菱鐵礦(siderite)是一種分布比較廣泛的礦物，它的成分是碳酸亞鐵。當(dāng)菱鐵礦中的雜質(zhì)不多時可以作為鐵礦石來提煉鐵。

　　菱鐵礦一般呈薄薄一層與頁巖、粘土或煤在一起。菱鐵礦一般為晶體粒狀或不顯出晶體的致密塊狀、球狀、凝膠狀。顏色一般為灰白或黃白，風(fēng)化后可變成褐色或褐黑色等。菱鐵礦在氧化水解的情況下還可變成褐鐵礦。

　　簡介

　　菱鐵礦是鐵的碳酸鹽礦物，成分為FeCO3，F(xiàn)eO 62.01%，CO2 37.99%。因為它含有48%的鐵并不含有硫或磷，它是一個有價值的鐵礦物。鋅，鎂和錳通常替代鐵造成菱鐵礦-菱鋅礦，菱鐵礦-菱鎂礦和菱鐵礦-菱錳礦固溶體系列(錳菱鐵礦、鎂菱鐵礦)，此外，鈷和鈣也是常見雜質(zhì)。菱鐵礦屬于三方晶系，晶體呈菱面體，晶面往往彎曲。集合體呈粒狀、塊狀或結(jié)核狀，亦有葡萄狀和土狀者。顯晶質(zhì)球粒狀的稱球菱鐵礦，隱晶質(zhì)凝膠狀的稱膠菱鐵礦。

　　菱鐵礦莫氏硬度3.75-4.25，比重3.7～4.0，隨成分中Mn和Mg含量的升高而降低。有白色條紋和玻璃光澤或珍珠光澤。熱液成因的菱鐵礦常見于金屬礦脈中，與重晶石，螢石，方鉛礦，以及其他礦物是相關(guān)的。沉積成因的菱鐵礦常見于頁巖層、粘土層和煤層中。在氧化帶易水解成褐鐵礦，形成鐵帽。菱鐵礦大量聚集而且硫、磷等有害雜質(zhì)的含量小于0.04%時，可作為鐵礦石開采。

　　菱鐵礦常呈結(jié)核體或放射狀球粒結(jié)構(gòu)的菱鐵礦產(chǎn)出，鐵的硫化物包括黃鐵礦和白鐵礦。其常見的共生礦物有：石英、黃鐵礦(pyrite)、褐鐵礦(limonite)、針鐵礦(goethite)、黃銅礦(chalcopyrite)、閃鋅礦(sphalerite)、冰晶石(cryolite)、方鉛礦(galena)、重晶石(barite)、方解石、白云石(dolomite)，螢石(fluorite)等。

　　菱鐵礦巖分布于中國貴州、陜西等省，可構(gòu)成一定規(guī)模的礦床。菱鐵礦是典型的成巖礦物，因此菱鐵礦礦床大多屬成巖期形成的層控礦床。

　　湖沼相鐵質(zhì)巖礦石成分以針鐵礦常見，其次是菱鐵礦、藍(lán)鐵礦。古代的湖沼相鐵礦常與含煤地層共生，礦石成分以菱鐵礦為主。

　　命名

　　它的名字來自希臘文“sideros”，是“鐵”的意思。它是由馮 海丁格( von Haidinger)于1845年鑒定。

　　基本性質(zhì)

　　吸水率：<0.5% 。

　　抗折強(qiáng)度：>650 Kg/cm2。

　　莫氏硬度：3.75-4.25。

　　熱穩(wěn)定性：700℃不開裂。

　　晶系：三方

　　空間群：

　　晶胞參數(shù)：a = 4.6916 ?, c = 15.3796 ?

　　單胞體積：293.17 ?3

　　鑒定特征

　　菱鐵礦與方解石相似，區(qū)別在于粉末加冷HCl不起泡或作用極慢，加熱HCl則劇烈起泡。

　　一、掂分量：菱鐵礦的比重為3.9, 粘土巖、砂巖、灰?guī)r及白云巖的比重2.5-2.9。據(jù)此, 可以把賦存在沉積巖中的部分菱鐵礦石鑒定出來。實(shí)踐表明, 含鐵28%以上的菱鐵礦石重感明顯, 含鐵20%以下的重感不明顯?！?掂” 是鑒定菱鐵礦石的一種簡便方法，但是它只適用于高品位的菱鐵礦石。

　　二、劃條痕、試硬度：菱鐵礦的條痕為白色到灰白色, 硬度小于小刀。據(jù)此, 可把菱鐵礦石與其他一些重感明顯的巖石或礦石區(qū)別開來。

　　三、滴試劑試二價鐵、觀氣泡。菱鐵礦石中的鐵為二價, 經(jīng)稀鹽酸溶解后, 滴上1~5%的高鐵氰化鉀(赤血鹽)試液立即呈深藍(lán)色。有些沉積巖也含二價鐵。據(jù)觀察含二價鐵3%在以上的巖石與菱鐵礦礦石一樣, 均呈深藍(lán)色反應(yīng), 故很難區(qū)別菱鐵礦石與巖石。但是在試二價鐵的過程中, 如能觀察起泡情況并能注意深藍(lán)色出現(xiàn)的快慢, 也可以鑒定一部分菱鐵礦礦石。在試樣(塊樣)上滴上稀鹽酸的同時,也滴一滴赤血鹽試液, 這時, 若是起泡劇烈并立即呈現(xiàn)深藍(lán)色者為含鐵石灰?guī)r, 若起泡多, 但不劇烈并立即呈現(xiàn)深藍(lán)色者為含鐵白云巖, 若起泡少、變色慢, 先為綠色然后逐漸變?yōu)樯钏{(lán)色者則為菱鐵礦石。冬天, 菱鐵礦礦石起泡更少或不起泡, 深藍(lán)色出現(xiàn)更慢。應(yīng)當(dāng)指出, 起泡少、變色慢、重感又不明顯的菱鐵礦礦石與含菱鐵礦的粘上巖、砂巖及粉砂巖等需用其他方法區(qū)別。

　　四、灼燒后觀察磁性強(qiáng)度、估計礦石品位。菱鐵礦石無磁性, 燒后二氧化碳逸出, 部分二價鐵氧化而具磁性。通過對試樣的磁性觀察來鑒定是不是菱鐵礦石并進(jìn)一步估計菱鐵礦石的品位。對試樣進(jìn)行了觀察, 明顯的看出含鐵量高的試樣磁性強(qiáng), 含鐵最低的試樣磁性就弱?？梢苑譃闃O磁樣、強(qiáng)磁樣、中磁樣和弱磁樣四級。它們分別代表富礦、貧礦、表外礦和巖石。

　　五、圖。觀測粒狀菱鐵礦的數(shù)量、估計礦石的品位。對粒狀結(jié)構(gòu)的菱鐵礦石, 觀測菱鐵物的數(shù)量, 以估計礦石的品位, 達(dá)到鑒定菱鐵礦石的目的并大致鑒定出貧礦、富礦及表外礦?？梢悦黠@地看出, 鱺狀菱鐵礦石的鱺粒就是菱鐵礦物, 礦石品位的高低取決于鱺粒的多少, 同時也取決于鱺粒含菱鐵礦的純度。據(jù)此, 將礦石的鱺粒含量分為個等級如密集、大量、中量、少量和稀少。在礦石中, 紙狀菱鐵礦的含量如為密集者,其含鐵量大致在30%以上, 屬富礦, 如為大量者, 其含鐵量大致在25%左右為貧礦, 如為中量者, 其含鐵量大約在15%左右可作為表外礦如為少量和稀少者, 其含鐵量在10%以下, 不是礦石。

　　成因

　　菱鐵礦的成因主要有二。其一，外生成因，產(chǎn)自沉積巖中：這些層狀的碎屑沉積巖大多帶有來自生物的有機(jī)組份。例如(黑色)頁巖、煤層等。換言之，菱鐵礦是在低氧的情況下藉生物作用形成。

　　其二，形成于中溫至低溫的熱液礦脈內(nèi)：菱鐵礦常見于變質(zhì)沉積巖中，是熱液堆積后形成的脈石礦物。此外，偉晶巖中亦可能出現(xiàn)菱鐵礦。

　　產(chǎn)地

　　世界著名的菱鐵礦產(chǎn)地有：波蘭、捷克波西米亞(Bohemia)、德國的Harz山脈和Freiberg、法國Lorraine、英國Cornwall、葡萄牙BieraBaixa、巴西MinasGerais、秘魯Huancavelica、玻利維亞Tatasi、澳洲新南威爾州BrokenHill、ProspectHill，納米比亞Otavi的Tsumeb、格陵蘭Ivigtut。還有美國賓州、密西根州、猶他州、俄亥俄州東部、科羅拉多州、康乃狄格州Roxbury、紐澤西州Franklin、加州SanBernardinoCounty、威斯康辛州Ladysmith、亞利桑那州AntlerMine、紐約州、育空RapidCreek和加拿大蒙特利爾FranconQuarry與魁北克MontSaint-Hilaire。

　　中國菱鐵礦資源十分豐富，目已探明儲量近20億噸，另存保有儲量近20億噸。主要分布在西部地區(qū)，其中新疆、青海、甘肅、陜西與云南等五個省的菱鐵礦儲量都超過億噸。如陜西臨水大西溝菱鐵礦礦床儲量超過三億噸。

　　相關(guān)研究

　　菱鐵礦屬于方解石族的礦物，族中的礦物彼此異質(zhì)同型(isomorphous)：由于各礦物的結(jié)晶構(gòu)造相似，因此它們具許多相似的物理性質(zhì)。包括：屬于六方晶系、三方(次)晶系(trigonal)--晶型多為菱面體或scalenohedron。有三組發(fā)育優(yōu)良的菱面體解理，透明菱面體結(jié)晶具有雙折射(doublerefraction)現(xiàn)象等。實(shí)際上，礦物組成中的陽離子之間，彼此可以完全地相互取代，形成一系列的固溶液(solidsolution)，因此礦物之間的分辨可能變得較為困難。

　　前述曾經(jīng)提及菱鐵礦會產(chǎn)自具有有機(jī)組份的沉積巖中，例如黑色頁巖、煤層中，我們不妨想像一下菱鐵礦的形成環(huán)境：一個古代的沼澤地區(qū)，許多植物的殘塊，舉凡木干、枝葉等散布其中，這是未來煤礦、煤炭形成的溫床，由于這個環(huán)境中有水、有溶解的鐵質(zhì)，是個缺氧的環(huán)境，因此也適合菱鐵礦的形成，這就是含煤沉積巖中常見菱鐵礦的原因。

　　這些沉積巖中的菱鐵礦多以層狀或結(jié)核(nodule，concretion)產(chǎn)出，所謂的結(jié)核，是菱鐵礦晶體堆積、包覆著一個核心，然后再向外層層包覆、生長而形成，這個核心大多是其他礦物。例如：黃鐵礦、閃鋅礦、燧石(chert)等，但是在美國伊利諾州MazonCreek地區(qū)的頁巖中，菱鐵礦結(jié)核中包覆的不是礦物，而是在那古沼澤地區(qū)、與煤礦物源共同生活的植物與動物們。這種包覆動物或植物化石的菱鐵礦結(jié)核，以伊利諾州的最為著名，不過除此之外，印度西部等其他地區(qū)也有產(chǎn)出，并不是只有一個地方看的到。

　　價值應(yīng)用

　　菱鐵礦(FeCO3)作為一種傳統(tǒng)礦物資源，長期以來一直用作冶煉鋼鐵。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，菱鐵礦經(jīng)熱處理后可產(chǎn)生磁性礦物，分解產(chǎn)物變化非常復(fù)雜，而且表現(xiàn)出一系列異常的磁學(xué)現(xiàn)象，使菱鐵礦熱分解的主要產(chǎn)物具有極大的潛在應(yīng)用價值，逐漸引起人們的興趣。

　　中國菱鐵礦資源十分豐富，但巳利用的菱鐵礦不足總儲量的10%。主要用于冶煉鋼鐵，在其他方面的應(yīng)用基本處于空白?；趶牧忤F礦的熱分解產(chǎn)物所具有的潛在應(yīng)用價值，利用其在高溫分解時產(chǎn)生磁性物質(zhì)的特點(diǎn)，我們已研制出完全新型的磁性日用陶瓷，強(qiáng)度比普通硅酸鹽陶瓷高。這種陶瓷的主要特點(diǎn)是坯體中含有分布均勻的磁性礦物，可顯示磁性，由于是熱剩磁，故可長久保留。因而可以作為磁性保健用品，如磁化杯、磁儲水器以及磁性浴缸。還可制作農(nóng)產(chǎn)品以及花卉的栽培載體和輸水管道，以及保健建筑材料等。如再作深化研究，還有可能作結(jié)構(gòu)陶瓷與功能陶瓷的原料。總之，這項研究具有極大的社會意義和經(jīng)濟(jì)效益。

　　采用以天然純菱鐵礦為主要原料研制磁性日用陶瓷，在國內(nèi)外尚屬首次。所研制成的這種磁性陶瓷的特點(diǎn)在于：原料價格低廉且儲量豐富、工藝簡單成本較低、無毒無放射性、有利于工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)、應(yīng)用前景十分寬廣，經(jīng)濟(jì)效益也十分可觀。

　　相關(guān)資料

　　地質(zhì)研究所朱祥坤研究員團(tuán)隊在對天津薊縣中、新元古代剖面進(jìn)行野外考察時，在鐵嶺子村附近的下馬嶺組地層中發(fā)現(xiàn)了大量原生菱鐵礦。

　　富含菱鐵礦的層位出露于下馬嶺組下部，為一套碳質(zhì)巖系，主要為粉砂巖和黑色頁巖。粉砂巖、頁巖中夾有鐵結(jié)核層，三者?；映霈F(xiàn)。這些鐵結(jié)核表面呈褐紅色，扁平橢球狀，致密塊狀構(gòu)造，多數(shù)直徑在1cm～15cm間，少數(shù)可達(dá)30cm左右，其最大扁平面平行于層面，圍巖層理繞結(jié)核生長。結(jié)核新鮮斷面呈灰色，具有碳酸鹽巖特征，硬度小于小刀，比重明顯大于泥巖、灰?guī)r或白云巖。據(jù)此將鐵質(zhì)結(jié)核初步定為菱鐵礦結(jié)核。這一認(rèn)識得到了進(jìn)一步室內(nèi)工作(包括顯微鏡下鑒定、X射線粉晶衍射及電子探針分析)的證實(shí)。

　　薊縣鐵嶺子村下馬嶺組剖面中菱鐵礦的含量非常豐富，可能具有經(jīng)濟(jì)意義，有必要對其進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)查。同時，這一發(fā)現(xiàn)在研究元古宙環(huán)境演化方面也具有重要意義。