Халькопирит

Условия нахождения. Халькопирит — широко распространенный рудный минерал сульфидов и сульфоарсенидов кобальтовых и кобальтсодержащих руд и после пирита и кобальтсодержащего пирита составляет основную массу кобальтоносных сульфидов. Он приурочен в основном к пирит-кобальтсодержащим пиритовым, пирит-кобальтпиритовым, аллоклазит-кобальтиновым, арсенопирит-данаитовым, магнетитовым рудам, кварцевым, кварц-карбонатным жилам и ко вмещающим скарновым и скарнированным породам.

Халькопирит в рудах месторождений Дашкесанского рудного района ассоциирует с пиритом, кобальтсодержащим пиритом, кобальтпиритом, аллоклазитом, кобальтином, высококобальтистым глаукодотом, глаукодотом, арсенопиритом, кобальтсодержащим арсенопиритом, данаитом, моддеритом, саффлоритом, леллингитом, кобальтсодержащим леллингитом, магнетитом, гематитом, марказитом, кубакитом, валлериитом, миллеритом, линнеитом, пирротином, кобальтсодержащим пирротином, пентландитом, кобальтпентландитом, карролитом, виоларитом, борнитом, молибденитом, сфалеритом, галенитом, самородным висмутом, висмутином, теллуровисмутином, тетрадимитом, парателлуритом, бисмоклитом, гесситом, кварцем, кальцитом и гранатами, а в рудах месторождений Кельбаджарского рудного района кроме пиритов с никелем, раммельсбергитом, кобальтраммельсбергитом, парараммельсбергитом, киноварью, аннабергитом, хизлевудитом, миллеритом, полидимитом, зигенитом, пентландитом, высококобальтистым пентландитом, ваэситом, хромитом, гарниеритом и рядом нерудных и гипергенных минералов.

Морфология. В рудах ряда рассматриваемых месторождений составляет от 10 до 40% от общего количества сульфидов, отлагаясь с кварцем и пиритом. Образует прожилки, секущие вкрапленные руды. Реже в свободных полостях встречаются хорошо оформленные кристаллы, скопления зерен и агрегатов размером до 4—6 см в поперечнике.

Под микроскопом выявлены три генерации халькопирита; 1) халькопирит I наблюдается в виде очень мелких ксеноморфных выделений, иногда неправильных зерен размером до 0,1 мм. Иногда халькопирит I присутствует в пирите в виде прожилкообразных выделений, пронизанных сетью тончайших прожилков борнита и ковеллина. В этом случае размер выделений халькопирита I от 0,1х0,03 до 0,2х0,2 мм. Халькопирит I встречается чрезвычайно редко в пирите I и II генераций в виде округлой формы выделений размером не более 0,01—0,03 мм и в породе в виде ксеноморфных выделений размером 0,05 мм. Халькопирит I, кроме того, в породе встречается в срастании с блеклой рудой размером до 0,2х0,3 мм. Отмечены халькопирит I в срастании со сфалеритом, дендритовый рост индивидов, пластинчатые скопления примесей халькопирита I генерации. Для халькопирита I генерации характерны пластинчатые двойники роста, развитые очень неравномерно даже в соседних индивидах одного агрегата. Толщина двойниковых пластинок не превышает 0,01—0,05 мм.

Для халькопирита II генерации характерны: 1) неправильной формы выделения с неровными контурами в кварц-карбонатных прожилках и вмещающих породах. Халькопирит II замещает поздние нерудные минералы, развиваясь по стыкам их зерен; образует крутые выделения, а также тонкие прожилки, секущие зерна пирита и арсенопирита. В халькопирите II генерации в результате распада твердого раствора рассеяна тонкая вкрапленность сфалерита в виде крестообразных звездочек размером 0,05 мм; 2) тонкие нитевидные прожилкообразные (до 0,1—0,2 мм) и пятнистые формы, наложенные на первичные и вторичные карбонаты, силикаты, метасоматиты, а также сульфиды; 3) крупнозернистые (размером до 2 см) и неправильные скопления в массивных рудах. Форма индивидов пластинчатая, линзовидная, изометрическая. В этом халькопирите можно выделить крестообразные зерна сфалерита и мелкие ксеноморфные его выделения, пронизанные тончайшей эмульсионной халькопиритовой вкрапленностью (структура распада твердого раствора). С периферии халькопирит замещается карбонатом, Среди крупных выделений халькопирита II отлагался пирротин (до 0,02 мм). Кроме того, в халькопирите II встречаются мелкие выделения сфалерита, иногда в срастании с магнетитом. По периферии выделений халькопирита II развиваются теннантит, галенит и борнит, размер выделений разнообразный, очертания извилистые; 4) приуроченность его, как правило, к центру кварцевых жил, может образовывать вкрапленность, гнезда и прожилки в рудовмещающих породах.

Халькопирит II генерации обычно сильно смят и раздроблен. Повсеместно наблюдается перекристаллизация его в мелкозернистый агрегат. Халькопирит II генерации встречается среди прозрачных минералов, особенно в кварце и кальците, реже (в виде небольших ксеноморфных выделений) в пирите I генерации. В кварцевых жилах отмечаются крупные размером до 1,5—2,0 см изометрические и неправильные скопления халькопирита II в виде зерен, кристаллов и неправильных выделений размером от 0,001 до 0,2 мм электрума, самородного золота и висмута, висмутина, теллуровпсмутита, арсенопирита, теннантита, молибденита, пирротина, галенита, сфалерита, валлериита, кварца, серицита, кальцита и рутила. Висмутовые минералы метасоматически образовались по халькопириту. В халькопирите II генерации распространены двойники роста и превращений, иногда встречаются двойники давления. Толщина двойниковых пластинок достигает 0,1—0,2 мм. Двойники давления встречаются преимущественно в брекчиевидных рудах и в оруденелых экзоконтактовых породах.

Халькопирит III генерации встречается в гидротермально-измененных породах, в кварцевых и кварц-карбонатных жилах и прожилках в виде разнообразных по форме и размерам выделений с неправильными извилистыми очертаниями. Размер выделений колеблется от 0,01x0,01 до 0,1x0,2 мм. Крупно- и среднезернистые индивиды в виде пятен неправильной формы распространены в кварцевых жилах. Размеры зерен от 0,01 до 1,0 мм, а иногда до 0,5 см. Халькопирит III содержит мелкие включения пирита (0,001—0,1 мм), молибденита (0,001—0,01 мм), арсенопирита (0,001—0,01 мм), кубанита (0,001—0,01 мм), пирротина (0,01—0,1 мм), сфалерита и галенита (0,001—0,01 мм). Для внутреннего строения халькопирита III характерны две особенности: двойникование и наличие вростков других минералов. В массе халькопирита III иногда видны тельца распада сфалерита звездчатых, неправильных, изометричных и удлиненных форм. Кроме сфалерита в халькопирит III включены мелкие кристаллики кварца, магнетита, гематита, арсенопирита, мушкетовита, пирротина, кубанита и чешуйки молибденита. Халькопирит III корродирует зерна пирротина и сфалерита и в свою очередь замещается борнитом и ковеллином. Иногда борнит развивается только в халькопирите в виде сети тончайших прожилков. Часто наблюдается, что халькопирит интенсивно замещается только ковеллином, Местами халькопирит представлен эмульсионными выделениями, которые равномерно разбросаны в полях сфалерита и по двойниковым швам.

Физические свойства. В отраженном свете — желтый, не резкий; в воздухе — светлый, серо-желтый. Слабо анизотропен. Двуотражение в воздухе и иммерсии очень слабое; в двуотражении видно двойниковое строение и границы зерен большей частью незаметны. Эффекты анизотропии в скрещенных николях всегда слабые, при средних увеличениях различимы. Дисперсия отражательной способности халькопиритов всех генераций одинакова: величина Rm резко возрастает при переходе из коротковолновой в средневолновую часть спектра, а затем немного снижается в области длинных волн. При исследовании отражения халькопирита в области спектра 440—740 нм была сделана попытка оценить анизотропию по величине угла вращения плоскости поляризации. Полученные данные показали, что различия отражения халькопирита улавливаются в области спектра 520—620 нм. Наибольшая величина отражения (49,8—50,0 для Л = 600—620 нм) характеризует халькопирит I, II и III генераций.

Халькопирит (мелкозернистый) зон окисления можно отнести к IV генерации, обладающей промежуточной величиной отражения. Различия исчезают в длинноволновой части спектра. Измерения величины угла вращения плоскости поляризации (Ar) по методике Ю. Камерона показали, что у халькопирита всех генераций колебания величины угла вращения не выходят за пределы точности измерения (2—3°). Сопоставление полученных данных с особенностями состава халькопирита позволяет предполагать наличие зависимости величины отражения от стехиометрии. Нарушение стехиометрии, отмечаемое для халькопирита II, определяет, по-видимому, наиболее низкую величину его отражения, тогда как халькопирит, состав которого близок к теоретическому, обладает обычной для этого минерала величиной отражения. В целом отражение халькопирита в видимой области спектра изменяется незначительно.

Микротвердость халькопиритов Н = 1,81 —1,85 ГПа, Нср = 1,83±0,02 ГПа при Р = 0,39—0,49 H (по данным трех замеров), коэффициент анизотропии микротвердости около 2,0. Анизотропия микротвердости в халькопирите возникла в связи с пластической деформацией зерен. Для проверки этого образцы грубополосчатой руды были подвергнуты одностороннему сжатию нормально к направлению полосчатости. Оказалось, что в направлении действия давления произошло упрочение зерен халькопирита с возникновением анизотропии микротвердости. Таким образом, эффект упрочения и связанная с ним анизотропия микротвердости могут рассматриваться как существенные признаки пластической деформации минерала. dср = 4,29±0,02 г/см3.

После травления парами царской водки у халькопирита выявляется неравномернозернистая или аллотриоморфнозернистая структура.

Спектральными анализами в халькопирите обнаружены небольшие примеси (в %): Zn, Co, Ni (до 0,01), As (0,01—0,1), Bi (0,1—1,0), Mo (0,01—0,1), Ag (0,01—0,1), иногда Mn, Ti до 0,004, Mg до 0,01 и в отдельных случаях Sn (0,001). Присутствие в образце большей части этих примесей объясняется, по-видимому, изоморфным замещением железа и меди. Наиболее устойчивыми элементами-примесями халькопиритов всех генераций являются Bi, Mo, Ag, Mn, Co, Ni и Ti. Халькопирит зоны окисления содержит Mn, Ti и Ni. Таким образом, наблюдается некоторая зависимость микроэлементного состава халькопиритов от физико-химической среды формирования различных генераций этого минерала.

Рентгенометрические исследования халькопирита приводятся в табл. 15. Параметры элементарной ячейки халькопирита изменяются в сравнительно узких пределах: а0 = 0,527 нм и с0 = 1,032 нм.

Химический состав. Приведен в табл. 16; из нее видно, что анализы 4 и 10 представляют кобальтсодержащий халькопирит, а 8 а 9 — высококобальтнстый халькопирит, так как кобальт присутствует как изоморфная примесь и входит в кристаллохимическую формулу халькопирита. С помощью микрозонда получены кривые распределения Cu, Fe, Co, As и S в зерне халькопирита (рис. 31).