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针铁矿

针铁矿也叫沼铁矿,它是分布很广的一种铁的氧化物,我们通常所见到的铁锈基本就是由它组成的。一般情况下,针铁矿是其他铁矿(如黄铁矿、磁铁矿等)在风化的条件下形成的。

针铁矿也可以因沉积作用而形成于海底或湖底。针铁矿是一种比较重要的铁矿石,除了提炼铁以外,人们还将它用作黄赭颜料。针铁矿的颜色由黄褐色到红色,晶体为片状、柱状或针状。晶体的集合体一般为具有同心层和放射状纤维构造的球状、钟乳状或块状。

针铁矿是一种分布广泛的矿物,作为一种水合铁氧化物,在现有铁矿矿物中的重要性仅次于赤铁矿( hematite,α-Fe2O3)。 它的西方名称来自著名的德国诗人歌德(J.W. von Goethe,1749-1832),1806年这位热衷于在野外收集矿物的文人的名字被记录为一种常见的矿物。起初,这个名称是用来描述另一种现在被称为纤铁矿[lepidocrocite,γ-FeO(OH)]的矿物,后者与针铁矿同质多象(即有共同的化学组成但晶体结构不同):针铁矿中氧和氢氧根离子的排列呈现六方最密堆积,而纤铁矿为立方堆积,两者的铁离子都分布与一个八面体空隙中。

在成因上,作为氧化条件下含铁矿物的风化产物是最为普遍的一种情况,例如所谓的褐铁矿大多数情况下主要成份便是针铁矿。基于同样的原因,一些铜和铁的硫化矿体的外围和露头的风化铁帽(例如在美国亚利桑那的硫铁矿),以及一些由蛇纹岩风化而成的砖红壤堆积(例如在古巴的一些红壤铁矿),也是由针铁矿为主体构成的。沉积也是另一种常见的形式,可以是直接沉淀的也可能是生物成因,这一类的针铁矿常常在湖沼底层沉积物和泉水周围被发现,这些呈层状或结核状的不纯针铁矿有时又被称作沼铁矿(Bog Iron Ore)。最后,还有一种较为少见的形式,人们也会在一些热液脉的空隙中发现低温热液成因的该矿物。另外,需要说明的是,在区域变质作用之下,该类矿物(包括其他含水的铁氧化矿物)会脱水而形成赤铁矿或磁铁矿。

关于鉴定,作为一个有固定成分的晶体矿物,若结晶完好,是容易辨别的。但更常见的情况是,该矿物会以无定形的形态出现,这时我们是不能仅仅依靠观察来判别的。正因为如此,作为一种人类很早就在利用的铁矿,“针铁矿”这一概念直到1806年才从“褐铁矿”(limonite)这个不太科学的名称中走出。人们开始意识到,褐铁矿这种不纯的无定形态的物质在大多数矿区都可以被认定为实际上是针铁矿(确切而言,指以该矿物为主),而直到X射线衍射法诞生,“褐铁矿”作为一种独立矿物的观点才从人们的视野里走出。

在应用上,它最早是作为一种叫做“赭石”的颜料而被应用的;当然作为很多地区褐铁矿的主要原生矿物,冶铁原料自然是它重要的应用形式,例如在它的最大产地,法国的阿尔萨斯-洛林盆地。除了在上文提及的地区,分布在北美大湖地区和阿拉巴契亚山脉山南、拉布拉多半岛以及南非、巴西、澳大利亚部份地区的铁矿也是该矿物重要的产出地。最后需要注明的是,若该矿物继续发生水合作用,所产生的亚种叫做水针铁矿。

注:1.褐铁矿实际上是由针铁矿和纤铁矿继续水化而形成的无定形矿物,由于它通常是不纯的,或者说它会包含这两种原生矿物,所以现在人们不把它认为是一种独立矿物。在大多数发现的褐铁矿中,原生矿物是以针铁矿为主体的。

图片说明:采集地点为美国密歇根 Negaunee ,Michigan,U.S.

α-FeO(OH)

斜方双锥晶类,晶体平行c轴呈针状、柱状并具纵纹,或平行b成薄板状或鳞片状。常见单形有斜方柱。

正交晶系,Pbnm;晶胞参数a=4.64,b=10.0,c0=3.03(单位Å);粉晶数据4.18(1) 2.69(0.3) 2.452(0.25)

硬度:5~5.5

比重:4.38

解理:平行[010],完全

断口:参差状

颜色:褐黄至褐红色

条痕:褐黄色

光泽:金属光泽

折光性:/

发光性:/

透明度:不透明

其他:性脆

二轴晶(-)。Np=2.260,Nm=2.393,Ng=2.398(Na)。2V小到中等。多色性比纤铁矿弱,Np-黄,Nm-褐黄,Ng-橙黄。强色散,r>v。Np//b,Bm//c,Ng//a。反射色灰带蓝,较纤铁矿暗。反射率:17.5(绿光),14(橙光),13(红光)。双反射弱。

针铁矿是分布广泛的铁的氧化物。外生成因的针铁矿是褐铁矿的主要成分。针铁矿主要形成外生过程,是由含铁的矿物如黄铁矿、菱铁矿、磁铁矿、含铁硅酸盐等,经氧化和分解而形成的盐类再经水解作用的产物。常与赤铁矿,锰的氧化物,方解石,粘土质等伴生。 [1]


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