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各类铜矿物的基本特征

2017-04-21 09:10阅读：

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各类铜矿物的基本特征

(资料整理)
[按]想整理出一组文章，矿物类型复杂的金属矿床，如钨矿、铜矿、镍矿、铁矿；还有复杂的造岩矿物，如石英、云母、长石；及胶结物等。

引言：铜矿勘查，涉及到铜矿物，将各类铜矿物的基本特征进行总结，供工作参考。
一、铜简介
铜是一种过渡元素，化学符号Cu，原子序数29。铜是一种紫红色金属，纯铜是柔软的金属，硬度2.5～3，比重8.5～9，延性和导热性强，导电性高。由于这些性质以及能与锌、铅、镍、铝和钛组合成合金的性能，铜被广泛地应用于电器、机械、车辆、船舶工业和民用器具等方面。
二、铜矿物分类
在自然界中出现的含铜矿物约有280多种，其中16种具有
工业意义。
自然铜：
铜的硫化物：黄铜矿（含铜34.6%）、斑铜矿（63.3%）、辉铜矿（79.9%）、铜蓝（66.5%）、方黄铜矿（23.4%）、黝铜矿（46.7%）、砷黝铜矿（52.7%）、硫砷铜矿（48.4%）；
铜的氧化物：赤铜矿（88.8%）、黑铜矿（79.9%）；
铜的硫酸盐、碳酸盐和硅酸盐矿物：孔雀石（57.5%）、蓝铜矿（55.3%）、硅孔雀石（36.2%）、水胆矾（56.2%）、氯铜矿（59.5%）。
表 铜矿物化学成分及其比重

 矿 物
名 称
 化学成分
 比重
 莫氏
硬度
分子式
 元素或氧
化物（%）
自然铜
 自然铜
 Cu
 100Cu
 8.8～8.9
 2.5～3
铜的硫化物
 黄 铜 矿
 CuFeS2
 34.5Cu
 4.1～4.3
 3.5～4
辉 铜 矿
 Cu2S
 79.8Cu
 5.5～5.8
 2.5～3
斑 铜 矿
 Cu5FeS4
 63.3Cu
 4.9～5.4
 3
铜 蓝 矿
 CuS
 66.4Cu
 4.6～6
 1.5～2
黝 铜 矿
 4Cu2S·Sb2S3
 52.1Cu
 4.4～4.5
 3～4.5
砷黝铜矿
 4Cu2S·As2S3
 57.5Cu
 4.4～4.5
 3～4
斜方硫砷铜矿
 3Cu2S·As2S5
 48.3Cu
 4.4～4.5
 3～3.5
铜的氧化物
 赤 铜 矿
 Cu2O
 88.8Cu
 5.8～6.2
 3.5～4
黑 铜 矿
 CuO
 79.85Cu
 5.82～6.25
 3.5～4
铜的盐类矿物
 蓝 铜 矿
 2CuCO3·Cu (OH)2
 55.3Cu
 3.7～3.8
 3.5～4
孔 雀 石
 CuCO3·Cu (OH)2
 57.5Cu
 3.7～4.1
 3.5～4
硅孔雀石
 CuSiO3·Cu (OH)2
 36.2Cu
 2～2.2
 2～4
氯 铜 矿
 CuCl2·3Cu (OH)2
 59.5Cu
 3.75～3.77
 3～3.5
水 胆 矾
 CuSO3·3Cu (OH)2
 56.2Cu
 3.8～3.9
 3.5～4
胆矾
 CuSO4·5H2O
 31.8Cu
 2.1～2.3
 2.5


三、铜矿物基本特征
（一）自然铜(Copper)
成分Cu，原生自然铜成分中有时含银和金等。等轴晶系。晶体呈立方体，但少见；一般呈树枝状、片状或致密块状集合体。铜红色，表面易氧化成褐黑色。条痕呈光亮的铜红色。金属光泽。硬度2.5~3。具强延展性。断口呈锯齿状。为电和热的良导体。密度8.5~8.9g/cm3。
自然铜是地质作用中还原条件下的产物，形成于原生热液矿床；也见于含铜硫化物矿床氧化带下部，常与赤铁矿、孔雀石、辉铜矿等伴生，由铜的硫化物还原而成：
CuFeS2(黄铜矿) +4O2 →CuSO4+ FeSO4
2CuSO4+2FeSO4+H2O →Cu2O(赤铜矿)+Fe2(SO4)3+H2SO4
Cu2O+H2SO4 →CuSO4+H2O+Cu(自然铜)
自然铜有时亦交代砂砾岩的胶结物，出现于含铜砂岩中。在氧化条件下不稳定，常转变为铜的氧化物和碳酸盐，如赤铜矿(Cu2O)、黑铜矿(CuO)、孔雀石、蓝铜矿等。
热液成因的原生自然铜常呈浸染状见于一些热液矿床中。含铜砂岩中亦常有自然铜产出。大量积聚时可作铜矿石利用。
各类铜矿物的基本特征1

各类铜矿物的基本特征2
（二）铜的硫化物
1．黄铜矿(Chalcopyrite)
成分CuFeS2，含Cu34.56%。四方晶系。晶体呈四方双锥或四方四面体，但很少见；经常呈粒状或致密块状集合体。黄铜色。表面常因氧化而呈暗黄或斑状锖色。条痕绿黑色。硬度3~4。密度4.1~4.3 g/cm3。
黄铜矿产状与组合：分布较广。①岩浆型，产于与基性、超基性岩有关的铜镍硫化物矿床中，与磁黄铁矿、镍黄铁矿密切共生。②接触交代型，与磁铁矿、黄铁矿、磁黄铁矿等共生；亦可与毒砂或方铅矿、闪锌矿等共生。③热液型，常呈中温热液充填或交代脉状，与黄铁矿、方铅矿、闪锌矿、斑铜矿、辉钼矿及方解石、石英等共生。④沉积型，产于砂页岩型铜矿中，是沉积岩中的层控铜矿，矿床产在一套沉积岩或沉积变质岩中，它是世界上铜矿主要工业类型之一，占世界铜储量30%左右，矿床以其规模大,品位高，伴生组分丰富为特点，因而其经济价值巨大。在地表风化条件下遭受氧化后形成CuSO4和FeSO4，硫酸铜当与含碳酸的溶液作用时形成孔雀石、蓝铜矿或褐铁矿铁帽；在次生富集带则转变为斑铜矿和辉铜矿，可作找矿标志。黄铜矿是炼铜的主要矿石矿物之一。

各类铜矿物的基本特征3
各类铜矿物的基本特征4

2．斑铜矿(Bornite)
成分为Cu5FeS4，含Cu63.33%。等轴晶系。通常呈粒状或致密块状集合体。新鲜断口呈铜红色，表面因氧化而呈蓝紫斑状的锖色，因而得名。条痕灰黑色。硬度3。密度4.9~5.0g/cm3。
产于基性岩及有关的Cu-Ni等矿床中，与黄铜矿、钛铁矿等共生。产于热液型矿床中的斑铜矿，常含有显微片状黄铜矿包裹体，与黄铜矿、黄铁矿、方铅矿、黝铜矿、硫砷铜矿、辉铜矿等共生；有时与辉钼矿、自然金等共生。还见于某些夕卡岩矿床中，与其它铜的硫化物共生。在氧化带易转变成孔雀石、蓝铜矿、赤铜矿、褐铁矿等。次生斑铜矿形成于铜矿床的次生富集带。特有的暗铜红色及锖色，硬度低。溶于硝酸，有铜的焰色反应。是炼铜的主要矿石矿物之一。
各类铜矿物的基本特征5
各类铜矿物的基本特征6

3．辉铜矿(chalcocite)
成分Cu2S，含Cu79.86%。斜方晶系。晶体少见，通常呈烟灰状、粒状或致密块状。铅灰色。条痕暗灰。金属光泽。硬度2~3。略具延展性，以小刀刻划留下光亮的沟痕。密度5.5~5.8 g/cm3。见于热液成因的铜矿床中，是构成富铜贫硫矿石的主要成分，常与斑铜矿共生；外生辉铜矿见于含铜硫化物矿床氧化带下部。是炼铜的主要矿石矿物之一。
各类铜矿物的基本特征7
各类铜矿物的基本特征8
各类铜矿物的基本特征9
4．铜蓝(Covellite)
成分CuS。含Cu66.5％。六方晶系。通常薄片状、被膜状或烟灰状集合体。靛蓝色。条痕灰色至黑色。金属光泽。硬度1.5~2。解理平行底面{0001}完全。密度4.59~1.67 g/cm3。薄片稍具弹性。铜蓝主要是外生成因，是含铜硫化物矿床次生富集带中最为常见的矿物。由热液形成的铜蓝极其少见。是炼铜的矿石矿物之一。
各类铜矿物的基本特征10
各类铜矿物的基本特征11
5．方黄铜矿
成分CuFe2S3，斜方晶系，晶体常为拉长的扁平棱柱体，有时形成V型双晶或放射状六连晶或片状集合体，块状少见。方黄铜矿是一种铜和铁的硫化物矿物，它们通常黄铜矿或磁黄铁矿产在一起，具有金属光泽，黄色或古铜黄色，条痕黑色，不透明。摩氏硬度3.5~4，金属光泽，比重4.1g/cm3，解理不完全，断口贝壳状。具纵向条纹。常与黄铜矿、石英、自然金、菱铁矿、方解石、黄铁矿、磁黄铁矿、及其他铜硫化物共生。次要的少见铜矿物。
各类铜矿物的基本特征12

6．黝铜矿(Tetrahedrite)
成分Cu12Sb4S13，含Cu45.77%，是一种铜、锑的硫化物矿物，与砷黝铜矿（tennanitite）Cu12As4S13构成类质同象系列。一般所见的黝铜矿均含有一定数量的砷黝铜矿分子。等轴晶系。晶体呈四面体，但通常呈粒状或致密块状集合体。钢灰至铁黑色，新鲜断口呈黝黑色。条痕与颜色相同。半金属光泽。硬度3~4。密度4.4~5.1g/cm3。
通常呈致密块状或粒状见于铜、铅、锌、银等金属硫化物的热液矿床中。黝铜矿虽然是分布最广的一种硫盐矿物，但数量一般不大，通常与伴生的其他铜矿物一起作为铜矿石利用。银黝铜矿是提炼银的来源之一。
各类铜矿物的基本特征13
各类铜矿物的基本特征14
7．硫砷铜矿(enargite)
成分Cu3AsS4，含Cu48.3%。斜方晶系。晶体常呈柱体，但通常呈密块状或致粒状集合体。钢灰至铁黑色。条痕灰黑色。金属光泽。硬度3.5。解理平行斜方柱{110}完全。密度4.4~4.5g/cm3。主要见于中温热液铜矿床中，与黄铜矿、黝铜矿等共生。富集时可作炼铜的矿石。
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（三）铜的氧化物
1．赤铜矿(cuprite).
成分为Cu2O，含C88.82％。等轴晶系。晶体呈细小八面体，有时呈针状或毛发状称为针赤铜矿。集合体呈致密块状、粒状或土状。暗红色。条痕褐红色。金刚光泽或半金属光泽。硬度3.5~4。密度6g/cm3。形成于外生条件下，主要见于铜矿床的氧化带，常与自然铜、孔雀石、蓝铜矿、硅孔雀石、褐铁矿相伴共生，是含铜硫化物氧化后的产物。可作为铜矿石利用。


各类铜矿物的基本特征
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2．黑铜矿(Tenorite)
成分CuO，含Cu79.9%。单斜晶系。黑或灰黑色。条痕灰黑色。半金属光泽。性脆。硬度3.5。密度5.8~6.4g/cm3。黑铜矿产于铜矿床氧化带和熔岩里，是辉铜矿风化产物，与黄铜矿、斑铜矿、赤铜矿、赤铜铁矿、自然铜、铜蓝、孔雀石等矿物共生或伴生；熔岩里产出的黑铜矿是升华作用的产物主，是含铜硫化物氧化后的产物。
各类铜矿物的基本特征18
各类铜矿物的基本特征19
（四）铜的硫酸盐、碳酸盐和硅酸盐矿物
1．孔雀石(Malachite)
成分为Cu2[CO3](OH)2，Cu57.4%。单斜晶系。晶体呈针状，通常呈放射状或钟乳状集合体。绿色。玻璃光泽。硬度3.5－4。密度3.9－4..0g/cm3。遇盐酸起泡。
孔雀石是原生含铜硫化物氧化后所形成的次生矿物，产于含铜硫化物矿床氧化带中，经常与蓝铜矿共生。它们的出现可作为寻找原生铜矿床的标志。块大色美的孔雀石是工艺雕刻品的材料，粉末用制颜料，称石绿。亦可作中药药用，称绿青。大量聚积时可作为铜矿石利用。
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2．蓝铜矿(Azurite)
成分Cu3[CO3]2(OH)2，含Cu55.2%。单斜晶系。晶体呈短柱状或厚板状，通常呈粒状、块状或放射状，以及土状或皮壳状集合体。深蓝色，土状或皮壳状者淡蓝色。玻璃光泽。硬度3.5~4。密度3.7~3.9g/cm3。遇盐酸起泡。
蓝铜矿是原生含铜硫化物氧化后所形成的次生矿物，产于含铜硫化物矿床氧化带中，经常与孔雀石共生。它们的出现可作为寻找原生铜矿床的标志。粉末用制蓝色颜料，称石青。药用，称扁青。大量聚积时可作为铜矿石利用。
各类铜矿物的基本特征22
3．硅孔雀石(Chrysocolla)
成分(Ca,Al)2H2Si2O5(OH)4·nH2O。隐晶质或胶状集合体，呈钟乳状、皮壳状、土状。绿色、浅蓝绿色，含杂质时可变成褐色、黑色。蜡状光泽，具陶瓷状外观，玻璃光泽，土状者呈土状光泽。硬度2~4。密度2.0~2.4g/cm3。
硅孔雀石又名凤凰石，是水合铜硅酸盐矿物，为一种次生的含铜矿物。在很多铜矿地区都会存在这种由铜矿分解而成的矿物，主要产在含铜矿床的氧化带中，常与孔雀石、蓝铜矿、赤铜矿，自然铜共生。这是因为铜矿遇到含二氧化硅的水而发生化学变化而产生的。此外，也常和玉髓相伴一起出现，为部分蓝色或绿色玉髓的重要内含物。
各类铜矿物的基本特征23
4．水胆矾(Blanchardite)
成分Cu4SO4(OH)6。晶体属单斜晶系。单晶为短柱至针状之透明至半透明晶体，有时亦呈板状、肾状或纤维状集合体。颜色为翠绿色、黑绿色甚至为全黑。淡绿色条痕。具有玻璃至珍珠光泽。硬度3.5～4。比重3.5～4克/厘米3。断口是参差状，有一个方向的良好解理。属于易脆矿物。水胆矾是一种次生矿物，常生于铜矿床上部的氧化带中。
各类铜矿物的基本特征
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5．氯铜矿(Atacamite)
成分Cu2Cl(OH)3。含CuO50.4%。三方晶系。晶体呈短柱状。绿至蓝绿色。条痕绿色。玻璃光泽。解理平行鞭面体完全。硬度5。密度3.28－3.35克/厘米3。
氯铜矿在铜矿床的氧化带中呈次生矿物产出，尤其是在干燥气候条件下，通常与孔雀石、蓝铜矿和石英伴生。氯铜矿也形成于火山口周围；
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四、铜、铁、硫矿物转化与分异
黄铜矿、磁黄铁矿（和黄铁矿）是早期高温低硫时最普遍的组合，硫化铁通常在黄铜矿前结晶。温度降低而硫的浓度增高，在含量Fe大于Cu时，黄铜矿、黄铁矿共生，而含量Cu大于Fe时黄铜矿、斑铜矿共生。低硫铜铁化合物高温时形成的固溶体，在温度降低后，易于分解为辉铜矿斑铜矿、黄铜矿斑铜矿、黄铜矿方黄铜矿等。进一步降温氧化，硫的浓度又增高，不但硫化铁中已全部为对硫[S2]2-，而硫化铜中也有了部分对硫（铜兰CuS、CuS2），除斑铜矿、辉铜矿外，黄铁矿开始与铜兰共生。磁铁矿与磁黄铁矿、黄铁矿和黄铜矿在高温时共生，氧的浓度增加后，Fe2+逐渐氧化成Fe3+，磁黄铁矿变得不稳定而为磁铁矿所交代。但硫和铁的结合虽不稳定，而硫和铜的结合却是稳定的（如黄铜矿），厚大的磁铁矿体在深处变为磁黄铁矿和黄铜矿，其原因即在于此。在氧增高时，铁与氧化合成磁铁矿，而铜与硫化合可以形成少铁多铜的斑铜矿以代替黄铜矿。氧化更强时，铁全部从铜铁硫化物中分离出来，贫铁的斑铜矿为无铁的辉铜矿所代替，此时全部铁氧化为赤铁矿，形成赤铁矿与辉铜矿的组合。总之，铁与氧的亲和力比铜与氧的亲和力强。因此当Fe2+愈多地氧化成Fe3+，铁从铜铁硫化物中分离出来，形成铁的氧化物也愈多；而铜则留下来在硫化物中形成含铁愈贫、直至无铁的硫化物。故还原条件下高Fe3+（含铜）硫化物与磁铁矿共生，而氧化条件下高铜硫化物则与赤铁矿共生。由此可见，随着氧化加强，铜、铁因与硫、氧结合倾向不同而逐步分异。

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