相对密度为3.9~4.2。 • （5）成因
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• 硫也可以各半金属元素As、Sb、Bi等组 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）结合而成较为复杂的化合 物即硫盐矿物。如黝铜矿-砷黝铜矿，硫 砷银矿、硫锑银矿等。
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2、晶体化学特点
• 硫化物的晶体结构可看作硫离子作最紧密堆积，阳离子位于四 面体或八面体空隙，因此，金属阳离子的配位多面体很多是八 面体和四面体或由此畸变的多面体，少数为三角形、柱状或其 他的多面体形态。 • 从堆积特点看，硫化物应属离子化合物，但它又具有一系列不 同于标准离子晶格的特点，这种状态主要是由于硫化物成分中 元素的性质所决定。因为阳离子为亲铜元素和过渡元素，它们 位于周期表的右方，极化能力强，电负性中等，而阴离子硫易 被极化，电负性(相对于氧)较小，因而阴阳离子电负性差较小， 致使硫化物的化学键体现着离子键向共价键的过渡，以共价键 为主，并常带有金属键的成分。 • 本类矿物同质多像普遍，温度对晶体对称程度的影响大，一般 当温度升高时形成对称程度较高的变体。多型亦常见，明显的 例子有纤维锌矿具备154种多型变体。
5、黝铜矿Cu12Sb4S13 - Cu12As4S13
• [物理性质] 钢灰色至铁黑色(富含铁的变 种)；钢灰色至铁黑色条痕，有时带褐，砷 黝铜矿条痕带樱桃红色调，金属至半金属 光泽，在不新鲜断口上变暗；不透明。无 解理；具脆性；硬度3—4．5。相对密度 4．6—511。但砷黝铜矿的硬度比黝铜矿高， 而其相对密度则比黝铜矿低；含Hg、Pb、 Ag的变种相对密度高，有时可达5.40，属 导电性。
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4、成因及产状
• 自然界中硫元素在不同的氧化一还原条件下，呈现不同氧 化状态：S2----[S2]2---S0---S 4+--S6+。 • 因此，从S存在的不同价态，也可说明在各种地质成矿作用 中的氧化一还原条件。 • 在内生的岩浆作用的晚期，可形成Fe、Ni、Cu的硫化物， 如基性超基性岩中的磁黄铁矿、镍黄铁矿、黄铜矿组成的 铜镍硫化物矿床。 • 在伟晶作用中，可以形成少量的硫化物，而绝大部分硫 化物是热液作用的产物。在硫化物矿物的形成过程中、热 液介质中的硫化氢H2S起着重要的作用。通常认为温度约在 400℃，热液形成时硫在热液中呈H2S气态分子状态，随着 温度降低，热液中硫的溶解度增大，并由于溶解分子的增 多，有利于电离，当在一定温度压力条件下，热液中S2-的 浓度增大到一定程度，与不同金属元素结合沉淀形成各种 不同的硫化物组成的矿床。
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5、分类
• 根据阴离子特点分为三类： • (1)简单硫化物：阴离子硫呈S 2-与阳离子(包括铜型和过渡型 离子，如Cu、Pb、Ag、Hg、Fe、Co、Ni)结合而成，如方铅矿 (PbS)、闪锌矿(ZnS)、辰砂(HgS)。 • (2)复硫化物：阴离子呈哑铃状对硫[S2] 2-，对砷[As2]2-、 以及[AsS] 2- 、[SbS] 2-等与阳离子(主要是Fe、Co、Ni等过 渡型离子)结合而成，如毒砂(FeAsS)、黄铁矿(FeS2)等。 • (3)硫盐：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称硫盐。例如 黝铜矿一砷黝铜矿(Cu12Sb 4S13—Cu12As 4S13)，硫砷银矿 (Ag3AsS3)，硫锑银(Ag3SbS3)。
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• 什么是东陵石？ • 东陵石在地质学中称铬云母石英岩，硬 度为7，比重2.65，性脆，半透明，断口参 差状，按其颜色可分绿色东陵石、蓝色东 陵石和红色东陵石。东陵石主要产出印度， 又称印度玉。常用作项链珠和手链珠，小 挂件饰品，也有作摆件。
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二 硫化物的主要矿物介绍
• 代表性矿物有： • 简单硫化物：方铅矿、闪锌矿、辰砂、黄铜矿、雄 黄、雌黄、辉锑矿、辉铋矿、铜兰、斑铜矿等 • 复硫化物：黄铁矿、毒砂 • 硫盐：黝铜矿 • 1、方铅矿PbS • （1）化学成分：PbS，混入物有Ag、Cu、Zn， Fe、As、Sb、Bi、Cd、Tl、In、Se等。
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3、黄铜矿（CuFeS2）
[鉴定特征] 黄铜矿与黄铁矿相似．可以其较深的黄铜黄 色及较低的硬度区别。以其脆性与自然金(强延展性)区别。
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4、黄铁矿FeS2
• 黄铁矿：常有Co、Ni代替Fe，As、Sb、 Te代替S。此外，还有一些金、银、铜、铅、 锌等机械混入物存在于矿物中。黄铁矿是 金的主要载体矿物和富集矿物，金是以明 金、显微状的金、超显微状的金等到状态 存在于黄铁矿中。等轴晶系，Th， a=0.5417nm，
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[物理性质]
• 浅黄铜黄色，表面常具有黄褐色锖色；条 痕绿黑或褐色；强金属光泽；不透明。解 理平行{100}和{111}极不完全；硬度6—6.5。 相对密度4.9—5.2。
• [鉴定特征] 晶形完好，晶面有条纹，致密 块状者与黄铜矿相似，但据浅铜黄色、硬 度大，可与之区别。
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3、形态及物理性质
• 简单硫化物由于组分简单，一般对称程度 多数为等轴晶系或六方晶系，少数为斜方、 单斜晶系。 • 大多数硫化物晶形较好，特别是复硫化物 完好晶形更为常见，如黄铁矿、毒砂； • 组分复杂的硫盐对称程度较低，主要是单 斜和斜方晶系。硫盐主要呈粒状或块状集 合体出现。
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• 大多数硫化物具有金属色，金属光泽，低透明 度和强反射率，如方铅矿、黄铜矿、黄铁矿。 • 少数呈非金属色，金刚光泽，半透明，如闪锌 矿、辰砂、雄黄、雌黄等。 • 部分硫化物具有完好的解理，一般简单硫化物 的解理较复硫化物发育。 • 简单硫化物和硫盐硬度低，一般2-4，具有层状 结构的辉钼矿、铜蓝、雌黄等硬度较小(1-2)， 而复硫化物由于阴离子为对硫[S2]、对砷[As2] 或砷硫对[AsS] 使硬度增高，可达5-6.5 • 硫化物相对密度较大，一般在4以上，这是由于 组成硫化物的多数金属元素具有较大的原子量。