Цинковая обманка

Цинковая обманка
на барите

Ци́нковая обма́нка или сфалери́т (др.-греч. σφαλερός — «обманчивый»), — цинковый минерал класса сульфидов (сульфид цинка, формула «ZnS». Историческое название минерала (как русское, так и латинское), связано со специфическими технологическими трудностями получения металлического цинка из его природных соединений.

В зависимости от примесей и происхождения, цинковая обманка может быть почти бесцветной, а также окрашенной в разные оттенки жёлтого, красновато-оранжевого, зеленовато-жёлтого, серого или тёмно-серого цвета. Сфалерит янтарно-жёлтого цвета называют медовой обманкой, оранжево-красного цвета — рубиновой обманкой. Имеет гексагональную модификацию — вюрцит (β-ZnS или лучистая обманка), рассматриваемую как отдельный рудный минерал.

Цинковая обманка в определениях и коротких цитатах

	Явления полиморфизма ZnS начинают выясняться работами института Карнеги. Уже давно было известно, что сфалерит, нагретый до красного каления, переходит в вюртцит и после охлаждения некоторое время остается в этом состоянии.:306
	— Владимир Вернадский, «Опыт описательной минералогии», 1910

	...синтетически цинковая обманка выкристаллизовывается, вообще говоря, при более низкой температуре, а вюртцит при более высокой. <...> β-ZnS (цинковая обманка) устойчива до температуры 1020°, при которой она переходит в α-ZnS – вюртцит. Точка перехода понижается при содержании FeS.:306
	— Владимир Вернадский, «Опыт описательной минералогии», 1910

	Цинковая обманка и ее разности – марматит, сфалерит, клейофан – являются наиболее распространенным соединением цинка на земном шаре. Огромное большинство цинковых минералов генетически с ней связано, и она является для них первичной формой выделения цинка.:311
	— Владимир Вернадский, «Опыт описательной минералогии», 1910

	...месторождения цинковой обманки повторяют месторождения свинцового блеска. Как для галенита, так и для цинковой обманки месторождения, непосредственно связанные с магматическими породами, меньше изучены, так как редко цинковая обманка скопляется в них в значительном количестве и служит рудой. А между тем эти массивные породы являются первоисточником цинковой обманки на земной поверхности.:312
	— Владимир Вернадский, «Опыт описательной минералогии», 1910

	Целый день, сгибая спины, <...> собираем в пустотах и расщелинах кристаллики горного хрусталя, цинковой обманки, ― мы целиком под впечатлением алтайских богатств.
	— Александр Ферсман, «Воспоминания о камне», 1940

	Кварц содержал вкрапления колчеданов серного и мышьякового, цинковой обманки и свинцового блеска с золотом.
	— Владимир Обручев, «Мои путешествия по Сибири», 1948

	Количество направлений спайности в ряде случаев также является важным диагностическим признаком. Например, такие весьма похожие друг на друга по ряду внешних признаков (цвету, твердости, блеску и др.) минералы, как сфалерит ― ZnS и вольфрамит ― (Fe, Mn)WO4, отличаются друг от друга тем, что в кристаллах или зернах сфалерита наблюдается несколько направлений спайности...
	— Анатолий Бетехтин, «Курс минералогии», 1951

	...что Солоночанское рудное тело, представленное пиритом, сфалеритом, галенитом, сидеритом и отчасти халькопиритом, постепенно по восстанию из жилы превращается в сильно сульфидизированные эффузивы, позволяет думать, что в местах развития этих измененных эффузивов, в залегании и распространении которых замечается определенная закономерность...
	— Борис Вронский, Дневник, 4 августа 1952

	Включения газов и жидкостей в кристаллах давно изучаются. Один из первых исследователей был Гемфри Дэви. Растворы солёной воды в цинковой обманке ― сфалерите или в топазе...
	— Иван Ефремов, «Лезвие бритвы», 1963

	...цинковая руда «обманывала» первых металлургов. Получить из нее металл обычным способом (обжиганием на воздухе и прокаливанием с углём) никак не удавалось: вместо металла на остывшем шлаке получался белый налёт. Обманутые в своих ожиданиях металлурги и назвали это белое вещество пренебрежительно «nihil album» ― «белое ничто».
	— Борис Горзев, «Белое ничто», 1969

	В 1875 году Лекок де Буабодран исследовал спектр цинковой обманки, привезенной из Пьерфитта (Пиренеи). В этом спектре и была обнаружена новая фиолетовая линия (длина волны 4170 ангстрем). Новая линия свидетельствовала о присутствии в минерале неизвестного элемента...
	— Лев Сулименко, «Галлий», 1970

	Работаю сейчас в качестве рудничного геолога на цинково-свинцовом р<удни>ке Хантаги. <...> Интересной является здешняя цинковая обманка, в которой по устным сообщения некоторых геологов содержится до 0,2% германия.:204
	— Владимир Безсмертный, из письма В. И. Вернадскому, 30 мая 1938

	Сфалерит — второй по распространённости рудный минерал метагабброидов ― довольно часто встречается в родингитизированных породах. Обычно образует округлые зёрна неправильной формы.
	— Андрей Антонов, «Минералогия родингитов Баженовского гипербазитового массива», 2003

	Похожим образом нарекли сфалерит ― от греческого «предательский».
	— Василий Авченко, «Кристалл в прозрачной оправе». Рассказы о воде и камнях, 2015

Цинковая обманка в научной и научно-популярной литературе

Явления полиморфизма ZnS начинают выясняться работами института Карнеги. Уже давно было известно, что сфалерит, нагретый до красного каления, переходит в вюртцит и после охлаждения некоторое время остается в этом состоянии. Точно так же и синтетически цинковая обманка выкристаллизовывается, вообще говоря, при более низкой температуре, а вюртцит при более высокой. Работы Аллена и Креншоу показали, что β-ZnS (цинковая обманка) устойчива до температуры 1020°, при которой она переходит в α-ZnS – вюртцит. Точка перехода понижается при содержании FeS. Из водных растворов при температуре ниже 200° образуется аморфная ZnS, 200–400° – α- и β-ZnS. Из щелочных растворов выпадает только β-ZnS.:306

— Владимир Вернадский, «Опыт описательной минералогии», 1910

Цинковая обманка и её разности – марматит, сфалерит, клейофан – являются наиболее распространенным соединением цинка на земном шаре. Огромное большинство цинковых минералов генетически с ней связано, и она является для них первичной формой выделения цинка. Только некоторые шпинели, силикаты из группы пироксенов, может быть блёклые руды, содержат Zn вне всякой связи с процессами распадения цинковой обманки. Понятно поэтому значение этой минеральной группы в химии цинка на земной поверхности.:311-312

— Владимир Вернадский, «Опыт описательной минералогии», 1910

В общем, месторождения цинковой обманки повторяют месторождения свинцового блеска. Как для галенита, так и для цинковой обманки месторождения, непосредственно связанные с магматическими породами, меньше изучены, так как редко цинковая обманка скопляется в них в значительном количестве и служит рудой. А между тем эти массивные породы являются первоисточником цинковой обманки на земной поверхности. Подобно галениту, цинковая обманка едва ли выпадает в них из расплавленного состояния; вероятно, этот процесс может наблюдаться лишь в интрузивных породах, в связи с влиянием высокого давления. Температура перехода цинковой обманки в вюртцит также ставит предел этому образованию.:312

— Владимир Вернадский, «Опыт описательной минералогии», 1910

	В незначительных количествах изоморфные примеси других компонентов обнаруживаются в очень многих простых и сложных соединениях. К числу их относится, например, сфалерит (ZnS), в котором содержание железа в виде изоморфной примеси достигает нескольких процентов.
	— Анатолий Бетехтин, «Курс минералогии», 1951

	В зависимости от степени прозрачности все минералы, наблюдающиеся в крупных кристаллах, делят на следующие группы: 1) прозрачные ― горный хрусталь, исландский шпат, топаз и др.; 2) полупрозрачные ― изумруд, сфалерит, киноварь и др.; 3) непрозрачные ― пирит, магнетит, графит и др.
	— Анатолий Бетехтин, «Курс минералогии», 1951

	Штриховатость граней <кристалла> может быть различного происхождения: 1) комбинационная, обусловленная многократным повторением узких вицинальных граней (алмаз, турмалин), 2) двойниковая ― как результат полисинтетического сложения кристаллов (сфалерит, иногда плагиоклазы и др.).
	— Анатолий Бетехтин, «Курс минералогии», 1951

Количество направлений спайности в ряде случаев также является важным диагностическим признаком. Например, такие весьма похожие друг на друга по ряду внешних признаков (цвету, твердости, блеску и др.) минералы, как сфалерит ― ZnS и вольфрамит ― (Fe, Mn)WO4, отличаются друг от друга тем, что в кристаллах или зернах сфалерита наблюдается несколько направлений спайности <...>, тогда как у вольфрамита совершенную спайность мы всегда находим только в одном направлении, вдоль вытянутости кристаллов или зерен. Явление спайности в кристаллах объясняется, как показал Г. В. Вульф, различием сил сцепления между структурными единицами в кристаллической решетке в различных направлениях. Плоскостям спайности отвечают наименьшие величины сил сцепления, т. е. они проходят по направлениям наименьшего числа связей.

— Анатолий Бетехтин, «Курс минералогии», 1951

Опыт исследований убеждает вместе с тем, что некоторые элементы действительно находятся в природе преимущественно или только в виде изоморфных примесей. Это характерно, очевидно, для селена, кадмия и некоторых других. <...> Точными исследованиями доказано преимущественное нахождение кадмия в виде изоморфной примеси к сфалериту. Широкое использование рудной микроскопии сопровождается накапливанием новых данных о вещественном составе руд. Уточняются или исправляются некоторые ошибочные представления макроминералогии об отдельных минеральных видах.:33

— Игорь Волынский, Марианна Безсмертная, «Об эталонах рудных минералов и некоторых новых методах исследования микровключений», 1965

Сфалерит — второй по распространённости рудный минерал метагабброидов ― довольно часто встречается в родингитизированных породах. Обычно образует округлые зёрна неправильной формы. В некоторых зёрнах сфалерита видна структура распада твёрдого раствора ― удлинённые ориентированные выделения халькопирита <медного колчедана>. Этот сфалерит отличается от сфалерита «без распада» <...> относительно высокими содержаниями железа. В родингитах сфалерит иногда перекристаллизован. В этом случае структур распада в нём уже не наблюдается, а халькопирит образует довольно крупные обособления внутри зёрен сфалерита. Иногда сфалерит без видимых структур распада обнаруживает слабую зональность ― содержание железа уменьшается от центра зерна к периферии.

— Андрей Антонов, «Минералогия родингитов Баженовского гипербазитового массива», 2003

	Для обманок характерны: алмазный или полуметаллический блеск; полупрозрачность в тонких сколах; небольшая твёрдость; разнообразная окраска; цветная черта различной интенсивности. Обманки получили своё название благодаря алмазному блеску, для всех остальных сульфидов характерен сильный металлический блеск. К обманкам относят: сфалерит, киноварь, реальгар, аурипигмент...:93
	— Владимир Буланов и др., «Минералогия с основами кристаллографии», 2009

	В зависимости от химического состава и окраски выделяют следующие разновидности сфалерита: 1) марматит — железистый сфалерит чёрного цвета с тёмно-бурой чертой; 2) клеофан — маложелезистая разность светлого канифольно-бурого цвета (иногда полупрозрачная) со светлой чертой; 3) пршибрамит — кадмиевый сфалерит; 4) брункит — редкая землистая разновидность сфалерита.:95
	— Владимир Буланов и др., «Минералогия с основами кристаллографии», 2009

Сфалерит обладает большой изменчивостью свойств. Помимо чёрных и почти бесцветных разностей наблюдаются сфалериты бурого, коричневого, жёлтого, красноватого, зеленоватого и серого цветов и различной степени прозрачности. Цвет черты также варьирует в зависимости от состава от бесцветного или светлоокрашенного (желтовато-бурого) до бурого и коричневого. Сфалерит (чаще тёмный тип марматита) можно спутать со многими минералами, но особенно он похож на энаргит, вольфрамит и на изометрические кристаллы касситерита.:95

— Владимир Буланов и др., «Минералогия с основами кристаллографии», 2009

Цинковая обманка в публицистике и документальной литературе

Рубиновая обманка (Кантабрия)

Агрикола — крупный авторитет в металлургии и минералогии XVI столетия — знает цинковую обманку, но называет ее galena inanis, fausse galene, и в самом имени «обманка» сохранились искания древних рудокопов, которые подозревали по внешнему виду нахождение в ней металла, но все попытки его получения обычными приемами были тщетны. Лишь в 1735 г. Брандт доказал, что цинковая обманка есть руда цинка...:491

— Владимир Вернадский, «Опыт описательной минералогии», 1910

Долгое время после своего появления на свет германий был редким гостем в лабораториях ученых. Только с открытием сырьевых источников этого элемента ― германита в месторождении Тсумеб в Северо-Западной Африке, цинковой обманки в США, золы некоторых каменных углей в Англии ― начались более широкие исследования свойств германия и его соединений, стали разрабатываться технологические методы извлечения его из сырья, появился интерес к его практическому использованию.

— Борис Горзев, «Из биографии элемента № 32», 1967

В 1863 году немецкие химики Ф. Рейх и Т. Рихтер подвергли спектроскопическому анализу цинковую обманку из окрестностей города Фрейберга. Из этого минерала учёные получили хлорид цинка и поместили его в спектрограф, надеясь обнаружить характерную для таллия ярко-зеленую линию. Надежды оправдались, однако не эта линия принесла Рейху и Рихтеру мировую известность. В спектре оказалась и линия синего цвета (длина волны 4511 ангстрем), примерно такого же, какой даёт известный краситель индиго… Ни у одного из известных элементов такой линии не было.

— Теодор Молдавер, Иосиф Левин, «Индий», 1968

Знаете ли вы, почему самый распространенный цинковый минерал носит название цинковой обманки? Другое его название ― сфалерит ― также не более почтительно. «Сфалерос» по-гречески значит ненадежный, обманчивый. Дело в том, что, имея все внешние признаки обычных металлических руд, цинковая руда «обманывала» первых металлургов. Получить из нее металл обычным способом (обжиганием на воздухе и прокаливанием с углем) никак не удавалось: вместо металла на остывшем шлаке получался белый налет. Обманутые в своих ожиданиях металлурги и назвали это белое вещество пренебрежительно «nihil album» ― «белое ничто».

— Борис Горзев, «Белое ничто», 1969

Что же такое ― это «ничто»? Восстановим цепь химических превращений руды. Итак, сначала происходил окислительный обжиг. Затем, при прокаливании с углём, окись цинка восстанавливалась. Но куда же запропастился ожидаемый металл? Цинк восстанавливается значительно труднее, чем такие известные в то время металлы, как железо, олово, свинец, медь, и при температуре процесса (более 1000° C) он просто испаряется, так как кипит при 913°C. О том, что цинк улетучивался, древние металлурги не догадывались. А пары цинка, сгорая на воздухе, давали снова белую окись, некоторое количество которой и оставалось на шлаке. Это и есть «белое ничто».

— Борис Горзев, «Белое ничто», 1969

В 1875 году Лекок де Буабодран исследовал спектр цинковой обманки, привезенной из Пьерфитта (Пиренеи). В этом спектре и была обнаружена новая фиолетовая линия (длина волны 4170 ангстрем). Новая линия свидетельствовала о присутствии в минерале неизвестного элемента и, вполне естественно, Лекок де Буабодран приложил максимум усилий, чтобы этот элемент выделить. Сделать это оказалось непросто: содержание нового элемента в руде было порядка 0,1%, и во многом он был подобен цинку. После длительных опытов ученому удалось-таки получить новый элемент, но в очень небольшом количестве. Настолько небольшом (меньше 0, 1 г), что изучить его физические и химические свойства Лекок де Буабодран смог далеко не полно. Сообщение об открытии галлия ― так в честь Франции (Галлия ― её латинское название) был назван новый элемент ― появилось в докладах Парижской Академии наук.

— Лев Сулименко, «Галлий», 1970

Расскажем, для примера, как извлекают галлий из цинковой обманки ― минерала, в котором этот элемент был обнаружен впервые. Прежде всего цинковую обманку ZnS обжигают, а образовавшиеся окислы выщелачивают серной кислотой. Вместе с многими другими металлами галлии переходит в раствор. А преобладает в этом растворе сульфат цинка ― основной продукт, который надо очистить от примесей, в том числе и от галлия.

— Борис Горзев, «Что вы знаете и чего не знаете о галлии и его соединениях», 1970

Цинковая обманка в мемуарах, письмах и дневниковой прозе

Флюорит на цинковой обманке

	Сначала путь наш лежал на юг по небольшой тропинке, проложенной по самому верхнему и правому притоку Синанцы, длиной в два-три километра. Горы в этих местах состоят из порфиров, известняков и оруденелых фельзитов. Во многих местах я видел прожилки серебросвинцовой руды, цинковой обманки и медного колчедана.
	— Владимир Арсеньев, «По Уссурийскому краю», 1917

	Наконец мы на Риддере <гора на Алтае>. Целый день, сгибая спины, ходим мы по подземным ходам, следим за мощными жилами серебристой свинцовой руды, собираем в пустотах и расщелинах кристаллики горного хрусталя, цинковой обманки, ― мы целиком под впечатлением алтайских богатств.
	— Александр Ферсман, «Воспоминания о камне», 1940

Эту главную жилу, названную Магистральной, я мог еще осмотреть. Шахта спускалась под углом около 40° по падению жилы и содержала шесть штреков по горизонтам, в промежутках между которыми жила была уже выработана; в верхних горизонтах мощность её была 0,7 ― 1 метр, но вглубь уменьшалась и в забоях шестого горизонта достигала 0,3 ― 0,6 м. Кварц содержал вкрапления колчеданов серного <пирита> и мышьякового <арсенопирита>, цинковой обманки и свинцового блеска с золотом. <...> Кроме этой Магистральной жилы на отводе были найдены и работались еще несколько жил ― Татарская, Хотимская, Кедрово-Петровская, Петропавловская, Химическая и др. ― штольнями на склонах долины. Некоторые из них были извилистые, другие сильно нарушены сбросами и сдвигами. Почти во всех кварц содержал много сернистых руд, среди которых наиболее богат золотом был мышьяковый колчедан; местами цинковая обманка преобладала.

— Владимир Обручев, «Мои путешествия по Сибири», 1948

	Осматривал знаменитое Солоночанское рудопроявление <с выходом на поверхность земли>. Партия прошла 4-метровую (по длине) штольню. Рудное тело представлено мощной (до 6 м) сульфидной жилой, состоящей из индерита, пирита, галенита, сфалерита и халькопирита, от которой отходит апофиза, обогащенная галенитом. Гнёзда последнего встречаются и в основной жиле.
	— Борис Вронский, Дневник, 2 августа 1952

День был на редкость приятный ― ясный, солнечный, с ветерком, отгоняющим разную крылатую нечисть. С правой стороны Догдо все время на протяжении 5 ― 6 км вниз от стана партии тянутся жёлтые, оранжевые, серые, охристые, вообще цветистые оплывины, а местами и коренные выходы измененных эффузивов, сильно сульфидизированных, за счет чего они и характеризуются такими яркими цветами. То, что Солоночанское рудное тело, представленное пиритом, сфалеритом, галенитом, сидеритом и отчасти халькопиритом, постепенно по восстанию из жилы превращается в сильно сульфидизированные эффузивы, позволяет думать, что в местах развития этих измененных эффузивов, в залегании и распространении которых замечается определенная закономерность, ниже наблюдается значительная концентрация чистых сульфидов. Разведка Солоночанской жилы на глубину покажет, насколько это верно.

— Борис Вронский, Дневник, 4 августа 1952

С февраля м<еся>ца с<его> года у меня изменился характер работы, а в связи с последним — и местожительства. Работаю сейчас в качестве рудничного геолога на цинково-свинцовом р<удни>ке Хантаги. Минералогия м<есторожде>ния проста. Интересной является здешняя цинковая обманка, в которой по устным сообщения некоторых геологов содержится до 0,2% германия. Отсутствие микроскопа, приличной хим<ической> лаборатории, а с другой стороны, и свободного времени лишают меня возможности заняться хантагинскими рудами.:204

— Владимир Безсмертный, из письма В. И. Вернадскому, 30 мая 1938

Цинковая обманка в художественной прозе

Включения газов и жидкостей в кристаллах давно изучаются. Один из первых исследователей был Гемфри Дэви. Растворы солёной воды в цинковой обманке ― сфалерите или в топазе, включения органического нефтеподобного вещества в флюорите, газы под большим давлением в горном хрустале ― все это с современным тончайшим методом анализа становится драгоценным свидетельством условий давления, температуры, состава растворов, которые были в момент образования кристаллов, миллионы и миллиарды лет назад.

— Иван Ефремов, «Лезвие бритвы», 1963

Дальнегорские минералы ― не «индустрия моногорода», а настоящая сказка. Мы ходили там в пещеры, жили в палатках у речки Горбуши, пропадали на отвалах горных выработок ― в этих кучах чего только не попадалось: и меднорудный золотистый халькопирит, и свинцового вида (тот случай, когда внешность соответствует сущности, а не маскирует её) галенит, и чёрный, как уголь, сфалерит, из которого берут цинк, и бесполезный, но красивый геденбергит ― сростки зелёных ёлочных иголочек...

— Василий Авченко, «Кристалл в прозрачной оправе». Рассказы о воде и камнях, 2015

Фосфорный аппетитно-апатичный «апатит» означает «обманщик» ― то ли из-за того, что раньше этот камень путали с бериллом и турмалином, то ли потому, что слишком уж он разнообразен. Похожим образом нарекли сфалерит ― от греческого «предательский». <...> Листая книгу по минералогии, я думаю, что она написана на каком-то иностранном языке, которым я немного владею, но не настолько, чтобы понять спрятанное между строк. Вот руда ― слово жёсткое, грубое, в нём слышатся грохот и лязг. Галенит, сфалерит, халькопирит, арсенопирит ― похоже на мантры-молитвы. Извлечение металла из камня сродни магии, и я начинаю понимать алхимиков.

— Василий Авченко, «Кристалл в прозрачной оправе». Рассказы о воде и камнях, 2015

См. также

• Вюрцит
• Цинковые белила
• Касситерит
• Рутил
• Кварц-волосатик
• Родингиты
• Кварц
• Кальцит
• Исландский шпат
• Берилл
• Анатаз
• Ильменит
• Апатит