磁鐵礦與赤鐵礦轉(zhuǎn)變無(wú)需氧化還原作用！

赤鐵礦和磁鐵礦是鐵在自然界最重要的兩種氧化物，兩者之間的相互轉(zhuǎn)變一直被認(rèn)為是典型的氧化還原反應(yīng)過(guò)程：

然而，自然界中鐵氧化物的轉(zhuǎn)變過(guò)程都是遵循這個(gè)“經(jīng)典定律”的嗎？

近期在中國(guó)地質(zhì)學(xué)會(huì)主辦的學(xué)術(shù)期刊《地質(zhì)論評(píng)》雜志上刊出了翟德高博士等的文章“成礦作用過(guò)程中赤鐵礦-磁鐵礦之間非氧化還原轉(zhuǎn)變”。作者等從闡述自然界鐵氧化物之間的顯微交代結(jié)構(gòu)入手，對(duì)近年來(lái)國(guó)際上提出的“非氧化還原反應(yīng)”這一全新的理論進(jìn)行了綜述和論評(píng)。文章明確指出這種非氧化還原反應(yīng)可能存在于很多不同類(lèi)型的成礦作用過(guò)程之中，具有重要的理論和實(shí)際意義。

非氧化還原過(guò)程就是一種物質(zhì)變?yōu)榱硪环N物質(zhì)，但反應(yīng)過(guò)程不發(fā)生電子的轉(zhuǎn)移。赤鐵礦轉(zhuǎn)變?yōu)榇盆F礦的非氧化還原過(guò)程如下：

即只需要溶液中存在一定量的Fe2+或H+便可實(shí)現(xiàn)赤鐵礦與磁鐵礦間的轉(zhuǎn)變，而不需要氧化劑或還原劑的參與，不需要電荷或電子轉(zhuǎn)移。在礦床學(xué)上表現(xiàn)為赤鐵礦與磁鐵礦間的相互交代（即先結(jié)晶形成的礦物被較晚形成的礦物改造、替代），與氧化還原作用相比，非氧化還原交代作用可造成體積發(fā)生更大的改變，從而導(dǎo)致礦石具有不同的結(jié)構(gòu)。

將礦石磨成光面后在顯微鏡下（放大幾十倍至幾百倍）觀察可以發(fā)現(xiàn)，磁鐵礦與赤鐵礦有不同的光學(xué)特性，磁鐵礦與赤鐵礦的相互交代作用相當(dāng)廣泛，交代形式頗為復(fù)雜。想要從千變?nèi)f化的交代結(jié)構(gòu)中識(shí)別出非氧化還原的蹤跡還比較困難，因?yàn)槲覀儗?duì)于這種新的機(jī)制還了解很少。

研究者們對(duì)一種二十多億年前形成的條帶狀鐵礦床開(kāi)展了研究，結(jié)果表明鐵礦床中赤鐵礦礦體的形成過(guò)程用傳統(tǒng)的觀點(diǎn)解釋難圓其說(shuō)，而采用新的非氧化還原觀點(diǎn)能給予充分的詮釋。

一些學(xué)者為驗(yàn)證這種非氧化還原理論的存在，開(kāi)展了實(shí)驗(yàn)學(xué)研究。結(jié)果表明在實(shí)驗(yàn)條件下這種過(guò)程的確能夠發(fā)生。

作為自然界中鐵的主要氧化物，赤鐵礦和磁鐵礦之間的轉(zhuǎn)變?cè)谘芯砍傻V作用和找礦勘探領(lǐng)域有極為重要的指示作用。非氧化還原反應(yīng)機(jī)制的提出，打破了人們的傳統(tǒng)觀念，為人們了解復(fù)雜成礦作用另辟了蹊徑。這種赤鐵礦和磁鐵礦之間的非氧化還原反應(yīng)機(jī)制具有重要的理論和實(shí)際意義。它告訴我們僅靠地質(zhì)作用過(guò)程中出現(xiàn)磁鐵礦或赤鐵礦不一定就能判別熱液的氧化還原狀態(tài)；另一方面，這種新的觀點(diǎn)可以為勘探富含后生赤鐵礦礦床提供新的找礦思路，運(yùn)用這種方法指導(dǎo)勘探和尋找“后生赤鐵礦礦石”（形成于富磁鐵礦巖石中）的靶區(qū)位置將比傳統(tǒng)的表層礦床深得多。

非氧化還原反應(yīng)作為一個(gè)新的理論，也許能解釋自然過(guò)程中鐵氧化物之間相互轉(zhuǎn)變的機(jī)理，但該理論還有待進(jìn)一步發(fā)展和完善。一些科學(xué)問(wèn)題還需要進(jìn)一步深入研究。比如非氧化還原反應(yīng)形成的礦石結(jié)構(gòu)特征、符合條件的自然系統(tǒng)類(lèi)型及成礦條件等等。