Пентландит представляет собой сульфид железа и никеля с химической формулой ( Fe , Ni ) 9S8 . Пентландит имеет узкий диапазон изменения соотношения никеля и железа (Ni:Fe), но обычно его описывают как 1:1. В некоторых случаях это соотношение искажается из-за присутствия включений пирротина . Он также содержит незначительное количество кобальта , обычно в небольших количествах в весовых долях.
Пентландит образует изометричные кристаллы, но обычно встречается в массивных зернистых агрегатах . Он хрупок, имеет твердость 3,5–4 и удельный вес 4,6–5,0, немагнитен. Имеет желтовато-бронзовый цвет и металлический блеск . [10]
Пентландит в изобилии встречается в ультраосновных породах, что делает его одним из наиболее важных источников добываемого никеля. [11] Иногда он также встречается в мантийных ксенолитах и гидротермальных источниках «черного курильщика» . [12]
Он назван в честь ирландского ученого Джозефа Барклая Пентленда (1797–1873), который впервые заметил этот минерал в Садбери, Онтарио.
В полевых условиях пентландит часто путают с другими сульфидными минералами, поскольку все они имеют медно-желтоватый цвет и металлический блеск. По этой причине лучший способ отличить пентландит — это его более бледный цвет, отсутствие магнетизма и светло-коричневатая бронзовая полоса. [12] Напротив, пирит , пирротин и халькопирит будут иметь гораздо более темные полосы: коричневато-черные, [13] серовато-черные, [14] зеленовато-черные [15] соответственно. При рассмотрении с помощью микроскопии руды в отраженном свете он обладает ключевыми диагностическими свойствами, такими как октаэдрический раскол и его превращение в бравоит, сульфидный минерал от розоватого до коричневато-фиолетового цвета, который встречается в кристаллах идиоморфной или октаэдрической формы. Пентландит обычно развивается в виде зернистых включений внутри других сульфидных минералов (главным образом пирротина), часто имеющих форму тонких прожилок или «пламени». Хотя пентландит является непрозрачным минералом, он обладает ярко выраженной светоотражающей способностью кремового цвета . [16]
Пентландит встречается рядом с сульфидными минералами , такими как бравоит, халькопирит, кубанит , миллерит , пирротин, валлериит , а также с другими минералами, такими как хромит , ильменит , магнетит и сперрилит . По химическому составу он похож на макинавит , годлевскит и хороманит. [17] [18]
Пентландит является синонимом фольгерита, горбахита, лиллхаммерита и никопирита. [18]
Группа пентландита представляет собой подразделение редких минералов, которые имеют сходные с пентландитом химические и структурные свойства, отсюда и название. Их химическую формулу можно записать как XY 8 ( S , Se ) 8 , в которой X обычно заменяется серебром , марганцем , кадмием и свинцом , а место Y занимает медь . Железо, никель и кобальт способны занимать как позиции X , так и Y. Этими минералами являются: [19]
Пентландит — наиболее распространенный сульфид никеля. Обычно он образуется при охлаждении сульфидного расплава. Эти сульфидные расплавы, в свою очередь, обычно образуются в ходе эволюции силикатного расплава. Поскольку никель является халькофильным элементом, он отдает предпочтение сульфидным фазам (т.е. «разделяется на них»). [20] В сульфидных недонасыщенных расплавах никель замещает другие переходные металлы в составе ферромагнезиальных минералов, наиболее распространенным из которых является оливин , а также никельсодержащие разновидности амфибола , биотита , пироксена и шпинели . Никель наиболее легко замещает Fe 2+ и Co 2+ из-за их сходства по размеру и заряду. [21]
В расплавах, насыщенных сульфидами, никель ведет себя как халькофильный элемент и сильно переходит в сульфидную фазу. Поскольку большая часть никеля ведет себя как совместимый элемент в процессах магматической дифференциации , образование никельсодержащих сульфидов по существу ограничивается насыщенными сульфидами основными и ультраосновными расплавами. Незначительные количества сульфидов никеля встречаются в мантийных перидотитах . [20]
Поведение сульфидных расплавов сложное и зависит от соотношения меди, никеля, железа и серы. Обычно выше 1100 °C существует только один сульфидный расплав. При охлаждении до 1000 °С образуется твердое вещество, содержащее в основном Fe и незначительное количество Ni и Cu. Эта фаза называется моносульфидным твердым раствором (MSS) и нестабильна при низких температурах, разлагаясь на смеси пентландита и пирротина и (редко) пирита . Только после охлаждения выше ~ 550 ° C (1022 ° F) (в зависимости от состава) MSS подвергается распаду . Также может образовываться отдельная фаза, обычно богатая медью сульфидная жидкость, дающая при охлаждении халькопирит . [22]
Эти фазы обычно образуют афанитовые равнозернистые массивные сульфиды или присутствуют в виде вкрапленных сульфидов в породах, состоящих в основном из силикатов. Первозданные магматические массивные сульфиды сохраняются редко, поскольку большинство месторождений никелевых сульфидов метаморфизованы.
Метаморфизм на уровне, равном фации зеленых сланцев или выше, приведет к тому, что твердые массивные сульфиды будут пластично деформироваться и перемещаться на некоторое расстояние в вмещающие породы и вдоль структур. [23] После прекращения метаморфизма сульфиды могут унаследовать слоистую или сдвинутую текстуру и обычно образуют яркие, от равнозернистых до шаровидных агрегатов порфиробластических кристаллов пентландита, известных в просторечии как «рыбья чешуя». [24]
Метаморфизм может также изменить концентрацию никеля, соотношение Ni:Fe и Ni:S в сульфидах. При этом пентландит может замещаться миллеритом , реже хизлевудитом . Метаморфизм также может быть связан с метасоматизмом , и мышьяк особенно часто реагирует с ранее существовавшими сульфидами, образуя никель , герсдорфит и другие арсениды Ni-Co. [25]
Пентландит встречается в нижних границах минерализованных слоистых интрузий , лучшими примерами которых являются магматический комплекс Бушвельд в Южной Африке , троктолитовый интрузивный комплекс залива Войси в Канаде , габбро Дулут в Северной Америке и различные другие места по всему миру. В этих местах пентландит считается важной никелевой рудой.
Пентландит также является доминирующим рудным минералом, встречающимся в месторождениях коматиитовых никелевых руд типа Камбальда , яркий пример которых можно найти в кратоне Йилгарн в Западной Австралии . Подобные месторождения существуют в Нкомати, Намибия , в поясе Томпсона , Канада, и несколько примеров в Бразилии.
Пентландит, но в первую очередь халькопирит и платиноиды , также добывают из сверхгигантского Норильского никелевого месторождения в Транссибирской России.
Бассейн Садбери в Онтарио , Канада, связан с большим кратером от удара метеорита . Пентландит-халькопирит-пирротиновая руда вокруг структуры Садбери образовалась из сульфидных расплавов, которые отделились от пласта расплава, образовавшегося в результате удара.