[量子晶選] 針鐵礦 \ 纖鐵礦(Goethite)

        針鐵礦 (Goethite) 是一種非常重要且分佈廣泛的礦物，其名稱源自其獨特的晶體形態和德國著名文學家歌德（Goethe）。針鐵礦中文別名是纖鐵礦，在中文中普遍叫針鐵礦居多。

        針鐵礦（Goethite）是一種重要的含鐵氧化物礦物，是構成鐵鏽的主要成分，化學式為FeO(OH)。 它以德國作家歌德的名字命名，顏色從黃褐到紅褐色不等，經常形成腎狀、鐘乳狀或土狀的集合體。 針鐵礦是廣泛分布的次生礦物，由其他含鐵礦物風化形成，在礦石中佔有重要地位，也是製作黃色赭石顏料的來源。

針鐵礦的礦物學特徵

• 化學成分：FeO(OH)。它是一種鐵氧化物-氫氧化物礦物，其化學結構中的鐵元素是其大部分特性的來源。

• 晶體結構與形態：針鐵礦屬於斜方晶系。其最典型的晶體形態是針狀、柱狀或纖維狀，這也是其「針鐵礦」名稱的由來。此外，它也常以非晶質或集合體形式出現，例如像葡萄串一樣的葡萄狀、像腎臟一樣的腎狀，或呈鬆散的土狀。

• 顏色與光澤：顏色通常為黃棕色、紅棕色到深褐色，有時接近黑色。但其在無釉瓷板上劃出的條痕（粉末顏色）始終為獨特的黃褐色，這是鑑別它的重要依據。它的光澤多樣，從金剛光澤到絲絹光澤不等。

• 硬度與比重：針鐵礦的莫氏硬度為 5 至 5.5，比重因其含鐵量而較高，約在 4.3 至 4.4 之間。

• 分布：是地表最常見的次生礦物之一。

        次生礦物：原生礦物經風化、變質和熔解等作用，產生變化，而轉變成另一種礦物者。

        纖鐵礦亦可能為水鐵礦之轉化產物，也多是隱晶質的暫穩定性礦物，可轉變為針鐵礦。針鐵礦是一般所謂褐鐵礦的主要成分礦物，是微晶質以至隱晶質的礦物，褐黃色至褐紅色，多呈針狀或纖維狀集合體（伸長方向平行c軸）。

        但一般褐鐵礦（針鐵礦）有時也會轉變為赤鐵礦或纖鐵礦，正確鑑定要靠X–光繞射方法。在電子顯微鏡，TEM底下可出現針狀單晶組成之星光狀或X狀雙晶。

針鐵礦的形成與地質意義

        針鐵礦主要是一種次生礦物，這意味著它不是直接從岩漿中結晶出來的。它通常是其他富含鐵的礦物（如黃鐵礦、磁鐵礦）在風化作用下，與水和氧氣反應的產物。

黃鐵礦

磁鐵礦

        它也是褐鐵礦（Limonite）的主要成分。褐鐵礦本身不是一個單一的礦物，而是一個由針鐵礦、鱗鐵礦、水和其他雜質組成的混合物。

褐鐵礦（Limonite）

針鐵礦的重要性與用途

1. 重要的鐵礦石：針鐵礦是地球上最主要的鐵礦石之一。許多大型鐵礦床都是以針鐵礦為主的褐鐵礦床。

2. 天然顏料：由於其顏色穩定且色調豐富，針鐵礦自古以來就被用作天然顏料。黃色赭石（Ochre），這種被廣泛用於史前洞穴壁畫的顏料，其主要成分就是針鐵礦。

3. 地質指示劑：在地質勘探中，地表岩石上的針鐵礦沉積物（俗稱「鐵帽」）可以作為地下可能存在金屬礦床的指示。

在水晶中的針鐵礦

        在水晶中的針鐵礦是指作為內含物存在於水晶（特別是紫水晶）中的針鐵礦礦物，這些針鐵礦呈現針狀、片狀或羽毛狀的黃色、橙色或棕色晶體，與宿主水晶的紫色形成鮮明對比。 這種稱為針鐵礦紫水晶的共生組合因其獨特的顏色和內含物美感而備受歡迎。

與其他礦物的關係

• 褐鐵礦(Limonite)：針鐵礦是構成褐鐵礦的主要成分。
• 赤鐵礦 (Hematite)：: 針鐵礦脫水後會形成赤鐵礦。 
• 水菱鐵礦 (Limonite)：: 針鐵礦水合後會形成水菱鐵礦。 

        總而言之，針鐵礦是一種非常普遍但又至關重要的礦物，它不僅是我們獲取鐵資源的關鍵，其形成過程也為地質學家提供了了解地球歷史和風化作用的重要線索。

纖鐵礦 (Goethite) vs. 鱗鐵礦 (Lepidocrocite)

        纖鐵礦和鱗鐵礦都是含鐵的氧化物-氫氧化物礦物，它們的化學成分完全相同，但晶體結構不同，因此被視為兩種獨立的礦物。   

特徵 (Feature)	纖鐵礦 (Goethite)	鱗鐵礦 (Lepidocrocite)
化學式	α-FeO(OH)	γ-FeO(OH)
中文別名	針鐵礦（最常用）
晶體結構	屬於斜方晶系，其晶體結構為α-相。	屬於斜方晶系，其晶體結構為γ-相。
典型顏色	黃棕色、紅棕色至深褐色，條痕為黃褐色。	紅棕色、紅橙色，通常帶有閃爍的光澤。
常見晶形	最常見的是針狀、柱狀或纖維狀。	常呈鱗片狀、片狀或纖維狀，這也是其「鱗」鐵礦名稱的由來。

共同點與重要性

       儘管兩者有區別，但它們在自然界中關係密切：

• 同質多像變體：它們是化學成分相同但內部結構不同的同素異形體，經常共同存在。

• 褐鐵礦的組成：這兩種礦物都是褐鐵礦（Limonite）的主要成分。褐鐵礦不是單一礦物，而是一種混合物，其外觀和特性取決於其中 Goethite 和 Lepidocrocite 的比例。

• 鐵礦石：兩者都是重要的鐵礦石來源，也是天然赭石顏料的主要成分。

             判斷它們最簡單的方法是觀察其顏色和形態：顏色偏黃棕色且呈針狀的通常是纖鐵礦（Goethite）；而顏色偏紅橙色且呈鱗片狀的則是鱗鐵礦（Lepidocrocite）。