stringtranslate.com

Пирротин

Пирротин ( Pyrhos по -гречески означает «пламенный» ) — минерал сульфид железа с формулой Fe (1-x) S (x = от 0 до 0,125). Это нестехиометрический вариант FeS, минерала, известного как троилит . Пирротин еще называют магнитным пиритом , потому что он по цвету похож на пирит и слабо магнитен. Магнетизм уменьшается с увеличением содержания железа, а троилит немагнитен. [5] Пирротин обычно таблитчатый, латунного/бронзового цвета с металлическим блеском . Минерал встречается в основных магматических породах, таких как нориты , и может образовываться из пирита в ходе метаморфических процессов . [6] Пирротин связан и добывается с другими сульфидными минералами, такими как пентландит , пирит, халькопирит и магнетит , и был обнаружен по всему миру.

NiAs структура основного пирротина-1С.
Пирротин с пентландитом (поздний палеопротерозой, 1,85 Г… | Flickr
Микроскопическое изображение пирротина в отраженном свете

Состав

Пирротин существует в виде ряда политипов гексагональной или моноклинной кристаллической симметрии ; В пределах одного экземпляра часто встречается несколько политипов. Их структура основана на элементарной ячейке NiAs . Таким образом, Fe занимает октаэдрическую позицию , а сульфидные центры занимают тригонально-призматические позиции . [7] [ нужна страница ]

Материалы со структурой NiAs часто являются нестехиометрическими, поскольку в них отсутствует до 1/8 доли ионов металлов, что приводит к образованию вакансий . Одной из таких структур является пирротин-4С (Fe 7 S 8 ). Здесь «4» означает, что вакансии железа определяют сверхрешетку , которая в 4 раза больше элементарной ячейки в направлении «C». Направление C традиционно выбирается параллельно главной оси симметрии кристалла; это направление обычно соответствует наибольшему шагу решетки. Другие политипы включают: пирротин-5С (Fe 9 S 10 ), 6С (Fe 11 S 12 ), 7С (Fe 9 S 10 ) и 11С (Fe 10 S 11 ). Каждый политип может иметь моноклинную (М) или гексагональную (Н) симметрию, поэтому в некоторых источниках их обозначают, например, не как 6С, а как 6Н или 6М в зависимости от симметрии. [2] [8] Моноклинные формы стабильны при температуре ниже 254 ° C, тогда как гексагональные формы стабильны выше этой температуры. Исключением являются те, которые имеют высокое содержание железа, близкое к составу троилита (от 47 до 50 атомных процентов железа), которые обладают гексагональной симметрией. [9]

Магнитные свойства

Идеальная решетка FeS, такая как решетка троилита, немагнитна. Магнитные свойства изменяются в зависимости от содержания Fe. Более богатые железом гексагональные пирротины являются антиферромагнитными . Однако моноклинный Fe 7 S 8 с дефицитом железа является ферримагнитным . [10] Таким образом, ферромагнетизм , широко наблюдаемый в пирротине, объясняется наличием относительно больших концентраций вакансий железа (до 20%) в кристаллической структуре . Вакансии понижают симметрию кристалла. Следовательно, моноклинные формы пирротина, как правило, более богаты дефектами, чем более симметричные гексагональные формы, и, следовательно, более магнитны. [11] Моноклинный пирротин претерпевает магнитный переход, известный как переход Беснуса, при 30 К, который приводит к потере магнитной остаточной намагниченности. [12] Намагниченность насыщения пирротина составляет 0,12 Тл . [13]

Идентификация

Физические свойства

Пирротин латунного, бронзового или темно-коричневого цвета с металлическим блеском и неровным или субраковидным изломом. [14] Пирротин можно спутать с другими латунными сульфидными минералами, такими как пирит , халькопирит или пентландит . Определенные диагностические характеристики могут использоваться для идентификации в образцах рук. В отличие от других распространенных сульфидных минералов медного цвета , пирротин обычно магнитен (изменяется обратно пропорционально содержанию железа). [14] По шкале твердости Мооса пирротин колеблется от 3,5 до 4, [15] по сравнению с 6-6,5 для пирита. [16] Полоса может использоваться, когда свойства пирротина и других сульфидных минералов схожи. Пирротин имеет полосу от темно-серого до черного цвета. [15] Пирит будет иметь зеленовато-черную или коричневато-черную полосу, [16] халькопирит будет иметь зеленовато-черную полосу, [17] а пентландит оставляет бледную бронзово-коричневую полосу. [18] Пирротин обычно имеет массивный или зернистый кристаллический облик и может иметь таблитчатые/призматические или шестиугольные кристаллы, которые иногда переливаются . [14]

Диагностические характеристики ручного образца включают: латунный/бронзовый цвет с серой/черной полосой, таблитчатые или шестиугольные кристаллы с радужным переливом, субраковидный излом , металлический блеск и магнитные свойства.

Оптические свойства

Пирротин — непрозрачный минерал и поэтому не пропускает свет. В результате пирротин будет проявлять потухание при просмотре в плоскополяризованном и кроссполяризованном свете, что затрудняет идентификацию с помощью петрографических поляризационных световых микроскопов . Пирротин и другие непрозрачные минералы можно идентифицировать оптически с помощью рудного микроскопа в отраженном свете. [19] Следующие оптические свойства [20] характерны для полированных/шайбовых срезов, полученных с помощью микроскопии руды:

Микрофотография пирротина в отраженном свете, представляющая собой неправильные ангедральные массы от кремово-розового до бежевого цвета (5x/0,12 POL).

Пирротин обычно представляет собой ангедральные зернистые агрегаты и имеет цвет от кремово-розового до коричневатого. [20] Плеохроизм отражения от слабого до сильного , который можно увидеть по границам зерен. [20] Пирротин имеет такую ​​же полирующую твердость, как и пентландит (средняя), мягче пирита и тверже халькопирита. [20] Пирротин не проявляет двойников или внутренних отражений, и характерна его сильная анизотропия от желтого до зеленовато-серого или серовато-синего цвета. [20]

Диагностические характеристики шлифов включают в себя: ангедральные агрегаты, цвет от кремово-розового до коричневого, сильную анизотропию.

Вхождение

Пирротин — довольно распространенный компонент основных магматических пород, особенно норитов . Встречается в виде сегрегационных отложений в слоистых интрузиях , связанных с пентландитом, халькопиритом и другими сульфидами. Это важная составляющая интрузии Садбери ( метеоритный ударный кратер возрастом 1,85 млрд лет в Онтарио , Канада), где он встречается в массах, связанных с минерализацией меди и никеля. [9] Он также встречается в пегматитах и ​​контактных метаморфических зонах. Пирротин часто сопровождается пиритом, марказитом и магнетитом.

Формирование

Для образования пирротина требуется как железо, так и сера. [6] Железо является четвертым по распространенности элементом в континентальной коре Земли (среднее содержание 5,63 % или 56 300 мг/кг в коре), [21] и поэтому большинство горных пород имеют достаточное содержание железа для образования пирротина. [6] Однако, поскольку сера менее распространена (среднее содержание 0,035 % или 350 мг/кг в коре), [21] образование пирротина обычно контролируется содержанием серы. [6] Кроме того, минерал пирит является наиболее распространенным и наиболее распространенным сульфидным минералом в земной коре. [6] Если породы, содержащие пирит, подвергаются метаморфизму , происходит постепенное высвобождение летучих компонентов, таких как вода и сера, из пирита. [6] Потеря серы приводит к рекристаллизации пирита в пирротин. [6]

Пирротин также может образовываться вблизи гидротермальных источников Черного курильщика . [6] Черные курильщики выбрасывают высокие концентрации серы на морское дно, и когда окружающие породы метаморфизируются, пирротин может кристаллизоваться. [6] Более поздние тектонические процессы поднимают метаморфические породы и выставляют пирротин на поверхность Земли. [6]

Распределение

Соединенные Штаты

Карта потенциальных месторождений пирротина в США (Маук и Хортон, 2020; Геологическая служба США, 2019; Mindat.org, 2019).

Пирротин встречается в различных местах США . [6] [22] [23] [24] На востоке Соединенных Штатов пирротин встречается в сильно метаморфизованной породе, которая образует пояс вдоль Аппалачей . [6] Пирротинсодержащие породы обычно не встречаются в центральной части Соединенных Штатов , поскольку эта территория не метаморфизована и подстилается осадочными породами , не содержащими пирротина. [6] Прерывистые пояса , содержащие пирротин, присутствуют на западе Соединенных Штатов вдоль горного хребта Сьерра-Невада и Каскадного хребта, простирающегося на северо-запад Соединенных Штатов . [6] Пирротин также может быть найден к западу и югу от озера Верхнее . [6]

Горнодобывающие предприятия по всему миру

Ниже приведены некоторые места по всему миру, где пирротин был обнаружен во время добычи : [15]

Канада

НАС

Австралия

Бразилия

Италия

Косово

Этимология и история

Назван в 1847 году Усом-Пьером-Арманом Пети-Дюфреной . [35] «Пирротин» происходит от греческого слова πνρρό, « пиррос» , что означает «цвет пламени». [2]

Проблемы

Если пирротинсодержащие породы измельчить и использовать в качестве заполнителя в бетоне, то пирротин создаст проблемы при производстве бетона . [36] Пирротин был связан с разрушением бетонных подвалов в Квебеке , Массачусетсе и Коннектикуте , когда местные карьеры включали его в свои бетонные смеси. [37] [38] [39] Многие дома в Ирландии, особенно в графстве Донегол, также пострадали от включения камней, содержащих пирротин, в бетонные блоки. [40] [41] Содержащийся в нем сульфид железа может естественным образом реагировать с кислородом и водой, и со временем пирротин распадается на серную кислоту и вторичные минералы, такие как эттрингит , таумазит и гипс . [36] [6] Эти вторичные продукты занимают больший объем, чем пирротин, который расширяется и растрескивает бетон, что приводит к разрушению фундамента дома или блока. [37] [38] [39] [36] [6]

Использование

Помимо источника серы , пирротин не имеет особого применения. [42] Обычно это не ценный минерал, если в нем не присутствует значительное количество никеля , меди или других металлов. [42] [43] Железо редко добывается из пирротина из-за сложного металлургического процесса. [42] Его добывают в первую очередь потому, что оно связано с пентландитом , сульфидным минералом, который может содержать значительные количества никеля и кобальта . [2] Пирротин , обнаруженный в основных и ультраосновных породах, может быть хорошим индикатором месторождений никеля . [42]

Минеральные сокращения

Синонимы

Рекомендации

  1. ^ Уорр, LN (2021). «Утвержденные IMA – CNMNC минеральные символы». Минералогический журнал . 85 (3): 291–320. Бибкод : 2021МинМ...85..291Вт. дои : 10.1180/mgm.2021.43 . S2CID  235729616.
  2. ^ abcde «Пирротин». Mindat.org . Проверено 7 июля 2009 г.
  3. ^ «Пирротин» (PDF) . Rruff.geo.arizona.edu . Проверено 10 июля 2015 г.
  4. ^ «Данные о минералах пирротина». Вебминерал.com . Проверено 10 июля 2015 г.
  5. ^ Халдар, СК (2017). Платино-никель-хромовые месторождения: геология, разведка и запасная база . Эльзевир. стр.12 ISBN 978-0-12-802041-8.
  6. ^ abcdefghijklmnopq Маук, Дж. Л., Краффорд, Т. К., Хортон, Дж. Д., Сан-Хуан, Калифорния, и Робинсон, Г. Р., младший, 2020, Распространение пирротина на территории сопредельных Соединенных Штатов, 2020: Информационный бюллетень Геологической службы США 2020–3017, 4 стр. ., https://doi.org/10.3133/fs20203017.
  7. ^ Шрайвер, DF; Аткинс, П.В.; Овертон, TL; Рурк, JP; Веллер, Монтана; Армстронг, Ф.А. «Неорганическая химия» У.Х. Фриман, Нью-Йорк, 2006. ISBN 0-7167-4878-9 . [ нужна страница ] 
  8. ^ Барнс, Хьюберт Ллойд (1997). Геохимия гидротермальных рудных месторождений. Джон Уайли и сыновья. стр. 382–390. ISBN 0-471-57144-Х.
  9. ^ аб Кляйн, Корнелис и Корнелиус С. Херлбат-младший, Руководство по минералогии, Wiley, 20-е изд., 1985, стр. 278–9 ISBN 0-471-80580-7 
  10. ^ Саньотти, Л., 2007, Сульфиды железа; в: Энциклопедия геомагнетизма и палеомагнетизма; (Редакторы Дэвид Габбинс и Эмилио Эрреро-Бервера), Springer, 1054 стр., стр. 454-459.
  11. ^ Атак, Суна; Онал, Гювен; Челик, Мехмет Сабри (1998). Инновации в переработке полезных ископаемых и угля. Тейлор и Фрэнсис. п. 131. ИСБН 90-5809-013-2.
  12. ^ Волк, Майкл WR; Гилдер, Стюарт А.; Фейнберг, Джошуа М. (1 декабря 2016 г.). «Низкотемпературные магнитные свойства моноклинного пирротина, имеющие особое отношение к переходу Беснуса». Международный геофизический журнал . 207 (3): 1783–1795. дои : 10.1093/gji/ggw376.
  13. ^ Свобода, Январь (2004). Магнитные методы обработки материалов. Спрингер. п. 33. ISBN 1-4020-2038-4.
  14. ^ abc «Пирротин: физические свойства, использование, состав». geology.com . Проверено 20 февраля 2023 г.
  15. ^ abc «Пирротин». Mindat.org . Проверено 7 июля 2009 г.
  16. ^ аб «Пирит» (PDF) . rruff.info . Проверено 20 февраля 2023 г.
  17. ^ «Халькопирит» (PDF) . справочник по минералогии . Проверено 20 февраля 2023 г.
  18. ^ «Пентландит» (PDF) . справочник по минералогии . Проверено 20 февраля 2023 г.
  19. ^ «Микроскопия в отраженном свете - WikiLectures». www.wikilectures.eu . Проверено 9 января 2024 г.
  20. ^ abcde Spry, PG, и Gedlinske, B. (1987). Таблицы для определения распространенных непрозрачных минералов . Изб. Экономической геологии.
  21. ^ ab «Изобилие элементов в земной коре и в море», в Справочнике CRC по химии и физике, 103-е издание (интернет-версия, 2022 г.), Джон Р. Рамбл, изд., CRC Press / Тейлор и Фрэнсис, Бока-Ратон, Флорида.
  22. ^ Маук, JL, и Хортон, JD (2020). Данные для сопровождения информационного бюллетеня Геологической службы США на 2020–3017 годы: Распространение пирротина на территории Соединенных Штатов [набор данных]. Геологическая служба США. https://doi.org/10.5066/P9QSWBU6.
  23. ^ Геологическая служба США, 2019 г., Система данных о минеральных ресурсах: по состоянию на 11 апреля 2023 г., http://mrdata.usgs.gov/mrds/.
  24. ^ Mindat.org, 2019, Шахты, полезные ископаемые и многое другое: по состоянию на 11 апреля 2023 г., https://mindat.org/.
  25. ^ Грайс, Дж. Д., Голт, Р. А. (1977) Шахта Блубелл, Риондел, Британская Колумбия, Канада. Минералогическая летопись 8:1, 33–36. Мойнихан, Д. П., Паттисон, Д. Р. (2011) Происхождение минерализованных трещин на руднике Блюбелл, Риондел, Британская Колумбия. Экономическая геология, 106:6, 1043–1058.
  26. ^ Тавчанджян, О. (1992). Анализ количественного распределения пространственного распределения трещин и минерализации в зонах спада: приложения aux gisements du complexe du lac Dore (Шикугамо-Квебек). Университет Квебека в Шикутими.
  27. ^ Аг, Дж. Дж. (1995): Глубокий рост земной коры кварца, кианита и граната в трещины с большой апертурой, заполненные жидкостью, северо-восточный Коннектикут, США. Журнал метаморфической геологии: 13: 299–314.
  28. ^ Хейнс, Саймон Джон, Хилл, Патрик Артур (1970) Фазы пирротина и взаимоотношения пирротина и пирита; Ренисон Белл, Тасмания. Экономическая геология, 65 (7), 838–848.
  29. ^ Хенвуд, WJ (1871): Труды Королевского геологического общества Корнуолла 8 (1), 168–370.
  30. ^ Сципиони Виал, Д., Эд ДеВитт, Э., Лобато, Л.М. и Торман, Ч.Х. (2007) Геология золотого месторождения Морро-Велью в архейском зеленокаменном поясе Рио-дас-Вельхас, Квадрилатеро-Ферриферо, Бразилия. Обзоры геологии руды, 32, 511–542.
  31. ^ «Крупные шахты и проекты | Рудник Минас-Рио» . www.miningdataonline.com . Проверено 11 апреля 2023 г.
  32. ^ Бенвенути, М., Маскаро, И., Корсини, Ф., Феррари, М., Латтанци, П., Паррини, П., Костальола, П., Танели, Г. (2000) Экологическая минералогия и геохимия отвалов отходов на руднике Pb(Zn)-Ag Боттино, Апуанские Альпы, Италия. Европейский журнал минералогии: 12 (2): 441–453.
  33. ^ "Шахта Боттино". Mindat.org . 27 марта 2023 г. . Проверено 11 апреля 2023 г.
  34. ^ Колодзейчик Дж., Пршек Дж., Вудурис П., Мелфос В. и Аслани Б. (2016) Sn-содержащие минералы и связанный сфалерит из свинцово-цинковых месторождений, Косово: электронный микрозонд и LA- ИСП-МС исследование. Минералы, 6(2), с.42.
  35. ^ «Пирротин». Mindat.org . Проверено 24 марта 2023 г.
  36. ^ abc «Геологическая служба США публикует карту потенциальных месторождений пирротина» . USGS.gov . 29 апреля 2020 г. Проверено 11 апреля 2023 г.
  37. ^ аб Хасси, Кристин; Фодераро, Лиза В. (7 июня 2016 г.). «Поскольку фундамент Коннектикута рушится, ваш дом теперь бесполезен». Нью-Йорк Таймс . Проверено 8 июня 2016 г.
  38. ^ ab «Рушающиеся основы». nbcconnecticut.com. 22 июля 2015 года . Проверено 8 июня 2016 г.
  39. ^ ab «Гао США - разрушающиеся фундаменты: объем домов с дефектным бетоном не полностью известен, а федеральные возможности помощи домовладельцам ограничены». gao.gov . Проверено 22 февраля 2021 г.
  40. ^ «Бетонные блоки высокого риска из графства Донегол: геология дефектного заполнителя и более широкие последствия» . Строительство и строительные материалы . 408 . 8 декабря 2023 г. doi : 10.1016/j.conbuildmat.2023.133404 .
  41. ^ «Слюдяный кризис» в Донегале, Ирландия - случай внутренней сульфатной атаки?». Исследования цемента и бетона . 168 . Июнь 2023 г. doi :10.1016/j.cemconres.2023.107149.
  42. ^ abcd Халдар, СК (2017). Платино-никель-хромовые месторождения: геология, разведка и запасная база . Эльзевир. стр.24. ISBN 978-0-12-802041-8.
  43. ^ Колахдузан, М. и Йен, WT. (2002). Пирротин – важная порода и источник загрязнения окружающей среды. Green Processing 2002 – Материалы: Международная конференция по устойчивой переработке полезных ископаемых. 245–249.
  44. ^ Уорр, LN (2021). IMA – CNMNC утвердила символы минералов. Минералогический журнал, 85 (3), 291–320. https://doi.org/10.1180/mgm.2021.43.
  45. ^ Уитни, Д.Л. и Эванс, Б.В. (2010) Сокращения названий породообразующих минералов. Американский минералог, 95, 185–187 https://doi.org/10.2138/am.2010.3371.
  46. ^ Канадский минералог (2019 г.) Список канадских минералогов символов пород и рудообразующих минералов (30 декабря 2019 г.). https://www.mineraologicalassociation.ca/wordpress/wp-content/uploads/2020/01/symbols.pdf.

Внешние ссылки