2.1　紅土鎳礦礦床及礦物

鎳元素雖然在地球中的含量僅次于硅、氧、鐵、鎂而居第5位（在地核中含鎳最高，是天然的鎳鐵合金），但在地殼中的含量并不多，其藏量約為0.01％，在元素中占24位。盡管在地殼中鎳含量比銅、鋅和鉛的含量加在一起還要多，但是與這三種元素相反，具有工業價值的鎳礦卻比較少。

基于鎳的地球化學特征，鎳首先賦存于鐵鎂硅鋁酸巖漿所形成的鐵鎂橄欖巖中，在不同的巖石中含鎳的一般規律是：在氧化鎂和氧化鐵等堿性脈石中含鎳高，在SiO2及Al2O3等酸性脈石中含鎳低。如橄欖石平均含鎳量為0.2％，是花崗巖的1000倍。鎳在各種巖石中的平均含量如表2-1所示。

目前，世界上開采的鎳礦有硫化鎳礦和氧化鎳礦兩類。還有一種砷化礦資源，如紅砷鎳礦（NiAs）、砷鎳礦（NiAs3）等，未發現有單獨礦床。另外，海底錳結核中也賦存豐富的鎳。

硫化鎳礦和氧化鎳礦是由自然界中兩種不同的富集方式生成。鎳礦的原生礦石主要是火成巖-橄欖巖，其組成為（Fe,Mg）2SiO4，Ni可取代鐵、鎂。由于元素親氧和親硫性的差異，在熔融的巖漿中，Ni2+具強烈親硫性。當有硫存在時，銅、鎳、鐵、鈷等能優先形成硫化礦物，并富集形成硫化物礦床。即鎳與硫及似硫物（砷、銻）形成含鎳硫化物，在硅酸礦物結晶前分離出來，形成鎳的硫（或砷）化物，如針鎳礦、磁黃鐵礦、鎳黃鐵礦、紅砷鎳礦、砷鎳礦、鎳華等。最重要的含鎳礦物見表2-2，鎳礦床工業指標一般要求見表2-3。

氧化鎳礦是由含鎳的巖石風化浸淋蝕變富集而成。如以含鎳橄欖石為主的橄欖巖，在含有CO2酸性地面水的長期作用下，橄欖巖被分解，鎂、鐵及鎳進入溶液；硅則趨向于形成膠狀懸浮液向下滲透；鐵逐漸氧化并很快呈氫氧化鐵沉淀，最終失去水而形成針鐵礦和赤鐵礦，少量鎳、鈷也一起沉淀。鐵的氧化物沉淀在地表，而鎂、鎳及硅則留在溶液中進入地表層下，與巖石或土壤作用被中和之后呈含水硅酸鹽沉淀下來。由于鎳比鎂優先沉淀，故在沉淀的礦石中，鎳鎂比高于溶液中的鎳鎂比，因此鎳得以富集。由于溶入及沉淀多次發生，故一般紅土礦中含鎳可由原礦的0.5％富集至1.5％～4％。這個富集過程可能經歷了幾千年到幾百萬年。

2.1.1　紅土鎳礦礦床

根據紅土風化殼的礦化剖面結構和主要載鎳礦物學特征，可將紅土鎳礦床分為3種類型：硅酸鹽型、黏土型和氧化物型。

①硅酸鹽型紅土鎳礦床　其以紅土化剖面下部出現富鎳含水硅酸鹽礦物層為特征，主要載鎳礦物為硅鎂鎳礦。如印尼蘇拉威西島Sorowako礦床和新喀里多尼亞Goro礦床。

②黏土型紅土鎳礦床　其以在紅土剖面中上部層位出現以蒙脫石為主的黏土類礦物層為特征，主要載鎳礦物為含鎳蒙脫石和含鎳針鐵礦。如澳大利亞的莫林莫林（Murrin Murrin）、布隆（Bulong）及非洲西象牙海岸的Sipilou和Moyango礦床。

③氧化物型紅土鎳礦床　其以紅土帶特別發育且腐巖帶弱少為特征，含水鐵氧化物和氧化物構成紅土剖面主要礦物成分，含鎳針鐵礦是主要載鎳礦物。如澳大利亞考斯（Cawse）、土耳其Caldag礦床。

其中，硅酸鹽型紅土型鎳礦床大多數在構造活動頻繁、熱帶氣候環境和排水系統相對發育的地域內產出，其品位較另兩種類型礦床高，平均可達1.53％，而黏土型和氧化物型礦床分別只有1.21％和1.03％。與此相反，黏土型鎳礦床主要發育在排水不暢的水文地質環境中。

在新喀里多尼亞、印度尼西亞、菲律賓、巴布亞新幾內亞和加勒比海地區等國家或地區產出的紅土型鎳礦床均屬硅酸鹽型，此類礦床又被稱為“濕型”礦床。相比之下，在距赤道較遠的南半球大陸，如澳大利亞的西澳大利亞州、昆士蘭州和新南威爾士州等地，由于受地形地貌特點、排水系統發育程度和半干旱到干旱氣候條件影響，其紅土型鎳礦床主要為黏土型和氧化物型，此類礦床又被稱為“干型”礦床。紅土鎳礦成礦模式見圖2-1。

2.1.1.1　成礦地質特征

自然界各類巖石中，以超基性巖-橄欖巖含鎳最高，但也只有0.2％左右，不具工業意義。要形成具有經濟價值的鎳礦，必須經天然的富集作用，提高品位。

可見要形成紅土型鎳礦床，除了具有良好的母巖條件外，地質作用非常重要。因此，地形地貌、氣候條件、排水系統、大地構造、巖石構造和地殼活動等是必不可少的重要控礦因素。紅土鎳礦床是特殊地質基礎和特定地表環境共同耦合作用的產物。

（1）形成紅土鎳礦應具備的條件

①富鎂超基性巖并出露是形成紅土鎳礦的物源基礎。世界上的超基性巖主要有兩種產出部位。

a.產于古老的大陸（地盾）中，超基性巖沿著斷裂剪切帶侵入，如加拿大、巴西、澳大利亞、非洲、亞洲。這種地區的超基性巖中可有兩種礦石類型，加拿大為硫化鎳礦，澳大利亞為紅土鎳礦。

b.產于蛇綠巖帶中，因板塊相互碰撞，形成島弧，在接觸處或大陸邊緣有超基性巖侵入。這些超基性巖經風化作用使鎳富集可形成紅土鎳礦。在加勒比海地區的古巴、多米尼加、危地馬拉及東南亞地區的印尼、菲律賓都屬于此類型。

菲律賓島弧的東西兩側，都有超基性巖呈帶狀分布，也是紅土鎳礦及鉻鐵礦的主要產地。這里的紅土鎳礦一般賦存在方輝橄欖巖及純橄欖巖中。因此這兩類巖石的發育就成為尋找紅土鎳礦的前提條件。

鎳在超基性巖內以類質同象混入物的形式代替鎂而進入硅酸鹽礦物晶格，橄欖石是主要載體礦物，其次為斜方輝石和角閃石。基巖的蛇紋石化強度對紅土化產物也具有重要影響，中低強度蛇紋石化有利于高品位硅鎂鎳礦的發育，而未蛇紋化或過度蛇紋石化均不利于礦床發育。

②氣候因素是紅土化作用的表生營力，它促成鎳元素從母礦中活化釋放。赤道附近熱帶氣候，溫度大致在30℃以上，年降雨量需500～2540mm。氣溫越高、濕度越大，化學反應越強烈，有利于巖石風化淋濾。

③旱、濕季明顯。旱季地下水位下降，濕季上升。由于地下水的上下循環，促使巖石分解。交替。有學者認為旱季利于紅土剖面淋濾流體中溶解組分達到過飽和。因此，降雨量的交替變化是導致礦化剖面中出現骨架狀硅質網脈的原因。

④靠近海岸地區，由于海水蒸發，使降雨中的氯化鈉含量增高，例如南美近海地區降雨中的氯化鈉含量每年可達1公畝（1公畝=100m2）90kg。這可提高鎳的溶解度，有利于鎳的次生富集。

⑤地形地貌影響鎳礦體堆積空間。在地貌上低山平臺、山脊、山前丘陵等地貌利于礦體堆積，反之高山和溝谷地貌由于強烈剝蝕不利于礦體堆積。

⑥構造發育為鎳元素活化-淋濾-沉淀提供了良好的通道和空間場所。有學者強調斷裂系統，特別是同風化期斷裂活動是硅酸鹽型紅土礦形成的重要條件。如在Kolonodale礦區構造發育主要體現為超基性巖內的密集節理帶和同風化期活動的構造斷裂帶。它們構成了鎳元素活化并垂向遷移的主要通道。基巖內由于節理密度發育不均，極易產生差異風化。在礦區平面上，厚大礦體的走向與區域性斷裂帶走向基本一致。在礦化剖面垂向上硅酸鎳礦石常沿斷裂帶形成楔狀和囊狀礦體。

（2）紅土型鎳礦垂向分帶　通過探礦發現，紅土型鎳礦床的風化殼剖面均有帶狀發育特點（巖石學垂向分帶）。雖然各礦床不盡相同，但可以看出Ni、Fe、SiO2、MgO、Cr、Al2O3從基巖經弱風化、強風化、最后變成紅土發展而來，其中各元素的含量變化規律。

超基性巖體頂部的紅土風化殼剖面存在三個明顯的分化帶：即從上到下依次為紅土帶、腐巖帶和基巖帶。其中紅土是指在熱帶氣候條件下，巖石強烈風化作用形成的貧硅和富鐵氧化物的表土層，同樣的紅土也可在亞熱帶或溫帶地域中的某些地段找到；腐巖是指化學成分未發生充分改變的基巖（橄欖巖）風化物質，其沒有體積的改變，大多仍保留原巖的結構特征。多為紅黃色、黃色至淺黃綠色，呈土狀、碎塊狀、塊狀；基巖是指風化作用發生以后，原來高溫高壓下形成的礦物被破壞，形成一些在常溫常壓下較穩定的新礦物，構成陸殼表層風化層，風化層之下的完整的巖石。

按巖性變化將上述三帶又可細分為幾層，典型硅酸鹽型紅土礦床一般由6層組成（圖2-2），分別為腐殖土層、紅色褐鐵礦層、黃色褐鐵礦層、黃色黏土層（腐巖帶上部）、灰綠色硅鎂鎳礦層（腐巖帶下部）及基巖。其中，腐殖土層是黑棕色到黑色含有腐殖質的土壤，厚度為幾厘米到幾米。腐殖土層鎳、鈷的含量相對低于下部的褐鐵礦層，該層鎳鈷品位在邊界品位以下，是采礦中主要剝離對象。腐殖土層也是礦區復墾的重要表土層，所以剝離過程中需要集中堆存，并合理保護防止被雨水沖走；褐鐵礦層又分為紅色褐鐵礦層和黃色褐鐵礦層。紅色褐鐵礦層為氧化運移的褐鐵礦層，厚度從1～10m不等，平均厚度小于3m。含Ni<0.8％、Co<0.1％、Fe>50％、MgO<0.5％，該層也是采礦剝離的主要對象；黃色褐鐵礦層的顏色多樣，在微黃褐色、微紅褐色到橘黃赭色之間變化。礦層為多孔狀，有可塑性，巖石的殘余結構比較少。主要礦物有褐鐵礦、針鐵礦、赤鐵礦、少量次生石英和高嶺土等。該層是主要的鎳和鈷礦化層，平均厚度小于10m，含Ni0.8％～1.5％、Co 0.1％～0.2％、Fe 40％～50％、MgO 0.5％～5％，黃色褐鐵礦層是主要開采對象；黃色黏土層由紅色和黃色疏松黏土組成，其性脆呈土狀。該層是由橄欖巖經過長期的強烈風化殘留形成的，主要礦物有蛇紋石、橄欖石及少量的褐鐵礦和針鐵礦等。層厚度一般介于1～10m，含Ni 1.5％～4％、Co 0.02％～0.1％、Fe 25％～40％、MgO 5％～15％。該層與上覆的紅土層及下伏的硅鎂鎳礦層之間的界線漸變發育，因此，也有人稱該層為過渡層；灰綠色硅鎂鎳礦層為礦體主要產出部位。由黃綠色風化土狀、碎塊狀、塊狀蛇紋石化橄欖巖組成。上部風化程度較高以土狀為主，間夾團塊狀、橢球狀半風化橄欖石，沿裂隙或節理多見浸染狀翠綠色硅鎂鎳礦。向下逐漸變為碎塊狀、塊狀，巖石的硬度逐漸增加，沿節理或裂隙多見網格狀次生石英細脈及翠綠色硅鎂鎳礦脈和褐黑色鐵質薄膜。該層含Ni 1.8％～3％、Co 0.02％～0.1％、Fe 10％～25％、MgO 15％～35％，厚度一般介于1～5m；基巖層主要在海岸帶出露，少部分被探礦工程揭露。主要由原生超基性巖組成，手標本多呈褐綠色、黑褐色、灰綠色等，巖性主要包括蛇紋石化橄欖巖、橄欖巖和二輝橄欖巖等。基巖蛇紋石化強度隨出露地區不同而表現出明顯差異。該層含Ni 0.3％、Co 0.01％、Fe 5％、MgO 35％～45％。

可見，紅土礦床剖面上面兩層，即腐殖土層和紅色褐鐵礦層在采礦時被剝離，最底層——基巖層為未風化的超基巖層，含鎳在0.3％以下，一般不開采。因此，紅土鎳礦床有價值的礦層主要為黃色褐鐵礦層、黃色黏土層（過渡層）和灰綠色硅鎂鎳礦層。

（3）礦化剖面巖石元素的分布　礦物中Ni、Fe、Al、SiO2、MgO元素為主要組分（平均質量分數超過1％），Ti、Cr、Mn、Co、Cu和Ca等元素屬微量組分。根據印尼中蘇拉威西省摩落灣利縣（Morowali）鎳礦紅土風化殼及基巖主要化學成分（表2-4），可看出碳化剖面元素地球化學分異非常顯著，各元素在剖面上下分布有如下規律：Al、Fe、Cr等元素，其含量值呈上高下低；SiO2、MgO兩元素，其含量值呈上低下高；Ca、Ni、Mn、Co等元素，其含量值呈中下部高，而頂部和底部均低。

同時，Ni與Al、Fe、Cr、Mn、Co等元素在腐巖下部至地面紅土帶呈負相關、而與SiO2、MgO正相關。Co與Mn正相關。

2.1.1.2　礦床形成過程

紅土型鎳礦是超基性巖體風化-淋濾-沉淀的產物，是紅土化過程的產物。即出露的基巖經地質作用變成腐巖，腐巖再經進一步作用變成紅土，最終形成了一個從上到下依次為紅土帶→腐巖帶→基巖帶紅土風化殼礦化剖面的礦床，這是一個極其漫長的過程。其產出規模、分布范圍、品位高低和礦床類型與母巖類型、氣候條件、地形地貌和構造條件具有密切關聯。對照紅土風化殼礦化剖面基巖帶→腐巖帶→紅土帶風化程度的遞增現象，成礦的過程依富鎂超基性巖經地質作用由弱到強的時間序列分為3個成礦階段，即腐巖化階段、紅土化階段和次生富集階段。

（1）腐巖化階段　出露地表的超基性巖-橄欖石礦物遭受風化，風化作用自基巖節理和裂隙逐漸向節理塊核心發展。由于受氧化作用、水解作用、碳酸作用等表生作用影響，造成紅土化過程中元素遷移行為產生差異。氧化作用會促使基巖原生礦物中的變價元素氧化（如Fe2+→Fe3+），形成在表生條件下穩定的較高價次氧化物或氫氧化物。水解作用引起礦物分解，OH-和礦物中金屬陽離子一道溶解于水而被帶出，H+與鋁酸絡陰離子結合形成難溶黏土礦物而殘留在風化殼中。碳酸作用對硅酸鹽和鋁硅鹽礦物（如橄欖石、輝石、蛇紋石、蒙脫石等）分解起著重要作用，致使礦物中的陽離子及二氧化硅被帶出。生物作用也是加快超基性巖紅土化作用的重要因素，微生物的生理活動和有機體的分解，能生成大量的二氧化碳、硫化氫和有機酸等，改變紅土剖面的物理化學環境，還可能參與元素地球化學遷移。

受水解作用，在富含二氧化碳和腐殖酸的地下水作用下，介質呈酸性反應，橄欖石分解，Fe、Mg、Ni進入溶液，Si則形成SiO2膠體，而Fe被氧化，形成氧化物后很穩定，多保留在原地（如針鐵礦）。輝石和蛇紋石的風化作用晚于橄欖石，其產物多為蒙脫石和鐵氧化物，它們多呈母礦物的假象存在。在這些過程中，Ni與Mg隨橄欖石和蛇紋石礦物風化而被釋放，部分保留在原地被針鐵礦吸附或進入晶格，部分進入皂石礦物晶格。風化水解作用使得礦物破碎分解且孔隙度急劇增大，密度可降至基巖的一半。Ni品位可由基巖增高至0.6％～0.8％。

（2）紅土化階段　由于風化作用繼續發展，巖石孔隙度增高加快了表層淋濾液流動，水解淋濾作用進一步增強。進而使基巖結構完全得到破壞，沿節理破碎的巖石碎塊全部變成黏土粒級礦物，完成了紅土化過程。該階段使鐵氧化物所占比例進一步提高，紅土剖面頂層幾乎全被鐵氧化物所占據。部分Ni被針鐵礦吸附（或進入晶格）仍殘留原地，部分Ni由于針鐵礦脫水形成赤鐵礦進入淋濾流體向下遷移。該階段Ni礦品位在0.5％～1％。

（3）次生富集階段　風化作用繼續進行，地表風化產物中逐漸富集有機質，產生低pH環境。鐵氧化物（主要是針鐵礦）發生溶解和重新沉淀，其吸附或晶格中的Ni被再次釋放，并隨淋濾溶液向剖面深部遷移。在剖面深部的腐巖帶，特別是基巖節理裂隙或風化斷裂帶，堿性環境利于鎳以弱酸性的重碳酸鹽溶液沉淀，并且通過與淋濾液中的Si和Mg反應而生成含鎳的層狀硅酸鹽，即暗鎳蛇紋石類礦物。當淋濾流體中富Si時，暗鎳蛇紋石礦物常和石英共生沉淀，形成膠狀環帶構造。與此同時，淋濾溶液中的Ni可與原腐巖帶中蛇紋石、蒙脫石類礦物進行離子交換反應。在該階段，腐巖化階段形成礦物與淋濾沉淀次生礦物共存，在淋濾沉淀以及離子交換等次生富集作用下，Ni品位可提高至1.5％左右，最高可達8.71％。

由上述成礦過程知鎳的賦存規律：在紅土剖面中上部的Ni被鐵質氫氧化物捕獲（如針鐵礦）；向下遷移到紅土層下部的Ni被富集于硅鎂鎳礦（鎳蛇紋石、鎳滑石）和含鎳黏土（鎳蒙脫石、鎳綠泥石）系列礦中。

2.1.2　紅土鎳礦礦物

通常紅土鎳礦石中的礦石礦物幾乎與殘余紅土和腐巖層的主要礦物組成大體一致，即殘余紅土主要為褐鐵礦；腐巖層主要是層狀硅酸鹽，如蛇紋石、滑石及少量的綠泥石，及其他少量含鎳礦物，如鉻鐵礦、赤鐵礦等。礦石中的脈石礦物為次生石英、少量黏土礦物和次生碳酸鹽，偶見少量的硫化物，如黃鐵礦、黃銅礦、鎳黃鐵礦等。基巖和含礦巖石中可見到含鎳較低的橄欖巖的原生礦物，橄欖石、斜方輝石、單斜輝石、閃石和含鎳較低的蛇紋石等，它們也有可能成為脈石礦物。

2.1.2.1　礦物質量特征

（1）紅土鎳礦的礦物質量特征　化學成分、物相組成、結構、構造、鎳的賦存狀態及主要常見礦物特征，參見“2.2.1.3礦物質量特征”一節。

（2）不同粒級礦物化學成分分析及礦物賦存狀態　有學者（石文堂）對菲律賓棉蘭老島TUBAY地區紅土鎳礦的礦物組成進行了研究，其中對不同粒級礦物試樣進行的化學成分分析、礦物賦存狀態試驗很有意義，介紹如下。

該礦床剖面分層明顯，即由上至下為紅土層、腐巖層和基巖層。其中將紅土層分為鐵帽層和褐鐵礦層。鐵帽層：礦床上部的呈巧克力色的風化充分的礦層，這里定義為第一層。一般礦物中含鐵較高，含鎳低（<0.8％），在采礦時被剝離；褐鐵礦層：在鐵帽層之下黃褐色的礦，視為第二層。含鐵45％左右，鎳的品位為1.0％～1.5％，鎂的含量低于3％；過渡層：在紅土層下部腐巖層上部兩層接觸過渡區，呈黃色的礦層，視為第三層。含鐵30％左右，鎳的含量在1.5％左右；腐巖層（中下部）：在過渡層之下、呈綠黃色的礦層，視為第四層。含鎳1.5％以上，鎂的含量明顯上升，一般在15％左右，鐵的含量為10％～15％；基巖層：未風化的超基巖層，視為第五層。含鎳在0.2％以下，一般不開采。

對有價值的可成為紅土礦石的第二層褐鐵礦層、第三層過渡層和第四層腐巖層礦石取試樣，分別對其進行化學成分分析、物相分析和鎳的賦存狀態實驗研究。

①化學成分　首先利用X射線熒光光譜儀對樣品礦石進行全元素半定量檢測分析，以確定樣品的化學成分，為物相組成分析提供依據，并在此基礎上，再用等離子發散光譜儀（ICP）對礦石的主要成分進行定量分析，確定礦石的準確化學成分。各層礦石的化學成分見表2-5。

通過對試樣粒度以及各粒級礦物的化學成分分析，可以明確試樣不同粒級中各元素的分布情況，從而確定目標金屬在礦石中的嵌布狀況。通過篩分以及化學成分分析的方法，對試樣的粒度組成和各粒級化學成分分布進行分析，化學分析采用ICP進行檢測。不同粒級的礦物化學成分見表2-6。

從分析結果可以看出：第二層試樣中不同粒級的礦物化學成分有一定差別。試樣中鎂的含量隨著礦石粒徑的增大而升高，說明顆粒越大，其風化程度越不完全。并且顆粒越粗，有價金屬鎳、鈷的含量越低，故可以采取篩分的方法對礦石進行簡單選礦，分離出少量的低品位大顆粒礦石，以降低冶金過程的消耗。同時，礦石的粒徑越小，其鈷的含量越高，并且錳含量的變化趨勢與鈷基本相同，因此，可以初步判斷，礦石中的鈷和錳的賦存狀態有較強的關聯。有關研究也認為，紅土鎳礦中大部分錳存在于二氧化錳顆粒中，說明該樣品中的鈷主要賦存在二氧化錳顆粒中。鐵含量的變化趨勢與鎂相反，顆粒越細的礦物中鐵的含量越高，同時鎳和鉻的含量也略有升高，說明褐鐵礦層紅土鎳礦中的鎳有可能主要是賦存于鐵的礦物中。總體而言，鎳在各粒級礦物中的含量變化趨勢不大，除粒徑在0.25～0.42mm之間礦物中鎳含量較低外，其他粒徑的礦物中鎳的含量基本都在1％左右，因此，無法采用常規選礦法對礦石進行選礦富集。從上述分析可知，試樣中不同粒徑礦物化學成分不盡相同，其中鐵和鎂的含量變化較大，而鎳、鈷含量變化不大。

第三層試樣中不同粒級的礦物化學成分差別不大。除0.25～0.42mm粒徑范圍的化學成分與其他粒級有較大差別外，其余各粒級的差別不大。總的趨勢為：試樣中鎂的含量隨著礦石粒徑的增大而降低，同時鎳的含量也隨著粒徑增大而降低，說明礦石中部分鎳可能存在于鎂的礦物中。而鈷和錳的含量變化趨勢相同，基本不隨礦石粒徑的變化而變化，說明鈷和錳在礦物中分布比較均勻，同時大部分鈷也是存在于氧化錳顆粒中。鐵的含量隨礦石粒徑增大而降低，其變化趨勢跟鎳相同，說明部分鎳可能與鐵礦物共存。由于各粒徑的礦石中的有價金屬鎳和鈷的含量變化不大，說明富含有價金屬的礦物無法與其他礦物進行解離，因此不能采用選礦的方法對礦石中的鎳、鈷進行富集。也說明該礦石中存在獨立鎳礦物的可能性較小。

②礦物組成　采用X射線衍射儀、掃描電子顯微鏡、能譜儀以及熱重分析儀對礦物物相組成進行分析研究。

第二層、第三層、第四層試樣X射線衍射結果見圖2-3～圖2-5。

從圖2-3可以看出，第二層紅土鎳礦主要礦物為針鐵礦（占80％以上），并含有少量的綠脫石、赤鐵礦、蛇紋石等，說明該礦石為褐鐵礦層紅土鎳礦。圖中未顯示含鎳礦物，表明鎳可能主要是以晶格取代形式存在于針鐵礦中，沒有單獨的鎳礦物。通過掃描電鏡和能譜對試樣進一步分析，試樣中不同粒徑的礦物化學成分差別不大，其主要礦物為鐵的氧化物，鎳主要賦存于鐵的礦物中。礦物中鉻、硅、鋁的含量也較高，但是脈石成分較少。通過對不同粒徑礦物的能譜分析，可確定礦石中不存在獨立的鎳礦物，其中粒徑為5μm和1μm礦物化學組成基本相同，說明該礦物不能通過磨礦的方式，對礦石中不同礦物進行解離，因此無法采用分選的方式對有價礦物進行富集。

從圖2-4可以看出，第三層紅土鎳礦的主要礦物為蛇紋石、高嶺石、針鐵礦、赤鐵礦等，其中主要礦物為蛇紋石，鎳主要賦存于針鐵礦以及鎂的硅酸鹽中，主要以非結晶或弱結晶以及類質同象的形態存在于硅酸鹽礦物中，少部分存在于針鐵礦的晶格中。通過掃描電鏡以及能譜分析，進一步確定其礦物組成及分布狀況。結果顯示礦物中硅和鎂的含量較褐鐵礦有所升高，鐵的含量有所降低，礦物中主要元素為鐵、硅、鎂、氧，說明礦物物相主要為鐵和鎂的硅酸鹽。

由圖2-5可以看出，第四層紅土鎳礦的主要物相為利蛇紋石、鎳綠泥石、蒙脫石等，其中大部分為利蛇紋石，其主要特征表現為高鎳低鐵高鎂富硅。鎳主要以吸附狀態或類質同象形態存在于鎂或鐵的硅酸鹽礦物中。

③鎳的賦存狀態研究　一般情況下，在紅土鎳礦中無單獨的鎳礦物，鎳主要是以吸附和晶格取代形式賦存于礦物中。其中吸附：附著在非晶型或弱晶型針鐵礦中，主要是以物理吸附作用存在，因此易于被浸出；以弱吸附的形式存在于晶體狀針鐵礦表面，其吸附作用表現為化學吸附，需采用較強的酸才能被浸出；其中晶格取代，如含鎳褐鐵礦（Fe,Ni）O（OH）·nH2O、硅鎂鎳礦（Ni,Mg）6Si4O10（OH）8：鎳以晶格取代的方式存在于礦物中，其在礦物中的結合形式最為牢固，在常壓條件下，需采用強酸才能被完全浸出。

試驗研究采用串級浸出的方式確定礦石中不同賦存狀態鎳的含量。首先將礦石樣品磨至-40目以下，樣品混勻后，取50g進行浸出試驗。先將樣品用0.2mol/L草酸-草酸銨進行浸出，以確定礦石中以物理吸附形式存在的鎳含量；浸出礦漿經過濾后，用稀H2SO4（0.1mol/L）對浸出渣進行繼續浸出，以確定針鐵礦表面化學吸附的鎳含量；最后用濃HCl（11mol/L）繼續浸出硫酸浸出殘留渣，以確定礦樣中以晶格替代形式存在的鎳量。浸出時間為2h，浸出溫度為80℃。

第二層、第三層、第四層紅土鎳礦的賦存狀態試驗結果見表2-7～表2-9。

從表2-7數據可以看出，采用草酸-草酸銨浸出時，試樣中鎳的浸出率為8.67％，鈷的浸出率為30.69％，鐵的浸出率為2.66％，說明該礦石中8.67％的鎳是以物理吸附狀態存在于礦物中，附著在非晶型或弱晶型鐵礦物中，易于被浸出。鈷的浸出率較高的原因是由于草酸具有一定的還原性，能夠將少量鈷從氧化錳顆粒中還原出來。鐵的浸出率較低，被浸出的鐵主要是以非晶型狀態存在。采用稀硫酸浸出時，鎳的浸出率為8.55％，鈷的浸出率為30.75％，鐵的浸出率為2.74％，證明礦物中僅8.55％的鎳是以化學吸附的形式存在于針鐵礦表面。鈷的浸出率也較高，說明以化學吸附存在于錳顆粒表面的鈷較多，此外鐵的浸出率較低，主要原因是針鐵礦晶體在稀硫酸中比較穩定，難以被浸出。采用高濃度鹽酸浸出剩余的浸出渣，鎳的浸出率達到81.88％，鎳總浸出率達到99.11％，說明鎳基本被浸出，可以確定以取代晶格形式存在于針鐵礦中鎳含量為81.88％。鐵也基本上被浸出，最終鐵的總浸出率達到99.82％。試驗結果還表明鎳和鐵的浸出基本上同步，說明褐鐵礦層鎳紅土礦中的鎳主要賦存于鐵的礦物中。鈷的浸出率為36.63％，總浸出率為98.07％，說明有30％左右的鈷也被賦存在晶格中。

從表2-8數據可以看出，采用草酸-草酸銨浸出時，試樣中鎳的浸出率達到23.00％，鈷的浸出率為6.22％，鐵的浸出率為3.09％，說明該礦石中23.00％鎳是以物理吸附狀態存在于礦物中，附著在非晶型或弱晶型礦物中，易于被浸出。鈷的浸出率不高，主要是因為試樣中鈷的含量較低，并且以物理吸附狀態存在的更低。鐵的浸出率較低，被浸出的鐵主要是以非晶型狀態存在，說明絕大部分鐵還是以針鐵礦形態存在。采用稀硫酸浸出時，鎳的浸出率僅為2.77％，鈷幾乎不被浸出，鐵的浸出率也僅為0.44％，證明礦物中僅2.77％的鎳是以化學吸附的形式存在于礦物表面。鈷幾乎不被浸出，說明以化學吸附存在的鈷是微量的，此外鐵的浸出率較低，主要原因是酸濃度很低，不足以破壞針鐵礦晶體，致使鐵難以被浸出。采用高濃度鹽酸浸出剩余的浸出渣，鎳的浸出率達到68.31％，鎳總浸出率達到94.08％，說明鎳基本被浸出，結合物相分析結果，可以確定以取代晶格形式存在于針鐵礦中鎳含量很小，而絕大部分是以取代晶格形式存在于硅酸鹽礦物中。鐵也基本上被浸出，最終鐵的總浸出率達到97.79％。鈷的浸出率達到91.70％，總浸出率達到98.30％。

從表2-9數據可以看出，采用草酸-草酸銨浸出時，試樣中鎳的浸出率為30.65％，鈷的浸出率為5.00％，鐵的浸出率為4.38％，說明該礦石中30.65％鎳是以物理吸附狀態存在于礦物中，附著在非晶型或弱晶型礦物中，易于被浸出。鈷的浸出率較低的原因是，因為礦石中鈷的含量較低，只有0.02％，在成礦過程中，鈷并沒有通過淋漓得到富集，因此礦物表面吸附的鈷量很少。鐵的浸出率較低，主要是因為礦石中的鐵主要是以晶型狀態存在。采用稀硫酸浸出時，鎳的浸出率僅為1.89％，鈷的浸出率為5.50％，鐵的浸出率也僅為0.89％，證明礦物中僅1.89％的鎳是以化學吸附的形式存在于礦物表面。鈷的浸出率低，說明以化學吸附存在的鈷是微量的。此外鐵的浸出率很低的主要原因是酸濃度很低，不足以破壞針鐵礦晶體，致使鐵難以被浸出。采用高濃度鹽酸浸出剩余的浸出渣，鎳的浸出率達到65.25％，鎳總浸出率達到97.79％，說明鎳基本被浸出，鎳主要以取代晶格形式存在于鎂的硅酸鹽礦物中。鐵也基本上被浸出，最終鐵的總浸出率達到98.80％。

2.1.2.2　常見礦物簡介

紅土鎳礦中常見的礦物為氧化物、氫氧化物及硅酸鹽、含水硅酸鹽等。

（1）氧化物、氫氧化物礦物

①褐鐵礦　褐鐵礦［成分FeO（OH）·nH2O］是含水氧化鐵礦石，是由其他礦石風化后生成的。它并不是一個礦物種，而是針鐵礦、纖鐵礦、水針鐵礦、水纖鐵礦以及含水氧化硅、泥質等的混合物。其化學成分變化很大，含水量變化也大。褐鐵礦的化學式為nFe2O3·mH2O（n=1～3、m=1～4）。常脫水成赤鐵礦。

褐鐵礦呈褐色、棕褐色、黑褐色。外形一般為土狀、豆狀、多孔狀、蜂窩狀和葡萄狀，也有像黃鐵礦那樣的晶體形狀（稱為假象）。其硬度隨礦物形態而異，一般1～4。無解理、無磁性。褐鐵礦是氧化條件下極為普遍的次生物質，在礦床表面形成的紅色鐵帽是找礦的標志。紅土鎳礦也是以此為標志找礦。

鎳通常呈吸附和晶格替代形式賦存在褐鐵礦物中，含鎳褐鐵礦通常儲藏于氧化礦床的表層。褐鐵礦主要含有含水針鐵礦［FeO（OH）］，高度分散的氧化鎳（NiO）和三氧化二鐵即嵌在其中，即為含鎳褐鐵礦（Fe,Ni）O（OH）·nH2O。含鎳褐鐵礦（Fe,Ni）O（OH）·nH2O中，氧化鎳主要是與鐵的氧化物組成固溶體存在。

②針鐵礦　針鐵礦［成分FeO（OH）］是一種水合鐵氧化物，化學式為α-FeO（OH），含Fe62.9％。若該礦物繼續發生水合作用，含不定量的結晶水，所產生的亞種叫做水針鐵礦，即FeO（OH）·nH2O。褐鐵礦實際上是由針鐵礦和纖鐵礦繼續水化而形成的無定形礦物，由于它通常是不純的，或者說它會包含這兩種原生礦物，所以現在人們不把它認為是一種獨立礦物。在大多數發現的褐鐵礦中，原生礦物是以針鐵礦為主體的。

晶體形態：斜方雙錐晶類，晶體平行c軸呈針狀、柱狀并具縱紋，或平行b成薄板狀或鱗片狀。常見單形有斜方柱。硬度5～5.5，相對密度4.38。顏色為褐黃至褐紅色，條痕為褐黃色，金屬光澤。

③纖鐵礦　纖鐵礦［成分FeO（OH）］是氫氧化物礦物，它是褐鐵礦的組成礦物之一，但纖鐵礦比較少見，化學式為γ-FeO（OH），含Fe62.9％。若該礦物繼續發生水合作用，含不定量的結晶水，所產生的亞種稱為水纖鐵礦，即FeO（OH）·nH2O。它一般為鱗片狀、纖維狀或塊狀，紅到紅褐色，條痕橘紅色。硬度5，相對密度4.09，半金屬光澤。纖鐵礦與針鐵礦多呈同質多象產出。

④赤鐵礦　赤鐵礦（成分Fe2O3）晶體屬三方晶系的氧化物礦物。與等軸晶系的磁赤鐵礦成同質多象。晶體常呈板狀；集合體通常呈片狀、鱗片狀、腎狀、鮞狀、塊狀或土狀等。顏色種類多，呈土紅、暗紅、豬肝色、鮮紅色、鋼灰色和鐵黑色，故又稱紅鐵礦。條痕均為棕紅色。金屬至半金屬光澤。硬度5.5～6.5，相對密度4.9～5.3，無解理。呈鐵黑色、金屬光澤、片狀的赤鐵礦稱為鏡鐵礦；呈鋼灰色、金屬光澤、鱗片狀的稱為云母赤鐵礦。赤鐵礦形成腎狀時，稱為腎鐵礦。

（2）硅酸鹽、含水硅酸鹽礦物　這是一類由金屬陽離子與硅酸根化合而成的含氧酸鹽礦物。硅和氧是地殼中分布最廣的兩種元素，其克拉克值分別為27.72％和46.60％。由硅、氧和其他金屬氧離子組成的硅酸鹽礦物是組成地殼的物質基礎，是構成地殼、上地幔的主要礦物，估計占整個地殼的90％以上。鎳主要是以晶格取代的方式賦存在硅酸鹽礦物中。如蛇紋石Mg6［Si4O10］（OH）8中的Mg2+可被Ni2+代替，則成硅鎂鎳礦（Ni,Mg）6Si4O10（OH）8。

雖然組成硅酸鹽礦物的元素不多，僅達40余種。但由這些元素組成的礦物卻已有800多種，約占已知礦物種類的1/4還多。其中除了構成硅酸根所必不可少的Si和O以外，作為金屬陽離子存在的主要是Na+、K+、Mg2+、Ca2+、Ba2+、Al3+、Fe2+、Fe3+、Mn2+、Mn3+、Cr3+、Ti3+等元素。此外，還有（OH）-、O2-、F-、Cl-、［CO3］2-、［SO4］2-等以附加陰離子的形式存在。在硅酸鹽礦物的化學組成中廣泛存在著類質同象替代，除金屬陽離子間的替代非常普遍外，經常有Al3+、同時有Be2+或B3+等替代硅酸根中的Si4+，從而分別形成鋁硅酸鹽、鈹硅酸鹽和硼硅酸鹽礦物。此外，少數情況下還可能有（OH）-替代硅酸根中的O2-。

由于在礦物中僅有硅灰石膏（或再加上斯石英）屬于六氧硅酸鹽，因而硅酸鹽礦物的分類實際上只限于四氧硅酸鹽礦物。四氧硅酸鹽結構中一個硅的周圍都有四個氧，形狀成四面體。硅氧四面體是一切硅酸鹽礦物的基本結構單位。根據硅氧絡陰離子骨干中［ZO4］四面體（Z主要為Si4+，還可為類質同象替代Si4+的Al3+、Be2+、B3+等）的連接形式而劃分為島狀、環狀、鏈狀、層狀和架狀五種結構形式，硅酸鹽礦物相應分為島狀、環狀、鏈狀、層狀和架狀構造五類硅酸鹽。

①蛇紋石　蛇紋石［成分（Mg,Fe,Ni）3Si2O5（OH）4］是一種含水的富鎂硅酸鹽礦物的總稱，如葉蛇紋石［成分（Mg,Fe）3Si2O5（OH）4］、利蛇紋石［成分Mg3Si2O5（OH）4］、纖蛇紋石［成分Mg3Si2O5（OH）4］等。它們都是含OH的鎂質層狀硅酸鹽礦物，化學成分通式為A6［Si4O10］（OH）8，A主要為Mg2+，Fe2+、Ni2+可代替Mg2+。呈綠色、淺灰、白色或黃色等。因為它們往往是青綠相間像蛇皮一樣，故此得名。蛇紋石的結構常會有卷曲狀，像纖維一樣，稱呈纖維狀集合體者為蛇紋石石棉。塊狀或纖維狀的蛇紋石都會具有光澤，塊狀如蠟，纖維狀如絲。

晶系：單斜。結晶狀態：晶質集合體，常呈細粒葉片狀或纖維狀。

光澤：蠟狀光澤至玻璃光澤。解理：{001}解理完全。硬度2.5～3.5。相對密度2.83。光性特征：非均質集合體。多色性：無。

②滑石　滑石［成分Mg3Si4O10（HO）2］是熱液蝕變礦物。富鎂礦物經熱液蝕變常變為滑石，故滑石常呈橄欖石、頑火輝石、角閃石、透閃石等礦物假象。滑石是一種常見的硅酸鹽礦物，它非常軟并且具有滑膩的手感。柔軟的滑石可以代替粉筆畫出白色的痕跡。滑石一般呈塊狀、葉片狀、纖維狀、放射狀集合體，顏色為淺綠到深綠、白色、灰白色，并且會因含有其他雜質而帶各種顏色。光澤：塊狀脂肪光澤片狀集合體珍珠光澤。透明度：半透明。條痕：白色。晶系：三斜晶系。硬度1。相對密度2.58～2.83。

③綠泥石　綠泥石（Mg,Al,Fe）6［Si4O10］（OH）8一族層狀結構硅酸鹽礦物。通常所稱的綠泥石，指主要為Mg和Fe的礦物種，即斜綠泥石（Fe2+,Mg,Fe3+）5Al（Si3,Al）O10（OH,O）8、鮞綠泥石（Mg,Fe）3Fe3（Al,Si3）O10（OH）8等。

綠泥石多型發育，多型的種類與其成分的變化和形成條件有關。晶體呈假六方片狀或板狀，薄片具撓性，集合體呈鱗片狀、土狀。顏色隨含鐵量的多少呈深淺不同的綠色。玻璃光澤至無光澤，解理面上呈珍珠光澤。相對密度2.6～3.3，摩斯硬度2～3。綠泥石主要是中、低溫熱液作用，淺變質作用和沉積作用的產物。在火成巖中，綠泥石多是輝石、角閃石、黑云母等蝕變的產物。富鐵綠泥石主要產于沉積鐵礦中。

④蒙脫石　蒙脫石又名微晶高嶺石，是一種硅鋁酸鹽，是由顆粒極細的含水鋁硅酸鹽構成的層狀礦物。因其最初發現于法國的蒙脫城而命名的。蒙脫石主要由基性火成巖在堿性環境中風化而成，也有的是海底沉積的火山灰分解后的產物。蒙脫石為膨潤土的主要成分。

化學式：（Al,Mg）2［Si4O10］（OH）2·nH2O。中間為鋁氧八面體，上下為硅氧四面體所組成的三層片狀結構的黏土礦物，常呈土體塊狀。在晶體構造層間含水及一些交換陽離子，有較高的離子交換容量，具有較高的吸水膨脹能力。顏色：白色，有時為淺灰、粉紅、淺綠色。光澤：光澤暗淡。晶系：單斜晶系。硬度2～2.5。晶體慣態：片狀的晶體。

另外，綠脫石。綠脫石又稱綠高嶺石、囊脫石，按其成分特征，實際上是一種含鐵的蒙脫石。主要是超基性巖中鐵鎂礦物風化分解后所形成的次生礦物。

單斜晶系。通常呈隱晶質土狀和致密塊狀集合體。黃綠或褐綠色。致密塊狀者呈蠟狀光澤。貝殼狀斷口。硬度2～2.5。相對密度1.7～1.9。

化學成分［（Al,Si）4O10］（OH）2·nH2O，有時含鎳，含鎳的綠脫石可作為鎳礦石利用。

⑤高嶺石　高嶺石［成分Al2Si2O5（OH）4］（別稱觀音土、白鱔泥、膨土巖）是長石和其他富含鋁的硅酸鹽礦物在酸性介質條件下，經風化作用或低溫熱液交代變化的產物，是一種含水的層狀結構鋁硅酸鹽。該礦物包括高嶺石、珍珠陶土和埃洛石，它們總是以極微小的微晶或隱晶狀態存在，并以塊狀、致密集合體和土狀或黏土塊狀體產出。

顏色：白色和無色至淺黃色、淺棕色、淺紅色或淺藍色。條痕：白色。光澤：珍珠到暗淡或土狀。透明度：透明至半透明。晶系：三斜晶系。解理：完全底面。斷口：無斷口，土狀。硬度2～2.5。相對密度2.60～2.63。晶體慣態：黏土狀。

⑥輝石　輝石是一種常見的造巖硅酸鹽礦物，主要廣泛存在于火成巖和變質巖中，由硅氧分子鏈組成主要構架，晶體結構為單斜晶系或正交晶系，主要成分為XY（Si，Al）2O6，其中X代表Ca、Na、Mg和Fe2+等種類的離子。Y代表較小的離子如Cl、Al、Fe3+、V、Sc等。

輝石族分類：輝石族礦物屬于鏈狀結構硅酸鹽，是最主要的造巖礦物之一。輝石可以結晶成正交晶系或單斜晶系，因此可分為兩個亞族，即正輝石亞族（頑火輝石、古銅輝石、紫蘇輝石、正鐵輝石等）和斜輝石亞族（透輝石、鈣鐵輝石、普通輝石、霓石、霓輝石、硬玉、鋰輝石等）。

a.頑火輝石（成分Mg2Si2O6）　形成于基性巖和超基性巖中，偶爾形成柱狀晶體，常以塊狀、纖維狀或片狀集合體產出。顏色：無色、綠色、棕色或淺黃色。條痕：無色或灰色。透明度：透明到幾乎不透明。玻璃或珍珠光澤。相對密度3.2～3.4。硬度5～6。解理：良好。

b.紫蘇輝石［成分（Mg,Fe）2Si2O6］　形成于超基性巖和基性巖中，偶爾形成柱狀晶體，常以塊狀或片狀集合體產出。顏色：棕綠色或黑色。條痕：棕灰色。透明度：半透明到不透明。半金屬光澤。相對密度3.4～3.8。硬度5～6。解理：良好。

c.透輝石（成分CaMgSi2O6）　形成于許多變質巖和基性巖中，短柱狀晶體，常成雙晶，集合體塊狀、片狀、粒狀和柱狀。顏色：無色、白色、灰色、綠色、綠黑色、黃棕色或紅棕色。條痕：白色到灰色。透明度：透明到幾乎不透明。玻璃光澤。相對密度3.22～3.38。硬度5.5～6.5。解理：良好。

d.鈣鐵輝石（成分CaFeSi2O6）　形成于大理巖和多種巖漿巖中，短柱狀晶體，常成雙晶，常見的是塊狀、刃狀或片狀集合體。顏色：棕綠色、灰綠色或暗綠色到灰黑色或黑色。條痕：白色或灰色。透明度：半透明到幾乎不透明。玻璃到松脂或暗淡光澤。相對密度3.50～3.56。硬度6。解理：良好。

e.普通輝石［成分（Ca,Na）（Mg,Fe,Al,Ti）（Si,Al）2O6］　形成于多種基性巖、超基性巖和深變質巖中，短柱狀晶體，常成雙晶，以塊狀、致密狀和粒狀集合體產出。顏色：淺綠色或黑色。條痕：灰綠色。透明度：半透明到幾乎不透明。玻璃到暗淡光澤。相對密度3.23～3.52。硬度5.5～6。解理：良好。

f.硬玉［成分Na（Al,Fe）Si2O6］　形成于蛇紋巖化超基性巖和某些片巖中，還見于小礦脈，以及燧石和雜砂巖透鏡體。硬玉很少形成晶體，形成時，呈細長的小柱狀晶體，且常成雙晶。常見的是以塊狀或粒狀集合體產出。顏色：綠色、白色、灰色、紫紅色等。條痕：無色。透明度：半透明。玻璃到油脂光澤。相對密度3.24。硬度6～7。解理：良好。

g.鋰輝石（成分LiAlSi2O6）　形成于花崗偉晶巖中，柱狀晶體，常扁平，成雙晶，且柱面上有縱紋，有時晶體可能很大，還可以劈裂的塊體產出。顏色：無色、白色、灰色、淺黃色、淺綠色、祖母綠色、粉紅色或淡紫色。條痕：白色。透明度：透明到半透明。玻璃光澤。相對密度3.0～3.2。硬度6.5～7.5。解理：完全。

⑦閃石　閃石是常見的硅酸鹽礦物，是火成巖和變質巖的主要造巖礦物。晶體一般為細長的針狀和纖維狀，根據化學成分的不同，具有多個種類，如普通角閃石、斜方角閃石、鐵閃石、藍閃石、鈉閃石、透閃石、鈉鐵閃石、堿錳閃石等。

a.普通角閃石［成分Ca2（Mg,Fe）4Al（Si7Al）O22（OH,F）2］　形成于巖漿巖，也見于變質巖、角閃巖，晶體柱狀，常成雙晶，以塊狀、致密狀、粒狀、柱狀、刃片狀和纖維狀集合體產出。顏色：綠色、棕綠色或黑色。條痕：白色或灰色。透明度：半透明到不透明。玻璃光澤。相對密度3.28～3.41。硬度5～6。解理：完全。

b.斜方角閃石［成分（Mg,Fe）7Si8O22（OH）2］　形成于結晶片巖和片麻巖，晶體柱狀，常成雙晶，常以塊狀、纖維狀或片狀集合體產出。顏色：白色到灰色、淺綠色、棕綠色和棕色。條痕：無色或灰色。透明度：透明到幾乎不透明。玻璃光澤。相對密度2.85～3.57。硬度5.5～6。解理：完全。

c.鐵閃石［成分（Fe,Mg）7Si8O22（OH）2］　形成于接觸變質的巖石中，晶體纖維狀或片狀，并常聚成放射狀集合體，常成雙晶。顏色：灰色、暗綠色、或棕色。透明度：半透明到幾乎不透明。絲絹光澤。相對密度3.44～3.60。硬度5～6。解理：良好。

d.藍閃石［成分Na2（Mg,Fe）3Al2Si8O22（OH）2］　形成于低溫高壓下形成的變質巖，晶體柱狀，集合體塊狀、纖維狀和粒狀。顏色：灰色、藍色、藍黑色或紫藍色。條痕：灰藍色。透明度：半透明。玻璃到暗淡或珍珠光澤。相對密度3.08～3.15。硬度6。解理：完全。

e.鈉閃石［成分Na3（Fe,Mg）4FeSi8O22（OH）2］　形成于許多巖漿巖和片巖中，晶體柱狀，晶面上有縱紋，還以塊狀、纖維狀和石棉狀集合體產出。顏色：深藍色到黑色。條痕：未定。透明度：半透明。玻璃或絲絹光澤。相對密度3.32～3.38。硬度5。解理：完全。

f.透閃石［成分Ca2（Mg,Fe）5Si8O22（OH）2］　形成于接觸變質白云巖及蛇紋巖，晶體呈長刃片狀，常成雙晶，還以柱狀、纖維狀或羽毛狀，以及塊狀和粒狀集合體產出。與陽起石屬于同一亞族。顏色：無色、白色、灰色、綠色、粉紅色或棕色。條痕：白色。透明度：透明到半透明。玻璃光澤。相對密度2.9～3.2。硬度5～6。解理：良好。

g.鈉鐵閃石［成分Na3（Fe,Mg）4FeSi8O22（OH）2］　形成于巖漿巖（正長巖）和變質巖（片巖）中，晶體柱狀和板狀，通常呈集合體，常成雙晶。顏色：綠黑色到黑色。條痕：深藍灰色。透明度：幾乎不透明。玻璃光澤。相對密度3.37～3.50。硬度5～6。解理：完全。

h.堿錳閃石［成分Na2Ca（Mg,Fe）5Si8O22（OH）2］　形成于堿性巖以及接觸變質石灰巖中，晶體長柱狀。顏色：棕色、黃色、棕紅色，或從淡綠色到深綠色。條痕：淡黃色。透明度：透明到半透明。新鮮面呈玻璃光澤。相對密度2.97～3.13。硬度5～6。解理：完全。

⑧橄欖石　橄欖石（成分Fe2SiO4-Mn2SiO4）是一種相當常見的造巖礦物，也是巖漿結晶時最早形成的礦物之一，主要成分是鐵或鎂的硅酸鹽，同時含有錳、鎳、鈷等元素，多見于輝長巖、玄武巖和橄欖巖之類的暗色基性或超基性火成巖成為附屬礦物或成為主要礦物。共生礦物有鈣斜長石和輝石。橄欖石主要是由Mg2SiO4和Fe2SiO4兩個端員組分形成的完全類質同象混晶體。在富鐵的成員中有時有少量的Ca2+及Mn2+置換其中的Fe2+，而富鎂的成員則可有少量的Cr3+及Ni2+置換其中的Mg2+此外還可含有微量的Fe3+、Zn2+等。作為橄欖石礦物系列代表的端員成分，鎂橄欖石（Mg2SiO4）形成于基性巖和超基性巖，也見于大理巖。另一端員成分代表礦物是鐵橄欖石（Fe2SiO4），形成于快速冷卻的酸性鹽。

橄欖石是一種島狀結構硅酸鹽礦物，化學分子式為（Mg,Fe）2SiO4，屬斜方晶系。晶體呈現短柱狀或厚板狀，且末端常呈楔形，一般呈塊狀、致密狀和粒狀集合體。顏色：綠色、綠黃色、黃綠色、橄欖綠色、棕色和白色。玻璃光澤。透明度：透明到半透明。硬度6.5～7.0，相對密度3.27～4.32。解理：不完全。

橄欖石因其顏色多為橄欖綠色而因此得名。橄欖石變質可形成蛇紋石或菱鎂礦。橄欖石與石英不共生，因此中性巖與酸性巖皆不存在橄欖石。

⑨海泡石　海泡石［成分Mg4Si6O15（OH）2·6H2O］形成于蛇紋巖風化殼，以塊狀、纖維狀、致密狀、土狀和結核狀集合體產出。顏色：白色、淺紅色、淺黃色、淺灰色或藍綠色。條痕：淺白色。透明度：不透明。暗淡光澤。相對密度2。硬度2～2.5。解理：未定。

⑩硅鎂鎳礦　硅鎂鎳礦［成分（Ni,Mg）6Si4O10（OH）8］是巖漿巖中的硫化鎳受熱液蝕變所形成的，晶體片狀，也以微晶皮殼狀和塊狀產出。顏色：白色、鮮綠色。條痕：淺綠色。透明度：透明到不透明。油脂狀、蠟狀或土狀光澤。相對密度2.3～2.5。硬度2～4。解理：無。