菱铁矿发表评论(0)编辑词条

菱铁矿　　siderite

　菱铁矿是一种分布比较广泛的矿物，它的成分是碳酸亚铁，当菱铁矿中的杂质不多时可以作为铁矿石来提炼铁。菱铁矿一般呈薄薄一层与页岩、粘土或煤在一起。菱铁矿一般为晶体粒状或不显出晶体的致密块状、球状、凝胶状。颜色一般为灰白或黄白，风化后可变成褐色或褐黑色等。菱铁矿在氧化水解的情况下还可变成褐铁矿。

　　铁的碳酸盐矿物，成分为Fe[CO3]。经常有锰、镁等替代铁，形成锰菱铁矿、镁菱铁矿等变种。三方晶系，晶体呈菱面体，晶面往往弯曲；集合体呈粒状、块状或结核状。显晶质球粒状的称球菱铁矿；隐晶质凝胶状的称胶菱铁矿。菱铁矿一般呈灰白或黄白色，风化后呈褐色、褐黑色。莫氏硬度4，比重3.7～  菱铁矿
4.0，随成分中Mn和Mg含量的升高而降低。热液成因的菱铁矿常见于金属矿脉中；沉积成因的菱铁矿常见于页岩层、粘土层和煤层中。在氧化带易水解成褐铁矿，形成铁帽。菱铁矿大量聚集而且硫、磷等有害杂质的含量小于0.04％时，可作为铁矿石开采。 　　菱铁矿常呈结核体或放射状球粒结构的菱铁矿产出；铁的硫化物包括黄铁矿和白铁矿。

　　菱铁矿岩分布于中国贵州、陕西等省，可构成一定规模的矿床，菱铁矿是典型的成岩矿物，因此菱铁  菱铁矿
矿矿床大多属成岩期形成的层控矿床。 　　湖沼相铁质岩：产于某些中、高纬度的沼泽与湖泊中，矿石的结构有鲕状、结核状、球粒状、疏松土状等。矿石成分以针铁矿常见，其次是菱铁矿、蓝铁矿。古代的湖沼相铁矿常与含煤地层共生，矿石成分以菱铁矿为主。

　　与方解石相似，区别在于粉末加冷HCl不起泡或作用极慢，加热HCl则剧烈起泡。  菱铁矿
　　FeCO3，FeO62.01%，CO237.99%，常含Mg和Mn。三方晶系。常见菱面体，晶面常弯曲。其集合体成粗粒状至细粒状。亦有呈结核状、葡萄状、土状者。黄色、浅褐黄色(风化后为深褐色)，玻璃光泽。硬度3.5～4.5，比重3.96左右，因Mg和Mn的含量不同而有所变化。晶体属三方晶系的碳酸盐矿物。经常有锰、镁等替代铁，形成锰菱铁矿、镁菱铁矿等变种。菱铁矿通常呈显晶粒状或隐晶质致密块状。呈隐晶质球粒状的称球菱铁矿；隐晶质凝胶状的称胶菱铁矿。菱铁矿一般呈灰白或黄白色，风化后呈褐色，褐黑色。摩斯硬度4。比重3.7～4.0,随成分中Mn和Mg含量的升高而降低。热液成因的菱铁矿常见于金属矿脉中；沉积成因的菱铁矿常见于页岩层、粘土层和煤层中。在氧化带易水解成褐铁矿，形成铁帽。菱铁矿大量聚集而且硫、磷等有害杂质的含量小于  菱铁矿
0.04％时，可作为铁矿石开采。 　　菱铁矿常呈结核体或放射状球粒结构的菱铁矿产出；铁的硫化物包括黄铁矿和白铁矿。 　　菱铁矿岩分布于中国贵州、陕西等省，可构成一定规模的矿床，菱铁矿是典型的成岩矿物，因此菱铁矿矿床大多属成岩期形成的层控矿床。 　　湖沼相铁质岩：产于某些中、高纬度的沼泽与湖泊中，矿石的结构有鲕状、结核状、球粒状、疏松土状等。矿石成分以针铁矿常见，其次是菱铁矿、蓝铁矿。古代的湖沼相铁矿常与含煤地层共生，矿石成分以菱铁矿为主。

　　菱铁矿的成因主要有二。其一，外生成因，产自沉积岩中：这些层状的碎屑沉积岩大多带有来自生物的有  菱铁矿
机组份－－例如（黑色）页岩、煤层等，换言之，菱铁矿是在低氧的情况下藉生物作用形成；其二，形成于中温至低温的热液矿脉内：菱铁矿常见于变质沉积岩中，是热液堆积后形成的脉石矿物；此外，伟晶岩中亦可能出现菱铁矿。其一，外生成因，产自沉积岩中：这些层状的碎屑沉积岩大多带有来自生物的有机组份－－例如（黑色）页岩、煤层等，换言之，菱铁矿是在低氧的情况下借生物作用形成；其二，形成于中温至低温的热液矿脉内：菱铁矿常见于变质沉积岩中，是热液堆积后形成的脉石矿物；此外，伟晶岩中亦可能出现菱铁矿。其常见的共生矿物有：石英、黄铁矿（pyrite）、褐铁矿（limonite）、针铁矿（goethite）、黄铜矿（chalcopyrite）、闪锌矿（sphalerite）、冰晶石（cryolite）、方铅矿（galena）、重晶石（barite）、方解石、白云石（dolomite）、萤石（fluorite）等。其常见的共生矿物有：石英、黄铁矿（pyrite）、褐铁矿（limonite）、针铁矿（goethite）、黄铜矿（chalcopyrite）、闪锌矿（sphalerite）、冰晶石（cryolite）、方铅矿（galena）、重晶石（barite）、方解石、白云石  菱铁矿
（dolomite）、萤石（fluorite）等。 　　世界着名的菱铁矿产地有：波兰，捷克波西米亚（Bohemia），德国的Harz山脉和Freiberg，法国Lorraine，英国Cornwall，葡萄牙BieraBaixa，美国宾州、密西根州、犹他州、俄亥俄州东部、科罗拉多州、康乃狄格州Roxbury、纽泽西州Franklin、加州SanBernardinoCounty、威斯康辛州Ladysmith、亚利桑那州AntlerMine、纽约州，育空RapidCreek，加拿大蒙特利尔FranconQuarry、魁北克MontSaint-Hilaire，巴西MinasGerais，秘鲁Huancavelica，玻利维亚Tatasi，澳洲新南威尔州BrokenHill、ProspectHill，纳米比亚Otavi的Tsumeb，格陵兰Ivigtut。

　　铁元素(Ferrum)的原子序数为26，符号为Fe。在元素周期表上，铁是第四周期第八副族(ⅧB)的元  菱铁矿
素。它与钴和镍同属四周期ⅧB族。 　　在自然界中，铁元素有4种稳定同位素，其同位素丰度(%)如下(Hertz，1960)：54Fe—5.81，56Fe—91.64，57Fe—2.21，58Fe—0.34。铁的原子量平均为55.847(当12C=12.000时)。 　　铁的原子半径，取12配位数时，为1.26×10-10m。铁的原子体积为7.1cm3/克原子，原子密度为7.86g/cm3。铁原子的电子结构是3d64s2。铁原子很容易失掉最外层的两个s电子而呈正二价离子(Fe2 )。如果再失掉次外层的1个d电子，则呈正三价离子(Fe3 )。铁元素的这种变价特征，导致铁在不同氧化还原反应中显示出不同的地球化学性质。铁原子失去第一个电子的电离势(I1)为7.90eV，失去第二个电子的电离势(I2)为16.18eV，失去第三个电子的电离势(I3)为30.64eV。 　　铁的离子半径随配位数和离子电荷而变化。据Ahrens(1952)资料，取6配位数时，Fe2 的离子半径为0.074nm，Fe3 的离子半径为0.064nm。铁离子在含氧盐和卤化物等中构成离子化合物。铁常与硫和砷等构成共价化合物。铁的共价半径为1.17×10－１０m。其键性强度可用铁和硫、砷等的电负性差求得。铁的电负性，Fe2 为1.8，Fe3 为1.9(波林，1964)。凡是原子半径与铁相近的元素，当晶体结构相同时，易与铁形成金属互化物，如铁和铂族形成的金属互化物粗铂矿(Pt，Fe)。凡是离子半径与铁相近的元素，当化学结构式相同时，易与铁发生类质同象替换，如硅酸盐中的铁橄榄石和镁橄榄石类质同象系列；碳酸盐中的菱铁矿和菱锰矿类质同象系列；以及钨酸盐中的钨铁矿和钨锰矿类质同象系列，等等。离子电位(Φ)是一个重要的地球化学指标。Fe2 的离子电位为2.70，可在水溶液中呈自由离子(Fe2 )迁移。Fe3 的离子电位较高，为4.69，它易呈水解产物沉淀。因此，在还原条件下，有利于Fe2 呈自由离子迁移；在氧化条件下，则Fe2 易氧化为Fe3 而呈水解产物沉淀。与铁共沉淀的元素(同价的或异价的)共生组合，可用离子电位图来预测。铁及其化合物的密度、熔点和沸点，以及它们在水中的溶解度或溶度积，是决定铁进行地球化学迁移的重要物理常数。 　　铁化合物的溶度积(18℃时)，Fe(OH)3为1.1×10-36，Fe(OH)2为1.04×10-14，FeS为3.7×10-19，等等。铁的熔化潜热为269.55J/g，蒸发潜热为6343J/g。

　　菱铁矿属于方解石族[1]的矿物，族中的矿物彼此异质同型（isomorphous）：由于各矿物的结晶构造相  菱铁矿
似，因此它们具许多相似的物理性质，包括：属于六方晶系、三方（次）晶系（trigonal）－－晶型多为菱面体或scalenohedron，有三组发育优良的菱面体解理，透明菱面体结晶具有双折射（doublerefraction）现象等。实际上，矿物组成中的阳离子之间，彼此可以完全地相互取代，形成一系列的固溶液（solidsolution），因此矿物之间的分辨可能变得较为困难。 　　前述曾经提及菱铁矿会产自具有有机组份的沉积岩中，例如黑色页岩、煤层中，我们不妨想像一下菱铁矿的形成环境：一个古代的沼泽地区，许多植物的残块，举凡木干、枝叶等散布其中，这是未来煤矿、煤炭形成的温床，由于这个环境中有水、有溶解的铁质，是个缺氧的环境，因此也适合菱铁矿的形成，这就是含煤沉积岩中常见菱铁矿的原因。 　　这些沉积岩中的菱铁矿多以层状或结核（nodule，concretion）产出，所谓的结核，是菱铁矿晶体堆积、包覆着一个核心，然后再向外层层包覆、生长而形成，这个核心大多是其他矿物，例如：黄铁矿、闪锌矿、燧石（chert）等，但是在美国伊利诺州MazonCreek地区的页岩中，菱铁矿结核中包覆的不是矿物，而是在那古沼泽地区、与煤矿物源共同生活的植物与动物们。这种包覆动物或植物化石的菱铁矿结核，以伊利诺州的最为着名，不过除此之外，印度西部等其他地区也有产出，并不是只有一个地方看的到。

磁铁矿
　　FeO31.03%，Fe2O368.97%或含Fe72.2%，O27.6%，等轴晶系。单晶体常呈八面体，较少呈菱形十二面体。在菱形十二面体面上，长对角线方向常现条纹。集合体多呈致密块状和粒状。颜色为铁黑色、条痕为黑色，半金属光泽，不透明。硬度5.5～6.5。
赤铁矿
　　Fe69.94%，O30.06%，常含类质同象混入物Ti、Al、Mn、Fe2 、Ca、Mg及少量Ga和Co。三方晶系，完好晶体少见。结晶赤铁矿为钢灰色，隐晶质；土状赤铁矿呈红色。条痕为樱桃红色或鲜猪肝色。金属至半金属光泽。有时光泽暗淡。硬度5～6。比重5～5.3。
磁赤铁矿
　　γ-Fe2O3，其化学组成中常含有Mg、Ti和Mn等混入物。等轴晶系，五角三四面体晶类，多呈粒状集合体，致密块状，常具磁铁矿假象。颜色及条痕均为褐色，硬度5，比重4.88，强磁性。
钛铁矿
　　FeTiO3，Fe36.8%，Ti36.6%，O31.6%。三方晶系。菱面体晶类。常呈不规则粒状、鳞片状或厚板状。在950℃以上钛铁矿与赤铁矿形成完全类质同象。当温度降低时，即发生熔离，故钛铁矿中常含有细小鳞片状赤铁矿包体。钛铁矿颜色为铁黑色或钢灰色。条痕为钢灰色或黑色。含赤铁矿包体时呈褐色或带褐的红色条痕。金属-半金属光泽。不透明，无解理。硬度5～6.5，比重4～5。弱磁性。
针铁矿
　　α-FeO(OH)，含Fe62.9%。含不定量的吸附水者，称水针铁矿HFeO2·NH2O。斜方晶系，形态有针状、柱状、薄板状或鳞片状。通常呈豆状、肾状或钟乳状。切面具平行或放射纤维状构造。有时成致密块状、土状，也有呈鲕状。颜色红褐、暗褐至黑褐。经风化而成的粉末状、赭石状褐铁矿则呈黄褐色。针铁矿条痕为红褐色，硬度5～5.5，比重4～4.3。而褐铁矿条痕则一般为淡褐或黄褐色，硬度1～4，比重3.3～4。
纤铁矿
　　γ-FeO(OH)，含Fe62.9%。含不定量的吸附水者，称水纤铁矿FeO(OH)·NH2O。斜方晶系。常见鳞片状或纤维状集合体。颜色暗红至黑红色。条痕为桔红色或砖红色。硬度4～5，比重4.01～4.1。