2025年9月1日 星期一

[量子晶選] 鱗鐵礦(Lepidocrocite)

        鱗鐵礦 (Lepidocrocite) 是一種常見的鐵氧化物-氫氧化物礦物,與纖鐵礦(Goethite)是同類但不同晶體結構的「雙胞胎」。中文名稱「鱗鐵礦」非常形象地描述了其獨特的晶體形態,「鱗」字指的是它常以鱗片狀或薄片狀的集合體出現。



         鱗鐵礦(Lepidocrocite),化學式為γ-FeO(OH),是一種鐵氧化物-氫氧化物礦物。 它通常呈現紅色至紅棕色,並且具有亞金屬光澤和鱗狀外觀。 鱗鐵礦是地質學和岩石學中常見的礦物,也可能出現在生鏽的鋼材中。

鱗鐵礦的礦物學特徵

  • 化學成分γ-FeO(OH)。鱗鐵礦和纖鐵礦(Goethite,α-FeO(OH))的化學成分完全相同,但它們的內部晶體結構不同,這使它們被歸類為同質多像變體

  • 晶體形態:鱗鐵礦最典型的晶形是微小的鱗片狀或片狀晶體,它們通常聚集成土狀或纖維狀的團塊。這種晶體習性讓它在外觀上常帶有一種獨特的紅褐色金屬光澤

  • 顏色與條痕:它的顏色通常為紅棕色或紅橙色,比纖鐵礦的黃棕色調更為偏紅。其條痕(礦物粉末的顏色)則為紅橙色或橙紅色。

  • 硬度:莫氏硬度約為 5,與纖鐵礦相近。


鱗鐵礦(Lepidocrocite)在水晶中的樣態

        鱗鐵礦(Lepidocrocite),或稱纖鐵礦,在水晶中的樣態主要是以紅色、橙色、黃色或灰色白色的礦片、髮絲或針狀內含物存在,常與其他礦物(如紫水晶、茶晶、白水晶、金紅石等)共生於特定水晶中,形成如「錦鯉膠花」或「超七」等品種。 這種礦物因其層狀結構和弱鍵結的特性,呈現出鱗片狀的習性,是其名稱「鱗鐵礦」的由來。

 
錦鯉膠花



超七彼岸花



超七金草莓


形成與用途

        鱗鐵礦的結構類似於鋁土礦中的勃姆石,由層狀的氧化鐵八面體通過氫鍵連接而成,這種層狀結構賦予了它鱗狀的外觀。 它通常在含鐵物質在水下生鏽時形成,例如在含鐵沉積物中或舊鋼管內。


  • 名稱由來:鱗鐵礦這個名字源於希臘語,分別是「鱗片」和「纖維」的意思,這反映了它獨特的晶體外觀。

  • 形成:鱗鐵礦是一種次生礦物,主要由其他含鐵礦物在風化作用下,與水和氧氣反應而形成。它經常與纖鐵礦共生,共同構成褐鐵礦(Limonite)。

  • 外觀與特性:鱗鐵礦的顏色多變,從紅色到紅棕色,甚至帶有紫色,通常具有亞金屬光澤,條痕為黃褐色。 它也可能呈現鱗狀、片狀或纖維狀的晶體形態。

  • 用途

    • 鐵礦石:作為褐鐵礦的主要組成部分,鱗鐵礦是重要的鐵礦石來源。

    • 顏料:由於其獨特的紅棕色調,鱗鐵礦也常被用作天然顏料,例如在某些赭石顏料中就可以找到它。

        鱗鐵礦雖然不被廣泛用作寶石,但在地質學和岩石學研究中具有重要作用。 它也可能存在於生鏽的鋼鐵製品中,例如水管。當鐵金屬接觸到水和氧氣時,會發生氧化作用,產生鐵鏽,而γ-FeO(OH) 就是鐵鏽的一種成分。

        但鐵生鏽並不會產生γ變體,而是鐵在水和氧氣的作用下,發生氧化還原反應,生成主要的成分是氧化鐵(Fe₂O₃·nH₂O),也就是一般所說的鐵鏽。 γ-變體是指一種金屬的晶體結構,而非鐵鏽的化學成分。

鐵生鏽的過程
    1. 化學反應:: 鐵(Fe)與氧氣(O₂)和水(H₂O)反應。
    2. 生成鐵離子:: 鐵原子失去電子,形成鐵離子(Fe²⁺)。
    3. 形成鐵氧化物:: 鐵離子再與氧氣和水反應,最終形成鐵鏽。
鐵鏽的成分
  • 鐵鏽的化學成分通常是含水氧化鐵,也就是Fe₂O₃·nH₂O。
  • 鐵鏽的顏色會隨成分和含水量而有所變化,從黃褐色到深紅色都有可能。

 

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

        纖鐵礦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)。

        總而言之,鱗鐵礦是一種重要的鐵礦物,其最顯著的特徵是偏紅的顏色鱗片狀的晶體形態,這也正是它與其「雙胞胎」纖鐵礦(Goethite)的主要區別。總而言之,鱗鐵礦是一種重要的鐵氧化物礦物,其獨特的結構和外觀使其在地質學和材料科學領域中受到關注。

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