硫化物及其类似化合物矿物.ppt

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1、硫化物是金属或半金属元素与硫结合而成的天然化合物。硫化物矿物已发现有300多种，约由26种造矿元素所组成，绝大多数是热液作用的产物；表生作用亦有产出。常形成具有工业意义的矿床,硫化物及其类似化合物矿物,化学组成阴离子自然界中硫元素在不同的氧化还原条件下，呈现不同氧化状态：S2-S22-S0S4+S6+。S2-,S22-组成硫化物S0形成自然硫S4+是SO2S6+以SO42-存在于硫酸盐中硫化物中阴离子硫可以具有不同的价态，大部分硫以S2-的形式与阳离子结合，亦可以对硫S22-的形式与阳离子结合，还可以与半金属元素As,Sb,Bi组成络阴离子团AsS33-、SbS33-等形式与阳离子结合形成硫的

2、类似化合物。,阳离子阳离子主要是铜型离子以及靠近铜型离子一边的过渡型离子。主要是Cu,Pb,Zn,Ag,Hg,Fe,Co,Ni等。本类矿物类质同像代替非常广泛，在阳离子或阴离子之间都可有类质同象产生。阴离子S,Se,Te,As,Sb,Bi之间常发生完全的或不完全的类质同像。特别是，在硫化物中一些稀有分散元素往往呈类质同象混入物存在。例如，Re常在辉钼矿中作为类质同象混入物代替Mo，但它却很少与硫组成独立矿物。这些硫化物矿物可作为稀有金属矿床综合利用。因而具有重要的经济价值。,晶体结构 硫化物的晶体结构常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

3、面体和四面体或一些畸变的多面体 硫离子具有多键性：离子键 共价键 金属键 由于阳离子为亲铜元素，极化能力强，电负性中等，而阴离子硫易被极化，电负性较小，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健的过渡，且以共价键为主，同时，由于S离子的半径较大，因此又常常带有金属键的成分 简单硫化物对称程度较高，多数为等轴晶系或六方晶系，少数为斜方、单斜晶系；对硫化物的对称由于对硫离子的定向性而略有降低；组成复杂的硫盐矿物对称程度较低，主要是单斜和斜方晶系,形态及物理性质 简单硫化物和对硫化物大多数晶形较好，特别是对硫化物完好晶形更为常见。硫盐矿物自形性较差。硫化物主要呈粒状或块状集合体

4、出现。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。简单硫化物具有完好的解理，对硫化物解理不发育。简单硫化物和硫盐的硬度低，一般24；具有层状结构的辉钼矿、铜蓝、雌黄等硬度较小（12），而对硫化物由于阴离子为对硫、对砷或砷硫对使硬度增高，可达56.5。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,成因及产状 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、镍黄铁矿和黄铜矿组成的铜镍硫化物矿床。绝大部分硫化物是热液作用的产物。

5、在硫化物矿物的形成过程中，热液介质中的H2S起着重要的作用。通常认为温度约在400C，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时，与不同金属元素结构而形成各种不同的硫化物组成。高温热液阶段主要形成辉钼矿、辉铋矿、磁黄铁矿、毒砂等 中温热液阶段形成黄铜矿、闪锌矿、方铅矿、黄铁矿 低温热液阶段形成雄黄、雌黄、辉锑矿、辰砂等,分类,简单硫化物：阴离子硫呈S2-与阳离子（包括铜型和过渡型离子，如Cu,Pb,Zn,Ag,Hg,Fe,Co,Ni）结合而成，如方铅矿（PbS）、闪锌

6、矿（ZnS）、辰砂（HgS）等 对硫化物：阴离子呈哑铃状对硫S22-，对砷As22-，以及AsS2-、SbS2-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 硫盐：硫与半金属元素As,Sb,Bi结合组成络阴离子团AsS33-、SbS33-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。如黝铜矿砷黝铜矿（Cu12Sb4S13Cu12As4S13），硫砷银矿（Ag3AsS3），硫锑银矿（Ag3SbS3）,根据阴离子特点分为三类,常见矿物介绍,形态及物性：晶体常呈立方体、八面体。铅灰色，条痕黑色，金属光泽。1

7、00三组完全解理。硬度23。相对密度7.4-7.6,方铅矿（galena)PbS,晶体结构：硫离子呈立方最紧密堆积，铅离子充填在所有八面体空隙中。阴阳离子的配位数均为6，化学键为离子键到金属键的过渡类型,SS,S,Pb,闪锌矿（sphalerite)ZnS,形态及物性：粒状。颜色由无色到浅黄、棕褐至黑色，随成分中含Fe量的增加而变深。松脂光泽至半金属光泽；透明至半透明。具平行110的六组完全解理。硬度3.54。相对密度3.94.2,不导电。,晶体结构：闪锌矿结构为S离子作立方最紧密堆积，Zn2+离子充填了它的半数四面体空隙。面网110为Zn2+离子和S2+离子的电性中和面，完全解理沿此方向发生

8、。Fe类质同像代替Zn使晶胞增大，a0(nm)从0.540（纯ZnS）至0.545（Fe 26.2%）,黄铜矿(chalcopyrite)CuFeS2,晶体结构黄铜矿有三种同质多像变体：高温等轴晶系变体，在550C以上无序闪锌矿型结构当温度在550213C时，为有序四方晶系变体,形态和物性,黄铜色，表面常有斑驳的蓝、紫、褐色的锖色膜，条痕绿黑色，金属光泽。无解理。摩氏硬度34，性脆，比重4.14.3。黄铜矿易被误认为黄铁矿和自然金，但以其更黄的颜色和较低的硬度与黄铁矿相区别，以其绿黑色的条痕、性脆及溶于硝酸与自然金相区别。在地表风化作用下，黄铜矿常变为绿色的孔雀石和蓝色的蓝铜矿,黄铜矿与水晶,

9、辉锑矿(antimonite)Sb2S3,形态及物性：呈柱状、针状、束状、放射状集合体和柱状晶簇。铅灰色或钢灰色。金属光泽，不透明。解理平行010完全，解理面上常有横纹（聚片双晶纹）；硬度22.5，相对密度4.514.66,晶体结构：链状结构，由SbS3三方锥联成锯齿状的链沿c轴延伸，两个链联接成(Sb4S6)n的链带，平行（010）排列成层。Sb-S之间以离子键金属键相联，链带间以分子键相链（链内S-Sb距离为0.25nm，链间S-Sb距离为0.32nm），因此具010完全解理,辉钼矿(molybdenite)MoS2,晶体结构：辉钼矿为层状结构，SMoS层平行0001。层内离子联结紧密。M

10、oS0.235nm，为共价键金属键；层内为分子键，联结力明显减弱。Mo为六次配位，充填于半数由六个S组成的三方柱体中心，柱间彼此共棱连结成层。整个结构可视为以Mo为中心的三方柱层，与空心八面体层相间排列而成，层间间距为0.315nm。,化学成分：自然界的辉钼矿成分几乎都近于理论值。但在辉钼矿中常存在一个重要的类质同像混入物是Re，高可达2%。辉钼矿具2H和3R型多型变体，据统计，Re主要赋存在3R和2H+3R混合型的辉钼矿中，而在2H型辉钼矿中含量较少,形态和物性：亮铅灰色，具0001极完全解理，板状、片状晶形,黄铁矿(pyrite)FeS2,常有完好的晶形，呈立方体、八面体、五角十二面体及其

11、聚形。立方体晶面上有与晶棱平行的条纹，各晶面上的条纹相互垂直。集合体呈致密块状、粒状或结核状。浅黄（铜黄）色，条痕绿黑色，强金属光泽，不透明，无解理，参差状断口。摩氏硬度较大，达6-6.5，小刀刻不动。比重4.9-5.2。在地表条件下易风化为褐铁矿,形态与物性,成分中通常含钴、镍和硒,晶体结构：是NaCl型结构的衍生结构，S原子组成哑铃状的对硫S22-位于Cl的位置，Fe位于Na的位置。对硫S22-的轴向与相当晶胞1/8的小立方体的对角线方向相同，但彼此并不相交。哑铃状对硫S22-中，SS间距为0.210nm，小于二倍S离子半径之和0.35nm，为共价键。相应的金属阳离子Fe2+与对硫间距离缩

12、短，结构上趋于紧密。,立方体状黄铁矿,毒砂(Arsenopyrite)FeAsS,毒砂的化学成分为FeAsS，晶体属单斜或三斜晶系的硫化物矿物，中国古代称为白砒石。单晶体常呈柱状，集合体往往为粒状或致密块状。其主要物理性质是：锡白色，条痕灰黑色，金属光泽，摩氏硬度5.5-6.0，比重6.2。锤击它，发出蒜臭味,毒砂是分布最广的一种硫砷化物，常含类质同象混入物钴，所以毒砂除可以作为提取砷及制造砷化物的原料外，还可以用来提取钴。毒砂常产于高温热液矿床、伟晶岩及交代矿床中，在钨锡矿脉中与黑钨矿、锡石共生,雌黄(Orpiment)As2S3和雄黄(realgar)AsS,雄黄常呈桔红色，条痕浅桔红色，

13、晶面为金刚光泽，断口显油脂光泽，透明到半透明。具多组解理，晶体形态多为短柱状。硬度1.52，比重3.43.6。,雌黄常呈柠檬黄色，条痕鲜黄色，金刚光泽至油脂光泽，透明。晶体形态常呈短柱状、板状或片状。有一组极完全解理。硬度12，比重3.43.5。,雄黄与雌黄、辰砂和辉锑矿紧密共生于低温热液矿床中。雌黄还可以用来制成颜料或做退色剂，是提取砷和硫的重要矿物。雄黄也可以制农药、染料，提取硫，制造硫酸，中医可以入药，民间用它做雄黄酒，在端午节时饮用,12AsS+3O2=4As2S3+2As2O3 雄黄 氧气 雌黄 砒霜,辰砂又称丹砂、朱砂，化学成分为HgS，晶体属三方晶系的硫化物矿物。颜色常呈红色，晶体表面具有金刚光泽，条痕红色，半透明。晶形为板状或者柱状，穿插双晶常见。解理发育。硬度较小，为22.5。比重较大，为8.09,辰砂的粉末呈红色，可以经久不褪，我国利用辰砂作颜料已有悠久的历史。“涂朱甲骨”指的就是把辰砂磨成红色粉末涂嵌在甲骨文的刻痕中以示醒目，发生在几千年前；“朱笔御批”指的是封建社会的历代帝王利用辰砂的红色粉末书写的批文，目的是为了看着醒目和长期保存,辰砂(cinnabar)HgS,鸡血石,