第十四章 硫化物大类

结晶学及矿物学➢吉林大学地球科学学院此大类矿物约350种，硫化物占200种以上，此外见有硒、碲、砷化合物，而锑化物和铋化物少见。本大类矿物约占地壳总重量的

0.15%，其中以铁的硫化物占绝大部分，其余者占地壳总重量的0.001%。本大类矿物尽管分布有限，但可以形成富集（有色金属矿床），是Cu、Pb、Zn、Sb、Mo等有色金属和稀有分散元素（Ga、In、Ge、Re）的主要来源。第一节

概述一

化学成分1.阳离子——主要为位于周期表右侧的铜型离子及靠近铜型离子一侧（Fe的右侧）的过渡型离子，主要包括Cu、Pd、Zn、Ag、Hg、Fe、Co、Ni、Mo等，与硫、硒（Se）、碲（Te）、砷、锑（Sb）、铋（Bi）等具有明显的亲和性，因此称为“亲硫元素”。所形成的化合物几乎都不溶于水。2.阴离子有三种：S2-：形成简单硫化物；[S2]2-、[Se2]2-、[Te2]2-、[As2]2-、[AsS[SbS]3-:主要与Fe、Co、Ni、Pt等过渡型离子相结合形成对硫化物，基本上缺乏简单硫化物中常见的Cu、Pb、Zn等铜型型离子；[AsS3]3-、[SbS3]3-：S与半金属元素As、Sb、Bi组成络阴离子团后，再与Cu、Ag、Pb等形成硫盐。砷（As）、锑（Sb）、铋（Bi）具有双重性，既可作为阳离子，也可作为阴离子，如雄黄（AsS）、红砷镍矿（NiAs）等二

晶体化学特征1.化学键：具有多键性——离子键向共价键过渡，以共价键为主（离子极化），并常含有金属键。其键性由原子的电子结构组态所决定。如,黄铁矿(FeS2):Fe-Fe间为金属键，Fe-S间为离子键;S-S为共价键—离子键。3.类质同象：此大类矿物中离子间类质同像广泛，并且等价、异价类质同像均有发生。阴离子：S、Se、Te可形成类质同象替代（完全—不完全）。如，方铅矿：Se—S，可形成完全类质同象，硒铅矿(PbSe)；辉钼矿：Se—S，可形成不完全类质同象，Se≤25％，Mo(S、Se)2。阳离子：遵循对角线法则（异价类质同象）及纵坐标法则（等价类质同象），广泛出现，一些稀有分散元素呈类质同像出现。如，MoS2中的Re，ZnS中的Ga、In、Ge等。同质多像：黄铜矿（CuFeS2）（四方晶系）→→等轴黄铜矿辰砂（HgS）（三方晶系）→→黑辰砂（等轴晶系）多型：辉钼矿（MoS2）:2H-辉钼矿、3R-辉钼矿（富Re）4.同质多像和多型：比较普遍大多数硫化物的晶形完好。简单硫化物：通常对称程度较高，多为立方或六方晶系对称；少数为正交和单斜晶系对称。集合体常为粒状、柱状、片状等，例：方铅矿、红砷镍矿、辉钼矿；复硫化物：晶形常完好，集合体常为致密块状或粒状，如黄铁矿、毒砂等；硫盐：主要为单斜和正交晶系对称，形态多呈粒状或块状集合体。三

形态1.光学性质四

物理性质该大类矿物的物理性质由过渡键键性和阳离子性质决定共价键—离子键—金属键（大多数矿物）：矿物多呈金属色（铅灰、锡白、铜黄、铜红等），金属光泽，条痕色（深黑—灰黑），不透明；共价键—离子键（少数矿物，阳离子主要为As、Hg等）：矿物常呈彩色（非金属色），条痕为浅彩色，金刚光泽，半透明。解理：大多数简单硫化物具完好的解理（方铅矿、闪锌矿、辉钼矿、辰砂等),而复硫化物的解理不发育。硬度简单硫化物和硫盐的硬度一般在2~4，具层状结构者（辉钼矿等），其硬度为1~2，而复硫化物的硬度常为5~6.5。2.力学性质复硫化物的硬度增高——哑铃状的对阴离子呈近似的立方最紧密堆积，对阴离子本身之间具有强烈的共价键，而使两个阴离子的距离大为缩短（S－S间为0.205nm，而2个S离子的半径和为0.35nm）。如，黄铁矿中哑铃状的对硫离子的长轴方向在结构中分别平行于立方体晶胞的4根体对角线而呈交错配置，使各方向的键力相近,因而黄铁矿的硬度显著增大，且解理不完全.相对密度：一般在4以上（如辰砂≈8.0-8.2，PbS≈7.4-7.6），阳离子为As时一般小于4（雄黄、雌黄），与矿物的原子量有关。磁

性：磁黄铁矿具有弱磁性。3.其他性质各种地质作用均可产出,室温—1000℃以上均可五

成因及产状1.岩浆熔离作用：岩浆作用晚期，随着温度降低，Fe、Ni、Cu等的硫化物开始结晶熔离，形成硫化物矿床。例：超基性岩中的铜镍硫化物矿床（金川）。2.热液作用：大部分硫化物矿床与此种成矿作用有关。高温热液:300-500℃,如辉铋矿、辉钼矿等中温热液:200-300℃,如黄铜矿、黄铁矿、方铅矿等低温热液:50-200℃,如辉锑矿、雄黄、雌黄、辰砂等变质作用：主要是接触交代作用，如黄铜矿、黄铁矿、方铅矿、闪锌矿、磁黄铁矿等沉积作用：在还原环境可形成黄铁矿、白铁矿等硫化物。表生作用：可以形成次生硫化物的富集带，形成辉铜矿、铜蓝等矿物。可以提炼有色金属（Cu、Pd、Zn、Sb、Bi、Mo等）及稀有元素（Ga、In、Ge、Re）；可作为光学功能材料，如方铅矿、闪锌矿、辉锑矿、辰砂等；化工及制药：黄铁矿提S，Hg的原料；辰砂、雌黄、雄黄可作药用矿物。六

用途简单硫化物(及其类似化合物)类：划分13个族：辉铜矿族、方铅矿族、闪锌矿族、辰砂族、磁黄铁矿族、镍黄铁矿族、黄铜矿族、斑铜矿族、辉锑矿族、雌黄族、雄黄族、辉钼矿族、铜蓝族。对硫化物(及其类似化合物)类：黄铁矿—白铁矿族、辉砷钴矿—毒砂族。硫盐类：黝铜矿族、淡红银矿族。七

分

类第二节

矿物各论—

简单硫化物类方铅矿族闪锌矿族黄铜矿族磁黄铁矿族辰砂族辉锑矿族雌黄族雄黄族辉钼矿族斑铜矿族1

方铅矿族【方铅矿】PbS晶形为立方体或

立方体＋八面体，集合体为粒状或致密块状。铅灰色；条痕为黑色；金属光泽；不透明。

硬度2.5；解理平行于｛100｝完全；相对密度为7.4-7.6；具有弱导电性。产于各种热液作用过程（中、低温为主）。方铅矿【闪锌矿】ZnS通常为粒状、致密块状集合体。物理性质随

Fe含量的变化而变化。

Fe含量增大，颜色：浅褐色－褐色－黑色；条痕：淡黄色－浅褐色－褐色；半透明－不透明，金刚光泽－半金属光泽。平行于{110}完全解理；Fe含量增大，硬度增大(3.5-4)；相对密度却下降(3.9-4.2)。2闪锌矿族闪锌矿3黄铜矿族CuFeS2有3种同质多像变体：550℃以上时为等轴晶系变体（阳离子在结构中呈无序分布，闪锌矿型结构）；550-213℃时为四方晶系变体（最常见，阳离子在结构中撑有序分布，对称性降低）；低于

213℃时为斜方晶系变体。【黄铜矿】CuFeS2晶形少见，一般为致密块状集合体。铜黄色，常有蓝色、紫色、褐色等斑状锖色；条痕为绿黑色；不透明，金属光泽。硬度3-4，比重4.1-4.3。可见于各种地质作用中，如铜镍硫化物岩浆矿床、斑岩铜矿接触交代矿床、各种热液（包括火山热液）成因铜矿床，以及沉积成因的层状铜矿床等，外生斑铜矿形成于铜镍硫化物矿床的次生硫化物富集带。黄铜矿【磁黄铁矿】Fe1-xS2晶形少见，一般为致密块状集合体。暗青

铜黄色，常有黑色、褐

色等锖色；条痕为灰黑

色；不透明；金属光泽。硬度4，相对密度4.6-4.7。具磁性。可见于各类内生矿床中，如铜镍硫化物岩浆矿床、接触交代矿床，以及一系列热液矿床等。4磁黄铁矿族【磁黄铁矿】Fe1-xS2【辰砂】HgS晶形主要为菱面体、柱状或厚板状,集合体一

般为粒状,有时为致密块

状或被膜状。猩红色,时

有铅灰色锖色;条痕红色;半透明;金刚光泽。平行

于{1010}完全解理,解理面上常见横的聚片双晶纹;

硬度2,相对密度8.05。常见于低温热液矿床中。5辰砂族辰砂【辉锑矿】Sb2S3晶形少见,一般为致密块状集合体。铅灰色或钢灰色,常有蓝色、紫色、褐色等斑状锖色;条痕为黑色;不透明;金属光泽。平行于{010}完全解理,解理面上常见横的聚片双晶纹;硬度2,相对密度4.52-4.62。遇KOH,矿物表面立刻出现黄色,随后变桔红色。常见于低温热液矿床中。6辉锑矿族辉锑矿【雌黄】As2S3晶形一般为板状或短柱状，集合体一般为片状、梳状或土状块体。柠檬黄色；条痕为鲜黄色；半透明；油脂光泽至金刚光泽。平行于{010}极完全解理；硬度1.5-2，相对密度3.5。薄片具

挠性。常见于低温热液矿床中。7雌黄族雌黄【雄黄】As4S4晶形一般为柱状，细小，集合体一般为致密粒状或土状块体。桔红色；条痕为淡桔红色；半透明；晶面为金刚光泽，断口为

树脂光泽。平行于{010}完全解理；硬度1.5-2，相对密度3.6。长期受光照作用，可转变为淡桔红色粉末。常见于低温热液矿床中。8雄黄族雄黄【辉钼矿】MoS2晶形呈六方板状

(少见),一般为鳞片状集合体。铅灰色:条痕为亮铅灰色,在上釉瓷板上为带微绿的灰黑色;不透明;金属光泽。平行于{0001}极完全解理,薄片具挠性;硬度

1,相对密度5.0。有滑腻感。常见于高、中

温热液矿床中。9辉钼矿族辉钼矿【斑铜矿】Cu5FeS4晶形少见,一般为致密块状或不规则粒状集合体。新鲜面呈暗铜红色,风化面常呈暗紫色、蓝色等斑状锖色;

条痕为灰黑色;不透明;金属光泽。硬度3;相对密度5±。可见于各种地质作用中,如铜镍硫化物岩浆矿床、斑岩铜矿、接触交代矿床、各种热液(包括火山热液)成因铜矿床,以及沉积成因的层状铜矿床等。10斑铜矿族黄铁矿－白铁矿族辉砷钴矿－毒砂族二

复硫化物类二复硫化物类二

1

黄铁矿－白铁矿【黄族铁矿】Fe[S2]晶形为较好，常呈立方体、五角十二面体或八面体，晶面条纹常见，集合体为粒状、浸染状或致密块状。浅铜黄色，黄褐色锖色；条痕为绿黑