4.7. Руды мышьяка, сурьмы и ртути

Мышьяк добывается попутно при переработке медно-колчеданных, полиметаллических и золоторудных месторождений.

Сурьма содержится в малоглубинных низкотемпературных месторождениях.

Ртуть добывают из низкотемпературных мышьяк-сурьмяно-ртутных месторождений, а также элювиальных и делювиальных россыпей.

Минералы мышьяка, сурьмы и ртути тесно ассоциируют в сурьмяно-ртутных месторождениях.

Минералы мышьяка

Арсенопирит FeAsS (мышьяковый колчедан) встречается в месторождениях Sn, W, Au, Bi, Cu, Zn, Pb. Это широко распространённый рудный минерал. Он обычно содержит примеси Bi, Ag, Au, Ni, Sb, Co (в зависимости от минерального состава месторождений, где арсенопирит находится).

Высокие концентрации арсенопирита содержатся в контактово-метасоматических месторождениях, где он тесно ассоциирует с магне­титом, пиритом, пирротином, халькопиритом.

В составе руд высокотемпературных гидротермальных месторож­дений арсенопирит ассоциирует с лёллингитом, кобальтином, кассите­ритом, вольфрамитом, шеелитом, минералами висмута и самородным золотом. В среднетемпературных гидротермальных месторождениях в парагенетической ассоциации с арсенопиритом находятся сульфоар-сенаты, сульфоантимонаты, галенит, сфалерит, блеклая руда. В рудах низкотемпературных месторождений арсенопирит ассоциирует с кино­варью, реальгаром, антимонитом и пиритом.

Арсенопирит принадлежит к моноклинной сингонии, он имеет макроскопически стально-серый цвет (на гранях кристаллов цвет оловянно-белый) с жёлтой побежалостью. Черта сероватого, иногда буроватого оттенка. Для арсенопирита характерны сплошные массы зернистых или шестоватых кристаллов. Образует одиночные или кучно расположенные столбчатые, шестоватые, псевдопирамидальные, игольчатые кристаллы с поперечными ромбовидными сечениями. Крестообразные двойники. Полируется с трудом, но лучше пирита. Арсенопирит слабый проводник электричества. При ударе и плавлении издает чесночный запах мышьяка. Легко плавится, сплавляясь в магнитный королёк томпаково-бурого цвета в изломе. В запаянной трубке дает возгон сернистого мышька красного цвета, а потом кольцо серого, похожего на металл, мышьяка.

В зоне окисления арсенопирит замещается скородитом Fe[AsО₄]·2H₂O, который обычно образует мелкие включения в зернах арсенопирита и окаймляет их в виде петельчатых выделений. В полированном шлифе скородит серый пористый и распознается по реликтам сохранившегося арсенопирита.

В отраженном свете арсенопирит (рис. 22) очень слабо двуотражает, белый или белый со слабым розовато-желтоватым оттенком при наличии примеси кобальта (R=57 %). Двуотраженис может не наблюдаться, либо очень слабо видно в агрегатах разноориентированных зёрен. В кедровом масле арсенопирит имеет слабый зеленовато-розовый, зеленоватый оттенок. Арсенопирит сильно анизотропный, он не имеет резкого погасания, эффект анизотропии изменяется в зеленоватых и розовато-бурых тонах, но при плохой полировке явление анизотропии практически не заметно. Слабую анизотропию имеют разности арсенопирита с большой примесью кобальта (глаукодот). Рельеф VI группы. Микротвёрдость 745-1127 кгс/мм².

Рис. 22. Кристаллы арсенопирита в жильном кварце.

Кузнецкий Алатау. 68^х

Разлагается в HNО₃ с выделением серы и AS₂O₃. Под влиянием HNO₃ полированная поверхность иризирует, темнеет, иногда вскипает, выявляется зональная структура.

НС1 и КОН на арсенопирит не действуют.

На арсенопирит в отраженном свете похож лёллингит, он имеет близкий по высоте рельеф.

Лёллингит FeAs₂ обычно образует радиально-лучистые или колломорфные агрегаты, скелетные кристаллы. Это редкий минерал. Наличие лёллингита в рудах можно подозревать, если по данным проведённых химических анализов отмечается высокая концентрация мышьяка при низкой концентрации сульфидной серы.

В отраженном свете лёллингит белый со слабым кремовым оттенком, а в иммерсии голубоватый и сильно анизотропный (эффект анизотропии зеленовато-желтый, голубовато-желтый, а в кедровом масле голубовато-белый и голубовато-красный). Лёллингит часто содержит примеси Со и Ni. Нередко лёллингит обрастает кристаллы арсенопирита, образует колломорфные агрегаты совместно с самородным мышьяком. Лёллингит имеет очень слабое, почти незаметное двуотражение и отличается от арсенопирита более низкой микротвёрдостью и желто-голубыми цветами эффекта анизотропии. Лёллингит травится HNО₃ с образованием жёлтого пятна.

Самородный мышьяк является полуметаллом образуется обычно за счёт разложения богатых мышьяком первичных руд и встречается в ассоциации с серебряными, кобальтовыми и мышьяксодержащими минералами, а также с антимонитом, реальгаром, аурипигментом. Может встречаться совместно с урановой смоляной рудой, сульфидами никеля, кобальта и висмута.

Самородный мышьяк в свежем изломе оловянно-белый (черта такого же цвета), блеск сильный металлический, но с течением времени становится жёлто-бурым, а затем чёрным. Обычно наблюдается в виде колломорфных скоплений со скорлуповатым строением, покрытых чер­ной коркой оксида мышьяка. Полируется хорошо, но быстро тускнеет.

В отраженном свете белый, в среднем R=58 %, двуотражение слабое. Эффект анизотропии желто-коричневый до светло-серого, а в других сечениях – от белого до желтоватого. Микротвёрдость 93–137 кгс/мм².

Антимонит Sb₂S₃ (сурьмяный блеск) является достаточно распро­странённым рудообразующим минералом и встречается в парагенезисе с буланжеритом, джемсонитом, блеклой рудой, мелким игольчатым арсенопиритом, аурипигментом, киноварью. Обычно содержит примеси Аu и Ag. Может содержать примесь самородной серы. Антимонит формируется в широком температурном интервале в гидротермальных условиях.

Антимонит образует крупные шестоватые и пластинчатые кристаллы свинцово-серого цвета с поперечной штриховкой, которые часто изогнуты и скручены. Легко режется ножом. Если чиркать по этим кри­сталлам негоревшей спичкой, то она воспламеняется. Антимонит часто содержит включения минералов золота и серебра. Встречается также в виде игольчатых кристаллов, радиально-лучистых и реже в виде спу­танно-волокнистых агрегатов, а также отдельных вкраплений и сплош­ных агрегатов. В составе антимонитовых руд часто встречаются скоп­ления серицита, кальцита, флюорита, барита.

Известны колломорфные скопления антимонита, которые называют «метастибнит». Метастибнит является низкотемпературным минералом и формируется из горячих источников при вулканической деятельности.

Антимонит от похожих сульфоантимонатов отличается по реакции с холодным раствором КОН (от капли этого реактива антимонит энергично разлагается и его полированная поверхность становится желтой, затем оранжевой, а после стирания капли остается красное пятно). В концентрированной КОН разлагается с вьщелением оранжево-красного осадка сурьмянистой сульфосоли. Растворяется в НСl с выделением H₂S и белого осадка SbО₅. От действия НNО₃ медленно вскипает и чернеет, а от паров этой кислоты на полированной поверхности появляется яркая иризация вокруг затравленного пятна. Структура выявляется 5%-й КОН (для антимонита характерно полисинтетически-двойниковое строение).

В отраженном свете антимонит ярко белый (R=30-47 %), по сравнению с галенитом слегка голубоватый, сильно двуотражает (при этом обнаруживается пластинчатое двойникование), двуотражение в серых тонах и не сопровождается другими цветными эффектами, причем в его сросшихся мономинеральных зёрнах двуотражение ниже. При нестрогой скрещенности николей возникает цветной эффект анизотропии в тёмных и блеклых тонах (от серо-синего и синего до желто-коричневого). Рельеф I группы. Сильно анизотропный (эффект анизотропии в буроватых и серо-синих цветах). В тонком порошке с иммерсией наблюдаются густые красные внутренние рефлексы, а замещающие антимонит в зоне окисления оксиды имеют более светлые оранжево-красные внутренние рефлексы. Погасание прямое, при скрещенных николях обнаруживаются полисинтетические пластинчатые, нередко деформированные двойники. Встречаются пересекающиеся системы двойников, образующих сетчатую микроструктуру антимонита. Микротвёрдость 65–167 кгс/мм².

В деформированных агрегатах антимонита его кристаллы скручены и имеют характерное волнистое погасание.

В сростках с галенитом антимонит не встречается. В сростках с самородным серебром в отраженном свете воспринимается как серый минерал.

Полируется антимонит очень хорошо, лучше галенита, но неоднородно в разных сечениях. При полировке сукно окрашивается в оранжевый цвет. В хорошо отполированных аншлифах спайность не наблюдается и трещины спайности начинают проявляться только при начинающемся окислении этого минерала. Для антимонита характерна спайность в нескольких направлениях, что отличает его от похожего в отраженном свете висмутина.

Антимонит можно спутать с висмутином, но последний имеет в отраженном свете слабый нежный желтоватый оттенок, слабое двуотра­жение, а внутренние рефлексы у висмутина отсутствуют.

По наличию пластинчатой сдвойникованности антимонит по не­опытности можно принять за молибденит, но при наблюдении эффекта двуотражения, следует знать, что у молибденита более низкий предел показателя отражения, чем у антимонита (то есть двуотражение у мо­либденита более резкое по контрасту наблюдаемого эффекта).

Метастибнит в отраженном свете темнее антимонита, он белый с синеватым оттенком. Имеет тёмно-красные внутренние рефлексы в массовом количестве. От действия КОН происходит немедленное почернение.

Антимонит может присутствовать в золотоносных кварцевых жи­лах и с ним иногда может ассоциировать внешне очень похожий на ан­тимонит минерал – бертьерит Fe Sb₂ S₄.

Бертьерит также принадлежит к ромбической сингонии, он встречается в виде волокнистых и игольчатых кристаллов, реже в зернистых агрегатах. Обычно присутствует в виде мелких скоплений в пустотах кварц-антимонитовых руд. В отличие от антимонита бертьерит имеет тёмный стально-серый цвет, часто с радужной побежалостью, и тёмную буровато-серую черту. Признаком на бертьерит в антимонитовых рудах является наличие в рудах марказита и лимонитизация окисленных антимонитовых руд.

В отраженном свете бертьерит белый (R=27–38 %), он имеет силь­ное двуотражение со слабым желтым оттенком, а в скрещенных нико-лях обнаруживает сильный эффект анизотропии в коричнево-розовых светлых тонах. От действия КОН полированная поверхность бертьерита только тускнеет, при этом появляется слабый коричневый налёт, а ан­тимонит при воздействии этого реактива разлагается.

Антимонит довольно часто ассоциирует с ртутной блеклой рудой, киноварью, арсенопиритом, бертьеритом, самородным золотом, пири­том и марказитом.

Марказит FeS2 (лучистый колчедан) в отраженном свете по цвету похож на пирит, но в отличие от пирита марказит образует таблитчатые или копьевидные кристаллы и имеет сильное двуотражение (эффект двуотражения в коричневатых, зеленовато-желтых тонах), он сильно анизотропный с цветным эффектом голубого, сиреневого, зеленовато-желтого, красного цвета.

Киноварь HgS является главным источником получения ртути и встречается в сурьмяно-ртутных и ртутных гидротермальных послемагматических месторождениях, где тесно ассоциирует с антимонитом, реальгаром, аурипигментом. Киноварь присутствует также в золото-серебро-сурьмяно-ртутных месторождениях с арсенопиритом, реальга­ром, пиритом, кварцем, флюоритом, баритом, сфалеритом, тетраэдри­том, галенитом, висмутином, теллуридами золота. Киноварь в рудах тесно ассоциирует с антимонитом и ливингстонитом HgSb₄S₈ (встреча­ется в виде игольчатых и столбчатых кристаллов и неправильных зер­нистых скоплений стально-серого цвета с полуметаллическим блеском, этот минерал также как киноварь дает красную черту).

Киноварь как минерал имеет ограниченное распространение и встречается только в определённых минерагенических провинциях, она накапливается в составе мышьяково-ртутных и сурьмяно-ртутных месторождений. Киноварь принадлежит к тригональной сингонии. Обычно образует рассеянную мелкую вкрапленность, толсто-таблитчатые и ромбоэдрические кристаллы. Скрытокристаллические массы киновари, богатые землистыми глинистыми и органическими примесями называются «печенковыми рудами».

Киноварь часто ассоциирует с опалом, халцедоном, марказитом, баритом, доломитом. Как замещающий более поздний минерал кино­варь выступает крайне редко, но такие случаи описаны в литературе: отмечались факты замещения киноварью антимонита, блеклой руды, халькопирита. Киноварь в рудах окаймляет обломки раздробленных жильных минералов, выполняет трещины, встречается в окаменелостях известняков и образует вкрапленность в карбонатных породах. Иногда киноварь может встречаться с галенитом и сфалеритом, а также теллу-ридами золота. Процессу накопления киновари способствует присутст­вие во вмещающих породах органических веществ.

В отраженном свете киноварь серо-белая с голубоватым оттенком, белая до синевато-белой. (R=28 %). Имеет слабое двуотражение, в им­мерсии отчётливое (появляются розоватые и желто-зелёные или голубо­вато-зеленоватые до коричневых тона окраски, в зависимости от сече­ния аншлифа). Рельеф II группы. Сильно анизотропна, но наблюдению анизотропии при строгой скрещенности николей мешают постоянно просвечивающие внутренние рефлексы (светло-кроваво-красного цве­та). При выведеных из строго скрещенного положения николях появля­ется слабый цветной эффект анизотропии (голубоватые и коричневатые тона). В косом свете полированная поверхность киновари карминово-красного цвета. В недополированных шероховатых аншлифах внутрен­ние рефлексы видны даже при одном николе и создают ложное пред­ставление о розоватом цвете недополированной поверхности киновари, а тонкораспылённая вкрапленность киновари в прозрачных жильных минералах дает при наблюдении в отраженном свете с одним николем красноватое просвечивание этих минералов. Полируется киноварь хо­рошо. Микротвёрдость 48–120 кгс/мм².

Киноварь образует простые и пластинчатые двойниковые сростки, могут встречаться звёздчатые сростки двойников прорастания. Спайность в полированных шлифах обнаруживается редко. Киноварь распо­знается в полированных шлифах по воздействию раскаленного перла соды и буры на полированную поверхность минерала. При тесном контактовом воздействии через несколько секунд поверхность покрывается тонкой пленкой ртути, а внутренние рефлексы теряются (и минерал теряет полупрозрачность). Стандартные химические реактивы на киноварь не действуют. От царской водки полированная поверхность киновари иризирует, иногда вскипает, появляется иризирующий переливающийся радужными цветами налёт, но этот налёт потом можно начисто стереть на сукне. Киноварь растворяется в царской водке и разлагается в растворах сульфидов едких щелочей (K₂S и Na₂S).

Совместно с киноварью, антимонитом, минералами серебра в низкотемпературных гидротермальных золото-серебряных и сурьмяно-ртутных месторождениях встречаются локальные скопления реальгар-аурипигментных руд с которыми могут ассоциировать минералы таллия.

Реальгар AS₄S₄ имеет оранжевый, светло-красный, порой тёмно­красный цвет и наблюдается в виде пластинчатых и вытянутых призма­тических кристаллов, землистых агрегатов и налётов. В отличие от ки­новари реальгар растворяется в нагретой КОН.

В отраженном свете реальгар светлый серовато-белый с голубова­тым оттенком (R=20–26 %), имеет резкое двуотражение. Рельеф I груп­пы. Полируется вследствие низкой твёрдости плохо. Микротвёрдость 50–57 кгс/мм .Анизотропен, но наблюдению эффекта анизотропии ме­шают многочисленные внутренние рефлексы оранжево-красного цвета.

Аурипигмент As₂S₃ макроскопически лимонно-желтый, образует радиально-лучистые, колломорфные, гребенчатые выделения и порошковатые скопления, тонкие налёты, чешуйчатые слюдоподобные скопления.

В отраженном свете аурипигмент серо-белый, имеет резкое двуотражение (R=21–32 %). Рельеф I группы. Микротвёрдость 26–33 кгс/мм². Сильно анизотропен, но наблюдению эффекта анизотропии мешают внутренние рефлексы (белые до лимонно-желтых или светло-желтых). При воздействии КОН полированная поверхность аурипигмента быстро буреет и чернеет.