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第2章

作者:法-乔治·布封/译者:赵静 当前章节:6630 字 更新时间:2026-7-17 02:47

硫化物及硫酸矿物类

硫化物是指金属、半金属元素与硫化合而成的天然化合物。如果用硒、碲、砷、锑、铋代替硫,则产生硒化物、碲化物、锑化物和铋化物。硫化物是极为重要的铅、锌、铁和铜矿石,但由于易氧化为硫酸盐,因此通常形成于水位较低的热液矿脉中。

硫酸矿物类是指硫与金属元素以及非金属元素结合而成的天然化合物,其性质与硫化物类似。

方铅矿与辰砂

方铅矿不仅为航海家们清除附生在船底的藤壶等生物,还是制作兵器不可缺少的原料,但它也有对人类有害的一面。辰砂是汞的硫化物矿物,也是炼汞的主要矿物原料,又称丹砂、朱砂。辰砂可作为激光技术的重要材料,也可作为中药材。

方铅矿主要形成于中温热液矿床中,常与闪锌矿一同形成铅锌硫化物矿床,也可形成于接触交代矿床中,与萤石、石英、方解石和黄铁矿共生。其晶体为立方体,有时为八面体与立方体的聚形,集合体通常呈粒状或致密块状,不透明,铅灰色,条痕灰黑,具有金属光泽。

方铅矿

方铅矿是全球分布最广的铅矿物,也是提炼铅的重要矿物;化学成分为Pbs,含铅量可达86.6%;硬度为2.0~3.0,密度为7.4~7.6;三组解理 [1] 完全,风化后即变为白铅矿和铅矾。

方铅矿实则就是硫化铅,其中所含硫、铅比例为1:1,是一种较常见的矿物。方铅矿是提取铅的主要矿物,在古代,航海家们利用提炼出的铅来清除附生在船底的藤壶等生物;在制作兵器时,铅也是必不可少的原料,还可用作屏蔽放射性核辐射的材料。然而,铅也有对人类有害的一面,据研究,古罗马帝国并非亡于女色而是铅中毒,因为他们在生活中常使用铅制品器皿。目前,微量元素分析测试数据表明,过量的铅尘和大量铅化物的废尘也会对人体造成伤害。

美国的新密苏里、澳大利亚的布罗肯希尔等,都是方铅矿的著名产地。方铅矿的颜色多为棕红或猩红,其晶体表面带有金刚光泽,条痕红色,半透明,晶形为板状或柱状,常成双晶,可作为激光技术的重要材料,也可作为中药材,具有镇静、安神和杀菌等功效。此外,由于辰砂晶体造型奇特、色彩艳丽,因此又是含蓄质朴、美丽天成的观赏石。

辰砂的主要成分为硫化汞,其中的汞含量高达86.2%。其次,辰砂中也常混有一些杂质,如沥青、雄黄、磷灰石等。辰砂通常与雄黄和黄铁矿一起形成于火山道和温泉的周围,也产于火山周围的矿脉和沉积岩中,与白铁矿、蛋白石、石英和方解石共生。采挖后,选取纯净者,用磁铁吸净含铁的杂质,再用水淘去杂石和泥沙,研成细粉,便是辰砂了。辰砂还具有一定的药用价值,有解毒防腐作用,外用能抑制或杀灭皮肤细菌和寄生虫,至于有无镇静催眠作用,尚无研究。西班牙的阿尔马登、意大利的尤得里奥、美国的加利福尼亚沿岸山脉等地区都有出产。

辰砂

地表或地下水在循环过程中,从地壳中带来了汞离子,在浅层低温条件下与硫离子结合,即形成辰砂。辰砂色彩艳丽、带有金刚光泽、硬度较低,为2.0~2.5,是三方或六方晶系。其晶体造型奇特,可作观赏之用。

闪锌矿、硫镉矿与辉锑矿

闪锌矿是提炼锌的主要矿物原料,其中所含的镉、铟、镓等稀有元素还可被综合利用。硫镉矿是冶炼铅、锌后的副产物,主要用于提炼镉和制造镉黄等镉化合物。辉锑矿是提炼锑的主要矿物原料,天然产出的辉锑矿还可加工制作安全火柴和胶皮。

闪锌矿成分为锌、铁、硫,含有各种类质同象混入物,主要产于接触矽卡岩型矿床 [2] 和中、低温热液成因矿床中,是分布最广的锌矿物,通常与白云石、石英、黄铁矿、方铅岩、重晶石以及方解石共生。其晶体为六四面体晶类,常呈四面体、菱形十二面体,并显出弯曲晶面;颜色随其含铁量的不同而发生变化,铁增多时,由浅变深,从淡黄、棕褐直到黑色;透明度为透明到半透明。

闪锌矿

主要产于接触矽卡岩型矿床和中低温热液成因矿床中,是经过大自然的风化、石化,雨水的冲洗,最后在地下变化而成,是分布最广的锌矿物。闪锌矿内部主要的化学成分为ZnS,是晶体属等轴晶系的硫化物矿物。莫氏硬度为3.5~4.0。

闪锌矿的鉴定特征为:加入稀盐酸会产生硫化氢,并散发出类似臭鸡蛋的气味。质地纯正的闪锌矿,不易熔化。它是最主要的锌矿石,多与方铅矿共生,是提炼锌的主要矿物原料,其中所含的镉、铟、镓等稀有元素还可综合利用。世界著名的闪锌矿产地有澳大利亚的布罗肯希尔、美国密西西比河谷地区等。

硫镉矿为表生矿物,常与含镉闪锌矿或纤锌矿伴生,产于硫化物矿床的氧化带。其晶体为柱状、锥状,但通常呈土状覆盖于其他矿物表面,呈黄橙色、暗橙黄色或红色;条痕从橘黄色到砖红色;半透明到透明,松脂或金刚光泽;纹理清楚,断口呈贝壳状。硫镉矿主要用于提炼镉和制造镉黄等镉化合物,是冶炼铅、锌后的副产物。世界著名产地有美国、英国、捷克、斯洛伐克等。

硫镉矿

黄色的硫镉矿具有松脂光泽,硬度为3.0~3.5,断口呈贝壳状。能溶于盐酸,因其含硫,所以在溶解时会产生硫化氢气体。

辉锑矿形成于中低温的热液矿床中,主要富集于由辉锑矿单矿物组成的石英脉或碳酸盐矿层中。其颜色及条痕都为铅灰色,晶体多呈柱状,柱面有纵向条纹,集合体呈块状、粒状或放射状,千姿百态,具有极高的观赏价值和收藏价值。辉锑矿是提炼锑的主要矿物原料,天然产出的辉锑矿可加工制作安全火柴和胶皮。在铅笔的制作中,除用石墨和黏土外,还需加入20%的辉锑矿。此外,辉锑矿还可用于制作耐磨擦的合金(如铜锌锡合金) 。与锌和铅所熔的合金,可制作印刷机、抽水机、起重机等的零件,也可用作枪弹的材料。锑的化合物可作纺织物的防腐剂,在医药上的用途也较多。

辉锑矿

常见于中低温的热液矿床中,主要富集于基本上由辉锑矿单矿物组成的石英脉或碳酸盐矿层中;为斜方双锥晶类,硬度低、质脆,遇冷膨胀;熔点极低,常温下火柴的温度就能使之熔化;硬度为2.0。

斑铜矿、黄铜矿与辉铜矿

铜是人类最早使用的金属,它的使用对早期人类文明的进步有着深远影响。随着生产的发展,天然铜制造的生产工具已不敷应用,生产的发展促使人们找到了从铜矿中取得铜的方法,这些铜矿包括斑铜矿、黄铜矿与辉铜矿。

斑铜矿是铜和铁的硫化物矿物,含铜量63.3%,是提炼铜的主要矿物原料之一。形成于热液成因的斑岩铜矿中,与黄铜矿、石英和方铅矿等矿物共生;也形成于铜矿床的次生富集带,但因不稳定而被次生辉铜矿和铜蓝置换。其晶体为立方体、八面体和菱形十二面体,常有弯曲、不平坦晶面,通常呈致密块状或不规则粒状;颜色为暗铜红色,风化面常被蓝紫斑状锖色覆盖,呈蓝色、紫色,因而有“孔雀石”之称;条痕为灰黑色,不透明,有金属光泽。世界代表性产地有美国蒙大拿州的比尤特、墨西哥卡纳内阿和智利丘基卡马塔等。

斑铜矿

斑铜矿在许多铜矿床中多有分布;在热液成因的斑岩铜矿中,它与黄铜矿,有时与辉钼矿、黄铁矿呈散染状分布于石英斑岩中;还见于某些接触变质的矽卡岩矿床中和铜矿床的次生富集带中;莫氏硬度为3.0。

黄铜矿的化学成分为CuFeS2 ,形成于硫化物矿床。晶体呈假四方体,通常为双晶,晶面布满条纹。集合体常为不规则的粒状或致密块状。通体黄铜色,表面常有斑驳的蓝紫色晕彩,条痕绿黑色,金属光泽,不透明。黄铜矿与黄铁矿、自然金有些类似,但其较低的硬度与黄铁矿相区别,其绿黑色条痕及溶于硝酸的特性与自然金相区别。黄铜矿是最重要的铜矿石之一,是仅次于黄铁矿的最常见的硫化物之一。是一种较常见的铜矿物,几乎可形成于不同的环境下。但它主要是热液作用和接触交代作用的产物,常可形成具有一定规模的矿床。其产地遍布世界各地。在工业上,它是炼钢的主要原料。在宝石学领域,它很少被单独利用,只是偶尔用作黄铁矿的代用品。世界著名产地有西班牙的里奥廷托、德国的曼斯菲尔德、瑞典的法赫伦、美国的亚利桑那和田纳西州、智利的丘基卡马塔等。

黄铜矿

黄铜矿是世界分布最广的铜矿物,炼铜的最主要矿物原料。莫氏硬度为3.5~4.0,比重为4.1~4.3;常呈致密块状或分散粒状,产于多种类型的铜矿床中。黄铜矿在地表易风化成孔雀石和蓝铜矿。

辉铜矿的化学成分为Cu2 S,与石英、方解石等共生于热液矿脉中,常见晶体为块状集合体。颜色为暗深灰色,不透明,带金属光泽;溶于硝酸,燃烧时火焰为绿色,并释放出二氧化硫气体。所有铜的硫化物中辉铜矿的含铜量最高,达79.86%,是提炼铜的重要矿物原料。其主要产地有美国阿拉斯加州的肯纳科特、内华达州的伊利、亚利桑那州的莫伦西、纳米比亚的楚梅布等。

辉铜矿

辉铜矿呈暗铅灰色,风化后表面呈黑色,有金属光泽;莫氏硬度为2.5~3.0,硬度低,延展性弱;含铜量高,是提炼铜的重要矿物原料。

黄铁矿、磁黄铁矿与白铁矿

黄铁矿是分布最广泛的硫化物矿物,是提炼硫和制造硫酸的主要原料。磁黄铁矿是制作硫酸的矿石矿物原料,但经济价值没有黄铁矿高,含镍较高的磁黄铁矿可作为镍矿石加以综合利用。白铁矿在自然界的分布比黄铁矿少,且不形成大量聚积。

黄铁矿是岩浆岩、沉积岩和变质岩中常见的副矿物,含有钴、镍和硒。晶体呈立方体、八面体、五角十二面体,晶面有条纹;集合体呈致密块状、粒状或结核状;淡黄色,条痕绿黑色,强金属光泽,不透明;因其浅黄铜的颜色和明亮的金属光泽,常被误认为是黄金,故又称“愚人金”。黄铁矿是分布最广泛的硫化物矿物,是提取硫和制造硫酸的主要原料。世界著名产地有西班牙、捷克、斯洛伐克和美国。

黄铁矿

黄铁矿晶体呈立方体,八面阵、五角十二面阵,晶面有条纹。因其浅黄铜的颜色和明亮的金属光泽,常被误认为是黄金,因此又称“愚人金”。

磁黄铁矿分布于各类型的磁性岩浆矿床中,与黄铜矿、黄铁矿、毒砂等共生。板状或片状晶体,黄色到红色,氧化后为棕色,条痕由灰到黑。金属光泽,不透明,是制作硫酸的矿石矿物原料,通常呈致密块状,产于多种金属矿床中,但主要富集于铜镍硫化物矿床中。磁黄铁矿在地表易风化成褐铁矿,其成分中含硫量为39%~40%,可用于制作硫酸。含镍高的磁黄铁矿,可作为镍矿石使用。也可用于含重金属废水的净化处理。广泛用于石油化工、冶金、橡胶、造纸、军事、食品等工业,也可作为提炼铁、硫的矿石,但其主要用作生产硫酸、硫黄、二硫化碳、亚硫酸盐等的原料。磁黄铁矿导电性高,略具磁性。其磁性除与本身成分有关外(通常含铁愈多,磁性愈低),还与结构中铁的空位分布有关,若空位规则分布,磁性则较强,反之则弱。

磁黄铁矿

雌黄铁矿分布于各种类型的内生矿床中。在基性岩体内的铜钼硫化物岩浆床中,它是主要矿物成因之一,与其共生的矿物有镍黄铜矿、黄铁矿、毒砂等。硬度为3.5~4.5,具弱磁性。

白铁矿与黄铁矿都属于硫化物矿物,但它们的晶体结构不一样,所以长的样子也不一样。此外,白铁矿颜色为锡白色和青铜黄色,与黄铁矿的黄铜色不同。白铁矿形成于页岩、黏土岩、石灰岩中,在自然界的分布较黄铁矿少,并且不形成大量聚积;是FeS2 的不稳定变体,高于350℃即转变为黄铁矿。晶体形态多样,通常为板状和锥体状;由于为双晶,因此晶面通常弯曲,形成鸡冠状晶体;颜色淡白,风化后变黑,条痕黑绿;金属光泽,不透明。白铁矿分布广泛,美国、英国、德国等国都是其主要产地。

白铁矿

白铁矿形成于页岩、黏土岩和石灰岩中,属斜方晶系,呈淡黄铜色,硬度为6.0~6.5。由于其颜色类似黄金,硬度也较大,曾被用来制作宝石。

脆银矿、深红银矿与车轮矿

银矿是大自然赐予人类的财富宝藏,它的经济价值与物理化学作用为人们的生产生活带来了许多好处。自然界中银矿物或含银矿物的种类繁多,有脆银矿、深红银矿、丹红银矿等。

脆银矿形成于含银脉状矿床中,与自然银、硫化物及其他盐酸类如辉银矿等共生。晶体为柱状或板状,板面有斜的晶面条纹;有时呈双晶,也以块状的集合体产出;颜色铁黑,条痕黑色;金属光泽,不透明。脆银矿易于熔化,能溶于硝酸。其著名产地为挪威的康格斯伯格及智利的占那尔西洛。

深红银矿,又名浓红银矿或硫锑银矿,与银和其他硫盐类及矿物(如黄铁矿、方铅矿、石英、白云石等) 共生于热液矿脉中。常见于中低温铅锌矿中,为晚期形成矿物,也可以在次生富集中形成。晶体为柱状或三角面体,有时呈双晶,晶体两端不对称,因此也呈块状、致密状集合体产出;深红银矿呈典型暗樱红,条痕绛红,金刚光泽到半金属光泽。墨西哥、玻利维亚、德国、美国的一些银矿床中皆有出产。

深红银矿

深红银矿为六方柱状晶体,具有金刚或半金属光泽,硬度为2.0~2.5,可溶于硝酸,易熔化。

车轮矿分布在中低温热液矿床中,但数量不多,主要分布在铅锌和多金属矿床中,同较晚的硅化阶段有关。在低温锑矿中,为早期分析出的矿物,在氧化带中,则易分解为孔雀石、白铅矿及氧化锑,与方铅矿、银、黄铜矿、石英等共生。晶体为短柱状或板状,常为双晶,晶面有条纹,也以块状、粒状或致密状集合体产出;颜色由灰到黑,条痕灰色,金属光泽,不透明。性脆,在矿相显微镜下,反射为白色,在油中带微弱的蓝灰色调。其著名产地有乌拉尔、捷克斯洛伐克的普尔西布蓝、智利的华斯科爱尔多、英国康威尔的惠尔博爱斯等。

车轮矿

车轮矿形成于含矿热液,在地壳内的裂缝循环流动、冷却和分异。其硬度在2.5~3.0之间,断口参差不齐,晶面上有金属光泽。

黝铜矿与砷黝铜矿

一些含银的黝铜矿变种,银含量可高达18%,是提炼银的主要来源,因此极有价值。砷黝铜矿可作为提炼铜和砷的来源,也具有较高的经济价值,但数量极少。

黝铜矿是一种铜、锑的硫化物矿物,通常产在矿脉中,与铜、银、铅和锌的矿物共生。黝铜矿常含有一些砷,并随着砷的含量增加,向砷黝铜矿过渡。这两个矿物的产状、四面体的晶体外形和物理性质极为相似,因此,不用化学方法是无法将它们区分的。黝铜矿晶体为四面体,常呈双晶,并有三角形晶面,也以块状、粒状和致密状集合体产出;颜色由灰到黑,条痕棕色到红色不等,金属光泽,不透明。一些含银的黝铜矿变种,银含量可高达18%,是提炼银的主要来源,因此是极有价值的矿石矿物。世界许多金属矿床矿石中都含有数量不等的黝铜矿,其中以美国爱达荷州的桑夏恩最为著名。

黝铜矿

黝铜矿是一种含铜、铁、锌和银的硫酸矿物,是重要的铜矿石矿物,也可以作为重要的银矿石矿物;通常呈致密块状或粒状,见于铜、铅、锌、银等金属硫化物的热液矿床中;硬度为3.0~4.0,比重为4.6~5.0。

砷黝铜矿常分布于铜、铅、锌、银等硫化物的热液矿床中,与其他含铜矿物共生,分布较广,但很少富集;常见于各种成因的热液矿床与多种硫化物共生组合中,主要分布于中温热液矿床中,与黄锡矿、黄铜矿、闪锌矿、方铅矿等共生。晶体为四面体,常呈双晶,并有三角形晶面,也以块状、粒状和致密状集合体产出;颜色为深钢灰色,条痕棕色到红色不等,金属光泽,有时极为明亮,不透明。砷黝铜矿可作为提炼铜和砷的来源,因此具有较高的经济价值,但数量极少,只在美国、俄罗斯等少数地区有所发现。

[1] 解理:指矿物受外力敲打后裂开为平面的性质。人们熟知的方解石,在受到外力敲打后会沿着三个方向裂开成平面,因此我们称它有三组解理。反之,如果裂开不形成平面,就叫无解理或解理不发育。

[2] 矽卡岩型矿床:在中酸性侵入体和碳酸盐类等岩石的接触带及其附近,由含矿热液交代作用而形成的热液矿床称为接触交代矿床。在接触交代矿床中一般都具有典型的矽卡岩矿物组合,而且矿床在成因和空间上都与矽卡岩存在密切关系,因此这类矿床又称矽卡岩型矿床。

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