Халькопирит

Группа халькопирит — пирит образует жилы, замещения, импрегнации; все они имеют большое промышленное значение. Обширную сборную группу «интрузивных колчеданных залежей», характеризующуюся парагенезисом пирит, пирротин, халькопирит, сфалерит, арсенопирит, благодаря штоковой, линейной, сетчатой («drag-fold») форме и появлению, особенно в древних горных сооружениях, в качестве образований больших глубин, по-видимому, следует отнести в основном к данной группе и образовывать своего рода глубинную фацию этой группы. Подобные месторождения не являются, во всяком случае «интрузивными», но очень высокотемпературные типы их часты и тесно связаны с катаметаморфическими породами. Многие из них сильно изменены высокой степенью метаморфизма, что очень затрудняет установление их места в классификации. Значительные изменения силикатных пород встречаются повсеместно, всюду распространены идиобластические формы и высокотемпературные минералы.

Группа халькозин — энаргит — блеклая руда, выделяющаяся по значительному уменьшению железа (а тем самым CuFeS2) и часто очень большому богатству типов минеральных парагенезисов.

Свинцово-цинково-серебряная формация, в основном кажущаяся довольно ограниченной: галенит, сфалерит, халькопирит (немного), кварц, кальцит. Серебро заключено большей частью в блеклой руде. Некоторые особенно богатые минералами типы (Фрейберг, Пршибрам, Андреасберг) имеют уже признаки субвулканической формации и кобальто-никелево-мышьяково-серебряной формации. Жилы наиболее распространены, замещения и импрегнации местами также исключительно часты.

Низкотемпературные свинцово-цинковые месторождения замещения. Обычно месторождения этого типа представляют обособленную группу, но некоторые при детальном изучении оказываются переходными к вышеназванной формации. Промышленную ценность имеют только замещения, но иногда и жилы, а, вероятно, также и импрегнации. Типичными минералами являются галенит, сфалерит и вюртцит, пирит и марказит, а также сульфоарсениды. Многие из них Шнейдерхён считает, и часто, без сомнения, справедливо, «мобилизатами» более древних месторождений («вторично-гидротермальные»).

Кобальт — никель — серебро — уран — висмут — мышьяковая формация. Группа, кажущаяся довольно замкнутой: большей частью эти месторождения представлены жилами. Весьма характерен многообразный минеральный состав; в промышленном отношении группа очень важна как поставщик серебра, кобальта, никеля и урана. Вероятно, самая богатая минералами формация, особенно замечательная и трудная в минераграфическом отношении.

Олово-серебряно-цинковая формация. Представляет своеобразный промежуточный член с переходами от интрузивных к субвулканически-гидротермальным жилам, с одной стороны, и от почти пегматитовых к низкотемпературным образованиям — с другой. Преимущественно они известны в Боливии; возраст их там третичный; как близповерхностные образования, распространены были, наверное, и в других местах, но большей частью размыты при эрозии.

Минеральный состав

Минеральный состав в одном и том же месторождении крайне изменчив и многообразен, некоторые жилы содержат в обилии висмутовые минералы (висмутин и висмут).

Халькопирит-сидеритовая формация

В основном характеризуется значительно более низкими температурами образования, чем родственные халькопирит-кварц-пиритовые проявления. Месторождения жильные могут иметь важное значение как сырье на железо и медь; месторождения замещения бедны медью, но часто являются крупными поставщиками железа. Импрегнации распространены, но ввиду непромышленного значения изучены слабо. Минеральный состав обычно однообразный и лишь местами более или менее разнообразный.

Бедные сульфидами формации имеют важное значение как поставщики флюорита, кальцита, целестина. Гематитовые жилы и замещения пока имеют местное значение.

Субвулканические образования

Параллельно плутонически-гидротермальным образованиям имеются такие, в которых образование минералов происходило не на сотнях или тысячах метров глубины, а на десятках. Принципиально они резко не отделяются от первых, а в некоторых парагенезисах вообще неотделимы. Они характеризуются определенными признаками, очень быстрой сменой минерального состава, как во времени, так и в пространстве и хорошей раскристаллизацией отдельных минералов. Случаи «телескопирования» здесь обычны.

Сами по себе эти месторождения не обязательно генетически связаны с излившимися породами, а по форме не всегда относятся к жилам. Практически, однако, большей частью пространственно, они связаны с вулканическими породами или их туфами; метасоматоз в них отступает на задний план. Естественно, что по американской терминологии эти проявления должны называться «эпитермальными», что, однако, ничего не говорит о температурах образования.

Введение Шнейдерхёном понятия о субвулканическом типе месторождений призвано устранить давно существующее противоречие между понятиями, принятыми в Европе и Америке, причем в известной мере оправдывается теория, развитая в Европе Ниггли, в противоположность эмпирике и практике в Америке. Описываемые в следующем разделе «Вулканические образования» относительно часто связаны с субвулканическим рядом месторождений, и в отдельных случаях они практически неотделимы; принципиальное различие в том, что у субвулканических месторождений поставщиком руд является глубинное магматическое тело (большей частью то, от которого отделяются вулканические породы), а для вулканических месторождений — сами излившиеся породы.

Многообразие типов месторождений гораздо более ограничено, чем у отчетливо выраженных плутонических. Некоторые комбинации элементов вообще отсутствуют, другие исключительно редки. Быстрая смена минерального состава означает, что ценность жил быстро повышается, а затем совершенно неожиданно падает; длительность существования горного предприятия обычно невелика.

Особое промышленное значение имеют золотосеребряные месторождения, которые по минеральному составу представляют очень неоднородную группу. 

I. Общие сведения. Химический состав соответствует CuFeS2. При очень высокой температуре может воспринимать в большом количестве FeS и другие компоненты; по-видимому, халькопирит в этих условиях является кубическим. При понижении температуры эта примесь отделяется в виде продуктов распада в форме кубанита, редко также валлериита. Так же может быть растворено некоторое количество ZnS и Cu2FeSnS4. Кристаллографические данные. Тетрагональный, с/а — 0,986. Пр. гр. Dm, Z=4, о0=5,24, b0= 10,30 (с/а рентгенографически =1). Структура, таким образом, требует другой индексировки, чем обычная; последняя, однако, сохранена как более целесообразная. Спайность по ясная, наблюдается часто также по, но при особых обстоятельствах. Тв. 3,5—4, уд. вес 4,1—4,3. Непрозрачен. Блеск металлический, ярко-желтый, по сравнению с пиритом немного зеленовато-желтый.

II. Поведение при полировании. Халькопирит полируется легко, исключительно хорошо, обычно без всяких предосторожностей, однако на автоматической полировальной машине иногда неожиданно плохо. В полированном шлифе почти никогда не наблюдается спайность по (201) и редко по (111). Спайность по (111) часто обусловлена развитием начальных стадий окисления и вторичного обогащения. Халькопирит, возникший благодаря разложению кубанита, обнаруживает даже в свежих образцах обильные трещины спайности по (111). Халькопирит особенно подходит как сравнительный минерал для определения относительного рельефа вследствие широкой его распространенности и незначительных различий в твердости по разным направлениям. Он тверже галенита, мягче сфалерита и пирротина, немного мягче пентландита. Твердость, по Талмейджу, С.

III. Поведение в отраженном свете. Цвет и отражательная способность. Халькопирит в полированном шлифе светло-желтый, яркий. Когда только он желтый, его цвет не так бросается в глаза. В шлифах, которые после полирования не вытерты начисто и не высушены, цвет быстро становится темно-золотисто-желтым, распространяясь равномерно, а в некоторых случаях пятнисто, однако без побежалости как таковой. С течением времени это изменение происходит во всех шлифах. Небольшое содержание селена (Тилькероде) изменяет цвет до коричневатого.

Двуотражение. И в воздухе и в иммерсии можно заметить очень редко. В некоторых случаях благодаря двуотражению видно двойниковое строение и границы зерен, которые большей частью незаметны. Более интенсивно двуотражающий халькопирит всегда образован при высокой температуре и, по-видимому, имеет необычный состав.

Эффекты анизотропии в скрещенных николях всегда слабые, однако при интенсивном освещении, особенно в иммерсии, при средних увеличениях различимы. Они отчетливее у более интенсивно двуотражающих разностей. В диагональных положениях происходит просветление с цветным эффектом.

Поведение при травлении халькопирита

IV. Поведение при травлении (по Шнейдерхёну, Факерту, Мэрдочу Деви и Фарнхаму). Положительные эффекты: от HNOe, практически не травится, очень незначительное потемнение окраски; KMnOt+H2SOt быстро затравливает с образованием трудно удаляемого налета. КМп04-(- + КОН дает хорошее затравливание с образованием толстого коричневого налета, удаляемого концентрированной НС1.

Отрицательные эффекты от НС1, KCN, FeCU, HgCb, КОН, NaOH, NHJ.S и др.

Структурное травление. Шнейдерхён рекомендует КМпО4+К0Н 5 мин. Травление удается почти всегда, однако часто очень слабое. Факерт 1141 травит раствором из 2,5 части HNO3 концентрированной, 4 части НС1 концентрированной, небольшого количества 10 частей НгО. Травление дает быстро хороший эффект. НС1, согласно Си, может быть исключена. Скорость затравливания по (111) и (111) резко различна.

V. Физико-химические данные. При обычных низких температурах образования халькопирит представляет собой соединение, точно отвечающее формуле CuFeS2. При более высокой температуре, примерно выше 250°, имеет место, что вполне понятно, исходя из сходства размеров элементарной ячейки, растворимость, кубанитовой молекулы, ZnS, SnS, а также других. Избыток меди редок, но указывается также. По-видимому, CuFeS2 при высокой температуре становится кубическим и тогда, по существу, является тем же, что и «халькопирит», который представляет собой твердый раствор CuFeS2+FeS+NiS. Все эти растворенные компоненты при понижающейся температуре выделяются в результате распада частично в сложной форме, на что указывает образование кубанита, валлериита и др. Экспериментальные данные пока недостаточны; существенными являются указания Мервина и Ломбарда, Борхерта, Швартца, а также Шлегеля и Шюллера.

Результаты многочисленных попыток синтеза, детали которых рассматривать здесь невозможно, не могут быть безоговорочно перенесены на природные проявления вследствие огромных трудностей, возникающих при получении минерала с таким содержанием серы, которое соответствовало бы формуле без частичной диссоциации в решетке. В природ ных проявлениях члены со значительным недостатком серы встречаются очень редко. Во всяком случае, Хиллер показал, что высокотемпературный кубический халькопирит действительно существует. С работами Куллеруда автору не удалось ознакомиться.

Структурные особенности халькопирита

VI. Структурные особенности. Внутреннее строение зерен. Двойни- кование обнаруживается в халькопирите почти всегда. Речь идет при этом о нескольких законах. В каждом случае они различны, и какой именно из них имеет место, зависит от не вполне понятных условий, во всяком случае кажущихся несущественными. Двойники обычно тонкопластинчатые, причем форма пластинок может быть различной, но характерной только для данного проявления. Так, Н. Бюргер и М. Бюргер описывают двойники по (110) как решетчатые, по (101) как лейстовидные до ступенчатых. Ширина и длина пластинок, преобладание одного или другого типа, взаимоотношения их друг с другом сильно меняются, часто даже в одном и том же образце. Пластинки обычно распознаются при скрещенных николях, однако после травления они выступают более резко.

Двойники, и в том числе тонкопластинчатые, образуются наверняка при росте, но часто также при давлении, на что указывает их зависимость от трещин и катакластических зон, наконец при превращениях, когда возникают своеобразные ланцетовидные пластинки. Указание на ориентировку пластинок дает их отношение к располагающимся  пластинкам кубанита.

Зональное строение развито весьма редко и обычно проявляется в наросших кристаллах. В этих случаях оно становится заметным после травления и редко благодаря различиям в окраске.

Деформации очень часты. Иногда они происходят без разрыва, путем образования двойников скольжения в соответствии с описанной Мюгге и Бюргером трансляцией по (111) и тогда распознаются, в частности, по изгибам пластинок; во многих случаях проявляется катаклаз, который, однако, более редок и менее хорошо выражен, чем у сфалерита.

Распад твердого раствора. При высоких температурах CuFeS2 в состоянии растворять кубанитовую молекулу, при более низких температурах и не очень быстром охлаждении происходит распад и появляется кубанит, имеющий исключительно четко выраженную пластинчатую форму. Это было установлено также экспериментально. Присутствие кубанита является исключительно важным геологическим термометром, однако отсутствие его, несмотря на одновременное присутствие пирротина, не указывает на низкую температуру образования.

Высокотемпературные халькопириты

Во многих высокотемпературных халькопиритах присутствуют тонкие включения пылевидных, пунктирных и особенно звездчатых частиц сфалерита. Большая часть их обусловлена распадом, а наиболее крупные могли возникнуть как первично скелетовидные, при одновременном выпадении. Формы этих впервые описанных автором «звездочек сфалерита» весьма различны: исключительно четко выраженные звездочки, скелеты, имеющие вид кубического креста осей, лапчатые, кажущиеся почти мирмекитовыми. Часто они включают в ядре при диагональной ветвистости немного халькопирита. Сфалеритовые звездочки связаны только с высокотемпературными месторождениями: контактовыми, пегматитовыми, олово-рудными жилами, высокотемпературными золоторудными залежами и др. Растворение и повторное выпадение ZnS в CuFeS2 исследовалось экспериментально с разных сторон, а также автором совместно с Ломанном и Борхертом. При значительной величине экспериментально полученных сфалеритовых звездочек можно считать с достаточной вероятностью, что и очень крупные природные образования подобного рода являются телами распада.

Станнин довольно часто наблюдался точно в такой же форме, как продукт распада; весьма наглядный пример приводит Эдвардс. В высокотемпературных халькопиритах встречается в виде продуктов распада валлериит, который благодаря своим исключительным диагностическим свойствам всегда легко распознается даже в самых мельчайших зернышках. Формы и распределение могут быть совершенно незакономерными, но встречаются пунктировидные тела, расположенные строго (100) и (001), т. е. псевдокубу. спад с образованием валлериита частично исследован экспериментально Борхертом. Остальное следует смотреть в описании валлериита.

Пирротин часто содержится в халькопирите высокотемпературных месторождений в форме тонких шнурков. Согласно Стевенсону, он должен быть продуктом распада. Автор может показать на некоторых примерах, что эти шнурки отвечают разложенным кубанитовым пластинкам, и считает такое объяснение приемлемым для всех случаев. Блеклая руда редко встречается в виде настоящего распада. Чаще всего эти частички представляют собой зернышки, наросшие на старых поверхностях кристаллов.

Сам халькопирит встречается в виде телец распада во многих минералах, особенно в сфалерите, борните и станните, но также и в некоторых других. О взаимоотношениях халькопирит — борнит — халькозин.

Структура и текстура. Форма зерен. В соответствии с близкой к кубической структурой халькопирит в гомогенных агрегатах, не подвергшихся давлению, большей частью изометричный. Там, где он встречается с другими рудными минералами, он образует аллотриоморфные агрегаты и выполняет промежутки между зернами других минералов.

Зерна халькопирита

Размер зерен часто в одном и том же образце очень различен, иногда зерна достигают значительных размеров (5-8 см), в других случаях они очень мелкие. Несомненно, размеры его зерен обычно находятся в тесной связи с размерами зерен окружающих минералов. Срастание зерен. Зерна всегда сильно зазубрены; иногда тесные срастания обусловлены механическим воздействием. Поэтому раскалывание халькопирита по границам зерен при ударе наблюдается очень редко.

Расположение зерен. Благодаря проявлению упомянутой ранее трансляции халькопирит способен образовывать «свинчакоподобные» структуры развальцевания. В хорошо отполированных шлифах эти структуры едва ли можно распознать, они заметны обычно только в протравленном шлифе или в образце. Для появления таких структур не требуется больших давлений («горообразования»), вполне достаточно небольших тектонических смещений, в частности в зальбандах жил. В большинстве случаев это строение исчезает благодаря перекристаллизации. Во многих рудах, в которых наблюдается полосчатое чередование халькопирита и других минералов, такая текстура обязана развальцеванию. При этом зерна в агрегате становятся изометричными и относительно мало сдвой- никованы. Очень хорошие примеры дают Раммельсберг, Верлау и др.; таковы проявления, описанные и представленные на фотографиях Рам-дором и Факертом.

VII. Особые виды срастаний. Гелевые структуры с ритмическим выпадением хотя и редки, но наблюдались неоднократно в тех случаях, когда ритмически-скорлуповатая структура подчеркивается посторонними минералами; оно хорошо заметно даже без травления. Большей частью эти образования появляются при очень незначительных температурах. Особенно красивы проявления Нидер-Рамштадта и Редрута. Аналогичные структуры описывают Шварц, а также Батеман и Лафлин.

Мирмекитовые срастания халькопирита с другими минералами удивительно редки. Наблюдались такие срастания локально, в очень незначительном количестве со станнином, касситеритом, халькозином, сфалеритом, галенитом и др. Такие срастания обычно весьма эффектны. Сюда же относятся весьма своеобразные тесные ориентированные срастания с пиритом и сфалеритом в некоторых рудах Рио-Тинто и с пиритом в Медзянке, Польша.

Замещения. Халькопирит самый распространенный минерал в рудах. Поэтому активные и пассивные замещения наблюдались в самых различных видах. Особенно активно халькопирит замещает пирит, пирротин, сфалерит и др., а также жильные минералы. Очень часто трудно сказать, имеет место замещение или выполнение открытых трещин за счет отложения из растворов или вдавливания в трещины в пластическом состоянии при воздействии давления. Встречаются необычные формы замещения, однако многое, что объяснялось как замещение, не является таковым. При гипогенных и гипергенных замещениях неблагородный рудный минерал обычно замещается более благородным, однако это правило, особенно в гипогенных условиях, имеет много исключений.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован.