沼铁矿

沼铁矿，又称针铁矿，是一种广泛分布的铁的氧化物，通常构成铁锈的主要成分。它通常在其他铁矿（如黄铁矿、磁铁矿等）在风化条件下形成。

形成条件

沼铁矿通常在特定的环境条件下形成。它可以是其他铁矿（如黄铁矿、磁铁矿等）在风化条件下的产物。在氧化环境中，这些铁矿经过物理、化学和生物作用，逐渐转化为沼铁矿。例如，在湿润的气候条件下，氧气和水的参与促使铁矿中的铁元素发生氧化和水解反应。此外，微生物的活动也可能对沼铁矿的形成起到一定的促进作用。微生物可以通过代谢作用改变周围环境的化学性质，加速铁矿的风化和转化过程。沼铁矿还可能因沉积作用而形成于海底或湖底。在这些水域环境中，含铁的胶体溶液受到有机化合物及某些细菌的作用沉淀后固结，最终形成沼铁矿。

产地分布

沼铁矿在世界各地均有分布。在斯堪的纳维亚半岛和北美洲的冷温带地区有较多的产出。例如，法国的阿尔萨斯－洛林盆地是沼铁矿的重要产地之一。此外，在北美大湖地区、阿拉巴契亚山脉山南、拉布拉多半岛以及南非、巴西、澳大利亚的部分地区也有沼铁矿的分布。沼铁矿的产地分布与当地的地质条件、气候环境以及历史上的沉积作用等因素密切相关。不同产地的沼铁矿在成分、结构和性质上可能会存在一定的差异。

历史

氢氧化氧铁（Goethite），化学式为α-FeOOH，是一种常见的水合氧化铁矿物，其结构中氧和氢氧根以六方最密堆积排列，而铁离子则分布在八面体空隙中。针铁矿在自然界中广泛分布，是次生铁矿床中常见的成分，也是土壤中铁的主要存在形式之一。

针铁矿的名称来源于德国诗人约翰·沃尔夫冈·冯·歌德（J.W. von Goethe），他在1806年对矿物学产生了浓厚兴趣，并在野外收集矿物时，其名字被用来命名这种矿物。最初，这个名称被用来描述纤铁矿（Lepidocrocite，γ-FeO(OH)），它与针铁矿是同质多象，即具有相同的化学成分但不同的晶体结构。纤铁矿的氧和氢氧根以立方堆积排列。

成因

在成因上，作为氧化条件下含铁矿物的风化产物是最为普遍的一种情况，例如所谓的褐铁矿大多数情况下主要成份便是针铁矿。基于同样的原因，一些铜和铁的硫化矿体的外围和露头的风化铁帽（例如在美国亚利桑那州的硫铁矿），以及一些由蛇纹岩风化而成的砖红壤堆积（例如在古巴的一些红壤铁矿），也是由针铁矿为主体构成的。沉积也是另一种常见的形式，可以是直接沉淀的也可能是生物成因，这一类的针铁矿常常在湖沼底层沉积物和泉水周围被发现，这些呈层状或结核病状的不纯针铁矿有时又被称作沼铁矿（bog 铁 矿石）。最后，还有一种较为少见的形式，人们也会在一些热液脉的空隙中发现低温热液成因的该矿物。另外，需要说明的是，在区域变质作用之下，该类矿物（包括其他含水的铁氧化矿物）会脱水而形成赤铁矿或磁铁矿。

鉴定

关于鉴定，作为一个有固定成分的晶体矿物，若结晶完好，是容易辨别的。但更常见的情况是，该矿物会以无定形的形态出现，这时我们是不能仅仅依靠观察来判别的。正因为如此，作为一种人类很早就在利用的铁矿，“针铁矿”这一概念直到1806年才从“褐铁矿”（黄赭石）——这个不太科学的名称中走出。人们开始意识到，褐铁矿这种不纯的无定形态的物质在大多数矿区都可以被认定为实际上是针铁矿（确切而言，指以该矿物为主），而直到X射线衍射法诞生，“褐铁矿”作为一种独立矿物的观点才从人们的视野里走出。

应用

沼铁矿在多个领域都有重要的应用。在工业上，沼铁矿是一种重要的炼铁原料。由于其富含铁元素，经过一系列的加工处理，可以提取出铁用于钢铁生产。此外，沼铁矿还被用作颜料，如黄赭颜料，为艺术创作和工业涂料提供了色彩选择。在环保领域，沼铁矿也有一定的应用潜力。例如，沼铁矿可以用于处理含重金属的废水，通过吸附等作用降低废水中重金属的含量，减少环境污染。

化学成分

沼铁矿的主要化学成分是铁的氧化物和氢氧化物。具体来说，沼铁矿主要包含 α-FeO (OH)，也就是针铁矿。同时，沼铁矿中可能还会存在一些杂质成分，如粘土、有机化合物以及其他矿物质等。这些杂质的存在会在一定程度上影响沼铁矿的性质和应用。沼铁矿的化学成分决定了它的物理性质和化学性质，例如颜色、硬度、比重等。

光学性质

二轴晶（-）。Np=2.260，Nm=2.393，Ng=2.398（Na）。2V小到中等。多色性比纤铁矿弱，Np-黄，Nm-褐黄，Ng-橙黄。强色散，r\u003ev。Np//b，Bm//c，Ng//a。反射色灰带蓝，较纤铁矿暗。反射率：17.5（绿光），14（橙光），13（红光）。双反射弱。

参考资料

[科普中国]-针铁矿.科普中国网.2024-09-04

[科普中国]-沼铁矿.科普中国网.2024-09-04

针铁矿.化工百科.2024-09-04

[科普中国]-针铁矿.科普中国网.2024-09-04