第十四讲 第17章 硫化物及其类似化合物矿物大类

140.1
90
1 40 .9
14 4. 2
[1 45 ]
1 50 .4
94
152.0
91
92
系
锕
钍
93
95
镤
铀
镎
Cm 97 Bk 98 C f
*
99
Es 100 F m 101 M d
No
Lr
钚
镅
*
锔
锫
*
锎*
[2 51 ]
锿*
[2 52 ]
镄*
[2 57 ]
钔*
[258]
锘*
[259]
铹*
[2 62 ]
9
(4)相对密度： 阳离子原子量大，阴离子多作紧密堆积， 故相对密度较大，一般4～6，少数达8以上。 (5)熔点： 多数形成于中低温，化学键性较弱，故熔点 较低，性脆。
(6) 电性：因含金属键成分，故多为电的良导体。
(7)磁性：少数矿物显示磁性，如磁黄铁矿。
(8)滑感：层状者多有滑感，如辉钼矿。
10
传统分类：按阴离子或络阴离子类型分三类:
(1) 简单硫化物：
阴离子S2-与阳离子结合，如方铅矿(PbS)、闪锌
矿(ZnS)、辰砂(HgS) 。 (2) 复（对）硫化物： 阴离子为哑铃型对硫［S2］2-、［AsS］2-等与阳 离子结合，如黄铁矿(FeS2)、毒砂(FeAsS)。
(3) 硫盐：
阴离子团［AsS3］3-、［SbS3］3-等与阳离子结
产于低温热液矿床
和硫质喷气孔， 与雌黄共生。
21
2. 链状硫化物矿物亚类Chain Sulfides
辉锑矿族: 辉锑矿（Stibnite或Antimonite） Sb2S3。斜方晶系; 链状结构 [SbS3]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。
第十七章 硫化物及其类似化合物 矿物大类
SULFIDE AND ITS SIMILAR COMPOUND
一 概述
成分：阴离子：主要S，次要Se、 As、Sb、Bi等。 阳离子：铜型（Cu、Pb、Zn、Ag、 Hg）过渡型（Fe、Co、Ni）
种数：已经超过370种以上。铁的硫化物占绝大部分。 分布：约占地壳质量的0.1﹪ 。
ⅢB
3
21
He
ⅢA
13
ⅣA
14
ⅤA
7N
15
ⅥA
16
ⅦA
9
氦
17 4 . 0 0 3 10wenku.baidu.com
5 B
6 C
8 O
硼
1 0. 81 13
F
Ne
碳
12.01 14
氮
P
氧
16 . 0 0
氟
19.00 17
氖
20 .1 8
14.01
Al
Si
15
16
S
Cl 1 8 A r
3
钠
2 2 . 99 19
镁
2 4. 31
ⅣB
22
柱状，常弯曲。铅灰色，暗蓝锖色；黑色条痕；金属
光泽；不透明。 {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。
低温热液 或火山升华成因。
注意：与方铅矿、 辉铋矿区别！
23
24
辰砂族
辰砂 cinnabar HgS 三方晶系；
螺旋链状结构 （变形的氯化钠型）
-Hg-S-Hg-S呈螺旋状链平行c轴延伸
4
22
ⅤB
5
ⅥB
6 24
ⅦB
7
8
Ⅷ
9
10
ⅠB
11
ⅡB
铝
12 26 .9 8
硅
28 .0 9 32
磷
3 0. 97
34
硫
32 . 0 6
氯
3 5. 45
氩
39.95
36
K
20
Ca
Sc
Ti
23
V
Cr 2 5 Mn 2 6 Fe 2 7 C o 2 8 N i 2 9 Cu 30 Zn
31
Ga
4
钾
37
钙
38
118.7
W
Re
O s 77 Ir
镧系
A c～L r
铪
178.5
钽
1 80 .9
钨
1 8 3. 8
铼
186.2
1 07
锇
19 0. 2
铱
铂
Pt 79 A u 80 Hg 8 1 Tl
Pb
Bi
金
19 7 . 0
汞
20 0. 6
铊
20 4. 4
铅
20 7. 2
铋
Po 8 5 At 8 6 Rn
钋
[ 20 9]
12 合，如黝铜矿Cu12[Sb4S13]－砷黝铜矿 Cu12[As4S13 ]
新的分类：
按阴离子性质分为： 硫化物矿物类 类似化合物矿物类
13
硫化物矿物类的亚类划分（依据结构型）
亚类
岛状 环状（分子型） 链状 层状 架状 四体配位型
配位型
八面体配位型
主要矿物举例
黄铁矿、白铁矿、毒砂 雄黄 辉锑矿、辉铋矿、辰砂 辉钼矿、铜蓝、雌黄 辉银矿、黝铜矿
Rb
Sr
39
Y
40
Z r
41 N b 42
M o 4 3 Tc 44 Ru 45 Rh 46 Pd 47 Ag 48 Cd 4 9 In 50 Sn
过渡型离子
锝
[98]
75
54 .9 4
5
铷
55
锶
56
钇
88.91
锆
铌
钼
9 5. 94 74
钌
10 1. 1
76
铑
102.9
钯
10 6. 4 78
铜型离子 铟 镉 银 锡
ee
常见 晶形
0 0.1 0 .2 0.3 0.4 0.5 nm
e
e
e
Fe
S
对硫离子的轴向在 结构中交错配置， 使各方向键力相近
16
17
2、辉砷钴矿-毒砂族
毒砂(Arsenopyrite)Fe［AsS］单斜晶系； 白铁矿型结构的衍生结构。
c 0 =0 . 53 9 nm
b 0= 0. 44 4 n m
11 2. 4 11 4. 8
82
Sb
Te
I
Xe
锑
1 21 .8
83
磅
12 7. 6
84
碘
126.9
氙
131.3
85 .4 7 8 7. 62
Cs
Ba
6
铯
1 32 .9 87
钡
13 7. 3 88
L a～L u
91 .2 2 9 2. 91 5 7～7 1 72 H f 7 3 T a
10 7 . 9
Fe
铁离子呈斜方体心排列， 哑铃状对硫离子之轴向 S 与c轴斜交，其两端位于铁离子 围成的两个三角形的中心 18
柱状，柱面条纹。 集合体粒状或致密块状。 锡白色至钢灰色； 条痕灰黑；金属光泽，不透明。
硬度5.5～6。
相对密度5.9～6.29。
以锤击之发砷之蒜臭味，
灼烧后具磁性。性脆。
19
2. 环状分子型硫化物矿物亚类 Ring Sulfides
25
常呈菱面体{1011}、平行{0001}厚板状或平行c轴
延伸的柱状。常见以L3为双晶轴的贯穿双晶（矛头双晶）。
鲜红色，铅灰锖色；红色条痕；金刚光泽；半透明。平行 {1010}完全解理。硬度2～2.5。性脆。相对密度8～8.2。 低温热液标型矿物。 注意与雄黄区别！
代表性矿物：黄铁矿-白铁矿族 ；
辉砷钴矿-毒砂族
15
1、黄铁矿－白铁矿族
黄铁矿(Pyrite)Fe［S2］等轴晶系
常见完好晶形，三组互垂的晶面条纹。浅铜黄色；条痕绿 黑色；强金属光泽，不透明。无解理；硬度6～6.5。相对密 度4.9～5.2。性脆。 注意：与黄铜矿、磁黄铁矿区别。
e
o o
a
a e
砹
[210]
氡
[2 22 ]
1 92 .2
1 95 .1
2 09 .0
7
* 镭 锕系 钅 （钫 3）类质同象普遍且多样。 喜 波 钅 黑 （4）一些稀有分散元素呈 La Ce Pm Eu Pr Nd Sm 镧 钕 铕 钷 类质同象混入物存在， 铈 镨 钐 系 镧 可综合利用。 Th Ac U Pu Am Pa Np 锕 * 钅 卢 * 钅 杜 *
闪锌矿、斑铜矿、黄铜矿、纤锌矿、方黄铜矿、 硫砷铜矿
配位型
八面体配位型
方铅矿、磁黄铁矿、红砷镍矿 镍黄铁矿、辉铜矿、
4
混合配位型
化学键
阳离子极化力强，电负性中等，阴离子（硫）易被 极化且电负性 (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
[2 23 ]
[226]
[261]
[2 64 ]
[277]
57
58
59
60
61
62
63
Gd
Tb
66
Dy
Ho
68
Er 69 Tm
70
Yb 71 Lu
钆
157.3
96
铽
15 8. 9
镝
1 62 .5
钬
1 64 .9
铒
1 6 7. 3
铥
168.9
镱
1 73 .0
1 02
镥
17 5. 0
103
138.9 89
杂性质。
岛状、链状、层状和架状结构的矿物具
多种化学键。
5
同质多象
硫化物矿物中常见的同质多象变体及其转变温度
高温变体 成分 矿物名称 Cu2S Ag2S HgS CuFeS2 Cu5FeS4
六方辉铜矿
低温变体 矿物名称 辉铜矿
螺状硫银矿
晶系 六方晶系 等轴晶系 等轴晶系 等轴晶系 等轴晶系
晶系 斜方晶系 单斜晶系 三方晶系 四方晶系 四方晶系
转变温度 /℃ 105 179 400 550 228
6
辉银矿 黑辰砂
等轴黄铜矿
辰砂 黄铜矿
四方斑铜矿
斑铜矿
多型
本大类中的层状结构矿物常呈不同多型，如， 辉钼矿具有2H、3R或(2H+3R)混合型多型变体， 纤锌矿则有多达154种多型变体。
对称程度-主要受阴离子结构影响
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。
Fr
Ra
89～ 10 3 10 4
R f 10 5 Db 1 0 6 Sg
[ 26 2] [2 66 ]
Bh 1 08 Hs 1 0 9 M t 1 1 0Uu n 1 1 1 Uu u 11 2 U ub
* 钅 麦
[2 68 ]
64
钅*
*
[ 28 1] 65
*
[ 2 72 ]
*
[ 28 5] 67
雄黄族 Realgar Group
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，As4S4分 子间以分子键 相连系。
雄黄(Realgar)
As4S4。单斜晶系；环状分子型结构；
20
柱状，柱面纵纹。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（单斜晶系）。硬度 1.5 ～ 2 。相对密度 3.6 。性脆 。阳光久照变为淡桔红色粉末。
钪
44.96
钛
4 7. 87
钒
50.94
铬
52 .00
锰
G e 3 3 As
Se 3 5 Br
Kr
铁
55 .8 5
钴
58 .9 3
镍
58 .6 9
铜
6 3. 55
锌
65 .4 4
镓
6 9. 72
锗
72.64
砷
7 4. 92 51
硒
78.96 52
溴
79.90 53
氪
83 .8 0
54
39 .1 0 4 0. 08
用途：有色金属和稀有分散元素矿产的重要来源。
1化学成分
周 期
族
（1）阳离子和阴离子分布范围图。
0 18 2
ⅠA
1
1
H ⅡA
2 4
1
氢
1 . 0 08
3
Li
Be
2
锂
6. 94 1 11
铍
9. 01 2
Na 1 2 Mg
（2）S的三种形式：： S2-——简单硫化物； 硫化物 及其类 似化 合物矿物 中 主要阳离子 和阴 离子 [S2]2- 、 [AsS]2--——复硫化物 ； [AsS3]3-或[SbS3]3-等——硫盐
闪锌矿、斑铜矿、黄铜矿、纤锌矿、方黄铜矿、 硫砷铜矿 方铅矿、磁黄铁矿（红砷镍矿－砷化物）
混合配位型
镍黄铁矿、辉铜矿、
14
二 硫化物矿物类 SULFIDES
1. 岛状硫化物矿物亚类Island Sulfides
复硫化物，又称双硫化物或对硫化物， 以哑铃状的［S2］2-、［Se2］2-、［Te2］2-、［As2］2-、 ［AsS］3-、［SbS］3-等阴离子团与金属阳离子结合。
7
3形态
配位型、岛状和环状分子型硫化物多为粒状， 如:方铅矿、闪锌矿、黄铁矿、雄黄； 链状硫化物呈柱状或针状， 如:辉锑矿、辉铋矿、脆硫锑铅矿、辰砂； 层状硫化物多呈片状，如：辉钼矿、铜蓝、雌黄。
成分简单、对称程度高的硫化物可呈自形或半自形;
成分复杂、对称程度低的硫化物多呈它形。
8
4物理性质
(1)光性：多数金属色、深色条痕、金属光泽、不透明，少
3
[ 22 7]
23 2. 0
2 31 .0
23 8. 0
[237]
[244]
[ 24 3]
[2 47 ]
[2 47 ]
2晶体化学
结构型
结构型 岛状 环状（分子型） 链状 层状 架状
四面体配位型
各种结构类型均有
主要矿物举例 黄铁矿、白铁矿、毒砂 雄黄 辉锑矿、辉铋矿、辰砂 辉钼矿、铜蓝、雌黄 辉银矿、黝铜矿
成因产状
岩浆作用： 基性－超基性岩浆活动晚期，磁黄铁矿、 镍黄铁矿、黄铜矿组合，高温标型组合。 ★ 热液作用： 多数硫化物矿物。温度在400℃以下。 沉积作用： 封闭盆地，黄铁矿和白铁矿为主。 表生淋滤作用： 地下水面附近，辉铜矿、铜蓝、斑铜矿、 辉银矿、螺硫银矿，次生富集带标型组合。
11
6分类
数彩色、金刚光泽，半透明（如雄黄、雌黄、辰
砂、闪锌矿）。 (2)硬度：仅岛状复硫化物硬度达5～6.5，其它小于小刀, 最低1～2。 (3)解理： 岛状复硫化物：骨干轴向不一，无解理。如：黄铁 矿、毒砂。 环状分子型、链状和部分配位型：强键分布较规律， 完全解理 如：雄黄、辉锑矿{010}解理、 方铅矿{100}解 理、闪锌矿{110}解理； 层状：一组极完全或完全解理。如：辉钼矿和铜蓝 {0001}解理、雌黄{010}解理。