1.5.6 黃鐵礦

黃鐵礦(見圖1-6)因其淺黃銅的顏色和明亮的金屬光澤,常被誤認(rèn)為是黃金,故又稱為“愚人金”。黃鐵礦是鐵的二硫化物。純黃鐵礦中含有46.67%的鐵和53.33%的硫。黃鐵礦是生產(chǎn)硫磺和硫酸的原料,黃鐵礦分布廣泛,在很多礦石和巖石中包括煤中都可以見到它。黃鐵礦風(fēng)化后會變成褐鐵礦或黃鉀鐵礬。黃鐵礦化學(xué)成分是FeS2,具有NaCl型晶體結(jié)構(gòu)。成分中通常含鈷、鎳和硒,常有完好的晶形,呈立方體、八面體、五角十二面體及其聚形。立方體晶面上有與晶棱平行的條紋,各晶面上的條紋相互垂直。集合體呈致密塊狀、粒狀或結(jié)核狀。淺黃(銅黃)色,條痕綠黑色,強(qiáng)金屬光澤,不透明,無解理,參差狀斷口。莫氏硬度較大,達(dá)6~6.5,小刀刻不動,密度4.9~5.2g/cm3。

圖1-6 黃鐵礦(Pyrite)

黃鐵礦是分布最廣泛的硫化物礦物,在各類巖石中都可出現(xiàn)。黃鐵礦是提取硫和制造硫酸的主要原料,它還是一種非常廉價的古寶石。在英國維多利亞女王時代(1837—1901年),人們都喜歡飾用這種具有特殊形態(tài)和觀賞價值的寶石。它除了用于磨制寶石外,還可以做珠寶玉器和其他工藝品的底座。世界著名產(chǎn)地有西班牙里奧廷托、捷克、斯洛伐克和美國。中國黃鐵礦的儲量居世界前列,著名產(chǎn)地有廣東英德和云浮、安徽馬鞍山、甘肅白銀廠等。

黃鐵礦理論組成為Fe46.55%,S53.45%。常有Co、Ni類質(zhì)同象代替Fe,形成FeS2-CoS2和FeS2-NiS2系列。隨Co、Ni代替Fe的含量增加,晶胞增大,硬度降低,顏色變淺。As、Se、Te可代替S。常含Sb、Cu、Au、Ag等的細(xì)分散混入物。亦可有微量Ge、In等元素。Au常以顯微金、超顯微金賦存于黃鐵礦的解理面或晶格中。

黃鐵礦屬等軸晶系,a0=0.5417nm,Z=4,黃鐵礦型結(jié)構(gòu);Fe原子占據(jù)立方體晶胞的角頂和面心,S原子組成啞鈴狀的對硫[S2]2-,其中心位于晶胞棱的中心和體心,[S2]2-的軸向與相當(dāng)晶胞1/8的小立方體的對角線方向相同,但彼此并不相交;S-S間距為0.210nm,共價鍵,小于兩倍的硫離子半徑之和0.35nm。

偏方復(fù)十二面體晶類,Th-m3(3L24L33PC);晶體完好,常呈立方體和五角十二面體,較少為八面體晶形;主要單形有立方體a,五角十二面體e,八面體o及偏方復(fù)十二面體。晶面上常見三組互相垂直的條紋,為立方體和五角十二面體的聚形紋;雙晶主要依(110)和(111)形成,依(110)形成穿插雙晶;集合體呈粒狀、致密塊狀、浸染狀或球狀。隱晶質(zhì)變膠體黃鐵礦稱膠黃鐵礦。

黃鐵礦呈淺黃銅黃色,表面常具黃褐色錆色;條痕綠黑或褐黑;強(qiáng)金屬光澤;不透明;解理極不完全;莫氏硬度6~6.5;密度4.9~5.2g/cm3;可具檢波性。

黃鐵礦是半導(dǎo)體礦物。由于不等價雜質(zhì)組分代替,如Co3+、Ni3+代替Fe2+或As3+、AsS3+代替S2-2時,產(chǎn)生電子心(n型)或空穴心(p型)而具導(dǎo)電性。在熱的作用下,所捕獲的電子易于流動,并有方向性,形成電子流,產(chǎn)生熱電動勢而具熱電性。

在巖漿巖中,黃鐵礦呈細(xì)小浸染狀,為巖漿期后熱液作用的產(chǎn)物。接觸交代礦床中,黃鐵礦常與其他硫化物共生,形成于熱液作用后期階段。在熱液礦床中,黃鐵礦與其他硫化物、氧化物、石英等共生;有時形成黃鐵礦的巨大堆積。在沉積巖、煤系及沉積礦床中,黃鐵礦呈團(tuán)塊、結(jié)核或透鏡體產(chǎn)出。在變質(zhì)巖中,黃鐵礦往往是變質(zhì)作用的新生產(chǎn)物。

黃鐵礦在氧化帶不穩(wěn)定,易分解形成氫氧化鐵如針鐵礦等,經(jīng)脫水作用,可形成穩(wěn)定的褐鐵礦,且往往依黃鐵礦成假象。這種作用常在金屬礦床氧化帶的地表露頭部分形成褐鐵礦或針鐵礦、纖鐵礦等覆蓋于礦體之上,故稱鐵帽。在氧化帶酸度較強(qiáng)的條件下,可形成黃鉀鐵礬(Jarosite,KFe3[SO4]2(OH)6),其分布量僅次于褐鐵礦。