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黄铜矿、斑铜矿、辉铜矿怎么分:掂重和刀刻痕定案

铜矿露头上常能见到一块黄铜色的矿石,敲开新鲜面亮得刺眼,放几天表面泛出蓝紫;旁边一块颜色发暗红,像旧铜器;再一块是铅灰色,几乎不反光。三块都含铜,常被一并叫作铜矿石,其实分属三个矿物种,判据在重量和刀口上。

先掂重量:含铜越多,同样大小的块越压手

黄铜矿的密度是 4.1–4.3 克/立方厘米,斑铜矿 4.9–5.3 克/立方厘米,辉铜矿 5.5–5.8 克/立方厘米。三块拳头大小的标本依次过了手,第三种明显沉,第一种接近普通岩石。这个排序在野外最稳,不受表面氧化膜干扰。

密度差来自成分差。黄铜矿含铜约 34.6%,斑铜矿约 63.3%,辉铜矿约 79.8%,其余是铁和硫。铜的原子量比铁、硫都大得多,含铜比例越高,晶格越重。本文判断:掂重的排序就是含铜量的排序,这一条在三种矿物上都成立。

再划条痕:只有黄铜矿的粉痕带绿

黄铜矿的条痕是绿黑色,在瓷板上划出来带明显的墨绿调;斑铜矿和辉铜矿的条痕都是灰黑至暗灰,颜色接近,肉眼很难再分。条痕在这里的作用是先把黄铜矿摘出去,剩下的两种交给别的判据。

条痕还能排除黄铁矿。黄铁矿的条痕是绿黑至褐黑,与黄铜矿相似,硬度却有 6–6.5,小刀划不动,密度 4.9–5.2 克/立方厘米,比黄铜矿重。一块黄亮而划不动的矿石,多半是黄铁矿,不要往铜矿上认。

最硬的一条在刀口:辉铜矿留下的刻痕会发亮

用小刀在同一方向刮过新鲜断面,辉铜矿留下一道银亮的长痕,痕面平整反光,像铅笔画在纸上被压光。这是它硬度最低、质地最致密的表现,硬度 2.5–3,刮削时发生微量塑性变形而不是崩成粉末,刻痕因此反光。

斑铜矿硬度 3,刀口下崩成细粉,痕是灰黑色,不发亮。黄铜矿硬度 3.5–4,刀口边缘掉渣,粉痕带绿黑。同样一把刀,三种反应各不相同,这一条比颜色可靠,也比条痕分辨得更细,前提是刮在新鲜面上。

混进来的是自然铜和铜蓝

自然铜的密度是 8.9 克/立方厘米,比辉铜矿还重得多,用小刀削能削出连续的铜片,砸它不碎只扁,断口呈钩状。这三条是金属键带来的延展性,硫化物一概没有,硫化物受力只会脆裂。

铜蓝是另一种常见的次生铜矿物,靛蓝至深蓝,硬度 1.5–2,指甲就能划动,密度 4.6–4.7 克/立方厘米。它常以薄膜状覆在辉铜矿和斑铜矿表面,把底层颜色盖住。看到蓝膜先刮开,别把薄膜当成矿体本色。

关键数据

下列数值取自矿物学教材的常见区间,含铁量高的变种会有偏移,铁闪锌矿式的类质同象在铜硫化物里同样存在。测密度取新鲜块体,带氧化壳的样品会偏轻半个档。

  • 黄铜矿:硬度 3.5–4,密度 4.1–4.3 克/立方厘米,条痕绿黑。
  • 斑铜矿:硬度 3,密度 4.9–5.3 克/立方厘米,条痕灰黑。
  • 辉铜矿:硬度 2.5–3,密度 5.5–5.8 克/立方厘米,刀刻痕发亮。
  • 黄铁矿:硬度 6–6.5,密度 4.9–5.2 克/立方厘米,小刀划不动。
  • 自然铜:密度 8.9 克/立方厘米,具延展性,可削成片。
  • 三种硫化物含铜分别约 34.6%、63.3%、79.8%。

边界

氧化壳会让三条判据同时失效。黄铜矿表面的蓝紫锖色、斑铜矿的斑状锖色、辉铜矿表面的铜蓝膜,都能把本色盖住,条痕也会被表层污染成灰黑。唯一不受影响的是密度,前提是样品内部没有大量空洞和氧化淋失。

细粒浸染状矿石无法单矿物测试。颗粒小于 1 毫米时嵌在脉石里,取不下纯净样品,掂重和划条痕都做不了。本文判断:这类矿石只能报矿石类型和目估品位,具体矿物种要靠光片鉴定,野外不应硬给名字。

参考文献

  • 王濮, 潘兆橹, 翁玲宝.《系统矿物学》. 地质出版社, 1982–1987. —— 硫化物各论。
  • Klein C, Dutrow B. Manual of Mineral Science (23rd ed.). Wiley, 2008. —— 铜硫化物物理性质表。
  • Deer W A, Howie R A, Zussman J. An Introduction to the Rock-Forming Minerals (2nd ed.). Longman, 1992. —— 黄铜矿与斑铜矿条目。
  • 中国大百科全书总编辑委员会.《中国大百科全书·地质学》. 中国大百科全书出版社, 1993. —— 辉铜矿、铜蓝条目。
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文章名称:黄铜矿、斑铜矿、辉铜矿怎么分:掂重和刀刻痕定案
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