Question

黄铁矿族

Answer 1

本族矿物FeS₂具有两个同质多像变体。等轴晶系变体的结构属黄铁矿型；正交晶系者属白铁矿型。因而相应地分为黄铁矿亚族和白铁矿亚族。本族中黄铁矿和白铁矿为常见矿物。

黄铁矿Pyrite—FeS₂

晶体参数　等轴晶系；对称型m3。空间群Pa3;a₀=0.5417nm;Z=4。

成分与结构　Fe 46.55%,S 53.45%。含有Co、Ni类质同像混入物和As、Sb、Cu、Au、Ag等机械混入物。晶体结构相似于方铅矿，即哑铃状对硫离子代替了方铅矿结构中简单硫离子的位置，铁离子代替了铅离子的位置（图8-19）。但由于哑铃状对硫离子的伸长方向在结构中交错配置，使各方向键力相近，因而黄铁矿解理极不完全，而且硬度显著增大。

图8-19 黄铁矿的晶体结构

（据罗谷风，1993）

形态　晶形常呈立方体、五角十二面体，较少呈八面体（图8-20A～E，图8-21）。在立方体晶面上常能见到晶面条纹，这种条纹的方向在两相邻晶面上相互垂直，和所属对称型相吻合（图8-20A～C）。双晶主要是依（110）和（111）为双晶面的贯穿双晶，分别为铁十字律双晶（图8-20F）和尖晶石律双晶。集合体常呈致密块状、散染粒状以及结核状（图8-21C）等。

物理性质　浅黄铜色，表面带有黄褐的锖色；条痕绿黑色；金属光泽。硬度6～6.5；断口参差状。密度5g/cm³。

鉴定特征　以其晶形、晶面条纹、颜色、硬度等特征与相似的黄铜矿、磁黄铁矿相区别。

次生变化　氧化带中，黄铁矿易于分解而形成黄钾铁矾、针铁矿。针铁矿是构成褐铁矿的主要矿物成分。褐铁矿有时具有黄铁矿晶形的假象。

成因与产状　是地壳中分布最广的硫化物，形成于多种不同地质条件下。见于铜镍硫化物岩浆矿床、接触交代矿床、多金属热液矿床中。黄铁矿含量最高的矿床是产于火山岩系中的含铜黄铁矿层，由火山沉积和火山热液作用所形成。外生成因的黄铁矿见于沉积岩、沉积矿床和煤层中，往往成结核状和团块状。黄铁矿中常含有以显微杂质存在的微量Au和Cu。

主要用途　制取硫酸的主要原料，也用于提炼硫黄。含Au、Co、Ni的黄铁矿可综合利用。

图8-20 黄铁矿的晶形（A～E）和铁十字律双晶（F）

a{100},e{210},o{111},n{112},s{321}

（据Berry等，1983，修改）

图8-21 黄铁矿晶体

A—立方体（中国湖北）；B—八面体（秘鲁）；C一结核状（横断面）（A：据Klein等，2007;B、C：据Johnsen,2002）

白铁矿Marcasite—FeS₂

晶体参数　正交晶系；对称群mmm。空间群Pmnn;a₀=0.338nm,b₀=0.444nm,c₀=0.539nm;Z=2。

成分与结构　成分同黄铁矿。含微量As、Sb、Tl等混入物。其晶体结构为铁离子位于正交晶胞的角顶和中心，哑铃状对硫离子之轴线平行于（100）面而与c轴斜交，通过由铁离子围成的两个三角形的中点。虽然白铁矿和黄铁矿具有十分相似的八面体的配位关系，但晶体结构的对称程度完全不同（图8-22）。

形态　晶形呈板状（图8-23A），常以矛头状反复双晶（图8-23B）和依（101）呈鸡冠状反复双晶（图8-23C、8-24）出现。通常多以结核状、皮壳状产出。

图8-22 白铁矿的晶体结构

A—结构图，同时示出中心铁离子的配位八面体；B—哑铃状对硫离子之长轴方向的取向

（据Berry等，1983，修改）

图8-23 白铁矿的晶形（A）、白铁矿矛头状（B）和鸡冠状反复双晶（B）

b{010},m{110},r{140},e{101}

（据Berry等，1983，修改）

图8-24 鸡冠状白铁矿

（哈佛大学矿物博物馆）

（据Klein等，2007）

物理性质　淡黄铜色而稍带浅灰或浅绿的色调；条痕暗灰绿色；金属光泽。硬度5～6；解理平行{101}不完全。密度4.9g/cm³。

鉴定特征　以其晶形和在显微镜下光性呈非均质性与黄铁矿相区别。

次生变化　氧化带中，白铁矿很易分解，其所形成的次生产物相似于黄铁矿分解所形成的产物。

成因与产状　在自然界的分布远较黄铁矿为少，并且不形成大量的聚积。它是FeS₂的不稳定变体，高于350℃即转变为黄铁矿。外生成因的白铁矿主要见于含炭质砂页岩中，呈结核状出现。

主要用途　与黄铁矿相同。