白铁矿(英語:Marcasite)是硫化物礦物的一種,在英文名稱中有時候又稱為「white iron pyrite」,為斜方晶系結構的二硫化亞鐵(FeS
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)礦物,是黄铁矿同质异像物,並且有不一樣的晶體結構,因此被視為不同的礦物,其物理性質和結晶學性質都與黃鐵礦不同。另外白鐵礦也比黃鐵礦更輕、更易脆,由於白鐵礦晶體結構不穩定的關係,其標本不容易保存,容易脆裂或氧化。

白铁矿
產自法國白鼻角英语Cap Blanc-Nez的白鐵礦晶簇
基本資料
類別硫化物礦物
化学式FeS2
IMA記號Mrc[1]
施特龙茨分类2.EB.10a
戴納礦物分類2.12.2.1
晶体分类双锥体 (mmm)
H-M記號: (2/m 2/m 2/m)
晶体空间群Pnnm
性質
分子量119.98 g/mol
顏色淡黄铜色
晶系正交晶系
雙晶常見重複於 {101}
不常見於 {011}.
解理{101}清楚
断口貝狀、次貝狀斷口
韌性/脆性易脆
莫氏硬度5–6
光澤金属光澤
條痕深灰色到黑色
透明性不透明
比重4.6–4.9
密度4.887 (計算),4.887 (測量)g/cm³
參考文獻[2]
主要品種
鎳白鐵礦鎳含量高的白鐵礦
黃白鐵礦一種含砷的白鐵礦

新鮮未氧化的表面上顏色會呈現淡黃色至幾乎白色到並帶有明亮的金屬光澤,接著就會開始轉變為黃色到褐色,並且帶有黑色的條痕。晶体常呈板状,集合体为矛头状或鸡冠状。有时用于制造硫酸

在過去白鐵礦這個字泛指所有的硫化鐵礦物,包含黃鐵礦及礦物的白鐵礦[3],直到1845年白鐵礦才被重新定義為斜方晶系結構的二硫化亞鐵。[2]

形成 编辑

白鐵礦可以以原生礦物或次生礦物的方式形成。通常形成於低溫高酸性的條件底下,並常見於沉積岩(如:頁岩石灰岩及低品位)以及低溫的熱液礦脈中。常見的共生礦物包括黃鐵礦磁黃鐵礦方鉛礦閃鋅礦螢石白雲石方解石[4]

作為原生礦物,白鐵礦常在以團塊、結核或是晶體的形式出現在各種沉積岩中,例如英國肯特郡多佛的英吉利海峽兩岸的白堊岩中以及法國加萊海峽省白鼻角英语Cap Blanc-Nez,當地的白鐵礦會以到尖銳的單晶、晶簇以及團塊的形式出現。

作為次生礦物,通常透過磁黃鐵礦或黃銅礦之類的原生礦物經過化學蝕變形成。

白鐵礦沉積與低pH值 编辑

根據實驗,白鐵礦在大概pH值低於5時候會比黃鐵礦優先形成。[5]從頭計算法也表明,這是由於黃鐵礦在低 pH 值下比白鐵礦具有更高的表面能(在熱力學上比較不穩定)。[6]

由於白鐵礦與低pH值有關,在地質記錄中沉積岩內白鐵礦的出現意味著這些岩石在形成或是早期成岩作用中存在高酸性條件。然而,現代海洋下方的沉積孔隙水通常通過溶解的碳酸鹽物質來緩沖在接近中性至微鹼性的pH值[7]。這裡產生了一個問題:過去沉積孔隙水如何變得夠酸性使得白鐵礦能夠形成。

對於早期成岩作用中白鐵礦的形成,一些地質學家提出幾種理論,其中包含原生黃鐵礦被上覆水柱英语water column滲透的分子氧給部分氧化[8]以及快速缺氧環境下有機物分解並透過發酵作用產甲烷作用所產生的有機酸[9]

亞種 编辑

鎳白鐵礦(英語:Blueite): 含量高的白鐵礦,發現於加拿大安大略省薩德伯里區的丹尼森(Denison)及德魯里(Drury)鄉(現今兩個地區已併入大薩德伯里市)[10]

黃白鐵礦(英語:Lonchidite): 含量高的白鐵礦,發現於德國薩克森自由州厄爾士山脈格羅席爾馬德语Großschirma弗萊貝格交界處的Churprinz Friedrich August Erbstolln礦區。其化學式可以寫作Fe(S, As)2[11]

参考資料 编辑

  1. ^ Warr, L.N. IMA–CNMNC approved mineral symbols. Mineralogical Magazine. 2021, 85 (3): 291–320. Bibcode:2021MinM...85..291W. S2CID 235729616. doi:10.1180/mgm.2021.43 . 
  2. ^ 2.0 2.1 Marcasite. Mindat.org. [2023-09-01]. 2571. (原始内容存档于2019-09-21). 
  3. ^ marcassite. CNRTL. [2023-09-02]. (原始内容存档于2022-10-27) (French). 
  4. ^ Marcasite (PDF). Handbook of Mineralogy. U. Arizona. [2023-09-02]. (原始内容存档 (PDF)于2012-03-23). 
  5. ^ Murowchick, James B.; Barnes, H. L. Marcasite precipitation from hydrothermal solutions. Geochimica et Cosmochimica Acta英语Geochimica et Cosmochimica Acta. December 1986, 20 (12): 2615–2629. Bibcode:1986GeCoA..50.2615M. doi:10.1016/0016-7037(86)90214-0 –通过Elsevier Science Direct. 
  6. ^ Kitchaev, Daniil A.; Ceder, Gerbrand. Evaluating structure selection in the hydrothermal growth of FeS2 pyrite and marcasite. Nature Communications. 14 December 2016, 7 (1): 13799. Bibcode:2016NatCo...713799K. PMC 5171653 . PMID 27966547. doi:10.1038/ncomms13799. 
  7. ^ Ben-Yaakov, Sam. pH BUFFERING OF PORE WATER OF RECENT ANOXIC MARINE SEDIMENTS. Limnology and Oceanography英语Limnology and Oceanography (John Wiley & Sons, Ltd). January 1973, 18 (1): 86–94. Bibcode:1973LimOc..18...86B. doi:10.4319/lo.1973.18.1.0086 . 
  8. ^ Schieber, Juergen. Marcasite in Black Shales--a Mineral Proxy for Oxygenated Bottom Waters and Intermittent Oxidation of Carbonaceous Muds. Journal of Sedimentary Research英语Society for Sedimentary Geology. 1 July 2011, 81 (7): 447–458 [2023-09-15]. Bibcode:2011JSedR..81..447S. doi:10.2110/jsr.2011.41. (原始内容存档于2023-09-04) –通过GeoScienceWorld. 
  9. ^ Bryant, R. N.; Jones, C.; Raven, M. R.; Owens, J. D.; Fike, D. A. Shifting modes of iron sulfidization at the onset of OAE-2 drive regional shifts in pyrite δ34S records. Chemical Geology英语Chemical Geology. 20 October 2020, 553: 119808. Bibcode:2020ChGeo.55319808B. S2CID 224938768. doi:10.1016/j.chemgeo.2020.119808 –通过Elsevier Science Direct. 
  10. ^ Blueite, MinDat.org 
  11. ^ Lonchidite, MinDat.org