Сірководень – один з головних летких компонентів магми. Активно взаємодіючи з металами, він утворює безліч з’єднань. Похідні сірководню представлені в земній корі більш ніж 200 мінералами – сульфідами, які, не будучи породоутворюючими, зазвичай супроводжують тим чи іншим гірським породам, будучи при цьому джерелом цінної сировини. Нижче ми розглянемо основні властивості сульфідів і близьких до них сполук, а також звернемо увагу на сфери їх використання.
Загальна характеристика складу і структури
Більше 40 елементів таблиці Менделєєва (як правило, метали) утворюють сполуки з сіркою. Іноді замість неї в подібних з’єднаннях присутні миш’як, сурма, селен, вісмут або телур. Відповідно такі мінерали носять найменування арсенидів, антимонідів, селенідів, вісмутідов і телуридів. Спільно з похідними сірководню всі вони включені в клас сульфідів завдяки подібності властивостей.
Характерна для мінералів цього класу хімічна зв’язок – ковалентний, з металевою компонентою. Найбільш часто зустрічаються структури – координаційна, острівна (кластерна), іноді шарувата або цепочечная.
Фізичні властивості сульфідів
Практично всі сульфіди характеризуються високою питомою вагою. Величина твердості за шкалою Мооса у різних представників групи коливається в широких межах і може становити від 1 (молибденит) до 6,5 (пірит). Однак більшість сульфідів досить м’які.
За малим винятком клейофан – різновид цинкової обманки або сфалерита, мінерали даного класу непрозорі, часто мають темну, іноді – яскраве забарвлення, служить важливим діагностичним ознакою (так само, як і блиск). Відбиваюча здатність їх може коливатися від середньої до високої.
Велика частина сульфідів – мінерали, що володіють напівпровідникової електропровідністю.
Традиційна класифікація
Незважаючи на спільність основних фізичних властивостей, сульфіди, звичайно, мають зовнішні діагностичні відмінності, за якими поділяються на три типи.
- Колчеданы. Це збірна назва мінералів з групи сульфідів, що володіють металевим блиском і забарвленням, має відтінки жовтого кольору, або жовтої побежалостью. Найвідоміший представник колчеданов – пірит FeS2, він же сірчаний або залізний колчедан. До них належать також халькопірит CuFeS2 (мідний колчедан), арсенопирит FeAsS (мышьяковый колчедан, він же тальгеймит або миспикель), піротин Fe7S8 (магнітний колчедан, магнитопирит) та інші.
- Блиски. Так іменуються сульфіди з металевим блиском і кольором від сірого до чорного. Характерні приклади таких мінералів – галеніт PbS (свинцевий блиск), халькозин Cu2S (мідний блиск), молибденит MoS2, антимонит Sb2S3 (сурьмяный блиск).
- Обманки. Це назва мінералів з групи сульфідів, що характеризуються неметалевим блиском. Типові приклади подібних сульфідів – сфалерит ZnS (цинкова обманка) або кіновар HgS (ртутна обманка). Відомі також реальгар As4S4 – червона миш’якова обманка, і ауріпігмент As2S3 – жовта миш’якова обманка.
Відмінності за хімічними ознаками
Більш сучасна класифікація заснована на особливостях хімічного складу і включає наступні підкласи:
- Прості сульфіди є сполуками іона металу (катіон) і сірки (аніон). В якості прикладу таких мінералів можна згадати галеніт, сфалерит, кіновар. Всі вони – прості похідні сірководню.
- Подвійні сульфіди відрізняються тим, що в них з аніоном сірки зв’язуються декілька (два і більше) катіонів металів. Це халькопірит, борнит («строката мідна руда») Cu5FeS4, станнин (олов’яний колчедан) Cu2FeSnS4 та інші їм подібні з’єднання.
- Дисульфиды – сполуки, у яких катіони пов’язані з аніонної угрупованням S2 або AsS. До них відносяться такі мінерали з групи сульфідів і арсенидів (сульфоарсенидов), як пірит, має найбільше поширення, або мышьяковый колчедан арсенопирит. Також в цей підклас входить кобальтин CoAsS.
- Складні сульфіди, або сульфосоли. Це назва мінералів з групи сульфідів, арсенидів і близьких до них за складом і властивостями сполук, що представляють собою солі тиокислот, таких як тиомышьяковистая H3AsS3, тиовисмутистая H3BiS3 або тиосурьмянистая H3SbS3. Так, у підклас сульфосолей (тиосолей) входять мінерал лиллианит Pb3Bi2S6 або так звані бляклі руди Cu3(Sb,As)S3.
Морфологічні особливості
Сульфіди і дисульфиды можуть утворювати великі кристали: кубічні (галеніт), призматичні (антимонит), у формі тетраедрів (сфалерит) та інших конфігурацій. Також вони формують щільні, зернисті кристалічні агрегати або вкрапленики. Сульфіди із шаруватим будовою мають сплощено-таблитчатые або листоватые кристали, наприклад, ауріпігмент або молибденит.
Спайність сульфідів може бути різною. Вона варіює від вельми недосконалою у піриту і недосконалої у халькопирита до досить досконалою в одному (ауріпігмент) або декількох (сфалерит, галеніт) напрямках. Тип зламу теж неоднаковий у різних мінералів.
Генезис мінералів групи сульфідів
Більшість сульфідів утворюються шляхом кристалізації з гідротермальних розчинів. Іноді мінерали цієї групи мають магматичне або скарновое (метасоматическое) походження, а також можуть формуватися в ході екзогенних процесів – у відновлювальних умовах в зонах вторинного збагачення, в деяких випадках в осадових породах, як пірит або сфалерит.
В умовах поверхневого знаходження всі сульфіди, крім кіноварі, лауріта (сульфід рутенія) і сперрилита (арсенід платини), дуже нестійкі і схильні до окислення, що веде до утворення сульфатів. Результатом процесів зміни сульфідів стають такі типи мінералів, як оксиди, галогеніди, карбонати. Крім того, за рахунок їхнього розкладання можливе утворення самородних металів – срібла або міді.
Особливості залягання
Сульфіди – мінерали, що утворюють рудні скупчення різного характеру в залежності від співвідношення їх з іншими мінералами. Якщо сульфіди переважають над ними, прийнято говорити про масивних або суцільних сульфідних рудах. В іншому випадку руди називають вкрапленнями або прожилковыми.
Дуже часто сульфіди відкладаються спільно, утворюючи родовища поліметалічних руд. Такі, наприклад, мідно-цинково-свинцеві сульфідні руди. Крім того, різні сульфіди одного металу нерідко формують його комплексні родовища. Наприклад, халькопірит, куприт, борнит – медьсодержащие мінерали, що залягають разом.
Найчастіше рудні тіла сульфідних родовищ мають форму жил. Але зустрічаються й лінзоподібні, штокові, пластові форми залягання.
Застосування сульфідів
Сульфідні руди надзвичайно важливі як джерело рідкісних, благородних і кольорових металів. З сульфідів одержують мідь, срібло, цинк, свинець, молібден. Вісмут, кобальт, нікель, а також ртуть, кадмій, реній і інші рідкісні елементи теж витягуються з таких руд.
Крім цього, деякі сульфіди використовуються у виробництві фарб (кіновар, ауріпігмент) та хімічної промисловості (пірит, марказит, піротин – для виробництва сірчаної кислоти). Молибденит, крім використання в якості руди, застосовується як спеціальна суха жаростійкий змазка.
Сульфіди – мінерали, що представляють інтерес завдяки своїм електрофізичним властивостям. Однак для потреб напівпровідникової, электрооптической, інфрачервоно-оптичної техніки застосовують не природні сполуки, а їх штучно вирощуються аналоги у формі монокристалів.
Ще одна область, де знаходять застосування сульфіди, – радіоізотопне геохронологическое датування деяких рудних порід за допомогою самарій-неодимовий методу. У таких дослідженнях використовують халькопірит, пентландит та інші мінерали, що містять рідкісноземельні елементи – неодим і самарій.
Ці приклади свідчать про те, що сфера застосування сульфідів досить широка. Вони відіграють суттєву роль у різних технологіях і в якості сировини, і як самостійні матеріали.
