Минерал Сфалерит: свойства, 7 видов, формула, происхождение и сферы применения

Минерал сфалерит является сульфидом цинка, и основным источником добычи металлического цинка из-за своей высокой распространенности. Его часто называют «цинковая обманка», так как камень содержит сопутствующую примесь железа, которая при различном содержании значительно влияет на его внешний вид. По этой причине сфалериты часто путают с другими минералами, например, с галенитами. А из-за широкой цветовой гаммы, характерной для камня, он получил также множество названий, среди которых псевдогалениты, «медовая обманка», «рубиновая обманка», мармариты, клейофаны и прочие. Все эти минералы по сути являются подвидами с разными цветами и сопутствующими металлами в составе.

Химический состав

Химический теоретический состав: Zn — 67,06; S — 32,94. Обычно минерал содержит изоморфную примесь Fe (максимальное содержание Fe — около 26%); реже Zn замещается Mn (до 5,81%). Почти всегда содержит некоторое количество Cd, обычно меньше 0,8%, максимально — 2,47% («пршибрамит»). Довольно обычно также содержание небольших количеств Ga, Ge — до тысячных процента, In — до 0,01%; отмечено содержание в сфалерите Hg — 1% (Оберцейринг, Австрия), Тi—до 1% («скорлуповатая обманка» из Райбла, Италия). Нередко содержит Au, Ag, Sn, Pb, Ni, и, по- видимому, также Со, Bi, Sb, что, однако, частично связано с наличием механических примесей. Содержание рассеянных элементов варьирует в соответствии с условиями образования, с составом и характером геохимической провинции. В общем колломорфные и скорлуповатые сфалериты содержат больше рассеянных элементов. Mn характерен для более высокотемпературных, Cd — для среднетемпературных, Ge — для средне- и низкотемпературных сфалеритов. Ga и Ge чаще всего содержатся в сфалеритах колчеданных месторождений, тогда как сфалериты контактовых месторождений беднее рассеянными элементами. Указание Гольдшмидта и Петерса о связи между содержанием Ga и As в сфалеритах не подтверждается. Наличие Ge в скорлуповатых сфалеритах признается указанием на то, что ZnS первоначально выделился в виде вюртцита. In характерен для сфалеритов высокотемпературных оловорудных и оловянно-свинцово-цинковых месторождений, Тi отмечается также в сфалеритах оловорудных месторождений.

Разновидности

1) По составу:

Клейофан — cleiophane (Хенри, 1851) — светло-окрашенный или бесцветный, почти без примесей Fe и Mn (крамерит Хенри, 1851).
Марматит — marmatite (Буссиньо, 1829) — черный, богатый железом (марасмолит Шепарда, 1851; ньюболдит Пидингтона, 1847; кристофит Брайтхаупта, 1863).
Пршибрамит (пшибрамит, pribramite) [Юо (Huot), 1841] — обогащенный кадмием.

2) По типу выделений:

Клейофан

обыкновенный кристаллический;
колломорфная скорлуповатая цинковая обманка, иногда представляющая смесь сфалерита и вюртцита;
брункит—brunckite — землистый или колломорфный тонкокристаллический, почти белый (Герценберг, 1938);
гумучионит — gumucionite (Герценберг, 1933). Почковидный; малиновый, грязно-розовато-красный, частью буроватый.

Твердость больше 4. Плотность. 3,76. Черта светло-желтая. Изотропен. Химический состав: Zn — 64,73; Cd — следы; S — 32,75; As — 0,64; Fe — 0,27 (за счет включений пирита); H2O — 1,28; н. о. — 0,52 (кварц + касситерит); сумма — 100,19. В НСl легко растворяется с выделением H2S и хлопьевидного сульфида. На угле дает налет As2O3 с каймой CdO. Найден на глубине 320 м в оловорудном месторождении Льяльягуа в Боливии с кварцем, касситеритом, пиритом и др. Рентгеновскими методами не изучен; возможно, является мышьяксодержащим колломорфным сфалеритом.

Что представляет собой камень

Происхождение минерала двоякое: он формируется среди осадочных магматических пород или гидротермальных источников.

Это зернистые полупрозрачные, просвечивающие, прозрачные кристаллы, блестящие подобно алмазам. Либо непрозрачные тускловатые.

Описание камня всегда включает указание на цвет. У чистых кристаллов он белый, примесями создаются бурые, коричневые, черные оттенки. Редкостью считаются бесцветные, желтоватые, пурпурно-оранжевые, зеленые экземпляры.

Структура сфалерита почти такая же, как у алмаза.

Форма нахождения в природе

Облик кристаллов. Кристаллы преимущественно тетраэдрического облика или кубооктаэдрического, реже — додекаэдрического. Отрицательные октанты обычно богаче формами, чем положительные.

Двойники для сфалерита очень обычны: двойники срастания, прорастания и сложные. Двойниковая ось [111], двойниковая плоскость чаще всего (112). Минерал образует ориентированные срастания с халькопиритом, тетраэдритом, станнином, также с миллеритом, пирротином; нередко содержит жидкие и газовые включения.

Агрегаты.

Зернистый, в виде вкрапленников, часто в кристаллах; также скорлуповатые, почковидные и скрытокристаллические выделения (конкреции и оолиты.), иногда колломорфные; редко землистый (брункит).

Первые исследователи

Впервые обманчивый минерал исследовал и описал в книге «De natura fossilum» знаменитый немецкий металлург и рудознатец Георг Агрикола (1546). Тогда, во времена эпохи Возрождения, еще не существовало ни научных классификаций, ни общепринятых названий (кроме магических) у множества минералов и самоцветных камней. В своем труде Агрикола называет камень по традиции немецких горняков: Blende – обманка.

Современное название – Sphalerite – ввел немецкий ученый Эрнст Глокер в середине XIX века. По-гречески это слово означает вероломный, коварный, обманчивый.

Физические свойства

Оптические

Черные кристаллы сфалерита

Цвет очень разнообразный, нередко варьирует в пределах одного штуфа; обычно бурый, а также черный (при большом содержании Fe), реже — красноватый, желтый, зеленый, бесцветный (при отсутствии Fe), белый и сероватый (брункит).
Черта минерала варьирует в соответствии с составом: бесцветная, светлоокрашенная (желтые и бурые тона); у разностей, богатых Fe, она бурая и коричневая, у брункита светло-кремовая.
Блеск у яснокристаллического алмазный,
Отлив жирный, у брункита — матовый.
Прозрачность Прозрачен или полупрозрачен (обычно прозрачен при содержании Fe до 5%).

Механические

Твердость 3,5—4. Хрупок
Плотность 3,9—4,1; в общем плотность уменьшается по мере увеличения содержания Fe, а также газовых и жидких включений.
Спайность (по 110) совершенная (обусловлена расположением в этой плоскости атомов и Zn и S). В шести направлениях параллельно граням ромбододекаэдра (правильный двенадцатигранник).
Излом раковистый.

Химические свойства

Растворяется в концентрированной HNO3 с выделением S, в HCl с выделением H2S. Скрытокристаллический брункит растворяется в НСl легче яснокристаллического сфалерита, иногда даже со вскипанием; с трудом растворяется также в уксусной кислоте.

В полированных шлифах от HNO слегка буреет, остальные реактивы не действуют. Структура выявляется в парах царской водки или травлением KMnO4 + H2SO4.

Прочие свойства

Брункит липнет к языку, при соприкосновении с водой впитывает свыше 10% воды и становится серым. Плохой проводник электричества. Диэлектрическая постоянная 7,9. Обладает пьезоэлектрическими и пироэлектрическими свойствами, частично-фотоэлектрической проводимостью. При облучении α-частицами возбуждается импульсная проводимость. Диамагнитен при отсутствии Fe или содержании его до 0,4%, более железистые разности парамагнитны.

У природных сфалеритов в ультрофиолетовых лучах наблюдается голубая, желтая, оранжевая и красноватая люминесценция. Голубая люминесценция вызывается присутствием ничтожных количеств Ag, что подтверждается опытами по искусственному получению ZnS с добавками Ag. Желтая и оранжевая люминесценция появляются при содержании в сфалерите около 0,01% Mn. Красноватая люминесценция, возможно, обязана присутствию ничтожных количеств Fe.

Иногда сфалерит светится при раскалывании, при трении или царапании (триболюминесценция).

Поведение минерала при нагревании Показатель преломления в видимой части спектра с повышением температуры значительно возрастает. При 880—1020° переходит в вюртцит (α-ZnS), причем температура перехода понижается по мере увеличения содержания Fe, Mn, и Cd. Теплота превращения сфалерита в вюртцит 3190 кал/мол. В пределах 600—1200° переходит в тригональную модификацию— γ -ZnS. Сублимируется до плавления.

Сфера использования

Сфалерит имеет высокое промышленное назначение. Многие экземпляры представляют интерес для коллекционеров минералов. Также камень находит применение среди литотерапевтов, магов, однако, он слабо представлен в ювелирной сфере применения.

Зодиакальная совместимость

Астрологи не дают оценки, кому подходит самоцвет, каким знакам и как следует его носить.

Но астрологи отмечают, что Скорпионам лучше избегать камня, с ним они часто будут попадать в неприятные происшествия.

Для остальных стихий самоцвет нейтрален.

Лечебные свойства

Литотерапевты рекомендуют носить ювелирные украшения со сфалеритом людям, страдающим от кожных заболеваний (экзем, дерматитов и т.д.). Самоцвет помогает облегчить течение болезни. Также камень помогает бороться с неврологическими проблемами (бессонницей, стрессом, агрессией). Для этого подходят все светлые экземпляры. Также камни таких оттенков способны улучшить зрение.

Темные же кристаллы защищают от простуды и гриппа, а также помогают улучшить показания организма, если болезнь уже наступила, минерал обладает антисептическим и противовоспалительным действием.

Магические свойства

Аура камней черного цвета часто используется магами в ритуалах. С помощью них колдуны могут навести порчу, проклятие, а также призвать представителей потустороннего мира. Однако, все негативное воздействие камень обязательно возвращает источнику, усиливая эффект вдвое, поэтому стоит подумать, прежде чем использовать сфалерит в негативных целях.

Белые и желтые разновидности используют для создания защитных оберегов. Они защищают жилище обладателя, а также создают непроницаемую оболочку от дурного глаза для владельца и его близких. Кроме того, такие камни приносит покой, умиротворение, избавляют от гнева, настраивают на позитивный лад.

Ювелирные украшения

Из-за своей хрупкости и совершенной спайности, а также невысокой цены, самоцвет почти не используется ювелирами для создания украшений. При огранке его легко расколоть или раскрошить.

Абсолютно прозрачные кристаллы из Испании и Мексики, желтого, красного и оранжевого цвета, иногда оформляют в форму кабошон или иные варианты с небольшим количеством граней. Такие вставки для украшений довольно мягкие, легко могут быть повреждены, но красиво переливаются подобно алмазу. Астрологи не дают рекомендаций относительно того, на какой руке носить изделие с самоцветом и с какими камнями его сочетать.

Промышленное значение

Камень употребляется в промышленности для получения цинка (до 95% этого металла добывают из сфалерита). Также, это источник редких элементов, таких как кадмий, индий, галлий.

Цинк применяется для создания сплавов латуни, алюминия, бронзы. Металл необходим в производстве радиоэлектроники, автомобильных шин, химической промышленности. В строительстве составляющие элементы камня идут на производство оцинкованного железа для крыш, опор линий электропередач, инженерных конструкций (например, ограждений на шоссе). Пропитанные хлористым цинком поверхности не подвергаются гниению, поэтому он применяется с железнодорожными шпалами, деревянными мостами, столбами.

Самоцвет является источником для создания люминофоров, которые могут излучать свет. Это их свойство используется в ЖК-экранах, сигнальном оборудовании, приборостроении, подсветках, разметках и указателях на автострадах. Также материал, получаемый из минерала, является полупроводником, это позволяет его применять в лазерах, оптоэлектронике, LED-экранах. Ранее цинк использовался в создании кинескопов. Также он находит применение в живописи и лакокрасочном производстве (цинковые белила, флуоресцентные краски).

Получаемый из сфалерита кадмий идет на создание покрытий, препятствующих коррозии металла, производство противопожарных аппаратов, а также получение легких в плавлении, но прочных и устойчивых к влиянию температуры, сплавов. Галлий используют для наполнения точных приборов, производство ламп «солнечного света». Индий применяется в качестве антикоррозийного элемента, а также в производстве фар и прожекторов.

Искусственное получение минерала

Получен различными путями: нагреванием ZnS с раствором H2S в запаянной трубке (Сенармон), в виде мелких тетраэдров нагреванием порошка природного сфалерита с раствором Na2S (Дёльтер), действием H2S на раствор ZnSO4 при высоких давлении и температуре (Аллен, Криншоу, Мервин); пропусканием H2S при ттемпературе ниже 870° над порошком металлического Zn. В отличие от вюртцита, выпадающего из кислых растворов, сфалерит образуется в слабокислых и щелочных растворах.

Сфалерит с кварцем и кальцитом. Месторождение Кличка

Диагностические признаки

Узнается по совершенной спайности, сильному алмазному блеску, коричневой черте.

Марматит имеет красновато-коричневую черту. Темные железистые разности отличаются от вольфрамита и энаргита наличием спайности по нескольким направлениям; кроме того, плотность вольфрамита приблизительно вдвое больше плотности сфалерита. В полированных шлифах от сходного вюртцита сфалерит отличается наличием полисинтетических двойников, от гринокита — отсутствием лимонно-желтых внутренних рефлексов, от магнетита — наличием внутренних рефлексов, более низким рельефом и травимостыо царской водкой; сходный со сфалеритом вольфрамит отличается резкой анизотропностью.

Спутники Галенит, арсенопирит, пирротин, халькопирит, пирит, кубанит, магнетит, касситерит, аксинит, гранат, турмалин, буланжерит, джемсонит, блеклые руды, борнит, из жильных минералов — с кварцем, кальцитом или баритом.

Интересные факты о сфалерите

Талисманы и амулеты со сфалеритом рекомендуются для неуверенных в себе людей, чтобы развить качества лидера, силу духа, и достичь успеха. Для этого подойдет необработанный камень любого оттенка, кроме черного. Амулет, изготовленный из прозрачного желтого камня, защитит хозяина от наговоров, зависти, сглазов, снизит раздражительность, злобу и ярость, станет источником гармонии и умиротворения. Кроме того, такой оберег предотвратит кошмарные сновидения и бессонницу.
Влияние на сфалерит высоких температур зависит от того, сколько железа содержит в себе образец. Если железа много, то камень очень легко расплавится, а вот чистый минерал устойчив даже к воздействию паяльной трубки. На чистоту сфалерита указывает также цвет остатка в восстановительном пламени: если образец содержит кадмий, то на нем виден налет коричнево-красного цвета, на чистом – он белый.

Происхождение и нахождение

Главная масса месторождений, так же как и галенита, с которым он почти постоянно ассоциирует, принадлежит к гидротермальным месторождениям. В некоторых сульфидных месторождениях бывает связан с халькопиритом.

Широко распространен в метасоматических залежах и рудных жилах.

В экзогенных условиях образуется крайне редко. Был встречен в не которых месторождениях угля. При процессах окисления сфалерит разлагается сравнительно быстро с образованием сульфита цинка, легко растворимого в воде, вследствие чего зоны окисления бывают сильно обеднены цинком. Если боковые породы месторождения представлены известняками, то в них образуются скопления карбоната цинка — смитсонита. Сфалерит в свинцово-цинковых месторождениях, как правило, значительно преобладает в количественном отношении над галенитом.

Изменение минерала

При процессах окисления составные части сфалерита нередко выносятся в виде сравнительно легко растворимого сульфата цинка. При этом в случаях нахождения вблизи известняков образуются иногда весьма крупные скопления смитсонита. Под действием растворов сульфата, меди сфалерит легко замещается сине-черной сажистой массой ковеллина, реже — халькозином или борнитом. В результате окисления за счет сфалерита возникают смитсонит, монгеймит, каламин, гидроцинкит, аурихальцит, соконит, иногда лимонит и другие минералы.

Как отличить от подделки

Стоимость поделочного сфалерита невысока, поэтому он мало интересует мастеров, изготавливающих фальшивые камни. При его покупке все же следует запросить у продавца сертификат качества минерала и обратить внимание на стоимость.

Образцы сфалерита ювелирного качества хоть и имеют высокую цену, но встречаются очень редко. Украшения с ними не встретить на ярмарках камней, обычно их продают в единичных экземплярах и проверенных салонах. Отличительной особенностью сфалерита от синтетических аналогов в таких случаях является его высокая хрупкость – на поверхность камня остается след даже от незначительного механического воздействия.

Месторождения

Кристаллы сфалерита
Главное развитие и промышленное значение сфалерит имеет в свинцово-цинковых гидротермальных месторождениях в парагенезисе с галенитом, отчасти с халькопиритом, блеклыми рудами, борнитом, из жильных минералов — с кварцем, кальцитом или баритом (в России — месторождения Рудного Алтая, Забайкалья, Кавказа, и др.).

Широко развит сфалерит также в колчеданных месторождениях, где сопровождается халькопиритом, пиритом и др. (колчеданные месторождения Свердловской обл.).

Частично выделяется в виде гелей, дающих характерные оолитовые и колломорфные образования со сферолитовой структурой или порошковатые агрегаты (брункит) (в месторождении Трускавец в Украине и в месторождениях Польши). Так называемая «скорлуповатая цинковая обманка» некоторых низкотемпературных месторождений обычно представляет смесь сфалерита и вюртцита; как правило, в значительной части последний замещен сфалеритом. Для колломорфных руд характерно более позднее по сравнению с галенитом выделение сфалерита.

По-видимому, иногда сфалерит может образовываться в процессе диагенеза осадочных пород, обогащенных сернистыми соединениями — Боровичский р-н Новгородской обл., девонские отложения Башкирии (Россия), стяжения сидерита девонских отложений, фосфоритовые конкреции силура Подолии (Украина).

Гипергенный сфалерит иногда наблюдается также в виде налетов на деревянных крепях заброшенных рудников, где, видимо, выделялся в восстановительной обстановке в результате взаимодействия цинксодержащих растворов с органическим веществом.

В некоторых месторождениях встречаются друзы хорошо образованных кристаллов сфалерита с кальцитом, кварцем и другими минералами, например, в Дальнегорском месторождении (Приморье); в месторождениях Нагольного кряжа (Украина) и в Мадане (Родопы, Болгария). В ряде пунктов встречены очень интересные колломорфные образования сфалерита в виде концентрически-полосчатых почковидных выделений в пустотах среди известняков в ассоциации с галенитом, пиритом, марказитом, халькопиритом, кальцитом или доломитом.

В тесной ассоциации с халькопиритом (почти без галенита) наблюдается в ряде так называемых колчеданных залежей Урала: месторождения Карпушинское, им. III Интернационала и др.

Из наиболее интересных в минералогическом отношении иностранных месторождений отметим следующие: Пршибрам (Чехия); прекрасные кристаллы в пустотах среди доломита в Биннентале (Швейцария), замечательные по прозрачности кристаллы сфалерита из месторождений района Сантандер (Северная Испания).

Разновидности

Выделяют следующие разновидности сфалерита:

Брункит. Просвечивающий белый либо желтоватый камень. Объект охоты коллекционеров.
Гумучионит. Почковидный просвечивающий малиновый либо розовый камень. Сульфид мышьяка в составе делает его ядовитым.
Клейофан. Прозрачные янтарно-желтые, зеленовато-оливковые кристаллы. Из-за цвета камень известен как медовая обманка.
Маразмолит. Железистый, хрупкий. Выглядит трещиноватым, утратившим форму.
Марматит. Богатые железом непрозрачно-матовые образования черного цвета. Название дано по месту первой находки – реке Мармато в Перу.
Прустит. Назван в честь французского ученого Жана Пруста. Выглядит почти как рубин, за что именуется рубиновой обманкой.
Пршибрамит. Сложно произносимое название происходит от имени города Пршибрам (Чехия), где впервые обнаружили камень. Это желтоватые полупрозрачные кристаллы, насыщенные кадмием.

Иногда применяется классификация по цвету.

Сфалерит на кварце

Кристаллооптические свойства в тонких препаратах (шлифах)

В шлифах в проходящем свете сфалерит изотропен, n = 2,36—2,47; с увеличением содержания Fe показатель преломления возрастает: для разностей, бедных железом, n — 2,369, при FeS 7—8% составляет 2,39—2,40.

В отраженном свете серый, иногда со слегка голубоватым оттенком. Отражательная способность. (в %): для зеленых лучей 18,5, для оранжевых — 18,5, для красных — 18. Изотропен. Цвет и густота внутренних рефлексов меняются от бесцветных до густых бурых, реже обнаруживаются зеленоватые и красноватые внутренние рефлексы.

Для многих кристаллов характерно зональное строение, которое выявляется травлением в полированных шлифов, иногда также различием в люминесценции. Нередки полисинтетические двойники, особенно заметные в полированных шлифах после травления. Часто наблюдается эмульсионная вкрапленность халькопирита, кубанита, пирротина или станнина, являющихся продуктами распада твердых растворов. В мелкозернистых агрегатах полируется хорошо, в крупнозернистых — иногда плохо (вследствие выкрашивания по спайности).

Магическое действие

Камень в этой сфере мало изучен, известно лишь то, что он не используется для ритуалов, направленных на негатив и зло, потому что в нем заключена сила возврата негативной энергии (особенно в экземплярах черного цвета). Маги стараются не применять его, поскольку рискуют навредить себе.
Более часто кристаллы минерала применяют как обереги и амулеты. Бытует мнение, что даже маленький осколок сможет защитить от злого влияния. Прозрачные или светло-желтые кусочки данной породы подходят стеснительным, зажатым и неуверенным в себе людям. У них он способен развить лидерские качества, уверенность, помогает повысить самооценку. Такие камни-амулеты помогут успокоить вспыльчивых людей, приструнить приступы гнева, дает возможность обрести чувство покоя, душевного равновесия.

Необходимо помнить, что именно черные камни цинковой обманки нельзя носить как амулеты и обереги.