Введение

Сфалерит – сульфидный минерал с химической формулой (Zn,Fe)S. Это наиболее важное рудное образование цинка. Сфалерит встречается в различных типах месторождений, но преимущественно в осадочных эклогативных, месторождениях типа долины Миссисипи и вулканогенно-массивных сульфидных месторождениях. Он ассоциируется с галеной, халькопиритом, пиритом (и другими сульфидами), кальцитом, доломитом, кварцем, родохозитом и фторитом. Немецкий геолог Эрнст Фридрих Глокер открыл сфалерит в 1847 году, дав ему название на основе греческого слова sphaleros, означающего "обманчивый", из-за сложности идентификации минерала. Помимо цинка, сфалерит является рудой кадмия, галлия, германия и индия. Шахтёры часто называют сфалерит цинковым блендом, чёрным жаком и рубиновым блендом. Марматит – непрозрачная чёрная разновидность с высоким содержанием железа.

Привычка и структура кристаллов

Сфалерит кристаллизуется в гранецентрированной кубической структуре типа цинковой обманки, которая получила своё название от этого минерала. Эта структура относится к гексатетраэдрическому кристаллическому классу (пространственная группа F3m). В кристаллической структуре ионы серы, цинка или железа занимают узлы гранецентрированной кубической решётки, при этом две решётки сдвинуты относительно друг друга таким образом, что цинк и железо тетраэдрически координированы с ионами серы, и наоборот. К минералам, сходным со сфалеритом, относятся минералы группы сфалеритов, включающие сфалерит, коларадоит, гаулеит, метациннабарит, стиллеит и тиеманнит. Структура тесно связана со структурой алмаза. Постоянная решётки для сульфида цинка в структуре цинковой обманки составляет 0,541 нм. Сфалерит встречается в виде псевдоморфоз, повторяя кристаллическую структуру галенита, тетраэдрита, барита и кальцита. Сфалерит может образовывать двойники по закону спиннели, с осью двойнирования [111]. Химическая формула сфалерита – (Zn,Fe)S; содержание железа обычно увеличивается с повышением температуры образования и может достигать 40%. Кадмий может замещать до 1% цинка, а марганец обычно присутствует в сфалеритах с высоким содержанием железа. В чистом виде это полупроводник, но при увеличении содержания железа он переходит в проводящее состояние. Твёрдость по шкале Мооса составляет от 3,5 до 4. В тонких срезах сфалерит проявляет очень высокий положительный рельеф и выглядит бесцветным, бледно-жёлтым или коричневым, без плеохроизма. Сфалерит обладает характерной триболюминесценцией жёлто-оранжевого цвета. Обычно образцы, разрезанные на пластины, идеально подходят для демонстрации этого свойства.

Сорты

Жемчужный, бесцветный до бледно-зеленого сферит из Франклина, штат Нью-Джерси (см. Франклинская печь), обладает высокой оранжевой и/или синей флуоресценцией под длинноволновым ультрафиолетовым излучением и известен как клейофан – почти чистая разновидность ZnS. Клейофан содержит менее 0,1% железа в кристаллической структуре сферита. Красный, оранжевый или коричневато-красный сферит называют рубиновым блендом или рубиновым цинком, а темноокрашенный сферит – черным джеком. Гидротермальные месторождения, осадочные пласты, вулканогенно-массивные сульфидные месторождения (VMS), месторождения типа долины Миссисипи (MVT), гранит.

Седиментарный экшалитив

Примерно 50% цинка (из сфалерита) и свинца добывается из осадочных эксалативных (SEDEX) месторождений, представляющих собой слоистые сульфиды свинца и цинка, формирующиеся в гидротермальных источниках на морском дне. Металлы выпадают в осадок из гидротермальных флюидов и содержатся в сланцах, карбонатах и органически богатых глинистых сланцах в междуговых бассейнах и нереализованных континентальных рифтах. Основными рудными минералами в месторождениях SEDEX являются сфалерит, галенит, пирит, пирротит и марказит, с небольшими количествами сульфосолей, таких как тетраэдрит, фрибергит и булангерит; общая концентрация цинка и свинца обычно варьируется от 10 до 20%.

Тип долины Миссисипи

Подобно SEDEX, месторождения типа долины Миссисипи (MVT) также являются месторождениями свинца и цинка, содержащими сфалерит. Однако на них приходится лишь 15–20% запасов цинка и свинца, их тоннаж на 25% меньше, чем у месторождений SEDEX, а содержание металлов составляет 5–10% Pb + Zn. Минеральный состав руды аналогичен месторождениям SEDEX: сфалерит, галена, пирит, пирротин и марказит, с небольшими примесями сульфосальтов.

Массивный сульфид вулканогенный

Вулканогенные месторождения массивных сульфидов (VMS) могут быть богаты медью и цинком, цинком и свинцом, или медью, свинцом и цинком, и составляют 25% мировых запасов цинка. Наиболее распространенными рудными минералами являются пирит, халькопирит, сфалерит и пирротин.

Металлическая руда

Сфалерит является важной рудой цинка; около 95% всего первичного цинка извлекается из руды сфалерита. Однако, благодаря переменному содержанию примесных элементов, сфалерит также является важным источником ряда других металлов, таких как кадмий, галлий, германий и индий, которые замещают цинк в его составе. Изначально руда называлась шахтерами блендой (от немецкого blind или deceiving – «слепой» или «обманчивый»), поскольку она похожа на галени́т, но не содержит свинца.

Медь и бронза

Цинк в сфалерите используется для производства латуни, сплава меди с 3–45% цинка. Сфалерит также мог использоваться в процессе цементации при производстве латуни в Северном Китае в XII–XIII веках нашей эры (эпоха Цзинь). Помимо латуни, цинк из сфалерита может быть использован для производства некоторых видов бронзы; бронза преимущественно состоит из меди, которая сплавляется с другими металлами, такими как олово, цинк, свинец, никель, железо и мышьяк.

Другое

Юльский мрамор – сфалерит встречается в виде включений в юльском мраморе, который используется в качестве строительного материала для Мемориала Линкольна и Могилы Неизвестного солдата. Оцинкованное железо – цинк из сфалерита используется как защитное покрытие для предотвращения коррозии и ржавления; применяется в конструкциях опор линий электропередач, гвоздях и автомобилях. Ювелирный камень.