对硫硫化物矿物类

三、对硫硫化物矿物类

这一类矿物主要为金属阳离子与［S₂］^2－、［AsS］^2－形成的硫化物，以密度大、硬度大、无解理为其特征。

（一）Fe［S₂］与毒砂族

这两族主要包括的矿物种有黄铁矿、白铁矿、毒砂，它们主要特征见表14－7。其他特征如下：

1.化学成分

黄铁矿：成分中Co、Ni以类质同象方式替代Fe，其中Co可达14％，Ni可达20％。矽卡岩中黄铁矿的Co/Ni为1∶5～10；岩浆型铜镍硫化物矿床中黄铁矿的Co/Ni为1∶10～25。而As、Se、Te可以类质同象方式替代S，而Cu、Ag、Au等元素常以细分散状或子包体存在于黄铁矿中。黄铁矿的a₀值随含Co、Ni量的增加而增大。

白铁矿：常含有As、Sb、Bi、Ni、Co、Cu、Tl等混入元素，其中As与Tl成正比关系，高Tl的白铁矿常形成于胶体成因环境。

毒砂：成分中常含有Co、Ni代替Fe；也常含有Ag、Au、Cu、Pb、Bi、Sb等呈机械混入物出现的元素。成分中As/S比值的大小与形成温度、压力有关，高温形成的毒砂As高；低温形成的毒砂As低；形成毒砂的压力越大，则S高。

表14－7　黄铁矿、白铁矿、毒砂主要特征

2.晶体结构

黄铁矿：晶体结构为衍生的氯化钠型。如图14－10所示，结构中Fe²⁺代替了Na⁺的位置，［S₂］^2－代替了Cl^－的位置。但［S₂］^2－的长轴方向与相当晶胞1/8的小立方体之对角线一致，在结构中交错排列互不切割。化学键为［S₂］^2－间以共价键联结，［Fe－S］间以金属键和离子键联结。各方向上键力相近，使得黄铁矿晶体解理不发育，晶体硬度增大。

图14－10　黄铁矿晶体结构（左为立体图，右为俯视图）

图14－11　a－e为黄铁矿常见晶体形态（引自潘兆橹，1993）
a立方体｛100｝；o八面体｛111｝；e五角十二面体

白铁矿：晶体结构见图14－12，Fe²⁺处于斜方晶胞的角顶和中心。［S₂］^2－以轴向与c轴相斜交。［S₂］^2－的两端位于Fe²⁺形成的三角形的中心。离子间的化学键与黄铁矿的相似，所以晶体也具有高硬度、无解理等性质。

毒砂：晶体结构为似白铁矿型。见图14－13。只是在结构中As代替了［S₂］^2－中的一个S，其余离子位置与白铁矿的离子位置相同，所以晶体也具有高硬度和解理性差的特性。

图14－12　白铁矿晶体结构（左为立体图，右为前视图）

图14－13　毒砂晶体结构（左为立体图，右为前视图）

3.成因产状与矿物共生组合

黄铁矿为地壳上分布最广泛的硫化物矿物，可形成于各种地质环境下。内生环境下，在岩浆型的铜镍硫化物矿床中，黄铁矿常与磁黄铁矿、黄铜矿、镍黄铁矿等矿物共生；在接触交代型的矽卡岩矿床中，黄铁矿常与磁黄铁矿、黄铜矿、方铅矿、闪锌矿、石榴石、透辉石等矿物共生；在高温热液矿床中，黄铁矿与辉铋矿、辉钼矿、毒砂、磁黄铁矿、黄铜矿等矿物共生；中温热液矿床中，黄铁矿与方铅矿、闪锌矿、黄铜矿、石英、白云石等矿物共生。

外生条件下，黄铁矿可形成于沉积岩、煤系等地层中，常以团块状、结核状、镜体状、树枝状、葡萄状等与白铁矿、伊利石、高岭石等同产出。

变质条件下，在还原环境中，黄铁矿可由磁铁矿、赤铁矿、辉石、角闪石等矿物分解而形成。

在氧化环境下，黄铁矿可变成铁的硫酸盐矿物（如黄钾铁矾等）和褐铁矿等，并且褐铁矿常呈黄铁矿的假象。

白铁矿形成范围比较局限，不形成巨大的堆积。在低温热液矿床中，白铁矿可呈胶状体与黄铁矿、黄铜矿、闪锌矿、方铅矿、雌黄、雄黄等矿物共生；外生成因白铁矿形成于泥质、砂泥质及碳质地层中，以结核状产出。变质高温条件下白铁矿可转变为黄铁矿。

在氧化环境下，白铁矿可变成铁的硫酸盐矿物（如黄钾铁矾等）和褐铁矿等外生铁矿物。

毒砂形成范围比较广泛，主要形成于高、中温热液矿床中。高温热液环境下毒砂常与锡石、黑钨矿、辉铋矿、黄铁矿、电气石、云母、黄玉、绿柱石、石英等矿物共生；中温热液矿床中毒砂与黄铜矿、方铅矿、闪锌矿等共生；在接触交代矿床中毒砂常与磁黄铁矿、磁铁矿、黄铜矿等共生。

在氧化条件下，毒砂可变为臭葱石。

4.鉴定特征

黄铁矿：浅黄铜色，立方体晶面有条纹（见图14－11），硬度大，无解理。

白铁矿：极浅黄铜色，硬度大，无解理。

毒砂：锡白色，硬度大，锤击有蒜臭味。

5.用途

黄铁矿主要为制造硫酸的矿石原料。硫酸常用于化工、橡胶、造纸、农药、化肥、染料等行业中。砷在黄铁矿中为有害物质，当含有金、钴、镍、银时可综合利用。

白铁矿同样可作为制造硫酸的矿石原料。

毒砂为提取砷的主要矿石原料，各种砷化物可用在农业、制革、木材防腐、玻璃、冶金、医药、颜料等行业中。当含金时可综合回收。