白铁矿

铁的硫化物矿物

白铁矿是一种铁的硫化物矿物。英文名为Marcasite,来自阿拉伯语,原指黄铁矿,是对硫化铁矿和类似的不确定矿物的命名。

简介
白铁矿属于硫化物矿物,化学成分与黄铁矿相同。属于同质多象变体。白铁矿的颜色为锡白色和青铜黄色,晶体常呈板状产出。集合体呈结核状、球状、钟乳状、皮壳状等。白铁矿为浅黄铜色,略带浅灰或浅绿色调,新鲜面近似锡白色。条痕暗灰绿色,金属光泽。不透明,硬度为5—6,比重4.85-4.9g/cm3。性脆,解理平行(101)不完全,断口为参差状,具弱电性。白铁矿和黄铁矿不同之处,—是具有鸡冠状的晶形,二是颜色比较淡白,三是在显微镜下观察时光性的非均质性。
内生白铁矿常见于晶洞中。通常与黄铁矿、黄铜矿、闪锌矿、方铅矿、磁黄铁矿、雄黄、雌黄等硫化物、碳酸盐共生。外生白铁矿常以结核状产于含碳泥质岩地层中,极少量自形晶产于低温热液矿床的晶洞中,高于350℃变为黄铁矿。
基本性质
晶体结构
晶胞参数:a0=4.0445Å,b0=5.425Å,c0=3.388Å。
主要粉晶谱线:3.42(80),2.,689(100),2.404(60),2.303(70),1.754(90),1.431(50)。
晶系:斜方晶系,斜方双锥对称型:3L33PC。结晶习性常呈板状,较少数为短柱状。又常呈复杂双晶,依柱面(110)作双晶面,或依轴面(101)作双晶面,外观上构成矛头状或鸡冠状集合体。寻常更多成结核状,钟乳状,臀状,壳状及放射状集合块等形状产出。
光学性质
反射色黄白。反射率:52(绿光),45.5(橙光),44.5(红光)。强双反射,平行a轴白带玫瑰褐色,平行b轴亮黄色,平行c轴奶油白色。强非均质性,从绿到紫红色。
化学组成:FeS2(Fe=46.6%,S=53.4 %)。
物理性质
颜色色呈淡黄铜黄色,稍带浅灰或浅绿色调,新鲜断面则几乎银白色。条痕暗灰绿。金属光泽,不透明。硬度5—6。相对密度4.9g/cm3。性脆。参差状断口。比重4.6—4.9(较黄铁矿稍小)。具弱导电性。
黄铁矿与白铁矿的鉴别
黄铁矿与白铁矿是一组同质异象的矿物。它们形成的物理化学条件基本相同,有内生的也有外生的,并在一定的条件下进行转化,白铁矿在高于350℃时转化为黄铁矿。由于二者物理化学性质极为近似,鉴别工作自然有一定的难度。黄铁矿为黄铜黄色,而白铁矿为淡黄铜黄色,也就是说白铁矿的颜色要比黄铁矿浅一些。若将二者并列直观是显而易见的。但若在显微镜仅见其一时,常令人难以捉摸。唯白铁矿的新鲜断面微具浅绿色,而黄铁矿没有这一特性。沉积形成的白铁矿呈结核状、草莓状、不规则粒状或生物遗体的假象出现,按其外表特征,常误认为是黄铁矿。但白铁矿置于空气中,容易受氧化。在天气闷热、空气潮湿的情况下,白铁矿很快就会在其表面出现一些白色粒状或柱状、针状的硫酸亚铁
2FeS2(白铁矿)+7O2+2H2O——→ 2FeSO4+2H2SO4
硫酸亚铁易溶于水和冷酸,并有很好的硫氰酸汞盐显微结晶反应和硫酸根的显微结晶反应。另外,经常发现白铁矿表面有腐烂现象,实际上是白铁矿受氧化后生成的硫酸腐蚀的结果。
实地观察证实:黄铁矿在自然界氧化很慢,其氧化进程是有别于白铁矿的。在降雨量多的湿热地区,黄铁矿的氧化并不经过硫酸盐化过程,而是由黄铁矿直接氧化为褐铁矿。其作用过程大体可用下式代表:
4FeS2(黄铁矿)+11H2O+15O2——→Fe4O3(OH)6(褐铁矿)+8H2SO4
氧化后生成的硫酸则随流水而散失,褐铁矿则仍保留黄铁矿原有形态(如立方体五角十二面体等)的假象。这种现象,无论是室内或室外,宏观或微观都是容易见到的。相反,白铁矿假象的褐铁矿却很难见到,其原因可能是白铁矿氧化时因发生硫酸盐化使晶形遭到破坏,而形成钟乳状、放射状、同心环状及土块状,以低热液阶段更为发育,因此在此阶段白铁矿的存在量相对较高。白铁矿的风化促成了“铁帽”的发展,而在以菱铁矿为主的较高阶段,“铁帽”则普遍地不大发育。
黄铁矿与白铁矿在自然界中有差异,也反映在矿物酸中的溶解方面:若将黄铁矿与白铁矿放在1:1硝酸中,室温下黄铁矿不起作用。而白铁矿则表面变为灰色,而且会明显起泡,以至完全溶解,并出现絮状硫:
FeS2(白铁矿)+4HNO3(稀)——→Fe(NO3)2+2S↓+2NO2↑ +2H2O
黄铁矿无此现象。用微化法区分二者可以一目了然。
此外,白铁矿的光片在反光显微镜下具有明显的非均质性,而黄铁矿则是等轴晶系矿物,显均质性。这一差异,熟练的矿相工作者是不难区分的。但必须注意,由于白铁矿在磨制光片的过程中,热和水的作用(磨片时发生)会加速白铁矿的分解(硫酸盐化作用),故最好是快磨速看,先将矿样在切片上切割平整,快速磨制后,立即在显微镜下观察光性特点,以利区分。
分布
白铁矿世界范围分布广泛。大量的白铁矿,在美国的Oklahoma、Missouri、Wisconsin和Illinois各州,产在铅锌矿床之内。在Bohemia、Caisbad和德国的Saxony等地,产在粘土岩之内。在英国的Doyer和Folkestone等地。
用途
白铁矿是用来制造硫酸的主要原料之一,也用于制硫黄。其焙烧后所成的铁渣,视其纯度可用作颜料或用作铁矿石。白铁矿矿石常含有铜、锌等,有的含金、硒等矿物,可提炼成副产品。
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