第十四章 硫化物大類

結(jié)晶學(xué)及礦物學(xué)?吉林大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院此大類礦物約350種，硫化物占200種以上，此外見有硒、碲、砷化合物，而銻化物和鉍化物少見。本大類礦物約占地殼總重量的

0.15%，其中以鐵的硫化物占絕大部分，其余者占地殼總重量的0.001%。本大類礦物盡管分布有限，但可以形成富集（有色金屬礦床），是Cu、Pb、Zn、Sb、Mo等有色金屬和稀有分散元素（Ga、In、Ge、Re）的主要來源。第一節(jié)

概述一

化學(xué)成分1.陽離子——主要為位于周期表右側(cè)的銅型離子及靠近銅型離子一側(cè)（Fe的右側(cè)）的過渡型離子，主要包括Cu、Pd、Zn、Ag、Hg、Fe、Co、Ni、Mo等，與硫、硒（Se）、碲（Te）、砷、銻（Sb）、鉍（Bi）等具有明顯的親和性，因此稱為“親硫元素”。所形成的化合物幾乎都不溶于水。2.陰離子有三種：S2-：形成簡單硫化物；[S2]2-、[Se2]2-、[Te2]2-、[As2]2-、[AsS[SbS]3-:主要與Fe、Co、Ni、Pt等過渡型離子相結(jié)合形成對硫化物，基本上缺乏簡單硫化物中常見的Cu、Pb、Zn等銅型型離子；[AsS3]3-、[SbS3]3-：S與半金屬元素As、Sb、Bi組成絡(luò)陰離子團后，再與Cu、Ag、Pb等形成硫鹽。砷（As）、銻（Sb）、鉍（Bi）具有雙重性，既可作為陽離子，也可作為陰離子，如雄黃（AsS）、紅砷鎳礦（NiAs）等二

晶體化學(xué)特征1.化學(xué)鍵：具有多鍵性——離子鍵向共價鍵過渡，以共價鍵為主（離子極化），并常含有金屬鍵。其鍵性由原子的電子結(jié)構(gòu)組態(tài)所決定。如,黃鐵礦(FeS2):Fe-Fe間為金屬鍵，F(xiàn)e-S間為離子鍵;S-S為共價鍵—離子鍵。3.類質(zhì)同象：此大類礦物中離子間類質(zhì)同像廣泛，并且等價、異價類質(zhì)同像均有發(fā)生。陰離子：S、Se、Te可形成類質(zhì)同象替代（完全—不完全）。如，方鉛礦：Se—S，可形成完全類質(zhì)同象，硒鉛礦(PbSe)；輝鉬礦：Se—S，可形成不完全類質(zhì)同象，Se≤25％，Mo(S、Se)2。陽離子：遵循對角線法則（異價類質(zhì)同象）及縱坐標(biāo)法則（等價類質(zhì)同象），廣泛出現(xiàn)，一些稀有分散元素呈類質(zhì)同像出現(xiàn)。如，MoS2中的Re，ZnS中的Ga、In、Ge等。同質(zhì)多像：黃銅礦（CuFeS2）（四方晶系）→→等軸黃銅礦辰砂（HgS）（三方晶系）→→黑辰砂（等軸晶系）多型：輝鉬礦（MoS2）:2H-輝鉬礦、3R-輝鉬礦（富Re）4.同質(zhì)多像和多型：比較普遍大多數(shù)硫化物的晶形完好。簡單硫化物：通常對稱程度較高，多為立方或六方晶系對稱；少數(shù)為正交和單斜晶系對稱。集合體常為粒狀、柱狀、片狀等，例：方鉛礦、紅砷鎳礦、輝鉬礦；復(fù)硫化物：晶形常完好，集合體常為致密塊狀或粒狀，如黃鐵礦、毒砂等；硫鹽：主要為單斜和正交晶系對稱，形態(tài)多呈粒狀或塊狀集合體。三

形態(tài)1.光學(xué)性質(zhì)四

物理性質(zhì)該大類礦物的物理性質(zhì)由過渡鍵鍵性和陽離子性質(zhì)決定共價鍵—離子鍵—金屬鍵（大多數(shù)礦物）：礦物多呈金屬色（鉛灰、錫白、銅黃、銅紅等），金屬光澤，條痕色（深黑—灰黑），不透明；共價鍵—離子鍵（少數(shù)礦物，陽離子主要為As、Hg等）：礦物常呈彩色（非金屬色），條痕為淺彩色，金剛光澤，半透明。解理：大多數(shù)簡單硫化物具完好的解理（方鉛礦、閃鋅礦、輝鉬礦、辰砂等),而復(fù)硫化物的解理不發(fā)育。硬度簡單硫化物和硫鹽的硬度一般在2~4，具層狀結(jié)構(gòu)者（輝鉬礦等），其硬度為1~2，而復(fù)硫化物的硬度常為5~6.5。2.力學(xué)性質(zhì)復(fù)硫化物的硬度增高——啞鈴狀的對陰離子呈近似的立方最緊密堆積，對陰離子本身之間具有強烈的共價鍵，而使兩個陰離子的距離大為縮短（S－S間為0.205nm，而2個S離子的半徑和為0.35nm）。如，黃鐵礦中啞鈴狀的對硫離子的長軸方向在結(jié)構(gòu)中分別平行于立方體晶胞的4根體對角線而呈交錯配置，使各方向的鍵力相近,因而黃鐵礦的硬度顯著增大，且解理不完全.相對密度：一般在4以上（如辰砂≈8.0-8.2，PbS≈7.4-7.6），陽離子為As時一般小于4（雄黃、雌黃），與礦物的原子量有關(guān)。磁

性：磁黃鐵礦具有弱磁性。3.其他性質(zhì)各種地質(zhì)作用均可產(chǎn)出,室溫—1000℃以上均可五

成因及產(chǎn)狀1.巖漿熔離作用：巖漿作用晚期，隨著溫度降低，F(xiàn)e、Ni、Cu等的硫化物開始結(jié)晶熔離，形成硫化物礦床。例：超基性巖中的銅鎳硫化物礦床（金川）。2.熱液作用：大部分硫化物礦床與此種成礦作用有關(guān)。高溫?zé)嵋?300-500℃,如輝鉍礦、輝鉬礦等中溫?zé)嵋?200-300℃,如黃銅礦、黃鐵礦、方鉛礦等低溫?zé)嵋?50-200℃,如輝銻礦、雄黃、雌黃、辰砂等變質(zhì)作用：主要是接觸交代作用，如黃銅礦、黃鐵礦、方鉛礦、閃鋅礦、磁黃鐵礦等沉積作用：在還原環(huán)境可形成黃鐵礦、白鐵礦等硫化物。表生作用：可以形成次生硫化物的富集帶，形成輝銅礦、銅藍等礦物。可以提煉有色金屬（Cu、Pd、Zn、Sb、Bi、Mo等）及稀有元素（Ga、In、Ge、Re）；可作為光學(xué)功能材料，如方鉛礦、閃鋅礦、輝銻礦、辰砂等；化工及制藥：黃鐵礦提S，Hg的原料；辰砂、雌黃、雄黃可作藥用礦物。六

用途簡單硫化物(及其類似化合物)類：劃分13個族：輝銅礦族、方鉛礦族、閃鋅礦族、辰砂族、磁黃鐵礦族、鎳黃鐵礦族、黃銅礦族、斑銅礦族、輝銻礦族、雌黃族、雄黃族、輝鉬礦族、銅藍族。對硫化物(及其類似化合物)類：黃鐵礦—白鐵礦族、輝砷鈷礦—毒砂族。硫鹽類：黝銅礦族、淡紅銀礦族。七

分

類第二節(jié)

礦物各論—

簡單硫化物類方鉛礦族閃鋅礦族黃銅礦族磁黃鐵礦族辰砂族輝銻礦族雌黃族雄黃族輝鉬礦族斑銅礦族1

方鉛礦族【方鉛礦】PbS晶形為立方體或

立方體＋八面體，集合體為粒狀或致密塊狀。鉛灰色；條痕為黑色；金屬光澤；不透明。

硬度2.5；解理平行于｛100｝完全；相對密度為7.4-7.6；具有弱導(dǎo)電性。產(chǎn)于各種熱液作用過程（中、低溫為主）。方鉛礦【閃鋅礦】ZnS通常為粒狀、致密塊狀集合體。物理性質(zhì)隨

Fe含量的變化而變化。

Fe含量增大，顏色：淺褐色－褐色－黑色；條痕：淡黃色－淺褐色－褐色；半透明－不透明，金剛光澤－半金屬光澤。平行于{110}完全解理；Fe含量增大，硬度增大(3.5-4)；相對密度卻下降(3.9-4.2)。2閃鋅礦族閃鋅礦3黃銅礦族CuFeS2有3種同質(zhì)多像變體：550℃以上時為等軸晶系變體（陽離子在結(jié)構(gòu)中呈無序分布，閃鋅礦型結(jié)構(gòu)）；550-213℃時為四方晶系變體（最常見，陽離子在結(jié)構(gòu)中撐有序分布，對稱性降低）；低于

213℃時為斜方晶系變體。【黃銅礦】CuFeS2晶形少見，一般為致密塊狀集合體。銅黃色，常有藍色、紫色、褐色等斑狀錆色；條痕為綠黑色；不透明，金屬光澤。硬度3-4，比重4.1-4.3?？梢娪诟鞣N地質(zhì)作用中，如銅鎳硫化物巖漿礦床、斑巖銅礦接觸交代礦床、各種熱液（包括火山熱液）成因銅礦床，以及沉積成因的層狀銅礦床等，外生斑銅礦形成于銅鎳硫化物礦床的次生硫化物富集帶。黃銅礦【磁黃鐵礦】Fe1-xS2晶形少見，一般為致密塊狀集合體。暗青

銅黃色，常有黑色、褐

色等錆色；條痕為灰黑

色；不透明；金屬光澤。硬度4，相對密度4.6-4.7。具磁性?？梢娪诟黝悆?nèi)生礦床中，如銅鎳硫化物巖漿礦床、接觸交代礦床，以及一系列熱液礦床等。4磁黃鐵礦族【磁黃鐵礦】Fe1-xS2【辰砂】HgS晶形主要為菱面體、柱狀或厚板狀,集合體一

般為粒狀,有時為致密塊

狀或被膜狀。猩紅色,時

有鉛灰色錆色;條痕紅色;半透明;金剛光澤。平行

于{1010}完全解理,解理面上常見橫的聚片雙晶紋;

硬度2,相對密度8.05。常見于低溫?zé)嵋旱V床中。5辰砂族辰砂【輝銻礦】Sb2S3晶形少見,一般為致密塊狀集合體。鉛灰色或鋼灰色,常有藍色、紫色、褐色等斑狀錆色;條痕為黑色;不透明;金屬光澤。平行于{010}完全解理,解理面上常見橫的聚片雙晶紋;硬度2,相對密度4.52-4.62。遇KOH,礦物表面立刻出現(xiàn)黃色,隨后變桔紅色。常見于低溫?zé)嵋旱V床中。6輝銻礦族輝銻礦【雌黃】As2S3晶形一般為板狀或短柱狀，集合體一般為片狀、梳狀或土狀塊體。檸檬黃色；條痕為鮮黃色；半透明；油脂光澤至金剛光澤。平行于{010}極完全解理；硬度1.5-2，相對密度3.5。薄片具

撓性。常見于低溫?zé)嵋旱V床中。7雌黃族雌黃【雄黃】As4S4晶形一般為柱狀，細小，集合體一般為致密粒狀或土狀塊體。桔紅色；條痕為淡桔紅色；半透明；晶面為金剛光澤，斷口為

樹脂光澤。平行于{010}完全解理；硬度1.5-2，相對密度3.6。長期受光照作用，可轉(zhuǎn)變?yōu)榈奂t色粉末。常見于低溫?zé)嵋旱V床中。8雄黃族雄黃【輝鉬礦】MoS2晶形呈六方板狀

(少見),一般為鱗片狀集合體。鉛灰色:條痕為亮鉛灰色,在上釉瓷板上為帶微綠的灰黑色;不透明;金屬光澤。平行于{0001}極完全解理,薄片具撓性;硬度

1,相對密度5.0。有滑膩感。常見于高、中

溫?zé)嵋旱V床中。9輝鉬礦族輝鉬礦【斑銅礦】Cu5FeS4晶形少見,一般為致密塊狀或不規(guī)則粒狀集合體。新鮮面呈暗銅紅色,風(fēng)化面常呈暗紫色、藍色等斑狀錆色;

條痕為灰黑色;不透明;金屬光澤。硬度3;相對密度5±?？梢娪诟鞣N地質(zhì)作用中,如銅鎳硫化物巖漿礦床、斑巖銅礦、接觸交代礦床、各種熱液(包括火山熱液)成因銅礦床,以及沉積成因的層狀銅礦床等。10斑銅礦族黃鐵礦－白鐵礦族輝砷鈷礦－毒砂族二

復(fù)硫化物類二復(fù)硫化物類二

1

黃鐵礦－白鐵礦【黃族鐵礦】Fe[S2]晶形為較好，常呈立方體、五角十二面體或八面體，晶面條紋常見，集合體為粒狀、浸染狀或致密塊狀。淺銅黃色，黃褐色錆色；條痕為綠黑