Vesiniksulfiid on magma üks peamisi lenduvaid komponente. Aktiivselt metallidega suheldes moodustab see palju ühendeid. Vesiniksulfiidi derivaate esindab maapõues enam kui 200 mineraali – sulfiidid, mis, olles kivimitmoodustajad, käivad tavaliselt teatud kivimitega kaasas, olles väärtuslike toorainete allikaks. Allpool käsitleme sulfiidide ja neile lähedaste ühendite peamisi omadusi ning pöörame tähelepanu ka nende kasutusvaldkondadele.
Kompositsiooni ja struktuuri üldomadused
Rohkem kui 40 perioodilisustabeli elementi (tavaliselt metallid) moodustavad väävliga ühendeid. Mõnikord on sellistes ühendites selle asemel arseeni, antimoni, seleeni, vismutit või telluuri. Vastav alt sellele nimetatakse selliseid mineraale arseniidideks, antimoniidideks, seleniidideks, vismutiidideks ja telluriidideks. Koos vesiniksulfiidi derivaatidega kuuluvad need kõik omaduste sarnasuse tõttu sulfiidide klassi.
Selle klassi mineraalidele on keemiline side kovalentne, koosmetallist komponent. Kõige levinumad struktuurid on koordinatsioon, saar (klaster), mõnikord kihiline või ahel.
Sulfiidide füüsikalised omadused
Praktiliselt kõiki sulfiide iseloomustab suur erikaal. Kõvaduse väärtus Mohsi skaalal rühma erinevate liikmete puhul on väga erinev ja võib ulatuda 1 (molübdeniit) kuni 6,5 (püriit). Enamik sulfiide on siiski üsna pehmed.
Mõne erandiga on kleofaan teatud tüüpi tsingi segu või sfaleriit, selle klassi mineraalid on läbipaistmatud, sageli tumedad, mõnikord heledad, mis toimib olulise diagnostilise tunnusena (nagu ka sära). Peegeldusvõime võib ulatuda keskmisest kõrgeni.
Enamik sulfiide on pooljuhtide elektrijuhtivusega mineraalid.
Traditsiooniline klassifikatsioon
Hoolimata põhiliste füüsikaliste omaduste ühisusest on sulfiididel loomulikult välised diagnostilised erinevused, mille järgi need jagunevad kolme tüüpi.
- Püriidid. See on koondnimetus sulfiidide rühma mineraalidele, millel on metalliline läige ja värv, millel on kollase või kollase varjundiga toon. Püriidi tuntuim esindaja on püriit FeS2, tuntud ka kui väävel- või raudpüriit. Nende hulka kuuluvad ka kalkopüriit CuFeS2 (vaskpüriit), arsenopüriit FeAsS (arseenpüriit, ehk talheimiit või mispikel), pürrotiit Fe7S8 (magnetpüriit, magnetopüriit) jateised.
- Glitter. Nii nimetatakse sulfiide, millel on metalliline läige ja värvus hallist mustani. Selliste mineraalide tüüpilised näited on galeen PbS (plii läige), kalkotsiit Cu2S (vaseläige), molübdeniit MoS2, antimoniit Sb2S3 (antimoni läige).
- Võltsingud. See on sulfiidide rühma kuuluvate mineraalide nimetus, mida iseloomustab mittemetalliline läige. Selliste sulfiidide tüüpilised näited on sfaleriit ZnS (tsingi segu) või kinaver HgS (elavhõbeda segu). Tuntud on ka realgar As4S4 – punane arseeni segu ja orpiment As2S3 – kollane arseeni segu.
Keemiliste omaduste erinevused
Kaasaegsem klassifikatsioon põhineb keemilise koostise omadustel ja sisaldab järgmisi alamklasse:
- Lihtsad sulfiidid on metalliioonide (katioonide) ja väävli (anioonide) ühendid. Selliste mineraalide näideteks on galeen, sfaleriit ja kinaver. Need kõik on vesiniksulfiidi lihtsad derivaadid.
- Topeltsulfiidid erinevad selle poolest, et väävlianiooniga seostuvad mitu (kaks või enam) metallikatiooni. Need on kalkopüriit, borniit (“kirju vasemaak”) Cu5FeS4, stanniin (tinapüriit) Cu2FeSnS4 ja muud sarnased ühendid.
- Disulfiidid on ühendid, milles katioonid on seotud anioonse rühmaga S2 või AsS. Nende hulka kuuluvad mineraalid sulfiidide ja arseniidide rühmast (sulfoarseniidid), nagu püriit,kõige levinum ehk arseenpüriit arsenopüriit. Sellesse alamklassi kuulub ka kob altiin CoAsS.
- Keerulised sulfiidid ehk sulfosoolid. See on sulfiidide, arseniidide ja nende koostiselt ja omadustelt lähedaste ühendite rühma kuuluvate mineraalide nimetus, mis on tiohapete soolad, näiteks tiomarseen H3AsS 3, tiobismut H3BiS3 või tioantimon H3SbS 3. Seega kuulub sulfosoolade (tiosoolade) alamklassi mineraal lillianiit Pb3Bi2S6 või niinimetatud Fahlore Cu3(Sb, As)S3.
Morfoloogilised tunnused
Sulfiidid ja disulfiidid võivad moodustada suuri kristalle: kuubikujulisi (galeen), prismalisi (antimoniit), tetraeedrite (sfaleriit) ja muude konfiguratsioonide kujul. Samuti moodustavad nad tihedaid, granuleeritud kristalseid agregaate või fenokristalle. Kihilise struktuuriga sulfiididel on lamedad tabelikujulised või kihilised kristallid, nagu orpiment või molübdeniit.
Sulfiidide lõhustamine võib olla erinev. See varieerub väga ebatäiuslikust püriidis ja ebatäiuslikust kalkopüriidis kuni väga täiusliku ühes (orpiment) või mitmes (sfaleriit, galeen) suunas. Ka murru tüüp ei ole erinevate mineraalide puhul sama.
Sulfiidmineraalide teke
Enamik sulfiide moodustub kristallimisel hüdrotermilistest lahustest. Mõnikord on selle rühma mineraalidel magmaatilinevõi skarn (metasomaatiline) päritolu ja võib tekkida ka eksogeensete protsesside käigus - redutseerivates tingimustes sekundaarse rikastamise tsoonides, mõnel juhul settekivimites, nagu püriit või sfaleriit.
Pinnatingimustes on kõik sulfiidid, välja arvatud kinaver, lauriit (ruteeniumsulfiid) ja sperrüliit (plaatinaarseniid), väga ebastabiilsed ja oksüdeeruvad, mis põhjustab sulfaatide moodustumist. Sulfiidide muutumise protsesside tulemuseks on sellist tüüpi mineraalid nagu oksiidid, halogeniidid, karbonaadid. Lisaks on nende lagunemise tõttu võimalik looduslike metallide – hõbeda või vase – moodustumine.
Esinemise tunnused
Sulfiidid on mineraalid, mis moodustavad erineva iseloomuga maagikogumeid, sõltuv alt nende vahekorrast teiste mineraalidega. Kui nende üle domineerivad sulfiidid, on tavaks rääkida massiivsetest või pidevatest sulfiidmaagidest. Vastasel juhul nimetatakse maake hajutatud või sooneliseks.
Väga sageli sadestuvad sulfiidid koos, moodustades polümetallimaakide ladestusi. Sellised on näiteks vask-tsink-pliisulfiidmaagid. Lisaks moodustavad ühe metalli erinevad sulfiidid sageli selle komplekssed ladestused. Näiteks kalkopüriit, kupriit, borniit on vaske sisaldavad mineraalid, mis esinevad koos.
Enamasti on sulfiidimaardlate maagikehad veenide kujul. Kuid on ka läätsekujulisi, varu- ja reservuaaride esinemise vorme.
Sulfiidide kasutamine
Sulfiidmaagid on äärmiselt olulised allikanaharuldased, vääris- ja värvilised metallid. Sulfiididest saadakse vaske, hõbedat, tsinki, pliid, molübdeeni. Sellistest maakidest ekstraheeritakse ka vismutit, koob altit, niklit, samuti elavhõbedat, kaadmiumi, reeniumi ja muid haruldasi elemente.
Lisaks sellele kasutatakse mõningaid sulfiide värvide tootmisel (kinaver, orpiment) ja keemiatööstuses (püriit, marksiit, pürrotiit – väävelhappe tootmiseks). Molübdeniiti kasutatakse lisaks sellele, et seda kasutatakse maagina, ka spetsiaalse kuiva kuumakindla määrdeainena.
Sulfiidid on huvipakkuvad mineraalid nende elektrofüüsikaliste omaduste tõttu. Pooljuhtide, elektrooptilise, infrapuna-optilise tehnoloogia vajadusteks ei kasutata aga mitte looduslikke ühendeid, vaid nende kunstlikult kasvatatud analooge monokristallide kujul.
Teine valdkond, kus sulfiidid leiavad rakendust, on teatud maagikivimite radioisotoopide geokronoloogiline dateering, kasutades samarium-neodüümi meetodit. Sellistes uuringutes kasutatakse kalkopüriiti, pentlandiiti ja muid haruldaste muldmetallide elemente sisaldavaid mineraale – neodüümi ja samariumi.
Need näited näitavad, et sulfiidide ulatus on väga lai. Nad mängivad olulist rolli erinevates tehnoloogiates nii toorainena kui ka iseseisvate materjalidena.
