4.5. Руды меди, свинца и цинка

Медь добывается из сульфидных медно-никелевых, медно-колчеданных, полиметаллических, порфировых медных и медно-молибденовых месторождений, медистых песчаников и рудных сланцев (типа мансфельских).

Минералы меди

Халькопирит CuFeS₂ (медный колчедан) достаточно распростра­нённый рудный минерал. Халькопирит образует сплошные массы, про­жилки, каемки и часто содержится в виде мелких включений в пирите, сфалерите, блеклых рудах. Электричество халькопирит проводит слабо. С содой на угле при испытании пламенем дает королёк меди.

Под микроскопом в отраженном свете халькопирит жёлтый (R=

47 %), а в присутствии галенита становится особенно ярким, желтым, с самородной медью – зеленоватым. В присутствии самородного золота цвет халькопирита воспринимается как зеленоватый. Обычно халькопирит наблюдается в виде аллотриоморфных выделений, мелких жилок, петельчатых образований, иногда образует колломорфные скопления совместно со сфалеритом и пиритом. Присутствие в его составе примеси селена придаёт его полированной поверхности коричневатый цвет. Рельеф III группы. Микротвёрдость халькопирита 165–260 кгс/мм². Изотропный, но иногда ведёт себя как слабо анизотропный (желто-коричневый до синевато-зеленого) и в таком случае он проявляет за­метное двуотражение.

Халькопирит образует структуры распада твердых растворов со сфалеритом, кубанитом, пирротином, станнином, миллеритом, бор­нитом. Часто встречается в виде эмульсиевидной вкрапленности в сфа­лерите (рис. 18).

Рис. 18. Эмульсионная вкрапленность халькопирита в сфалерите.

По периферии снимка в агрегате сфалерита – мелкие выделения галенита

и халькопирита. Тёмное в верхней части и в центре снимка – кварц. 126^х

В рудноалтайских месторождениях, тяготеющих к Иртышской зоне смятия, в виде тонкой вкрапленности в халькопирите встречается валлериит CuFeS₂•(Mg,Fe,Al)OH_2–3 (это магнитный минерал). Макроскопически по цвету он похож на пирротин, но чертится ногтем.

Валлериит в отраженном свете по цвету сильно двуотражает R=

15 % (тускло-серый) – 46 % (белесо-желтый). От молибденита отли­чается латунно-желтым цветом в сечении параллельном удлинению (а молибденит в этом положении белый). Валлериит сильно анизотропный с цветным эффектом (в диагональном положении он светлый с си­невато-серым оттенком или ярко-жёлтый).

Халькопирит легко полируется, без трещин. Но если халькопирит был образован в результате разложения кубанита CuFe₂S₃, то при поли­ровке он обнаруживает трещины спайности.

Под влиянием HNO₃ полированная поверхность халькопирита слабо буреет, иногда этот реактив не действует. НС1 и КОН на халькопирит не действуют. Под влиянием паров царской водки на его полированной поверхности образуется сплошная коричневая иризирующая пленка и выявляется зернистая структура сплошных агрегатов. Для выявления структуры можно использовать Н₂O₂ (30 % – водный раствор) + NH₄OH или травить парами царской водки в течение 10-20 секунд. Под воздействием насыщенного раствора AgNO₃ поверхность халькопирита темнеет, что отличает его от самородного золота.

Халькопирит в рудах тесно ассоциирует с пиритом.

Пирит FeS₂ является наиболее распространённым рудным минералом и встречается в разных генетических типах рудных месторождений. Пиробычно ассоциирует с другими сульфидами железа, халькопиритом и сфалеритом. Пириты часто содержат тонкодисперсные включения сульфидов кобальта, никеля, меди, мышьяка, олова и самородного золота.

Скопления пирита при их большой концентрации (при содержании до 45–50 % в рудах) используют в химической и металлургической промышленности в случае отсутствия в их составе вредной примеси мышьяка.

В отраженном свете пирит яркий (R=53 %) и имеет в свежем аншлифе желтоватый цвет, а в полежавшем – желтый. Изотропный. Слабо проводит электричество. Полируется хорошо, но медленно. Рельеф VII группы. При длительной полировке возникает резкий рельеф между пиритом и окружающими его более мягкими минералами. Вследствие деформации, встречаются отдельные случаи проявления очень слабого эффекта анизотропии.

Пирит травится HNО₃, при этом от может либо вскипать либо нет, но при травлении на его полированной поверхности образуется корич­невое пятно (этим он отличается от кобальтина, который, в отличие от пирита крупных массовых мономинеральных скоплений не образует). При травлении HNО₃ + CaF₂ выявляется микроструктура зёрен и сплошных агрегатов пирита.

Блеклые руды имеют блеклый тон в изломе (отсюда название этой довольно многочисленной группы минералов). По химическому составу блеклые руды представляют собой группу минералов с общей формулой Me₁₂X₄S₁₃ (где Me – медь, которая изоморфно замещается цинком и железом, реже серебром и ртутью, X – мышьяк и сурьма, S – сера, может изоморфно замещаться селеном). Блеклые руды содержат примеси Мn, Мо, Bi, Au, Ag, Co, Те, Se, Cd, Hg. Электропроводность блеклых руд слабая.

Крупными скоплениями блёклых руд отличаются медно-мышьяковые жильные месторождения. Блеклые руды обычно встречаются в составе полиметаллических и колчеданных месторождений, тесно ассоциируя в сульфидных рудах с пиритом, халькопиритом и сфалеритом.

Под микроскопом в отраженном свете для блеклых руд характерен сероватый цвет с различными оттенками сероватого, голубоватого, синеватого, желтоватого и зеленоватого цветных тонов (R=29 %). Рельеф IV группы (выше галенита и халькопирита). Включения блеклой руды в галените отличаются от мелких включений бурнонита своей изотропностью.

Для блеклых руд характерны буровато-красные и красные внутренние рефлексы.

Тетраэдрит в отраженном свете сероватый с оливково-коричневым оттенком (в кедровом масле этот оттенок усиливается), но богатые железом его разности серые. В порошке красно-коричневый или чёрный. От действия царской водки его полированная поверхность тускнеет и иризирует. Тетраэдрит встречается в золоторудных жильных кварцево-сульфидных месторождениях и является концентратором примеси золота.

Теннантит в отраженном свете зеленоватый или голубоватый с синеватым оттенком у богатой цинком разности. На фоне сфалерита или жильных минералов теннантит кажется белым, а в присутствии га­ленита – серым.

Теннантит часто встречается в рудах колчеданного типа, обогащенных свинцом и цинком. Он является также характерным минералом медных и медно-молибденовых месторождений, где ассоциирует с энаргитом и халькопиритом.

Богатые висмутом разности блеклых руд имеют кремово-коричнево-белые оттенки.

Серебросодержащие разности блеклых руд отличаются резким синеватым оттенком и обладают яркими красными внутренними рефлексами.

Молибденсодержащая разность блеклых руд в отраженном свете желтоватая, часто с зональной резко меняющейся окраской.

Ртутьсодержащая разность блеклых руд в отраженном свете матово-кремовая.

Блеклые руды часто содержатся в халькопирите в виде продуктов распада твердых растворов, подобно арабским знакам (рис. 19).

Рис. 19. Мирмекитовые срастания блеклой руды (серое) и халькопирита

(белое). Чёрное в центре – карбонаты. В иммерсии. 500^х, Перу. По П. Рамдору

Блеклые руды изотропны, но разности испытавшие давление – об­наруживают анизотропию.

Микротвёрдость блеклых руд изменяется от 230 до 425 кгс/мм². Микротвёрдость блеклых руд непрерывно возрастает по мере увеличения в составе блеклых руд содержания мышьяка и уменьшением сурьмы. Микротвердость тетраэдрита – 280 кгс/мм², теннантита – 390 кгс/мм² .

Полированная поверхность блеклых руд от паров HNО₃ тускнеет, другие стандартные химические реактивы на блеклые руды не действу­ют. Для структурного травления блеклых руд используют НС1 + СгО₃ (50 %) – травление происходит в течение 30 секунд; можно использовать КМnO₄ + КОН (20 %), в течение 60 секунд.

Под микроскопом в отраженном свете блеклые руды можно спутать с минералами серебра, но, в отличие от блеклых руд, эти минералы анизотропны и значительно мягче. Схожий с блёклыми рудами бурнонит CuPbSbS₃ в отличие от них в отраженном свете имеет более синий оттенок и отчётливо анизотропный. Куприт в отличие от блёклой руды при косом освещении просвечивает красным светом.

Борнит Cu₅FeS₄ (пёстрая медная руда) содержит примеси Ag, Bi, Sn, Ga, Ge.

Борнит является и гипогенным и вторичным минералом. Встречается в сплошных массах или в виде неправильных зёрен. Его цвет розово-коричневый. Пространственно ассоциирует с магнетитом, халькозином, халькопиритом, кубанитом. В зоне окисления борнит замещается ковеллином и халькозином.

Борнит принадлежит к кубической сингонии, при температуре ниже 200 °С переходит в ромбическую модификацию (псевдокубический борнит).

С пирротином борнит в одной парагенетической ассоциации никогда совместно не встречается. В медно-никелевых сульфидных рудах встречаются случаи совместного нахождения пирротина и борнита, принадлежащих к разновозрастным наложенным минеральным ассоциациям.

Борнит часто содержит пластинки халькопирита и халькозина в качестве продуктов распада твёрдых растворов.

Под микроскопом в отраженном свете борнит коричнево-розовый, иногда с голубоватым оттенком, до розовато-желтого (рис. 20). В аншлифе потемнение поверхности идет медленно, со временем окраска становится красноватой и фиолетовой. Борнит изотропен или слабо анизотропен вследствие деформации при тщательной полировке. Двуотражение слабое. (R=21 %). Рельеф III группы. Микротвёрдость борнита 84–133 кгс/мм .

В борните в виде пластинчатых вростков может присутствовать халькопирит и халькозин. Эти вростки обычно расположены закономерно, в виде решетки. Такие решетчатые структуры представляют собой структуры распада твёрдых растворов. В борните в виде пятнистых и петельчатых выделений может присутствовать халькозин. Халькозин и борнит образуют также тесные взаимные графические прорастания. Кроме того, борнит может содержать мелкие включения фаматинита, энаргита и люцонита, которые, в отличие от борнита, имеют менее розовый цвет.

В свежем аншлифе борнит сходен с пирротином, но быстро приобретает фиолетовый оттенок. Затем на полированной поверхности образуются буроватые, зеленоватые и голубоватые налёты. С борнитом в отраженном свете имеет сходство германит Cu₆FeGeS₈, но он светлее борнита, серо-розовый, и не имеет такого коричневато-розового оттенка как борнит. При воздействии HNО₃ на полированную поверхность бор­нита в аншлифе она вскипает, буреет, при этом выявляются трещины спайности, НСl и КОН на полированную поверхность борнита не действуют. На германит стандартные реактивы не действуют, а от царской водки он медленно окрашивается в светло-коричневый цвет. Борнит можно спутать в аншлифе с энаргитом.

Рис. 20. Борнит-халькозиновые скопления цементируют обломочные

частицы в медистых песчаниках. Удоканское месторождение.

Северное Забайкалье. 68^х

Энаргит Cu₃AsS₄ имеет светло-розово-коричневый цвет (его цвет светлее борнита), а в диагональном сечении имеет фиолетово-красный, светло-оливково-зелёный цвет и слабое двуотражение (R=29–31 %). В кедровом масле у энаргита появляются голубовато-серые тона окраски, а отражательный плеохроизм в масле в розовых тонах с жёлтым, розовым, фиолетовым оттенком. В отличие от борнита энаргит сильно анизотропный (эффект анизотропии в красно-фиолетовых, светло-оливково-зелёных тонах). Некоторые разности энаргита имеют темно-красные внутренние рефлексы. Полируется энаргит хорошо.

Халькозин Cu₂S обычно встречается в виде мономинеральных тонкозернистых агрегатов. Спайность несовершенная. Халькозин чаще всего ассоциирует с борнитом. Иногда содержит примеси виттихенита Cu₃BiS₃ в виде механической примеси или продукта распада твёрдого раствора.

Халькозин – полиморфное кристаллическое образование. Сущест­вует несколько модификаций халькозина: орторомбическая, моноклин­ная, гексагональная, кубическая.

Орторомбическая модификация халькозина (медный блеск) со­держит примеси Fe, Co, Ni, As, Au за счет включений других минералов.

Кубический халькозин (дигенит) образует октаэдрические кристаллы. Химический состав непостоянный.

Дигенит встречается в ассоциации с халькозином и борнитом, со­держит ориентированные срастания борнита.

Поскольку халькозин имеет много природных модификаций, в от­раженном свете его цвет непостоянный.

Под микроскопом цвет халькозина может быть серо-белым с голубоватым оттенком или изменяться от ясно-голубого до синего, халькозин может иметь и розовый цвет. Светло-синий халькозин образует структуру распада с ковеллином, а розовый – с борнитом. Розовая разновидность обнаруживает анизотропию в розоватых и голубоватых тонах.

Гипогенный халькозин образует структуры распада твёрдых рас­творов и наблюдается в виде лезвиевидных пластинок, образующих совместно тонкую решетку.

Халькозин хорошо полируется, его полированная поверхность сильно блестящая и обычно исштрихована. (R=31 %). Рельеф I группы Микротвёрдость 64–98 кгс/мм².

Следует иметь в виду, что если при монтировке аншлифов с халькозином использовать обычный пластилин, то полированная поверхность халькозина может покрыться налётом, наподобие плесени.

Халькозин легко плавится и окрашивает пламя в голубой цвет, растворяется в НNО₃, выделяя серу и окрашивая раствор в зеленый цвет. При воздействии НNО₃ полированная поверхность халькозина вскипает, синеет, выявляется спайность. От воздействия FeCl₃ поверхность синеет и выявляется структура. НСl и КОН не действуют. Структура выявляется HNO₃.

Ковеллин CuS (медное индиго) обычно содержит примеси Fe, Pb, Ag, Se и представляет собой вторичный минерал, образующийся в зоне вторичного сульфидного обогащения. Ковеллин образуется при окисле­нии борнита, халькопирита, галенита, сфалерита, блеклых руд, бурно-нита, энаргита. Иногда он замещает халькозин.

В отраженном свете ковеллин синий разных оттенков, ярко-голубой до сине-белого. В сечении параллельном оптической оси ковеллин синий, а в сечении перпендикулярном оптической оси – белый со слабым синеватым оттенком. В сечении, параллельном плоскости спайности ковеллин в кедровом масле приобретает красно-пурпурный цвет, в спирте – темно-пурпурный цвет, в метилениодате – серо-красный. (R= 18–26 %).

Ковеллин имеет сильное двуотражение (его окраска изменяется от светло-голубовато-серой, бледно-голубой до васильково-синей). По эф­фекту двуотражения ковеллин отличается от других сходных минера­лов. Очень сильно анизотропен (эффект анизотропии в ярких огненно-красных и синих цветах). Некоторые разности ковеллина, возникшие за счёт замещения халькозина, при наблюдении в кедровом масле имеют фиолетово-синий цвет. Погасание у ковеллина в скрещенных николях происходит вдоль кристаллографических направлений, так же ориенти­рованы и трещины спайности.

Ковеллин полируется хорошо. Рельеф I группы. Если трещины спайности ковеллина ориентированы в плоскости аншлифа, то при его наблюдении в иммерсии могут наблюдаться внутренние рефлексы. Микротвёрдость 77–90 кгс/мм².

Ковеллин легко плавится и загорается голубым пламенем. Раство­ряется в горячей HNO₃, выделяя серу и окрашивая раствор в зеленый цвет. От царской водки вскипает и поверхность краснеет. От действия AgNO₃ на полированной поверхности образуется налёт металлического серебра. КОН не действует.

Ковеллин похож по ярко-синему цвету (при одном николе) и огненно-красному цвету цветов эффекта анизотропии (в скрещенных николях) на клокманит CuSe, но клокманит очень редко встречающийся минерал и отличается от ковеллина синевато-оливково-серым эффектом двуотражения.

В рудноалтайских месторождениях ковеллин и халькозин в зоне вторичного сульфидного обогащения образуют серовато-чёрные с сине­ватым оттенком «сажистые руды».

Куприт Cu₂O (красная медная руда, рубиновая медь) образуется в результате окисления халькозина и борнита.

В отраженном свете куприт голубовато-серо-белый, в косом – красный. Рельеф IV группы. Полируется хорошо. Отчетливо анизотропный (чернильно-синий до оливково-зеленого). Имеет кроваво-красные внутренние рефлексы. Микротвёрдость 192–220 кгс/мм².

Под влиянием HNO₃ за счёт куприта немедленно образуется медь, которая чернеет и растворяется с образованием газовых пузырьков. От действия НСl полированная поверхность буреет, чернеет и в косом свете наблюдается белый осадок СuС1₂, легко стирающийся, который синеет от аммиака. При нагревании на огне, зажатый в металлических щипцах, куприт окрашивает пламя в слабый зелёный цвет, а если его предварительно смочить НСl, то в голубой.

Самородная медь в природе бывает

• химически чистой;

• образует твёрдые растворы с золотом, серебром и мышьяком. Не­редко в виде самостоятельных включений в скоплениях самородной меди присутствуют большие концентрации самородного серебра.

В отраженном свете самородная медь розовая и имеет наибольший из всех минералов показатель отражения (R=90 %). В свеже отполированном аншлифе самородная медь имеет нежно-розовый цвет, но быстро темнеет и становится красновато-розовой. Изотропна, но полностью не погасает при скрещенных николях. Полируется хорошо. Рельеф IV группы. Микротвёрдость 111–143 кгс/мм².

НСl на самородную медь действует слабо, поверхность слабо буреет. Под действием других стандартных реактивов полированная по­верхность самородной меди буреет, чернеет, темнеет, а от действия КОН – иризирует, потом буреет.