1.重要的铁矿石——赤铁矿
赤铁矿,属晶体,属三方晶系的氧化物矿物。西文名称来源于希腊文“血”,意指这种矿物大多数是红色的。它是一种铁的氧化物,是铁的主要矿石矿物。虽然其他金属逐渐代替铁的地位,但是铁仍旧是最重要的金属。因此赤铁矿是经济上最重要的矿物之一。只有少数几个地方,赤铁矿有完美的金属闪光菱面体晶体。可是更多的情况下,晶体常常是扁平的,更有甚者,形成薄板状,有些样品板状成簇,组成玫瑰花状,叫铁玫瑰。有时呈鳞片状集合体,称之为镜铁矿。所有这些结晶很好的赤铁矿变种,都是黑色的。但条痕,即矿物粉末的颜色都是红色的,所谓肾状铁矿就是这种红色,肾状铁矿是一些放射状的集合体,有肾状的表面。红色,是绝大多数没有结晶形态的土状赤铁矿的颜色。赭石,就是这种红色的土状赤铁矿,曾被用作颜料。
赤铁矿是广泛分布在各种岩石之中的副矿物,它以细分散粒状,出现在许多火成岩中。在特殊情况下,在区域变质岩中会形成巨大的块体。在红色砂岩中,赤铁矿是石英颗粒的胶结物,并且将岩石染上颜色。若要其有一定的经济价值,就必须含有几千万吨赤铁矿才值得开采。这种储量是大量规模的沉积作用造成的,在前寒武系地层中有很多这种铁矿,它们通常含有硅的杂质。
赤铁矿又重又硬,实际上就是氧化铁。但是赤铁矿含铁量高达70%,并且可以大量产出,因而是最重要的铁矿石。赤铁矿的名称源于呈现出来的暗红色。赤铁矿有几种形态,人们根据它们的不同形态,又给它们起了不同的名字。如亮闪闪钢灰色晶体,叫镜铁矿;鳞片状的叫云母赤铁矿;松软土状的叫赭石;很多球状聚在一起的叫肾铁矿;纤维状的叫笔铁矿;等等。赤铁矿分布极为广泛。在很多情况下,均可生成赤铁矿,但最主要的赤铁矿矿床,是沉积而成的。赤铁矿经常与磁铁矿在一起产出。除了炼铁,粉末状的赤铁矿,还被用作红颜料和磨料。
在世界各大洲,都可找到和开采大型的赤铁矿床。在1961年,苏联取代了美国,成为最大的生产国。排在美国之后的是法国、加拿大、中国、瑞典和澳大利亚。在美国,自从19世纪末以来,矿物的最大产地,是大湖区的前寒武系岩石中。与等轴晶系的磁铁矿,成同质多象。单晶体,常呈菱面体和板状,集合体形态多样,有片状、鳞片状、粒状、鲕状、肾状、土状、致密块状等。显晶质,呈铁黑至钢灰色,隐晶质呈暗红色,条痕樱红色,金属光泽至半金属光泽。呈铁黑色、金属光泽的片状赤铁矿集合体,称为镜铁矿;呈灰色、金属光泽的鳞片状赤铁矿集合体,称为云母赤铁矿;呈红褐色、光泽暗淡的,称为赭石;呈鲕状或肾状的赤铁矿,称为鲕状或肾状赤铁矿。赤铁矿是自然界分布极广的铁矿物,同时也是重要的炼铁原料,也可用作红色颜料。多数重要的赤铁矿矿床是变质成因的,也有一些是热液形成的,或大型水盆地中,风化和胶体沉淀形成的。
世界著名矿床有美国的苏必利尔湖和克林顿、俄国的克里沃伊洛格和巴西的迈那斯格瑞斯。中国著名产地有辽宁鞍山、甘肃镜铁山、湖北大冶、湖南宁乡和河北宣化。
赤铁矿常带淡蓝锖色,隐晶质或粉末状者,呈暗红至鲜红色,其特征为樱桃红或红棕色条痕。金属光泽至半金属光泽,有时光泽暗淡,无解理。因双晶可具和裂开。
赤铁矿可成沉积变质型铁矿,主要由磁铁矿、赤铁矿、假像赤铁矿所组成,与石英、绿泥石等共生。接触变质型的赤铁矿,主要与磁铁矿、黄铜矿、斑铜矿、磁黄铁矿等硫化物和石榴子石、透辉石、金云母、阳起石等共生。
在自然界,磁铁矿和赤铁矿可相互转化。当氧逸度增大时,磁铁矿可氧化成赤铁矿;若仍保留有原磁铁矿的晶形,称之为假象赤铁矿。若磁铁矿仅部分转变为赤铁矿,则称为假赤铁矿。而当氧逸度减小时,赤铁矿又可还原成磁铁矿;若仍保留有赤铁矿的晶形,则称之为穆赤铁矿。
药用赤铁矿,名赭石,别名代赭石、代赭、铁朱、钉头赭石、红石头、赤赭石。具有平肝潜阳、重镇降逆、凉血止血的功效。
赤铁矿分布极广。各种内生、外生或变质作用,均可生成赤铁矿。中国河北宣化的龙烟铁矿和湖南的宁乡铁矿,都是沉积作用形成的赤铁矿矿床。赤铁矿经常与磁铁矿一起,在沉积变质、接触变质铁矿中产出。
2.神秘的铁锈——针铁矿
针铁矿,又名沼铁矿,是一种分布广泛的铁的氧化物。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,在现有铁矿矿物中占有重要地位,仅次于赤铁矿。
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,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。
针铁矿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、澳大利亚部分地区也是该矿物重要的产出地。最后需要说明的是,若该矿物继续发生水合作用,所产生的亚种,叫做水针铁矿。