《岩石世界》之一：铁矿石

资料整理：马志飞（Beijing Institute of Geology）

铁矿石是什么？
铁约占地壳总质量的5％，纯铁呈黑色或银灰色，它是一种非常被动的元素，很容易被氧化（生锈）。在一些土壤和岩石中看到的红色、橙色和黄色的矿物可能就是铁的氧化物。而且铁是自然存在的三大磁性元素之一，其余为钴、镍，铁是这三个中磁性最强的一种。地球上最重要的铁矿石分布在沉积岩中，它们是铁和氧在海洋和淡水水域中发生化学反应结合而成，其中最重要的两种矿物质是：赤铁矿和磁铁矿。由铁矿石冶炼而成的钢铁已经被应用于我们生活中的方方面面——从小小的文件夹到汽车、摩天大楼的钢梁。

赤铁矿成份为Fe2O3，呈暗红色，比重大约为5.26，含Fe70％，O 30％，是最主要的铁矿石。由其本身结构状况的不同又可分成很多类别，如赤色赤铁矿、镜铁矿、云母铁矿、粘土质赤铁。磁铁矿主要成份为Fe3O4，是Fe2O3和FeO的复合物，呈黑灰色，比重大约5.15左右，含Fe72.4％，O27.6％，具有磁性，经过长期风化作用即变成赤铁矿。

图1：鲕状赤铁矿标本，长约2英寸（5厘米）

铁矿石是如何形成的？
地球上几乎所有的铁矿石都形成于18亿年前。那时候，海洋中含有丰富的溶解铁，但基本不含溶解氧，当具备光合作用能力的生物开始往水域中释放氧气的时候，铁矿床才开始逐渐形成，水中的氧气很快与溶解铁结合产生赤铁矿或磁铁矿，由于沉积量非常大，就慢慢形成了如今被称为的“条带状铁矿床”，之所以形成的矿床是“条带状”的，是因为，在铁矿沉积时，是铁、硅交替进行，有时候还夹有其他一些页岩沉积物。这可能是由于生物活动的季节性变化造成的。

图2：条带状铁矿，该标本约一英尺宽，赤铁矿（银白色）的碧玉交替（红色）

铁矿石有什么用途？
铁是动植物生命和健康所必不可少的元素，人体重量的0.006％为铁，其中大多数在血液中，富含铁的血细胞携带氧气从肺部送到身体的各个部位。铁的缺乏同时也会降低对感染的抵抗能力。
铁矿石是生铁的原料，而生铁则是炼钢的主要原料之一。现今世界上开采铁矿石的约50个国家，其中7个最大的生产国约占世界总产量的四分之三。平均而言，钢、铁是目前世界上最便宜的金属，但由于生铁本身并不是特别坚硬，因此，冶炼时常常在生铁中加入其它金属原料如钨、锰、镍、钒、铬等以强化它的某些性质，用以获得所需要的专用合金。钢用来制造汽车、船舶、建筑构架、家具、回形针等工具，以及数以千计的其他物品。虽然铁没有替代品，但铁矿石也并不是冶炼刚所需要的唯一原材料，尽管人们会很少回收废铁，但废钢却大量被回收，从而实现重复利用，节约资源。
[/url]

图3：铁矿的矿场

图4：大部分铁矿石是用来制造不锈钢

参考文献：
[url=http://geology.com/]http://geology.com/
http://www.choudhery.com/

本文引用地址： http://www.sciencenet.cn/m/user_content.aspx?id=270320