黄铁矿-白铁矿族

从黄铁矿和白铁矿的晶体形态谈起~

——漫谈矿物的晶体形态
Look into the crystal of the yellow and white iron ore
—A free discussion about the form of the mineral crystal
曾在一个矿物晶体市场内见到一块黄铁矿（pyrite）晶簇，单晶体的形态是很完整的带有横纹的立方体。但由于颜色是很淡很淡的黄色，主人就非说这块是白铁矿（marcasite）不可，当然相应的要价也就很不菲了。其实，这是由于对矿物以及晶体形态知识不甚了解所致。黄铁矿和白铁矿是两种不同的矿物，尽管黄铁矿和白铁矿的化学组成都是FeS2，但由于它们的晶体结构不同（黄铁矿是等轴晶系、白铁矿是斜方晶系的矿物），从而所表现出来的宏观上的差异也有很大不同，这些差异不仅仅会体现在颜色和其他物理性质上，更重要的是体现在晶体的形态上。
那么黄铁矿和白铁矿都具有什么样的形态呢？在讨论之前，我们首先得明确一点，即晶体的理想形态分为两类：一类是由等大同形的一种晶面组成，称为单形；另一类则系由两种或两种以上的晶面所组成，称为聚形，聚形是由单形聚合而成。如图1所示：A是立方体单形，B为菱形十二面体单形，而C则是两者聚合在一起形成的聚形。我们见到的矿物晶体大多是聚形，单形较少见。

图1 单形和聚形示意图

从理论上考虑，一种矿物晶体最多可能具有7种单形，无一例外。对于黄铁矿而言，除了可呈现出图1中的立方体和菱形十二面体单形外，还可以呈八面体、五角十二面体、三角三八面体、四角三八面体和偏方复十二面体单形（图2）。黄铁矿的这些单形中，仅立方体、八面体和五角十二面体三者常见，其他4种则非常罕见。
在单形相聚成聚形时，由于不同单形相对发育程度不同，聚形的形态也就各异。正因为如此，同一种矿物才可以有千姿百态的晶体形态。需要说明一点的是，与理想形态相比，实际矿物晶体会由于各晶面发育的不均衡而形成不同程度的“歪晶”。

图2 黄铁矿可能具有的晶体形态


图3 黄铁矿的实际晶体形态

我们来仔细观察图3中几个实际黄铁矿晶体的例子。图3（a）是立方体的黄铁矿晶体，几乎和理想晶体没有什么区别，如此完美的立方体黄铁矿，还是比较少见的；图3（b）是黄铁矿八面体形成的连生晶体，虽然单个的八面体只是显示出了上半部分，有的晶面上还有条纹，但八面体的特点是非常明显的。图3（c）是黄铁矿的五角十二面体形态，和图2中的理想形态几乎完全相同；图3（d）是一例非常少见的黄铁矿晶体，粗看起来，其轮廓似乎是八面体，且八面体的面上像台阶般凹凸不平。仔细观察发现，在晶体的角顶处有四方形的小面，它们里面还包含了更小的四方形面，并且像台阶般凹凸不平的“八面体”面上，也发育了许多这样的四边形小面。这些四边形面给出了非常明显形态信息：它们是立方体！也就是说，此块黄铁矿晶体不是八面体，而是由立方体组成的平行连生体！

图6 白铁矿的实际晶体形态

需要注意的是，当组成聚形时，由于各单形晶面的相对大小可以有很大的变化，它们组成的聚形在形态上差异也比较大。如图4，是模拟的由三种单形（立方体、八面体和五角十二面体）相聚而成的聚形，从左至右，随着立方体和八面体晶面更加发育，其整体外观形态也相应发生着改变。这样的原因造成的形态变化，是在识别和鉴赏矿物晶体形态时要特别考虑的问题。
说到白铁矿，由于其晶体的对称程度较低（斜方晶系，对称型为mmm），它具有的理想形态就更为简单了。构成封闭多面体的单形仅有斜方双锥一种（图5（a）），但聚形有多种，图5（b）和5（c）就是由斜方双锥、斜方柱和平行双面等单形构成的不同形态的聚形。白铁矿也常可以平行连生而构成“鸡冠状”的连生体（如图5（d））。图6是一例白铁矿的实际矿物晶体图，图中由于晶面有些弯曲而出现有点弧形的轮廓。自然界中出现完好晶形的白铁矿比较少见，相对于黄铁矿，一般来说其价值会更高一些。
上面提到的这些是了解、认识和鉴赏矿物晶体形态的基本知识。如果了解了这些关于晶体形态的知识，本文开始提到的那块黄铁矿晶簇的主人可能就不会“望文生义”，把淡黄色的黄铁矿认定是“白铁矿”了。
至于说为什么黄铁矿和白铁矿的晶体形态存在这么大的差异，这主要归结于它们的晶体结构对称性的不同，这涉及到了晶体学的一些基本原理以及矿物晶体结构的对称性与其晶体形态之间的关系问题，这些内容从一般的教科书中都能了解得到。

图5 白铁矿的理想晶体形态

两者为同分异构体（FeS2），

黄铁矿普遍存在,且属于量大的硫资源，硫化矿中或多或少都含量黄铁矿：
有时白铁矿随黄铁矿少量出现，很不常见，但因结构不同与黄铁矿，比黄铁矿难浮，需先活化才能用黄药之类的硫化矿捕收剂浮出；

黄铁矿（Pyrite）

Fe［S₂］

【化学组成】成分中常见Co、Ni等元素呈类质同象置换Fe，并常见Au、Ag呈机械混入物。

图19-15 黄铁矿的晶体结构

【晶体结构】等轴晶系；；a ₀=0.542nm；Z=4。黄铁矿是NaCl型结构的衍生结构（图19-15），晶体结构与方铅矿相似，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。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。

【形态】常见完好晶形，呈立方体{100}、五角十二面体{210}或八面体{111}。在立方体晶面上常能见到三组相互垂直的晶面条纹，这种条纹的方向在两相邻晶面上相互垂直，和所属对称型相符合 〔图19-16（a）〕。此外，还可形成穿插双晶，称铁十字 〔见图19-16（e）〕。集合体常成致密块状、分散粒状及结核状等。

图19-16 黄铁矿晶体

【物理性质】浅铜黄色，表面带有黄褐的锖色；条痕绿黑色；强金属光泽，不透明。无解理；断口参差状。硬度6～6.5。相对密度4.9～5.2。性脆。

【成因及产状】黄铁矿是地壳分布最广的硫化物，形成于多种不同地质条件下：①产于铜镍硫化物岩浆矿床中，以富含Ni为特征；②产于接触交代矿床中，常含有Co；③产于多金属热液矿床中，黄铁矿成分中Cu、Zn、Pb、Ag等含量有所增高；④与火山作用有关的矿床中，黄铁矿成分中As、Se含量有所增多；⑤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。在地表氧化条件下，黄铁矿易于分解而形成各种铁的硫酸盐和氢氧化物。铁的硫酸盐中以黄钾铁矾为最常见；铁的氢氧化物中以针铁矿最为常见，它是构成褐铁矿的主要矿物成分。褐铁矿有时呈黄铁矿假象。

【鉴定特征】据其晶形、晶面条纹、颜色、硬度等特征可与相似的黄铜矿、磁黄铁矿相区别。

【主要用途】为制造硫酸的主要矿物原料，也可用于提炼硫磺。当含Au、Ag或Co、Ni较高时可综合利用。

白铁矿（Marcasite）

Fe［S₂］

【化学组成】成分同黄铁矿，与黄铁矿互为同质多象变体。含微量As、Sb、Bi、Co、Cu等混入物。

【晶体结构】斜方晶系；；a₀ =0.338nm，b₀ =0.444nm，c₀ =0.539nm；Z=2。晶体结构表现于铁离子位于斜方晶胞的角顶和中心，哑铃状对硫离子之轴向与 c 轴斜交，而它的两端位于铁离子围成的两个三角形的中心。虽然白铁矿和黄铁矿具有完全相同的配位关系，但晶体结构的对称程度却完全不同，这是因为哑铃状对硫离子轴向取向分布不同所致（图19-17）。

图19-17 白铁矿的晶体结构

【形态】单晶呈板状，有时呈矛头状晶形。常成依{110}的鸡冠状反复双晶。通常多以结核状皮壳状产出。

【物理性质】淡黄铜色而稍带浅灰或浅绿的色调，新鲜面近于锡白色（较黄铁矿色浅）；条痕暗绿色；不透明，金属光泽。无解理。硬度5～6.5。相对密度4.05～4.9。性脆。弱导电性。

【成因及产状】白铁矿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，成结核状出现。在氧化条件下，白铁矿很易分解而形成铁的硫酸盐和氢氧化物。

【鉴定特征】白铁矿与黄铁矿相似，晶形完好时，可据晶形、颜色相区别。颗粒细小时需经X射线粉晶法才能区分。

【主要用途】与黄铁矿相同。

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武进区15979742000： 硫铁矿是什么 - ？
歹钧弘旭： 硫铁矿 别名 黄铁矿、磁黄铁矿、白铁矿 英文名 Pyrites 分子式 FeS2 分子量 120 性状 硫铁矿最常见的晶体是六方体、八面体及五角十二面体.在六方晶体的晶面上有细条纹.有时许多晶体结合在一起,成为各式各样的的复晶.有时呈金黄色,...

武进区15979742000： 帮忙鉴定下是金矿石吗?求助 - ？
歹钧弘旭： 是黄铁矿,即硫化铁. 黄铁矿因其浅黄铜的颜色和明亮的金属光泽,常被误认为是黄金,故又称为“愚人金”.如何识别“愚人金”和真正的黄金呢?只要拿它在不带釉的白瓷板上一划,一看划出的条痕(即留在白瓷板上的粉末),就会真假分...

武进区15979742000： 煤中出现的是什么金属 - ？
歹钧弘旭： 应该是黄铁矿和白铁矿,属于铁的硫化物,灼烧会有硫燃烧的味,烧完后成铁红色氧化铁,我遇到过,我捡到的黄铁矿还是很标准的立方体

武进区15979742000： 黄铁矿与白铁矿互称为什么?什么什么异形体吧 - ？
歹钧弘旭： 不是同素异形体 白铁矿与黄铁矿都属于硫化物矿物,化学成分相同,二者属于同质二象复体,但晶体结构不同(黄铁矿等轴晶系白铁矿斜方晶系).白铁矿的颜色为锡白色和青铜黄色,跟黄铁矿的黄铜色不太一样.晶体常呈板状产出.集合体呈结核状、球状、钟乳状、皮壳状等.白铁矿为浅黄铜色,略带浅灰或浅绿色调,新鲜面近似锡白色,条痕暗灰绿色,金属光泽.不透明,硬度为6.0~6.5,比重4.8~4.9,性脆,解理平行{101}不完全,断口为参差状,具弱电性.

武进区15979742000： 黄铁矿是什么 - ？
歹钧弘旭： 黄铁矿因其浅黄铜的颜色和明亮的金属光泽,常被误认为是黄金,故又称为“愚人金”. 黄铁矿是铁的二硫化物.纯黄铁矿中含有46.67%的铁和53.33%的硫.一般将黄铁矿作为生产硫磺和硫酸的原料,而不是用作提炼铁的原料,因为提炼铁有...

武进区15979742000： 这是什么石头,全身都是金色的, - ？
歹钧弘旭： 从你的图片上看,这个是黄铁矿矿石.黄铁矿, 是铁的二硫化物.黄铁矿(FeS2)因其浅黄铜色和明亮的金属光泽,常被误认为是黄金,故又称为“愚人金”.黄铁矿成分中通常含钴、镍和硒,具有NaCl型晶体结构.成分相同而属于正交(斜方)晶系的称为白铁矿.成分中还常存在微量的钴、镍、铜、金,硒等元素.

武进区15979742000： 请问各位老师煤炭中的这种金属是什么矿?...？
歹钧弘旭： <p>我是中国矿业大学(北京)矿物加工专业的在读博士,所以很了解煤炭中赋存的矿物杂质.您说的这种东西应该是硫铁矿,又称“愚人金”.</p> <p>中文名称:二硫化亚铁</p> <p>中文别名:硫铁矿;黄铁矿;硫精砂;硫化铁;黄铁矿,...

武进区15979742000： 夹皮沟金矿的矿产情况 - ？
歹钧弘旭： 夹皮沟金矿位于桦甸市以东98公里处,处于中朝古陆东北缘,辉发河深大断裂带东南侧,产于太古宙—古元古代变中基性火山沉积杂岩中的金矿,即绿岩带型金矿中的石英脉型亚类.北西西向的夹皮沟-大石砬子构造带控制着矿田内各矿床的分...

武进区15979742000： 磁铁能吸起黄铁矿吗? - ？
歹钧弘旭： 黄铁矿有两个类型,通常的黄铁矿晶体为正立方体,没有磁性,不会被磁铁吸引.另一;类为“磁黄铁矿”晶形较复杂,有很强的顺磁性,可以被磁铁强烈的吸引住.磁黄铁矿在自然界的存在量远远少于普通的非磁性黄铁矿.“磁黄铁矿”一般存在于“多金属矿床”中,其颜色略比普通黄铁矿“浅一些”,性质比普通黄铁矿“脆一些”.

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歹钧弘旭： 芝麻黑的各种规格板材是通过矿山荒料在精心加工下制造而成的,而岩石由多种矿物质组成的,这些矿物质包含着铁等元素.铁元素在自然界中,只有以化合物的形态才能保存下来.铁的化合物主要有氧化铁、硫化铁、含铁硅酸盐矿物、含铁...