Пирротин ( pyrrhos по -гречески означает «пламенно-окрашенный» ) — минерал сульфида железа с формулой Fe (1-x) S (x = 0 до 0,125). Это нестехиометрический вариант FeS, минерала, известного как троилит . Пирротин также называют магнитным пиритом , потому что его цвет похож на пирит, и он слабомагнитен. Магнетизм уменьшается по мере увеличения содержания железа, и троилит немагнитен. [5] Пирротин обычно имеет пластинчатую форму и латунно-бронзовый цвет с металлическим блеском . Минерал встречается с основными магматическими породами , такими как нориты , и может образовываться из пирита во время метаморфических процессов . [6] Пирротин ассоциируется и добывается с другими сульфидными минералами, такими как пентландит , пирит, халькопирит и магнетит , и был обнаружен по всему миру.
-sulfide-unit-cell-3D-balls.png/1280px-Iron(II)-sulfide-unit-cell-3D-balls.png)
_2_(18275905364).jpg/1280px-Pyrrhotite_with_pentlandite_(late_Paleoproterozoic,_1.85_Ga;_800_Orebody,_South_Mine,_Sudbury_Impact_Crater,_southeastern_Ontario,_Canada)_2_(18275905364).jpg)
.jpg/1280px-Pyrrhotite_(Polarized_light).jpg)
Пирротин существует в виде ряда политипов гексагональной или моноклинной кристаллической симметрии ; несколько политипов часто встречаются в одном образце. Их структура основана на элементарной ячейке NiAs . Таким образом, Fe занимает октаэдрическую позицию , а сульфидные центры занимают тригональные призматические позиции . [7] [ нужна страница ]
Материалы со структурой NiAs часто являются нестехиометрическими , поскольку им не хватает до 1/8 доли ионов металла, что создает вакансии . Одной из таких структур является пирротин-4C (Fe7S8 ) . Здесь «4» указывает на то, 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 периоду решетки. Другие политипы включают: пирротин-5C (Fe9S10 ) , 6C (Fe11S12 ) , 7C (Fe9S10 ) и 11C (Fe10S11 ) . Каждый политип может иметь моноклинную (M) или гексагональную (H) симметрию, и поэтому некоторые источники обозначают их , например, не как 6C, а как 6H или 6M в зависимости от симметрии. [2] [8] Моноклинные формы стабильны при температурах ниже 254 °C, тогда как гексагональные формы стабильны выше этой температуры. Исключение составляют те, у которых высокое содержание железа, близкое к составу троилита (47–50% атомного процента железа), которые демонстрируют гексагональную симметрию. [9]
Идеальная решетка FeS, такая как у троилита, немагнитна. Магнитные свойства изменяются в зависимости от содержания Fe. Более богатые железом, гексагональные пирротины являются антиферромагнитными . Однако, дефицитный по железу, моноклинный Fe 7 S 8 является ферримагнитным . [10] Ферромагнетизм , который широко наблюдается в пирротине, поэтому объясняется наличием относительно больших концентраций вакансий железа (до 20%) в кристаллической структуре. Вакансии понижают симметрию кристалла. Поэтому моноклинные формы пирротина в целом более дефектны, чем более симметричные гексагональные формы, и, таким образом, более магнитны. [11] Моноклинный пирротин претерпевает магнитный переход, известный как переход Беснуса, при 30 К, что приводит к потере остаточной магнитной индукции. [12] Намагниченность насыщения пирротина составляет 0,12 тесла . [13]
Пирротин имеет латунный, бронзовый или темно-коричневый цвет с металлическим блеском и неровным или субконхоидальным изломом. [14] Пирротин можно спутать с другими латунными сульфидными минералами, такими как пирит , халькопирит или пентландит . Для идентификации в ручных образцах можно использовать определенные диагностические характеристики. В отличие от других распространенных латунных сульфидных минералов , пирротин обычно является магнитным (изменяется обратно пропорционально содержанию железа). [14] По шкале твердости Мооса пирротин имеет диапазон 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 показывает темно-серую или черную полосу. [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 массивную или зернистую кристаллическую форму и может иметь таблитчатые/призматические или гексагональные кристаллы, которые иногда переливаются . [14]
Диагностические характеристики образца включают: латунно-бронзовый цвет с серо-черной полосой, таблитчатые или гексагональные кристаллы, которые демонстрируют иризацию, субраковинный излом , металлический блеск и магнитные свойства.
Пирротин является непрозрачным минералом и поэтому не пропускает свет. В результате пирротин будет демонстрировать экстинкцию при просмотре в плоскополяризованном свете и в кроссполяризованном свете, что затрудняет идентификацию с помощью петрографических поляризационных световых микроскопов . Пирротин и другие непрозрачные минералы можно идентифицировать оптически с помощью рудного микроскопа отраженного света. [19] Следующие оптические свойства [20] являются репрезентативными для полированных/шайбовых срезов с использованием рудной микроскопии:
Пирротин обычно появляется в виде ксеноморфных, зернистых агрегатов и имеет цвет от кремово-розового до коричневатого. [20] Слабый или сильный отражательный плеохроизм , который может быть заметен вдоль границ зерен. [20] Пирротин имеет схожую с пентландитом (среднюю) твердость при полировке, мягче пирита и тверже халькопирита. [20] Пирротин не будет демонстрировать двойникование или внутренние отражения, и его сильная анизотропия от желтого до зеленовато-серого или серовато-голубого является характерной. [20]
Диагностические характеристики в полированном сечении включают: ксеноморфные агрегаты, цвет от кремово-розового до коричневого и сильную анизотропию.
Пирротин является довольно распространенным следовым компонентом основных магматических пород , особенно норитов . Он встречается в виде сегрегационных отложений в слоистых интрузиях, связанных с пентландитом, халькопиритом и другими сульфидами. Он является важным компонентом интрузии Садбери (1,85 млрд лет назад метеоритный ударный кратер в Онтарио , Канада), где он встречается в массах, связанных с медной и никелевой минерализацией. [9] Он также встречается в пегматитах и в контактных метаморфических зонах. Пирротин часто сопровождается пиритом, марказитом и магнетитом.
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 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, как правило, контролируется содержанием серы. [6] Кроме того, минерал пирит является как наиболее распространенным, так 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 перекристаллизации 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 метаморфизуются, пирротин может кристаллизоваться. [6] Более поздние тектонические процессы поднимают метаморфические породы и обнажают пирротин на поверхности Земли. [6]
Пирротин встречается в различных местах в Соединенных Штатах . [6] [22] [23] [24] На востоке Соединенных Штатов пирротин встречается в сильно метаморфизованных породах, которые образуют пояс вдоль Аппалачских гор . [6] Пирротинсодержащие породы, как правило, не встречаются в центральной части Соединенных Штатов , поскольку эта область не метаморфизована и подстилается осадочными породами , которые не содержат пирротин. [6] Прерывистые пояса , содержащие пирротин, присутствуют на западе Соединенных Штатов вдоль горного хребта Сьерра-Невада и Каскадных гор, простирающихся на северо-запад Соединенных Штатов . [6] Пирротин также может быть найден к западу и югу от озера Верхнее . [6]
Ниже приведены некоторые места по всему миру, где при добыче пирротина сообщалось о его месторождении : [15]
Назван в 1847 году Урсом-Пьером-Арманом Пти-Дюфренуа . [35] «Пирротин» происходит от греческого слова πνρρό, « pyrrhos» , что означает цвет пламени. [2]
Если содержащие пирротин породы измельчаются и используются в качестве заполнителя в бетоне, то пирротин создает проблему при производстве бетона . [36] Пирротин был связан с разрушением бетонных фундаментов 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 пород, 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 , таумасит 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]
Помимо источника серы , пирротин не имеет особых применений. [42] Обычно он не является ценным минералом, если в нем не присутствует значительное количество никеля , меди или других металлов. [42] [43] Железо редко извлекается из пирротина из-за сложного металлургического процесса. [42] Его добывают в основном потому, что он связан с пентландитом , сульфидным минералом, который может содержать значительное количество никеля и кобальта . [2] При обнаружении в основных и ультраосновных породах пирротин может быть хорошим индикатором промышленных месторождений никеля . [42]