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白鐵礦

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白鐵礦是一種鐵的硫化物礦物。英文名為Marcasite,來自阿拉伯語,原指黃鐵礦,是對硫化鐵礦和類似的不確定礦物的命名。
白鐵礦成分FeS2,常含、鎳、鈷等。是黃鐵礦同質多象變體。斜方晶系。晶體常呈板狀。集合體呈結核狀、鍾乳狀、皮殼狀等。淡黃銅色,微帶淺灰或淺綠色。條痕灰綠色。金屬光澤。硬度5—6,比重4.6—4.9。在自然界的分佈遠比黃鐵礦為少。為熟液礦牀,見於晚期低温成礦階段的產物,常見於晶洞,呈腎狀或膠狀集合體。外生成因的白鐵礦見於泥岩、砂泥岩和碳質地層中,常呈結核狀。白鐵礦與黃鐵礦形成條件不同,白鐵礦由弱酸性溶液沉澱,形成温度低,在氧化帶較黃鐵礦更易分解,其產物與黃鐵礦相同。
中文名
白鐵礦
外文名
Marcasite
化學組成
FeS2
名稱來源
Marcasite一字,來自阿拉伯語
晶    系
斜方晶系
顏    色
淡黃銅黃色
特    點
與黃鐵礦為同質多象變體

白鐵礦簡介

白鐵礦 白鐵礦
白鐵礦屬於硫化物礦物,化學成分與黃鐵礦相同。屬於同質多象變體。白鐵礦的顏色為錫白色和青銅黃色,晶體常呈板狀產出。集合體呈結核狀、球狀、鍾乳狀、皮殼狀等。白鐵礦為淺黃銅色,略帶淺灰或淺綠色調,新鮮面近似錫白色。條痕暗灰綠色,金屬光澤。不透明,硬度為5—6,比重4.85-4.9g/cm3。性脆,解理平行(101)不完全,斷口為參差狀,具弱電性。白鐵礦和黃鐵礦不同之處,—是具有雞冠狀的晶形,二是顏色比較淡白,三是在顯微鏡下觀察時光性的非均質性。
內生白鐵礦常見於晶洞中。通常與黃鐵礦、黃銅礦、閃鋅礦、方鉛礦、磁黃鐵礦、雄黃、雌黃等硫化物、碳酸鹽共生。外生白鐵礦常以結核狀產於含碳泥質岩地層中,極少量自形晶產於低温熱液礦牀的晶洞中,高於350℃變為黃鐵礦。 [1] 

白鐵礦基本性質

白鐵礦晶體結構

晶胞參數:a0=4.0445Å,b0=5.425Å,c0=3.388Å。
主要粉晶譜線:3.42(80),2.,689(100),2.404(60),2.303(70),1.754(90),1.431(50)。
晶系:斜方晶系,斜方雙錐對稱型:3L33PC。結晶習性常呈板狀,較少數為短柱狀。又常呈複雜雙晶,依柱面(110)作雙晶面,或依軸面(101)作雙晶面,外觀上構成矛頭狀或雞冠狀集合體。尋常更多成結核狀,鍾乳狀,臀狀,殼狀及放射狀集合塊等形狀產出。 [2] 

白鐵礦光學性質

反射色黃白。反射率:52(綠光),45.5(橙光),44.5(紅光)。強雙反射,平行a軸白帶玫瑰褐色,平行b軸亮黃色,平行c軸奶油白色。強非均質性,從綠到紫紅色。
化學組成:FeS2(Fe=46.6%,S=53.4 %)。

白鐵礦物理性質

顏色色呈淡黃銅黃色,稍帶淺灰或淺綠色調,新鮮斷面則幾乎銀白色。條痕暗灰綠。金屬光澤,不透明。硬度5—6。相對密度4.9g/cm3。性脆。參差狀斷口。比重4.6—4.9(較黃鐵礦稍小)。具弱導電性。 [2] 

白鐵礦黃鐵礦與白鐵礦的鑑別

黃鐵礦與白鐵礦是一組同質異象的礦物。它們形成的物理化學條件基本相同,有內生的也有外生的,並在一定的條件下進行轉化,白鐵礦在高於350℃時轉化為黃鐵礦。由於二者物理化學性質極為近似,鑑別工作自然有一定的難度。黃鐵礦為黃銅黃色,而白鐵礦為淡黃銅黃色,也就是説白鐵礦的顏色要比黃鐵礦淺一些。若將二者並列直觀是顯而易見的。但若在顯微鏡僅見其一時,常令人難以捉摸。唯白鐵礦的新鮮斷面微具淺綠色,而黃鐵礦沒有這一特性。沉積形成的白鐵礦呈結核狀、草莓狀、不規則粒狀或生物遺體的假象出現,按其外表特徵,常誤認為是黃鐵礦。但白鐵礦置於空氣中,容易受氧化。在天氣悶熱、空氣潮濕的情況下,白鐵礦很快就會在其表面出現一些白色粒狀或柱狀、針狀的硫酸亞鐵
2FeS2(白鐵礦)+7O2+2H2O——→ 2FeSO4+2H2SO4
硫酸亞鐵易溶於水和冷酸,並有很好的硫氰酸汞鹽顯微結晶反應和硫酸根的顯微結晶反應。另外,經常發現白鐵礦表面有腐爛現象,實際上是白鐵礦受氧化後生成的硫酸腐蝕的結果。 [3] 
實地觀察證實:黃鐵礦在自然界氧化很慢,其氧化進程是有別於白鐵礦的。在降雨量多的濕熱地區,黃鐵礦的氧化並不經過硫酸鹽化過程,而是由黃鐵礦直接氧化為褐鐵礦。其作用過程大體可用下式代表:
4FeS2(黃鐵礦)+11H2O+15O2——→Fe4O3(OH)6褐鐵礦)+8H2SO4
氧化後生成的硫酸則隨流水而散失,褐鐵礦則仍保留黃鐵礦原有形態(如立方體五角十二面體等)的假象。這種現象,無論是室內或室外,宏觀或微觀都是容易見到的。相反,白鐵礦假象的褐鐵礦卻很難見到,其原因可能是白鐵礦氧化時因發生硫酸鹽化使晶形遭到破壞,而形成鍾乳狀、放射狀、同心環狀及土塊狀,以低熱液階段更為發育,因此在此階段白鐵礦的存在量相對較高。白鐵礦的風化促成了“鐵帽”的發展,而在以菱鐵礦為主的較高階段,“鐵帽”則普遍地不大發育。
黃鐵礦與白鐵礦在自然界中有差異,也反映在礦物酸中的溶解方面:若將黃鐵礦與白鐵礦放在1:1硝酸中,室温下黃鐵礦不起作用。而白鐵礦則表面變為灰色,而且會明顯起泡,以至完全溶解,並出現絮狀硫:
FeS2(白鐵礦)+4HNO3(稀)——→Fe(NO3)2+2S↓+2NO2↑ +2H2O
黃鐵礦無此現象。用微化法區分二者可以一目瞭然。
此外,白鐵礦的光片在反光顯微鏡下具有明顯的非均質性,而黃鐵礦則是等軸晶系礦物,顯均質性。這一差異,熟練的礦相工作者是不難區分的。但必須注意,由於白鐵礦在磨製光片的過程中,熱和水的作用(磨片時發生)會加速白鐵礦的分解(硫酸鹽化作用),故最好是快磨速看,先將礦樣在切片上切割平整,快速磨製後,立即在顯微鏡下觀察光性特點,以利區分。 [3] 

白鐵礦分佈

白鐵礦世界範圍分佈廣泛。大量的白鐵礦,在美國的Oklahoma、Missouri、Wisconsin和Illinois各州,產在鉛鋅礦牀之內。在Bohemia、Caisbad和德國的Saxony等地,產在粘土巖之內。在英國的Doyer和Folkestone等地。

白鐵礦用途

白鐵礦是用來製造硫酸的主要原料之一,也用於制硫黃。其焙燒後所成的鐵渣,視其純度可用作顏料或用作鐵礦石。白鐵礦礦石常含有銅、鋅等,有的含金、硒等礦物,可提煉成副產品。
參考資料
  • 1.    礦物與寶石  .讀秀網.2016.06 [引用日期2017-12-06]
  • 2.    蔣良俊編著.礦物學 上. 北京:冶金工業出版社 , 1959 :251
  • 3.    陳耀銘編.燒結球團礦微觀結構.長沙:中南大學出版社 ,2011.12 :198~199