方鐵礦
方鐵礦 （Fe1-xO）是一種以氧化亞鐵為主的礦物，常見於隕石和天然鐵礦中。 其色澤灰暗，不透明，常帶綠色金屬光澤。 方鐵礦為立方晶體，莫氏硬度為5-5.5，比重大約為5.7到6.0左右。方鐵礦是一種常見的非整比化合物，其化學式中x的範圍在0.04-0.12之間[1]。
| 方鐵礦 | |
|---|---|
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| 基本資料 | |
| 類別 | 氧化物 |
| 化學式 | Fe1-xO |
| 性質 | |
| 分子量 | 71.85 |
| 顏色 | 灰白色至棕黃色，薄片時透明 |
| 晶體慣態 | 稜柱狀或角柱狀 |
| 晶系 | 立方晶系 |
| 解理 | {001}完全解理 |
| 斷口 | 亞貝殼狀至參差狀 |
| 莫氏硬度 | 5-5.5 |
| 光澤 | 金屬光澤 |
| 透明性 | 不透明 |
| 比重 | 5.7-6.0 |
| 密度 | 5.7-6.0g/cm³ |
| 折射率 | 1.735-2.32 （在合成晶體中） |
| 多色性 | 無 |
| 溶解度 | 溶於稀鹽酸 |
方鐵礦的英文名稱（wüstite）是為了紀念德國金屬學家，礦物學家，基爾大學教授，馬克斯·普朗克鐵研究所公司首任所長弗里茨·胡斯特 [2]，因其首次合成該礦物[3]。
方鐵礦的特徵產地位於德國巴登-符騰堡州斯圖加特附近[2]。除此之外，在格陵蘭的迪斯科島和印度的賈里亞也有發現。在一些金伯利岩管的鑽石包體以及深海錳結核中也可找到方鐵礦。方鐵礦的通常出現於強還原性的環境中[4]。
晶體結構 編輯
方鐵礦為立方晶體，其點群為 ，其空間群為 ，其晶格常數 [4]。在戴納礦物分類中編號為04.02.01.06，屬於帶二價電荷陽離子的簡單氧化物礦物，方鎂石類[5]。
方鐵礦氧化還原緩衝對 編輯
在地球化學中，方鐵礦的存在常被用於指出岩石處於還原性環境[4]。在這種還原性環境中，赤鐵礦無法形成。當還原性環境繼續發展時，磁鐵礦也會被還原成方鐵礦。這是因為赤鐵礦和磁鐵礦中的三價鐵離子被還原成亞鐵離子[1]。一個典型的反應如下：
在厭氧環境中，當三價鐵離子被徹底還原，方鐵礦將被進一步還原成金屬鐵。在這些反應中，方鐵礦和磁鐵礦充當了氧化還原反應的緩衝物質，其作用類似於酸鹼反應中的緩衝物質[1]。
在自然界中，還原性強到足以維持方鐵礦-磁鐵礦存在的環境比較罕見。常見的含有方鐵礦的岩石包括矽卡岩，隕石及一些含有單質碳（如金剛石和石墨）的地幔岩石[1]。
下地幔礦物成分 編輯
方鐵礦和方鎂石的固溶體被認為是下地幔的主要成分之一，對其彈性性質（如高溫高壓下其地震波速）的測量有助於限定下地幔的真實礦物學組分[6]。在西藏羅布莎地區採集的蛇綠岩地幔岩標本中曾發現被包裹於方鐵礦中的自然鐵，該樣品被認為來自於下地幔，且可能是核幔邊界化學反應的產物[7]，通過地幔柱作用被攜帶到上地幔。這一發現證明外地核液態鐵中溶有氧元素[8]。
相關礦物 編輯
方鐵礦常與方鎂石構成固溶體[5]。在此固溶體中，亞鐵離子取代了鎂離子的位置。鋅，鋁或其它過渡金屬的離子也常取代方鐵礦中亞鐵離子的位置。白雲石矽卡岩中的方鐵礦常與菱鐵礦，頑火輝石，透輝石和菱鎂礦有關[5]。
參見 編輯
參考文獻 編輯
- ^ 1.0 1.1 1.2 1.3 Wüstite (Fe1-x O): A review of its defect structure and physical properties. wiley.com. [2015-07-11]. （原始內容存檔於2017-09-25）.
- ^ 2.0 2.1 Wüstite. mindat.org. [2015-07-11]. （原始內容存檔於2020-10-17）.
- ^ Dave Barthelmy. Wustite Mineral Data. webmineral.com. [2015-07-11]. （原始內容存檔於2021-01-05）.
- ^ 4.0 4.1 4.2 存档副本 (PDF). [2015-07-11]. （原始內容存檔 (PDF)於2020-10-24）.
- ^ 5.0 5.1 5.2 Dave Barthelmy. Wustite Mineral Data. webmineral.com. [2015-07-11]. （原始內容存檔於2021-01-05）.
- ^ 大块钙钛矿MgSiO3和镁方铁矿（Mg，Fe）O的高压合成. cqvip.com. [2015-07-11]. （原始內容存檔於2019-09-15）.
- ^ A Discovery of Ultrahigh Pressure Minerals-Wustite and Native Ironfrom the Mantle Ophiolite, at Luobusa, Xizang. geojournals.cn. [2015-07-11]. （原始內容存檔於2019-10-13）.
- ^ 记录地幔中存在氧元素的自然铁-方铁矿组合 (PDF). （原始內容 (PDF)存檔於2015-07-12）.