סולפידים

מתוך אנציקלופדיה, המכון למדעי כדור הארץ, האוניברסיטה העברית

קפיצה אל: ניווט, חיפוש

סולפידים מוגדרים ככל אחת משלושת המחלקות בעלות הרכב כימי עם גופרית. המחלקות הינן: סולפידים אי-אורגנים, סולפידים אורגניים, phosphine וסולפידים. ערך זה יעסוק בסולפידים אי אורגנם. סולפידים אי אורגנים מוגדרים כתרכובות המכילות את הגופרית במטען הכי נמוך שלה: S2-.

(http://www.britannica.com/EBchecked/topic/572504/sulfide)

על אף שיש מספר גבוה (כמה מאות) של מינרלים סולפידים בעולם. רק חצי תריסר מהם נפוצים מספיק להיחשב "מינרלים בוני סלעים": פיריט, פירוטיט, גלנה, ספלריט, כולכופיריט וכולכוליט, כאשר הפיריט הוא הנפוץ ביותר. (Sulfide Minerology and Geochemistry – Geochemical society mineralogical society of America. Page 1)

תוכן עניינים

הסולפיד בטבע:

הווצרות הסולפיד בפעילות בקטריאלית:

הופעת סולפידים בסביבות סדימנטריות מעידה על תנאים מחזרים בנוכחות חומר אורגני. מינרלי הסולפיד נוצרים בתנאים בהם אין חמצן ויש חומר אורגני. בדרך כלל מדובר בגופי מים משוכבים, שנותקו מהאטמוספירה והחמצן לא חודר אליהם. הגופרית מגיעה אל קרקעית האגנים בצורת שאריות חומרים אורגנים מהשכבה העליונה של גוף המים, כגון דגים השוקעים מטה. החומר האורגני מכיל H2S והוא מתפרק בקרקעית ע"י פעילות של חיידקים אנארוביים, לדוגמא Chromatium, ואז הופכת הגופרית זמינה להיקשרות עם יסודות אחרים וליצור את המינרלים הסולפידים. תיאור התמונה: התמונה מקרקעית בריכות האידוי באילת, הצבע הסגול מעיד על איזור עשיר בגופרית ועני בחמצן.

איור 1: תמונה מקרקעית בריכות האידוי באילת (1)
איור 1: תמונה מקרקעית בריכות האידוי באילת (1)

מרבצים סולפידים מאסיביים:

מצטברים בחלק התחתון של גופים פלוטונים. המינרלים הסולפידים הינם אינקומפטבילים, בעת הווצרותם נוצרת דיפרנצציה משאר המגמה, והמינרלים שוקעים ומצטברים בקרקעית הגוף. (צפונות כדור הארץ, האוניברסיטה הפתוחה, ע"מ 605).

סולפידים בחתך בארץ:

המקום המוכר ביותר של מופעי סולפידים הינו בתצורת טקיה בחבורת הר הצופים. ישנם מופעים נוספים במספר מקומות, כגון באמוניטים של היורה בחרמון. (llani et al 2002, Current Research, Geol. Surv. Israel 13:76-78) ובתוצרת חתרורים ותצורת עמורה (עבודת הדוקטורט של ישראל זק, הגאולוגיה של הר סדום, ע"מ 187).

נודולות הגופרית בתצורת טקיה: תרכיזי הסולפיד אדומים-צהובים בתצורת טקייה מורכבים ממיסודות של ברזל וסולפיד כגון פיריט.

דרך ההוצרותו של המינרל פיריט בסביבה סדימנטרית:

תרכיזי גופרית אדומים-צהובים בתצורת טקייה מורכבים ממיסודות של ברזל וסולפיד כגון פיריט FeS2

דרך ההוצרותו של היסוד פיריט:

היסוד גפרית מופיע באוקיינוס במצבו המחומצן S6+(aq) כחלק ממולקולת הסולפאט S6+O42- aq המומסת במים. בסביבה ענייה בחמצן (אנוקסית) הגפרית מחוזרת בתהליך פירוק מולקולת הסולפאט במהלך פעילות חיזור בקטריאלית, ונוצר יון סולפיד S2-(aq) עלפי התגובה הבאה:


SO2-4(aq) + 2CH2O*(solid) <--> H2S(gas)+2HCO3(solid)-

2CH2O* - מסמן תרכובת אורגנית

יוניזציה של מימן על סולפיד:

H2S ---> HS-+H
HS- ---> S2-+H

יון הסולפיד נוטה להתגבש עם ברזל פנוי ליצירת ברזל-סולפיד בלתי מסיס המסולק מהמים לסדימנטים בקרקעית הים.

תהליך יצירת חיבור הברזל לסולפיד לקבלת פיריט:


Iron monosulfide formation:

Fe2+(aq)+HS-(aq) ---> FeS(solid)+H+aq


Pyrite formation:

<center> FeS(solid)+S0(aq) --> FeS2 (solid
איור 2: Desulfovibrio Vulgaris - חיידק המחזר סולפאט לקבלת מימן גופרתי (2)
איור 2: Desulfovibrio Vulgaris - חיידק המחזר סולפאט לקבלת מימן גופרתי (2)


התהליך הנ"ל מתקיים רק בנוכחות חומר אורגני, אשר מופיע לעיתים בצורה מרוכזת בבוץ בקרקעית הים. תהליך החיזור יכול להביא להווצרות תרכיז (נודולה) של ברזל-סולפיד בסדימנט. לעיתים, תהליך החיזור מוגבל ומביא לתוצר ביניים כגון גופרית אלמנטרית (S0) בעלת צבע צהוב אופייני. כאשר סביבת הנודולה חשופה לחמצן (למשל, לאחר נסיגת הים וחשיפת הסדימנט), הברזל סולפיד יכול להתחמצן. שוליים צהבהבים בתרכיזים בתצורת טקייה מעידים על חמצון חלקי של פני התרכיז ונוכחות גופרית אלמנטרית. (RS Hedlin, 1988).

לפי כל הנאמר מעלה ניתן להסיק כי תצורת טקייה היתה סביבה מחוזרת, ענייה בחמצן עם חומר אורגני.

סוגים של מינרלים סולפידים

פיריט: FeS2

הוא מינרל המורכב מברזל וגופרית. הפיריט בצבע זהב בעל טקסטורה מתכתית מבריקה. הוא נוצר בטמפרטורות גבוהות ונמוכות. בסלעי יסוד, סלעים מטמורפיים וסלעי משקע בנפיצות עולמית. הפיריט הוא המינרל הסולפידי הנפוץ ביותר. צבעו הזהוב והטקסטורה המבריקה שלו העניקו לו את הכינוי "זהב השוטים" בגלל הדמיון הרב בינו לבין זהב טהור ממבט ראשות. מקור השם פיריט הוא מהשפה היוונית בה משמעות השם "pyr" היא אש. (minerals/pyrite.shtml)

איור 3: פיריט (3)
איור 3: פיריט (3)

תהליך ההווצרות של פיריט בסביבה סדימנטרית מפורט מעלה.

איור 4: מבנה השריג של פיריט (4)
איור 4: מבנה השריג של פיריט (4)

מרכזיט: FeS2

פולימורף של פיריט, בשונה מפיריט הינו מינרל אורתורומבי. השם מרכזיט הוא תרגום בערבית של השם "פיריט". כדי להבדיל בין שני המינרלים דרושה בדיקת X-ray.

איור 5: מרכזיט (5)
איור 5: מרכזיט (5)


גלנה: PbS

גלנה הוא מינרל סולפידי המורכב מגופרית ועופרת. הוא מאד קל לזיהו בשדה בשל תכונותיו האינדיקטיביות, שבריו בפצילות של 90 מעלות והוא בעל צבע כסוף וברק מתכתי. הגלנה מהווה את הבצר העיקרי של עופרת בעולם. יחס המסה במרכיבי המינרל הינו: 86% עופרת, 13% גופרית, 1% יסודות אחרים. (minerals/galena.shtml)

מבנה השריג של הגלנה מסודר כך שכל אניון של גופרית מוקף בשישה קטיונים של עופרת במבנה אוקטהדרלי.

איור 6: גלנה (6)
איור 6: גלנה (6)
איור 7: מבנה השריג של גלנה (7)
איור 7: מבנה השריג של גלנה (7)

ספרליט: ZnS

הבצר העיקרי של אבץ. מקור השם ספלריט מהמילה "Sphleros" אשר פירושה בוגדנות. הספלריט "זכה" לכינוי זה בגלל המגוון הרחב של מופעיו בטבע. ספלריט נוצר בסביבות הידרותרמליות. לשם מגיעים נוזלים עשירים באבץ, חומציים ובטמפרטורות גבוהות אשר מגיבים עם סלע המקור. (Sphalerite.shtml).

איור 8: ספלריט (8)
איור 8: ספלריט (8)


מקורות

אתרים

1. http://www.britannica.com/EBchecked/topic/572504/sulfide

2. http://www.hayadan.org.il/mining-ancient-ores-for-clues-to-early-life-201212

3. com/minerals/pyrite.shtml

4. geology.com/minerals/galena.shtml

5. http://www.galleries.com/Marcasite

6. http://geology.com/minerals/sphalerite.shtml

ספרים

1. Sulfide Mineralogy and Geochemistry – Geochemical society mineralogical society of America. Page 1

2. צפונות כדור הארץ ע"מ 605

מאמרים

1. American Journal of science , "sedimentary pyrite formation" , Robert A. Berner.

2. עבודת הדוקטורט של ישראל זק, הגאולוגיה של הר סדום, ע"מ 187

תמונות

1. התמונה הינה מהאוסף הפרטי של פרופסור אהרון אורן.

2. https://newscenter.lbl.gov/2011/1 1/09/gene-map-of-sulfate/reducing-bacterium

3.http://www.mindat.org/min-

4. http://igs.indiana.edu/RocksAndMinerals/Pyrite.cfm

5. http://webmineral.com/specimens/picshow. php?id=728#.VYr6vvlViko

6. http://www.webmineral.com/specimens/pics how.php?id=438&target=Galena#.VYr58flVik

7.http://geology.com/minerals/galena.shtml

8. http://www.mindat.org/min-3727.html

כלים אישיים