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。當菱鐵礦中的雜質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。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、塊狀或結核狀，亦有葡萄狀和土狀者。顯晶質球粒狀的稱球菱鐵礦，隱晶質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、磷等有害雜質的含量小于0.04%時，可作為鐵礦石開采。

　　菱鐵礦常呈結核體或放射狀球粒結構的菱鐵礦產出，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。

　　湖沼相鐵質巖礦石成分以針鐵礦常見，其次是菱鐵礦、藍鐵礦。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

　　吸水率：<0.5% 。

　　抗折強度：>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。據此, 可以把賦存在沉積巖中的部分菱鐵礦石鑒定出來。實踐表明, 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)試液立即呈深藍色。有些沉積巖也含二價鐵。據觀察含二價鐵3%在以上的巖石與菱鐵礦礦石一樣, 均呈深藍色反應, 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{色者則為菱鐵礦石。冬天, 菱鐵礦礦石起泡更少或不起泡, 深藍色出現(xiàn)更慢。應當指出, 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一步估計菱鐵礦石的品位。對試樣進行了觀察, 明顯的看出含鐵量高的試樣磁性強, 含鐵最低的試樣磁性就弱。可以分為極磁樣、強磁樣、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。對粒狀結構的菱鐵礦石, 觀測菱鐵物的數(shù)量, 以估計礦石的品位, 達到鑒定菱鐵礦石的目的并大致鑒定出貧礦、富礦及表外礦。可以明顯地看出, 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：菱鐵礦常見于變質沉積巖中，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。

　　產地

　　世界著名的菱鐵礦產地有：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。

　　相關研究

　　菱鐵礦屬于方解石族的礦物，族中的礦物彼此異質同型(isomorphous)：由于各礦物的結晶構造相似，因此它們具許多相似的物理性質。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，透明菱面體結晶具有雙折射(doublerefraction)現(xiàn)象等。實際上，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。

　　前述曾經提及菱鐵礦會產自具有有機組份的沉積巖中，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，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核(nodule，concretion)產出，所謂的結核，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)也有產出，并不是只有一個地方看的到。

　　價值應用

　　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。進一步研究發(fā)現(xiàn)，菱鐵礦經熱處理后可產生磁性礦物，分解產物變化非常復雜，而且表現(xiàn)出一系列異常的磁學現(xiàn)象，使菱鐵礦熱分解的主要產物具有極大的潛在應用價值，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，在其他方面的應用基本處于空白。基于從菱鐵礦的熱分解產物所具有的潛在應用價值，利用其在高溫分解時產生磁性物質的特點，我們已研制出完全新型的磁性日用陶瓷，強度比普通硅酸鹽陶瓷高。這種陶瓷的主要特點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。還可制作農產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，還有可能作結構陶瓷與功能陶瓷的原料?？傊@項研究具有極大的社會意義和經濟效益。

　　采用以天然純菱鐵礦為主要原料研制磁性日用陶瓷，在國內外尚屬首次。所研制成的這種磁性陶瓷的特點在于：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、應用前景十分寬廣，經濟效益也十分可觀。

　　相關資料

　　地質研究所朱祥坤研究員團隊在對天津薊縣中、新元古代剖面進行野外考察時，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，為一套碳質巖系，主要為粉砂巖和黑色頁巖。粉砂巖、頁巖中夾有鐵結核層，三者?；映霈F(xiàn)。這些鐵結核表面呈褐紅色，扁平橢球狀，致密塊狀構造，多數(shù)直徑在1cm～15cm間，少數(shù)可達30cm左右，其最大扁平面平行于層面，圍巖層理繞結核生長。結核新鮮斷面呈灰色，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。據此將鐵質結核初步定為菱鐵礦結核。這一認識得到了進一步室內工作(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。

　　薊縣鐵嶺子村下馬嶺組剖面中菱鐵礦的含量非常豐富，可能具有經濟意義，有必要對其進行系統(tǒng)調查。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。