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闪锌矿

闪锌矿（英语：Sphalerite）是一种硫化物矿物，化学式为ZnS。[5]它是最重要的锌矿石。闪锌矿存在于多种矿床类型中，但主要存在于沉积喷流型、密西西比河谷型和块状硫化物矿床中。它与方铅矿、黄铜矿、黄铁矿（和其他硫化物）、方解石、白云石、石英、菱锰矿和萤石伴生。[6]

闪锌矿
黑色闪锌矿晶体，含有少量黄铜矿和方解石
基本资料
类别硫化物矿物
化学式ZnS
IMA记号Sp[1]
施特龙茨分类2.CB.05a
戴纳矿物分类02.08.02.01
晶体分类六面体 (43m)
H-M记号：(4 3m)
晶体空间群F43m (No. 216)
晶胞a = 5.406 Å; Z = 4
性质
颜色浅至深棕色、红棕色、黄色、红色、绿色、浅蓝色、黑色和无色。
晶体惯态自面体晶体——形成良好的晶体，表现出良好的外部形状。粒状——通常在基质中以自面体到半面体晶体的形式出现。
晶系立方
双晶简单的接触孪晶或复杂的层状形式，双轴[111]
解理[011]完全解理
断口参差状到贝壳状
莫氏硬度3.5–4
光泽金刚光泽，树脂光泽，油脂光泽
条痕棕白色，淡黄色
透明性透明到半透明，富含铁时不透明
比重3.9–4.2
光学性质各向同性
折射率nα = 2.369
其他特征荧光和摩擦发光
参考文献[2][3][4]

德国地质学家欧内斯特·弗里德里希·格洛克（英语：Ernst Friedrich Glocker）在1847年最早发现了闪锌矿，并根据希腊语sphaleros命名，意思是“欺骗”，因为这种矿物难以识别。[7]

除锌外，闪锌矿是镉、镓、锗和铟的矿石。铁闪锌矿（英语：Marmatite）是一种不透明的黑色品种，含铁量高。[8]

晶体习性和结构

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闪锌矿的晶体结构

闪锌矿以面心立方闪锌矿结构结晶，[9][10]这种结构以此矿物命名。该结构属于六面体晶体种类（空间群F43m）。在结构中，硫和锌（或铁离子）都占据了面心立方晶胞的点，两个晶格相互位移，而硫原子与它们呈四面体配位。反之亦然。[11]与闪锌矿相似的矿物包括闪锌矿族中的矿物，包括闪锌矿、碲汞矿、方硫镉矿、黑辰砂、方硒锌矿和灰硒汞矿。[12]这种结构与金刚石结构密切相关。[9]闪锌矿的六方晶型是纤锌矿。[12]纤锌矿是较高温度的多形体，在高于1,020 °C（1,870 °F）的温度下稳定。[13]闪锌矿晶体结构中硫化锌的晶格常数为0.541nm。[14]闪锌矿可被发现为假晶型，其晶体结构为方铅矿、黝铜矿、重晶石和方解石。[13][15]闪锌矿可以有尖晶石规则孪晶，其中孪晶轴为[111]。[12]

该材料可以被认为是二元端点ZnS和FeS之间的三元化合物，其成分为ZnxFe(1-x)S，其中x的范围可以从1（纯ZnS）到0.6。

所有天然闪锌矿都含有一定浓度的各种杂质，一般在晶格中取代锌的阳离子位置；最常见的阳离子杂质是镉、汞和锰，但镓、锗和铟也可能以相对较高的浓度存在（数百至数千ppm）。[16][17]镉可以替代高达1%的锌，而锰通常存在于具有铁丰度高的闪锌矿中。[12]阴离子位置的硫可以被硒和碲取代。[12]这些杂质的丰度受闪锌矿形成的条件控制；地层温度、压力、元素可用性和流体成分是重要的控制因素。[17]

特性

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物理性质

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闪锌矿具有完美的十二面体解理，有六个解理面。[9][18]在纯粹的形式中，它是一种半导体，但随着铁含量的增加而转变为导体。[19] 在矿物硬度的莫氏硬度范围内，它的硬度为3.5 - 4 。[20]

它可以通过完美的解理、独特的树脂光泽和深色品种的红棕色条纹与类似矿物区分开来。[21]

光学特性

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闪锌矿在紫外光下发出荧光。（森肯伯格自然历史博物馆）

纯净的硫化锌是一种宽带隙半导体，带隙约为3.54电子伏特，这使得纯物质在可见光谱中是透明的。增加铁含量会使材料变得不透明，而各种杂质可以赋予晶体多种颜色。[20]在薄片中，闪锌矿呈现出非常高的正浮凸，呈无色至淡黄色或棕色，无多色性。[6]

根据杂质的不同，它会在紫外线下发出荧光。

闪锌矿的折射率（通过钠光测量，平均波长589.3 nm）从纯ZnS时的2.37到铁含量为40%时的2.50不等。[6]闪锌矿在交叉偏振光下是各向同性的，但如果闪锌矿与其多形体纤锌矿共生，则会发生双折射；双折射可以从0（0%纤锌矿）增加到0.022（100%纤锌矿）。[6][13]

用途

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金属矿石

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闪锌矿是重要的锌矿石；大约95%的原生锌是从闪锌矿中提取的。[22]然而，由于其微量元素含量可变，闪锌矿也是其他几种金属的重要来源，例如替代锌的镉[23]、镓[24]、锗[25]、和铟[26]。这种矿石最初被矿工称为blende（来自德语blind或deceiving），因为它类似于方铅矿，但不产生铅。[21]

黄铜和青铜

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闪锌矿中的锌用于生产黄铜，这是一种铜与3 – 45%锌的合金。[18]黄铜物体的合金主要元素成分提供了证据，证明闪锌矿被伊斯兰用于生产黄铜，早在公元7世纪至16世纪之间的中世纪时代。[27] 在公元12世纪至13世纪（晋朝）中国北方的黄铜胶结过程中也可能使用了闪锌矿。[28]与黄铜类似，闪锌矿中的锌也可用于生产某些类型的青铜；青铜主要是铜与锡、锌、铅、镍、铁和砷等其他金属形成合金。[29]

其他

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图集

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  •  
    美国田纳西州坎伯兰矿的闪锌矿和重晶石
  •  
    白云石上的闪锌矿，来自美国俄亥俄州米勒斯维尔采石场
  •  
    附在黑色闪锌矿晶簇上的棕褐色方解石晶体
  •  
    来自美国科罗拉多州乌雷区特柳赖德Idarado矿的尖锐四面体闪锌矿晶体和少量伴生黄铜矿
  •  
    来自中国湖南省的宝石级双晶樱桃红色闪锌矿晶体（1.8 cm）
  •  
    来自西班牙坎塔布里亚卡马莱尼奥Áliva的闪锌矿晶体
  •  
    来自美国田纳西州史密斯县Elmwood矿的紫色萤石和闪锌矿
  •  
    大地腕足动物中的闪锌矿晶体

参考资料

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  1. ^ Warr, L.N. IMA–CNMNC approved mineral symbols. Mineralogical Magazine. 2021, 85 (3): 291–320 [2022-08-07]. Bibcode:2021MinM...85..291W. S2CID 235729616. doi:10.1180/mgm.2021.43. （原始内容存档于2022-07-22）. 
  2. ^ Sphalerite, WebMineral.com 
  3. ^ Sphalerite, MinDat.org 
  4. ^ Anthony, John W.; Bideaux, Richard A.; Bladh, Kenneth W.; Nichols, Monte C. Sphalerite (PDF). Handbook of Mineralogy. Mineral Data Publishing. 2005 [14 March 2022]. （原始内容存档 (PDF)于2022-10-24）. 
  5. ^ Muntyan, Barbara L. Colorado Sphalerite. Rocks & Minerals. 1999, 74 (4): 220–235 [2022-08-07]. ISSN 0035-7529. doi:10.1080/00357529909602545. （原始内容存档于2022-06-17） –通过Scholars Portal Journals （英语）. 
  6. ^ 6.0 6.1 6.2 6.3 Nesse, William D. Introduction to optical mineralogy 4th. New York: Oxford University Press. 2013: 121. ISBN 978-0-19-984627-6. OCLC 817795500. 
  7. ^ Glocker, Ernst Friedrich. Generum et specierum mineralium, secundum ordines naturales digestorum synopsis, omnium, quotquot adhuc reperta sunt mineralium nomina complectens. : Adjectis synonymis et veteribus et recentioribus ac novissimarum analysium chemicarum summis. Systematis mineralium naturalis prodromus.. OCLC 995480390. 
  8. ^ Zhou, Jiahui; Jiang, Feng; Li, Sijie; Zhao, Wenqing; Sun, Wei; Ji, Xiaobo; Yang, Yue. Natural marmatite with low discharge platform and excellent cyclicity as potential anode material for lithium-ion batteries. ElectrochimicaActa. 2019, 321: 134676. S2CID 202080193. doi:10.1016/j.electacta.2019.134676 –通过Elsevier SD Freedom Collection （英语）. 
  9. ^ 9.0 9.1 9.2 Klein, Cornelis. Earth materials: introduction to mineralogy and petrology. Anthony R. Philpotts 2nd. Cambridge, United Kingdom. 2017. ISBN 978-1-107-15540-4. OCLC 962853030. 
  10. ^ Philpotts, Anthony R. Earth materials : introduction to mineralogy and petrology. Second. Cambridge, United Kingdom https://www.worldcat.org/oclc/962853030. 2017. ISBN 978-1-107-15540-4. OCLC 962853030.  缺少或|title=为空 (帮助)
  11. ^ Klein, Cornelis; Hurlbut, Cornelius S., Jr. Manual of mineralogy : (after James D. Dana) 21st. New York: Wiley. 1993: 211–212. ISBN 047157452X. 
  12. ^ 12.0 12.1 12.2 12.3 12.4 Cook, Robert B. Connoisseur's Choice: Sphalerite, Eagle Mine, Gilman, Eagle County, Colorado. Rocks & Minerals. 2003, 78 (5): 330–334 [2022-08-04]. ISSN 0035-7529. S2CID 130762310. doi:10.1080/00357529.2003.9926742. （原始内容存档于2022-08-04） （英语）. 
  13. ^ 13.0 13.1 13.2 Deer, W. A. An introduction to the rock-forming minerals. R. A. Howie, J. Zussman 3rd. London. 2013. ISBN 978-0-903056-27-4. OCLC 858884283. 
  14. ^ International Centre for Diffraction Data reference 04-004-3804 （页面存档备份，存于互联网档案馆）, ICCD reference 04-004-3804.
  15. ^ Kloprogge, J. Theo. Photo atlas of mineral pseudomorphism. Robert M. Lavinsky. Amsterdam, Netherlands. 2017. ISBN 978-0-12-803703-4. OCLC 999727666. 
  16. ^ Cook, Nigel J.; Ciobanu, Cristiana L.; Pring, Allan; Skinner, William; Shimizu, Masaaki; Danyushevsky, Leonid; Saini-Eidukat, Bernhardt; Melcher, Frank. Trace and minor elements in sphalerite: A LA-ICPMS study. Geochimica et Cosmochimica Acta. 2009, 73 (16): 4761–4791 [2022-08-07]. Bibcode:2009GeCoA..73.4761C. doi:10.1016/j.gca.2009.05.045. （原始内容存档于2021-11-08） （英语）. 
  17. ^ 17.0 17.1 Frenzel, Max; Hirsch, Tamino; Gutzmer, Jens. Gallium, germanium, indium, and other trace and minor elements in sphalerite as a function of deposit type — A meta-analysis. Ore Geology Reviews. July 2016, 76: 52–78. doi:10.1016/j.oregeorev.2015.12.017. 
  18. ^ 18.0 18.1 Klein, Cornelis; Philpotts, Anthony. Earth materials : introduction to mineralogy and petrology 2nd. Cambridge: Cambridge University Press. 2017. ISBN 978-1-107-15540-4. OCLC 975051556. 
  19. ^ Deng, Jiushuai; Lai, Hao; Chen, Miao; Glen, Matthew; Wen, Shuming; Zhao, Biao; Liu, Zilong; Yang, Hua; Liu, Mingshi; Huang, Lingyun; Guan, Shiliang; Wang, Ping. Effect of iron concentration on the crystallization and electronic structure of sphalerite/marmatite: A DFT study. Minerals Engineering. June 2019, 136: 168–174. S2CID 182111130. doi:10.1016/j.mineng.2019.02.012. 
  20. ^ 20.0 20.1 Hobart M. King, Sphalerite （页面存档备份，存于互联网档案馆）, geology.com. Retrieved 22 Feb. 2022.
  21. ^ 21.0 21.1 Klein & Hurlbut 1993，第357页.
  22. ^ Zinc Statistics and Information. www.usgs.gov. [2021-02-25]. （原始内容存档于2021-11-30）. 
  23. ^ Cadmium - In: USGS Mineral Commodity Summaries. United States Geological Survey. 2017 [2022-08-07]. （原始内容存档于2019-01-09）. 
  24. ^ Frenzel, Max; Ketris, Marina P.; Seifert, Thomas; Gutzmer, Jens. On the current and future availability of gallium. Resources Policy. March 2016, 47: 38–50. doi:10.1016/j.resourpol.2015.11.005. 
  25. ^ Frenzel, Max; Ketris, Marina P.; Gutzmer, Jens. On the geological availability of germanium. Mineralium Deposita. 2014-04-01, 49 (4): 471–486. Bibcode:2014MinDe..49..471F. ISSN 0026-4598. S2CID 129902592. doi:10.1007/s00126-013-0506-z （英语）. 
  26. ^ Frenzel, Max; Mikolajczak, Claire; Reuter, Markus A.; Gutzmer, Jens. Quantifying the relative availability of high-tech by-product metals – The cases of gallium, germanium and indium. Resources Policy. June 2017, 52: 327–335. doi:10.1016/j.resourpol.2017.04.008  . 
  27. ^ Craddock, P.T. Brass in the medieval Islamic world; 2000 years of zinc and brass. British Museum Publications Ltd. 1990: 73–101. ISBN 0-86159-050-3. 
  28. ^ Xiao, Hongyan; Huang, Xin; Cui, Jianfeng. Local cementation brass production during 12th–13th century CE, North China: Evidences from a royal summer palace of Jin Dynasty. Journal of Archaeological Science: Reports. 2020, 34: 102657. S2CID 229414402. doi:10.1016/j.jasrep.2020.102657 （英语）. 
  29. ^ Tylecote, R. F. A history of metallurgy. Institute of Materials 2nd. London: Maney Pub., for the Institute of Materials. 2002. ISBN 1-902653-79-3. OCLC 705004248. 
  30. ^ Major Commodity Organizations. Zinc. Agricultural and Mineral Commodities Year Book 0 (Routledge). 2003-09-02: 358–366 [2021-02-25]. ISBN 978-0-203-40355-6. doi:10.4324/9780203403556-47 （英语）. 
  31. ^ Hai, Yun; Wang, Shuonan; Liu, Hao; Lv, Guocheng; Mei, Lefu; Liao, Libing. Nanosized Zinc Sulfide/Reduced Graphene Oxide Composite Synthesized from Natural Bulk Sphalerite as Good Performance Anode for Lithium-Ion Batteries. JOM. 2020, 72 (12): 4505–4513. Bibcode:2020JOM....72.4505H. ISSN 1047-4838. S2CID 224897123. doi:10.1007/s11837-020-04372-5 （英语）. 
  32. ^ Voudouris, Panagiotis; Mavrogonatos, Constantinos; Graham, Ian; Giuliani, Gaston; Tarantola, Alexandre; Melfos, Vasilios; Karampelas, Stefanos; Katerinopoulos, Athanasios; Magganas, Andreas. Gemstones of Greece: Geology and Crystallizing Environments. Minerals. 2019-07-29, 9 (8): 461. Bibcode:2019Mine....9..461V. ISSN 2075-163X. doi:10.3390/min9080461   （英语）. 
  33. ^ Murphy, Jack; Modreski, Peter. A Tour of Colorado Gemstone Localities. Rocks & Minerals. 2002-08-01, 77 (4): 218–238 [2022-08-07]. ISSN 0035-7529. S2CID 128754037. doi:10.1080/00357529.2002.9925639. （原始内容存档于2022-08-07） （英语）. 

延伸阅读

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  • Dana's Manual of Mineralogy ISBN 0-471-03288-3
  • Webster, R., Read, P. G. (Ed.) (2000). Gems: Their sources, descriptions and identification (5th ed.), p. 386. Butterworth-Heinemann, Great Britain. ISBN 0-7506-1674-1

外部链接

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