2.1　红土镍矿矿床及矿物

镍元素虽然在地球中的含量仅次于硅、氧、铁、镁而居第5位（在地核中含镍最高，是天然的镍铁合金），但在地壳中的含量并不多，其藏量约为0.01％，在元素中占24位。尽管在地壳中镍含量比铜、锌和铅的含量加在一起还要多，但是与这三种元素相反，具有工业价值的镍矿却比较少。

基于镍的地球化学特征，镍首先赋存于铁镁硅铝酸岩浆所形成的铁镁橄榄岩中，在不同的岩石中含镍的一般规律是：在氧化镁和氧化铁等碱性脉石中含镍高，在SiO2及Al2O3等酸性脉石中含镍低。如橄榄石平均含镍量为0.2％，是花岗岩的1000倍。镍在各种岩石中的平均含量如表2-1所示。

目前，世界上开采的镍矿有硫化镍矿和氧化镍矿两类。还有一种砷化矿资源，如红砷镍矿（NiAs）、砷镍矿（NiAs3）等，未发现有单独矿床。另外，海底锰结核中也赋存丰富的镍。

硫化镍矿和氧化镍矿是由自然界中两种不同的富集方式生成。镍矿的原生矿石主要是火成岩-橄榄岩，其组成为（Fe,Mg）2SiO4，Ni可取代铁、镁。由于元素亲氧和亲硫性的差异，在熔融的岩浆中，Ni2+具强烈亲硫性。当有硫存在时，铜、镍、铁、钴等能优先形成硫化矿物，并富集形成硫化物矿床。即镍与硫及似硫物（砷、锑）形成含镍硫化物，在硅酸矿物结晶前分离出来，形成镍的硫（或砷）化物，如针镍矿、磁黄铁矿、镍黄铁矿、红砷镍矿、砷镍矿、镍华等。最重要的含镍矿物见表2-2，镍矿床工业指标一般要求见表2-3。

氧化镍矿是由含镍的岩石风化浸淋蚀变富集而成。如以含镍橄榄石为主的橄榄岩，在含有CO2酸性地面水的长期作用下，橄榄岩被分解，镁、铁及镍进入溶液；硅则趋向于形成胶状悬浮液向下渗透；铁逐渐氧化并很快呈氢氧化铁沉淀，最终失去水而形成针铁矿和赤铁矿，少量镍、钴也一起沉淀。铁的氧化物沉淀在地表，而镁、镍及硅则留在溶液中进入地表层下，与岩石或土壤作用被中和之后呈含水硅酸盐沉淀下来。由于镍比镁优先沉淀，故在沉淀的矿石中，镍镁比高于溶液中的镍镁比，因此镍得以富集。由于溶入及沉淀多次发生，故一般红土矿中含镍可由原矿的0.5％富集至1.5％～4％。这个富集过程可能经历了几千年到几百万年。

2.1.1　红土镍矿矿床

根据红土风化壳的矿化剖面结构和主要载镍矿物学特征，可将红土镍矿床分为3种类型：硅酸盐型、黏土型和氧化物型。

①硅酸盐型红土镍矿床　其以红土化剖面下部出现富镍含水硅酸盐矿物层为特征，主要载镍矿物为硅镁镍矿。如印尼苏拉威西岛Sorowako矿床和新喀里多尼亚Goro矿床。

②黏土型红土镍矿床　其以在红土剖面中上部层位出现以蒙脱石为主的黏土类矿物层为特征，主要载镍矿物为含镍蒙脱石和含镍针铁矿。如澳大利亚的莫林莫林（Murrin Murrin）、布隆（Bulong）及非洲西象牙海岸的Sipilou和Moyango矿床。

③氧化物型红土镍矿床　其以红土带特别发育且腐岩带弱少为特征，含水铁氧化物和氧化物构成红土剖面主要矿物成分，含镍针铁矿是主要载镍矿物。如澳大利亚考斯（Cawse）、土耳其Caldag矿床。

其中，硅酸盐型红土型镍矿床大多数在构造活动频繁、热带气候环境和排水系统相对发育的地域内产出，其品位较另两种类型矿床高，平均可达1.53％，而黏土型和氧化物型矿床分别只有1.21％和1.03％。与此相反，黏土型镍矿床主要发育在排水不畅的水文地质环境中。

在新喀里多尼亚、印度尼西亚、菲律宾、巴布亚新几内亚和加勒比海地区等国家或地区产出的红土型镍矿床均属硅酸盐型，此类矿床又被称为“湿型”矿床。相比之下，在距赤道较远的南半球大陆，如澳大利亚的西澳大利亚州、昆士兰州和新南威尔士州等地，由于受地形地貌特点、排水系统发育程度和半干旱到干旱气候条件影响，其红土型镍矿床主要为黏土型和氧化物型，此类矿床又被称为“干型”矿床。红土镍矿成矿模式见图2-1。

2.1.1.1　成矿地质特征

自然界各类岩石中，以超基性岩-橄榄岩含镍最高，但也只有0.2％左右，不具工业意义。要形成具有经济价值的镍矿，必须经天然的富集作用，提高品位。

可见要形成红土型镍矿床，除了具有良好的母岩条件外，地质作用非常重要。因此，地形地貌、气候条件、排水系统、大地构造、岩石构造和地壳活动等是必不可少的重要控矿因素。红土镍矿床是特殊地质基础和特定地表环境共同耦合作用的产物。

（1）形成红土镍矿应具备的条件

①富镁超基性岩并出露是形成红土镍矿的物源基础。世界上的超基性岩主要有两种产出部位。

a.产于古老的大陆（地盾）中，超基性岩沿着断裂剪切带侵入，如加拿大、巴西、澳大利亚、非洲、亚洲。这种地区的超基性岩中可有两种矿石类型，加拿大为硫化镍矿，澳大利亚为红土镍矿。

b.产于蛇绿岩带中，因板块相互碰撞，形成岛弧，在接触处或大陆边缘有超基性岩侵入。这些超基性岩经风化作用使镍富集可形成红土镍矿。在加勒比海地区的古巴、多米尼加、危地马拉及东南亚地区的印尼、菲律宾都属于此类型。

菲律宾岛弧的东西两侧，都有超基性岩呈带状分布，也是红土镍矿及铬铁矿的主要产地。这里的红土镍矿一般赋存在方辉橄榄岩及纯橄榄岩中。因此这两类岩石的发育就成为寻找红土镍矿的前提条件。

镍在超基性岩内以类质同象混入物的形式代替镁而进入硅酸盐矿物晶格，橄榄石是主要载体矿物，其次为斜方辉石和角闪石。基岩的蛇纹石化强度对红土化产物也具有重要影响，中低强度蛇纹石化有利于高品位硅镁镍矿的发育，而未蛇纹化或过度蛇纹石化均不利于矿床发育。

②气候因素是红土化作用的表生营力，它促成镍元素从母矿中活化释放。赤道附近热带气候，温度大致在30℃以上，年降雨量需500～2540mm。气温越高、湿度越大，化学反应越强烈，有利于岩石风化淋滤。

③旱、湿季明显。旱季地下水位下降，湿季上升。由于地下水的上下循环，促使岩石分解。交替。有学者认为旱季利于红土剖面淋滤流体中溶解组分达到过饱和。因此，降雨量的交替变化是导致矿化剖面中出现骨架状硅质网脉的原因。

④靠近海岸地区，由于海水蒸发，使降雨中的氯化钠含量增高，例如南美近海地区降雨中的氯化钠含量每年可达1公亩（1公亩=100m2）90kg。这可提高镍的溶解度，有利于镍的次生富集。

⑤地形地貌影响镍矿体堆积空间。在地貌上低山平台、山脊、山前丘陵等地貌利于矿体堆积，反之高山和沟谷地貌由于强烈剥蚀不利于矿体堆积。

⑥构造发育为镍元素活化-淋滤-沉淀提供了良好的通道和空间场所。有学者强调断裂系统，特别是同风化期断裂活动是硅酸盐型红土矿形成的重要条件。如在Kolonodale矿区构造发育主要体现为超基性岩内的密集节理带和同风化期活动的构造断裂带。它们构成了镍元素活化并垂向迁移的主要通道。基岩内由于节理密度发育不均，极易产生差异风化。在矿区平面上，厚大矿体的走向与区域性断裂带走向基本一致。在矿化剖面垂向上硅酸镍矿石常沿断裂带形成楔状和囊状矿体。

（2）红土型镍矿垂向分带　通过探矿发现，红土型镍矿床的风化壳剖面均有带状发育特点（岩石学垂向分带）。虽然各矿床不尽相同，但可以看出Ni、Fe、SiO2、MgO、Cr、Al2O3从基岩经弱风化、强风化、最后变成红土发展而来，其中各元素的含量变化规律。

超基性岩体顶部的红土风化壳剖面存在三个明显的分化带：即从上到下依次为红土带、腐岩带和基岩带。其中红土是指在热带气候条件下，岩石强烈风化作用形成的贫硅和富铁氧化物的表土层，同样的红土也可在亚热带或温带地域中的某些地段找到；腐岩是指化学成分未发生充分改变的基岩（橄榄岩）风化物质，其没有体积的改变，大多仍保留原岩的结构特征。多为红黄色、黄色至浅黄绿色，呈土状、碎块状、块状；基岩是指风化作用发生以后，原来高温高压下形成的矿物被破坏，形成一些在常温常压下较稳定的新矿物，构成陆壳表层风化层，风化层之下的完整的岩石。

按岩性变化将上述三带又可细分为几层，典型硅酸盐型红土矿床一般由6层组成（图2-2），分别为腐殖土层、红色褐铁矿层、黄色褐铁矿层、黄色黏土层（腐岩带上部）、灰绿色硅镁镍矿层（腐岩带下部）及基岩。其中，腐殖土层是黑棕色到黑色含有腐殖质的土壤，厚度为几厘米到几米。腐殖土层镍、钴的含量相对低于下部的褐铁矿层，该层镍钴品位在边界品位以下，是采矿中主要剥离对象。腐殖土层也是矿区复垦的重要表土层，所以剥离过程中需要集中堆存，并合理保护防止被雨水冲走；褐铁矿层又分为红色褐铁矿层和黄色褐铁矿层。红色褐铁矿层为氧化运移的褐铁矿层，厚度从1～10m不等，平均厚度小于3m。含Ni<0.8％、Co<0.1％、Fe>50％、MgO<0.5％，该层也是采矿剥离的主要对象；黄色褐铁矿层的颜色多样，在微黄褐色、微红褐色到橘黄赭色之间变化。矿层为多孔状，有可塑性，岩石的残余结构比较少。主要矿物有褐铁矿、针铁矿、赤铁矿、少量次生石英和高岭土等。该层是主要的镍和钴矿化层，平均厚度小于10m，含Ni0.8％～1.5％、Co 0.1％～0.2％、Fe 40％～50％、MgO 0.5％～5％，黄色褐铁矿层是主要开采对象；黄色黏土层由红色和黄色疏松黏土组成，其性脆呈土状。该层是由橄榄岩经过长期的强烈风化残留形成的，主要矿物有蛇纹石、橄榄石及少量的褐铁矿和针铁矿等。层厚度一般介于1～10m，含Ni 1.5％～4％、Co 0.02％～0.1％、Fe 25％～40％、MgO 5％～15％。该层与上覆的红土层及下伏的硅镁镍矿层之间的界线渐变发育，因此，也有人称该层为过渡层；灰绿色硅镁镍矿层为矿体主要产出部位。由黄绿色风化土状、碎块状、块状蛇纹石化橄榄岩组成。上部风化程度较高以土状为主，间夹团块状、椭球状半风化橄榄石，沿裂隙或节理多见浸染状翠绿色硅镁镍矿。向下逐渐变为碎块状、块状，岩石的硬度逐渐增加，沿节理或裂隙多见网格状次生石英细脉及翠绿色硅镁镍矿脉和褐黑色铁质薄膜。该层含Ni 1.8％～3％、Co 0.02％～0.1％、Fe 10％～25％、MgO 15％～35％，厚度一般介于1～5m；基岩层主要在海岸带出露，少部分被探矿工程揭露。主要由原生超基性岩组成，手标本多呈褐绿色、黑褐色、灰绿色等，岩性主要包括蛇纹石化橄榄岩、橄榄岩和二辉橄榄岩等。基岩蛇纹石化强度随出露地区不同而表现出明显差异。该层含Ni 0.3％、Co 0.01％、Fe 5％、MgO 35％～45％。

可见，红土矿床剖面上面两层，即腐殖土层和红色褐铁矿层在采矿时被剥离，最底层——基岩层为未风化的超基岩层，含镍在0.3％以下，一般不开采。因此，红土镍矿床有价值的矿层主要为黄色褐铁矿层、黄色黏土层（过渡层）和灰绿色硅镁镍矿层。

（3）矿化剖面岩石元素的分布　矿物中Ni、Fe、Al、SiO2、MgO元素为主要组分（平均质量分数超过1％），Ti、Cr、Mn、Co、Cu和Ca等元素属微量组分。根据印尼中苏拉威西省摩落湾利县（Morowali）镍矿红土风化壳及基岩主要化学成分（表2-4），可看出碳化剖面元素地球化学分异非常显著，各元素在剖面上下分布有如下规律：Al、Fe、Cr等元素，其含量值呈上高下低；SiO2、MgO两元素，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，而顶部和底部均低。

同时，Ni与Al、Fe、Cr、Mn、Co等元素在腐岩下部至地面红土带呈负相关、而与SiO2、MgO正相关。Co与Mn正相关。

2.1.1.2　矿床形成过程

红土型镍矿是超基性岩体风化-淋滤-沉淀的产物，是红土化过程的产物。即出露的基岩经地质作用变成腐岩，腐岩再经进一步作用变成红土，最终形成了一个从上到下依次为红土带→腐岩带→基岩带红土风化壳矿化剖面的矿床，这是一个极其漫长的过程。其产出规模、分布范围、品位高低和矿床类型与母岩类型、气候条件、地形地貌和构造条件具有密切关联。对照红土风化壳矿化剖面基岩带→腐岩带→红土带风化程度的递增现象，成矿的过程依富镁超基性岩经地质作用由弱到强的时间序列分为3个成矿阶段，即腐岩化阶段、红土化阶段和次生富集阶段。

（1）腐岩化阶段　出露地表的超基性岩-橄榄石矿物遭受风化，风化作用自基岩节理和裂隙逐渐向节理块核心发展。由于受氧化作用、水解作用、碳酸作用等表生作用影响，造成红土化过程中元素迁移行为产生差异。氧化作用会促使基岩原生矿物中的变价元素氧化（如Fe2+→Fe3+），形成在表生条件下稳定的较高价次氧化物或氢氧化物。水解作用引起矿物分解，OH-和矿物中金属阳离子一道溶解于水而被带出，H+与铝酸络阴离子结合形成难溶黏土矿物而残留在风化壳中。碳酸作用对硅酸盐和铝硅盐矿物（如橄榄石、辉石、蛇纹石、蒙脱石等）分解起着重要作用，致使矿物中的阳离子及二氧化硅被带出。生物作用也是加快超基性岩红土化作用的重要因素，微生物的生理活动和有机体的分解，能生成大量的二氧化碳、硫化氢和有机酸等，改变红土剖面的物理化学环境，还可能参与元素地球化学迁移。

受水解作用，在富含二氧化碳和腐殖酸的地下水作用下，介质呈酸性反应，橄榄石分解，Fe、Mg、Ni进入溶液，Si则形成SiO2胶体，而Fe被氧化，形成氧化物后很稳定，多保留在原地（如针铁矿）。辉石和蛇纹石的风化作用晚于橄榄石，其产物多为蒙脱石和铁氧化物，它们多呈母矿物的假象存在。在这些过程中，Ni与Mg随橄榄石和蛇纹石矿物风化而被释放，部分保留在原地被针铁矿吸附或进入晶格，部分进入皂石矿物晶格。风化水解作用使得矿物破碎分解且孔隙度急剧增大，密度可降至基岩的一半。Ni品位可由基岩增高至0.6％～0.8％。

（2）红土化阶段　由于风化作用继续发展，岩石孔隙度增高加快了表层淋滤液流动，水解淋滤作用进一步增强。进而使基岩结构完全得到破坏，沿节理破碎的岩石碎块全部变成黏土粒级矿物，完成了红土化过程。该阶段使铁氧化物所占比例进一步提高，红土剖面顶层几乎全被铁氧化物所占据。部分Ni被针铁矿吸附（或进入晶格）仍残留原地，部分Ni由于针铁矿脱水形成赤铁矿进入淋滤流体向下迁移。该阶段Ni矿品位在0.5％～1％。

（3）次生富集阶段　风化作用继续进行，地表风化产物中逐渐富集有机质，产生低pH环境。铁氧化物（主要是针铁矿）发生溶解和重新沉淀，其吸附或晶格中的Ni被再次释放，并随淋滤溶液向剖面深部迁移。在剖面深部的腐岩带，特别是基岩节理裂隙或风化断裂带，碱性环境利于镍以弱酸性的重碳酸盐溶液沉淀，并且通过与淋滤液中的Si和Mg反应而生成含镍的层状硅酸盐，即暗镍蛇纹石类矿物。当淋滤流体中富Si时，暗镍蛇纹石矿物常和石英共生沉淀，形成胶状环带构造。与此同时，淋滤溶液中的Ni可与原腐岩带中蛇纹石、蒙脱石类矿物进行离子交换反应。在该阶段，腐岩化阶段形成矿物与淋滤沉淀次生矿物共存，在淋滤沉淀以及离子交换等次生富集作用下，Ni品位可提高至1.5％左右，最高可达8.71％。

由上述成矿过程知镍的赋存规律：在红土剖面中上部的Ni被铁质氢氧化物捕获（如针铁矿）；向下迁移到红土层下部的Ni被富集于硅镁镍矿（镍蛇纹石、镍滑石）和含镍黏土（镍蒙脱石、镍绿泥石）系列矿中。

2.1.2　红土镍矿矿物

通常红土镍矿石中的矿石矿物几乎与残余红土和腐岩层的主要矿物组成大体一致，即残余红土主要为褐铁矿；腐岩层主要是层状硅酸盐，如蛇纹石、滑石及少量的绿泥石，及其他少量含镍矿物，如铬铁矿、赤铁矿等。矿石中的脉石矿物为次生石英、少量黏土矿物和次生碳酸盐，偶见少量的硫化物，如黄铁矿、黄铜矿、镍黄铁矿等。基岩和含矿岩石中可见到含镍较低的橄榄岩的原生矿物，橄榄石、斜方辉石、单斜辉石、闪石和含镍较低的蛇纹石等，它们也有可能成为脉石矿物。

2.1.2.1　矿物质量特征

（1）红土镍矿的矿物质量特征　化学成分、物相组成、结构、构造、镍的赋存状态及主要常见矿物特征，参见“2.2.1.3矿物质量特征”一节。

（2）不同粒级矿物化学成分分析及矿物赋存状态　有学者（石文堂）对菲律宾棉兰老岛TUBAY地区红土镍矿的矿物组成进行了研究，其中对不同粒级矿物试样进行的化学成分分析、矿物赋存状态试验很有意义，介绍如下。

该矿床剖面分层明显，即由上至下为红土层、腐岩层和基岩层。其中将红土层分为铁帽层和褐铁矿层。铁帽层：矿床上部的呈巧克力色的风化充分的矿层，这里定义为第一层。一般矿物中含铁较高，含镍低（<0.8％），在采矿时被剥离；褐铁矿层：在铁帽层之下黄褐色的矿，视为第二层。含铁45％左右，镍的品位为1.0％～1.5％，镁的含量低于3％；过渡层：在红土层下部腐岩层上部两层接触过渡区，呈黄色的矿层，视为第三层。含铁30％左右，镍的含量在1.5％左右；腐岩层（中下部）：在过渡层之下、呈绿黄色的矿层，视为第四层。含镍1.5％以上，镁的含量明显上升，一般在15％左右，铁的含量为10％～15％；基岩层：未风化的超基岩层，视为第五层。含镍在0.2％以下，一般不开采。

对有价值的可成为红土矿石的第二层褐铁矿层、第三层过渡层和第四层腐岩层矿石取试样，分别对其进行化学成分分析、物相分析和镍的赋存状态实验研究。

①化学成分　首先利用X射线荧光光谱仪对样品矿石进行全元素半定量检测分析，以确定样品的化学成分，为物相组成分析提供依据，并在此基础上，再用等离子发散光谱仪（ICP）对矿石的主要成分进行定量分析，确定矿石的准确化学成分。各层矿石的化学成分见表2-5。

通过对试样粒度以及各粒级矿物的化学成分分析，可以明确试样不同粒级中各元素的分布情况，从而确定目标金属在矿石中的嵌布状况。通过筛分以及化学成分分析的方法，对试样的粒度组成和各粒级化学成分分布进行分析，化学分析采用ICP进行检测。不同粒级的矿物化学成分见表2-6。

从分析结果可以看出：第二层试样中不同粒级的矿物化学成分有一定差别。试样中镁的含量随着矿石粒径的增大而升高，说明颗粒越大，其风化程度越不完全。并且颗粒越粗，有价金属镍、钴的含量越低，故可以采取筛分的方法对矿石进行简单选矿，分离出少量的低品位大颗粒矿石，以降低冶金过程的消耗。同时，矿石的粒径越小，其钴的含量越高，并且锰含量的变化趋势与钴基本相同，因此，可以初步判断，矿石中的钴和锰的赋存状态有较强的关联。有关研究也认为，红土镍矿中大部分锰存在于二氧化锰颗粒中，说明该样品中的钴主要赋存在二氧化锰颗粒中。铁含量的变化趋势与镁相反，颗粒越细的矿物中铁的含量越高，同时镍和铬的含量也略有升高，说明褐铁矿层红土镍矿中的镍有可能主要是赋存于铁的矿物中。总体而言，镍在各粒级矿物中的含量变化趋势不大，除粒径在0.25～0.42mm之间矿物中镍含量较低外，其他粒径的矿物中镍的含量基本都在1％左右，因此，无法采用常规选矿法对矿石进行选矿富集。从上述分析可知，试样中不同粒径矿物化学成分不尽相同，其中铁和镁的含量变化较大，而镍、钴含量变化不大。

第三层试样中不同粒级的矿物化学成分差别不大。除0.25～0.42mm粒径范围的化学成分与其他粒级有较大差别外，其余各粒级的差别不大。总的趋势为：试样中镁的含量随着矿石粒径的增大而降低，同时镍的含量也随着粒径增大而降低，说明矿石中部分镍可能存在于镁的矿物中。而钴和锰的含量变化趋势相同，基本不随矿石粒径的变化而变化，说明钴和锰在矿物中分布比较均匀，同时大部分钴也是存在于氧化锰颗粒中。铁的含量随矿石粒径增大而降低，其变化趋势跟镍相同，说明部分镍可能与铁矿物共存。由于各粒径的矿石中的有价金属镍和钴的含量变化不大，说明富含有价金属的矿物无法与其他矿物进行解离，因此不能采用选矿的方法对矿石中的镍、钴进行富集。也说明该矿石中存在独立镍矿物的可能性较小。

②矿物组成　采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、能谱仪以及热重分析仪对矿物物相组成进行分析研究。

第二层、第三层、第四层试样X射线衍射结果见图2-3～图2-5。

从图2-3可以看出，第二层红土镍矿主要矿物为针铁矿（占80％以上），并含有少量的绿脱石、赤铁矿、蛇纹石等，说明该矿石为褐铁矿层红土镍矿。图中未显示含镍矿物，表明镍可能主要是以晶格取代形式存在于针铁矿中，没有单独的镍矿物。通过扫描电镜和能谱对试样进一步分析，试样中不同粒径的矿物化学成分差别不大，其主要矿物为铁的氧化物，镍主要赋存于铁的矿物中。矿物中铬、硅、铝的含量也较高，但是脉石成分较少。通过对不同粒径矿物的能谱分析，可确定矿石中不存在独立的镍矿物，其中粒径为5μm和1μm矿物化学组成基本相同，说明该矿物不能通过磨矿的方式，对矿石中不同矿物进行解离，因此无法采用分选的方式对有价矿物进行富集。

从图2-4可以看出，第三层红土镍矿的主要矿物为蛇纹石、高岭石、针铁矿、赤铁矿等，其中主要矿物为蛇纹石，镍主要赋存于针铁矿以及镁的硅酸盐中，主要以非结晶或弱结晶以及类质同象的形态存在于硅酸盐矿物中，少部分存在于针铁矿的晶格中。通过扫描电镜以及能谱分析，进一步确定其矿物组成及分布状况。结果显示矿物中硅和镁的含量较褐铁矿有所升高，铁的含量有所降低，矿物中主要元素为铁、硅、镁、氧，说明矿物物相主要为铁和镁的硅酸盐。

由图2-5可以看出，第四层红土镍矿的主要物相为利蛇纹石、镍绿泥石、蒙脱石等，其中大部分为利蛇纹石，其主要特征表现为高镍低铁高镁富硅。镍主要以吸附状态或类质同象形态存在于镁或铁的硅酸盐矿物中。

③镍的赋存状态研究　一般情况下，在红土镍矿中无单独的镍矿物，镍主要是以吸附和晶格取代形式赋存于矿物中。其中吸附：附着在非晶型或弱晶型针铁矿中，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体状针铁矿表面，其吸附作用表现为化学吸附，需采用较强的酸才能被浸出；其中晶格取代，如含镍褐铁矿（Fe,Ni）O（OH）·nH2O、硅镁镍矿（Ni,Mg）6Si4O10（OH）8：镍以晶格取代的方式存在于矿物中，其在矿物中的结合形式最为牢固，在常压条件下，需采用强酸才能被完全浸出。

试验研究采用串级浸出的方式确定矿石中不同赋存状态镍的含量。首先将矿石样品磨至-40目以下，样品混匀后，取50g进行浸出试验。先将样品用0.2mol/L草酸-草酸铵进行浸出，以确定矿石中以物理吸附形式存在的镍含量；浸出矿浆经过滤后，用稀H2SO4（0.1mol/L）对浸出渣进行继续浸出，以确定针铁矿表面化学吸附的镍含量；最后用浓HCl（11mol/L）继续浸出硫酸浸出残留渣，以确定矿样中以晶格替代形式存在的镍量。浸出时间为2h，浸出温度为80℃。

第二层、第三层、第四层红土镍矿的赋存状态试验结果见表2-7～表2-9。

从表2-7数据可以看出，采用草酸-草酸铵浸出时，试样中镍的浸出率为8.67％，钴的浸出率为30.69％，铁的浸出率为2.66％，说明该矿石中8.67％的镍是以物理吸附状态存在于矿物中，附着在非晶型或弱晶型铁矿物中，易于被浸出。钴的浸出率较高的原因是由于草酸具有一定的还原性，能够将少量钴从氧化锰颗粒中还原出来。铁的浸出率较低，被浸出的铁主要是以非晶型状态存在。采用稀硫酸浸出时，镍的浸出率为8.55％，钴的浸出率为30.75％，铁的浸出率为2.74％，证明矿物中仅8.55％的镍是以化学吸附的形式存在于针铁矿表面。钴的浸出率也较高，说明以化学吸附存在于锰颗粒表面的钴较多，此外铁的浸出率较低，主要原因是针铁矿晶体在稀硫酸中比较稳定，难以被浸出。采用高浓度盐酸浸出剩余的浸出渣，镍的浸出率达到81.88％，镍总浸出率达到99.11％，说明镍基本被浸出，可以确定以取代晶格形式存在于针铁矿中镍含量为81.88％。铁也基本上被浸出，最终铁的总浸出率达到99.82％。试验结果还表明镍和铁的浸出基本上同步，说明褐铁矿层镍红土矿中的镍主要赋存于铁的矿物中。钴的浸出率为36.63％，总浸出率为98.07％，说明有30％左右的钴也被赋存在晶格中。

从表2-8数据可以看出，采用草酸-草酸铵浸出时，试样中镍的浸出率达到23.00％，钴的浸出率为6.22％，铁的浸出率为3.09％，说明该矿石中23.00％镍是以物理吸附状态存在于矿物中，附着在非晶型或弱晶型矿物中，易于被浸出。钴的浸出率不高，主要是因为试样中钴的含量较低，并且以物理吸附状态存在的更低。铁的浸出率较低，被浸出的铁主要是以非晶型状态存在，说明绝大部分铁还是以针铁矿形态存在。采用稀硫酸浸出时，镍的浸出率仅为2.77％，钴几乎不被浸出，铁的浸出率也仅为0.44％，证明矿物中仅2.77％的镍是以化学吸附的形式存在于矿物表面。钴几乎不被浸出，说明以化学吸附存在的钴是微量的，此外铁的浸出率较低，主要原因是酸浓度很低，不足以破坏针铁矿晶体，致使铁难以被浸出。采用高浓度盐酸浸出剩余的浸出渣，镍的浸出率达到68.31％，镍总浸出率达到94.08％，说明镍基本被浸出，结合物相分析结果，可以确定以取代晶格形式存在于针铁矿中镍含量很小，而绝大部分是以取代晶格形式存在于硅酸盐矿物中。铁也基本上被浸出，最终铁的总浸出率达到97.79％。钴的浸出率达到91.70％，总浸出率达到98.30％。

从表2-9数据可以看出，采用草酸-草酸铵浸出时，试样中镍的浸出率为30.65％，钴的浸出率为5.00％，铁的浸出率为4.38％，说明该矿石中30.65％镍是以物理吸附状态存在于矿物中，附着在非晶型或弱晶型矿物中，易于被浸出。钴的浸出率较低的原因是，因为矿石中钴的含量较低，只有0.02％，在成矿过程中，钴并没有通过淋漓得到富集，因此矿物表面吸附的钴量很少。铁的浸出率较低，主要是因为矿石中的铁主要是以晶型状态存在。采用稀硫酸浸出时，镍的浸出率仅为1.89％，钴的浸出率为5.50％，铁的浸出率也仅为0.89％，证明矿物中仅1.89％的镍是以化学吸附的形式存在于矿物表面。钴的浸出率低，说明以化学吸附存在的钴是微量的。此外铁的浸出率很低的主要原因是酸浓度很低，不足以破坏针铁矿晶体，致使铁难以被浸出。采用高浓度盐酸浸出剩余的浸出渣，镍的浸出率达到65.25％，镍总浸出率达到97.79％，说明镍基本被浸出，镍主要以取代晶格形式存在于镁的硅酸盐矿物中。铁也基本上被浸出，最终铁的总浸出率达到98.80％。

2.1.2.2　常见矿物简介

红土镍矿中常见的矿物为氧化物、氢氧化物及硅酸盐、含水硅酸盐等。

（1）氧化物、氢氧化物矿物

①褐铁矿　褐铁矿［成分FeO（OH）·nH2O］是含水氧化铁矿石，是由其他矿石风化后生成的。它并不是一个矿物种，而是针铁矿、纤铁矿、水针铁矿、水纤铁矿以及含水氧化硅、泥质等的混合物。其化学成分变化很大，含水量变化也大。褐铁矿的化学式为nFe2O3·mH2O（n=1～3、m=1～4）。常脱水成赤铁矿。

褐铁矿呈褐色、棕褐色、黑褐色。外形一般为土状、豆状、多孔状、蜂窝状和葡萄状，也有像黄铁矿那样的晶体形状（称为假象）。其硬度随矿物形态而异，一般1～4。无解理、无磁性。褐铁矿是氧化条件下极为普遍的次生物质，在矿床表面形成的红色铁帽是找矿的标志。红土镍矿也是以此为标志找矿。

镍通常呈吸附和晶格替代形式赋存在褐铁矿物中，含镍褐铁矿通常储藏于氧化矿床的表层。褐铁矿主要含有含水针铁矿［FeO（OH）］，高度分散的氧化镍（NiO）和三氧化二铁即嵌在其中，即为含镍褐铁矿（Fe,Ni）O（OH）·nH2O。含镍褐铁矿（Fe,Ni）O（OH）·nH2O中，氧化镍主要是与铁的氧化物组成固溶体存在。

②针铁矿　针铁矿［成分FeO（OH）］是一种水合铁氧化物，化学式为α-FeO（OH），含Fe62.9％。若该矿物继续发生水合作用，含不定量的结晶水，所产生的亚种叫做水针铁矿，即FeO（OH）·nH2O。褐铁矿实际上是由针铁矿和纤铁矿继续水化而形成的无定形矿物，由于它通常是不纯的，或者说它会包含这两种原生矿物，所以现在人们不把它认为是一种独立矿物。在大多数发现的褐铁矿中，原生矿物是以针铁矿为主体的。

晶体形态：斜方双锥晶类，晶体平行c轴呈针状、柱状并具纵纹，或平行b成薄板状或鳞片状。常见单形有斜方柱。硬度5～5.5，相对密度4.38。颜色为褐黄至褐红色，条痕为褐黄色，金属光泽。

③纤铁矿　纤铁矿［成分FeO（OH）］是氢氧化物矿物，它是褐铁矿的组成矿物之一，但纤铁矿比较少见，化学式为γ-FeO（OH），含Fe62.9％。若该矿物继续发生水合作用，含不定量的结晶水，所产生的亚种称为水纤铁矿，即FeO（OH）·nH2O。它一般为鳞片状、纤维状或块状，红到红褐色，条痕橘红色。硬度5，相对密度4.09，半金属光泽。纤铁矿与针铁矿多呈同质多象产出。

④赤铁矿　赤铁矿（成分Fe2O3）晶体属三方晶系的氧化物矿物。与等轴晶系的磁赤铁矿成同质多象。晶体常呈板状；集合体通常呈片状、鳞片状、肾状、鲕状、块状或土状等。颜色种类多，呈土红、暗红、猪肝色、鲜红色、钢灰色和铁黑色，故又称红铁矿。条痕均为棕红色。金属至半金属光泽。硬度5.5～6.5，相对密度4.9～5.3，无解理。呈铁黑色、金属光泽、片状的赤铁矿称为镜铁矿；呈钢灰色、金属光泽、鳞片状的称为云母赤铁矿。赤铁矿形成肾状时，称为肾铁矿。

（2）硅酸盐、含水硅酸盐矿物　这是一类由金属阳离子与硅酸根化合而成的含氧酸盐矿物。硅和氧是地壳中分布最广的两种元素，其克拉克值分别为27.72％和46.60％。由硅、氧和其他金属氧离子组成的硅酸盐矿物是组成地壳的物质基础，是构成地壳、上地幔的主要矿物，估计占整个地壳的90％以上。镍主要是以晶格取代的方式赋存在硅酸盐矿物中。如蛇纹石Mg6［Si4O10］（OH）8中的Mg2+可被Ni2+代替，则成硅镁镍矿（Ni,Mg）6Si4O10（OH）8。

虽然组成硅酸盐矿物的元素不多，仅达40余种。但由这些元素组成的矿物却已有800多种，约占已知矿物种类的1/4还多。其中除了构成硅酸根所必不可少的Si和O以外，作为金属阳离子存在的主要是Na+、K+、Mg2+、Ca2+、Ba2+、Al3+、Fe2+、Fe3+、Mn2+、Mn3+、Cr3+、Ti3+等元素。此外，还有（OH）-、O2-、F-、Cl-、［CO3］2-、［SO4］2-等以附加阴离子的形式存在。在硅酸盐矿物的化学组成中广泛存在着类质同象替代，除金属阳离子间的替代非常普遍外，经常有Al3+、同时有Be2+或B3+等替代硅酸根中的Si4+，从而分别形成铝硅酸盐、铍硅酸盐和硼硅酸盐矿物。此外，少数情况下还可能有（OH）-替代硅酸根中的O2-。

由于在矿物中仅有硅灰石膏（或再加上斯石英）属于六氧硅酸盐，因而硅酸盐矿物的分类实际上只限于四氧硅酸盐矿物。四氧硅酸盐结构中一个硅的周围都有四个氧，形状成四面体。硅氧四面体是一切硅酸盐矿物的基本结构单位。根据硅氧络阴离子骨干中［ZO4］四面体（Z主要为Si4+，还可为类质同象替代Si4+的Al3+、Be2+、B3+等）的连接形式而划分为岛状、环状、链状、层状和架状五种结构形式，硅酸盐矿物相应分为岛状、环状、链状、层状和架状构造五类硅酸盐。

①蛇纹石　蛇纹石［成分（Mg,Fe,Ni）3Si2O5（OH）4］是一种含水的富镁硅酸盐矿物的总称，如叶蛇纹石［成分（Mg,Fe）3Si2O5（OH）4］、利蛇纹石［成分Mg3Si2O5（OH）4］、纤蛇纹石［成分Mg3Si2O5（OH）4］等。它们都是含OH的镁质层状硅酸盐矿物，化学成分通式为A6［Si4O10］（OH）8，A主要为Mg2+，Fe2+、Ni2+可代替Mg2+。呈绿色、浅灰、白色或黄色等。因为它们往往是青绿相间像蛇皮一样，故此得名。蛇纹石的结构常会有卷曲状，像纤维一样，称呈纤维状集合体者为蛇纹石石棉。块状或纤维状的蛇纹石都会具有光泽，块状如蜡，纤维状如丝。

晶系：单斜。结晶状态：晶质集合体，常呈细粒叶片状或纤维状。

光泽：蜡状光泽至玻璃光泽。解理：{001}解理完全。硬度2.5～3.5。相对密度2.83。光性特征：非均质集合体。多色性：无。

②滑石　滑石［成分Mg3Si4O10（HO）2］是热液蚀变矿物。富镁矿物经热液蚀变常变为滑石，故滑石常呈橄榄石、顽火辉石、角闪石、透闪石等矿物假象。滑石是一种常见的硅酸盐矿物，它非常软并且具有滑腻的手感。柔软的滑石可以代替粉笔画出白色的痕迹。滑石一般呈块状、叶片状、纤维状、放射状集合体，颜色为浅绿到深绿、白色、灰白色，并且会因含有其他杂质而带各种颜色。光泽：块状脂肪光泽片状集合体珍珠光泽。透明度：半透明。条痕：白色。晶系：三斜晶系。硬度1。相对密度2.58～2.83。

③绿泥石　绿泥石（Mg,Al,Fe）6［Si4O10］（OH）8一族层状结构硅酸盐矿物。通常所称的绿泥石，指主要为Mg和Fe的矿物种，即斜绿泥石（Fe2+,Mg,Fe3+）5Al（Si3,Al）O10（OH,O）8、鲕绿泥石（Mg,Fe）3Fe3（Al,Si3）O10（OH）8等。

绿泥石多型发育，多型的种类与其成分的变化和形成条件有关。晶体呈假六方片状或板状，薄片具挠性，集合体呈鳞片状、土状。颜色随含铁量的多少呈深浅不同的绿色。玻璃光泽至无光泽，解理面上呈珍珠光泽。相对密度2.6～3.3，摩斯硬度2～3。绿泥石主要是中、低温热液作用，浅变质作用和沉积作用的产物。在火成岩中，绿泥石多是辉石、角闪石、黑云母等蚀变的产物。富铁绿泥石主要产于沉积铁矿中。

④蒙脱石　蒙脱石又名微晶高岭石，是一种硅铝酸盐，是由颗粒极细的含水铝硅酸盐构成的层状矿物。因其最初发现于法国的蒙脱城而命名的。蒙脱石主要由基性火成岩在碱性环境中风化而成，也有的是海底沉积的火山灰分解后的产物。蒙脱石为膨润土的主要成分。

化学式：（Al,Mg）2［Si4O10］（OH）2·nH2O。中间为铝氧八面体，上下为硅氧四面体所组成的三层片状结构的黏土矿物，常呈土体块状。在晶体构造层间含水及一些交换阳离子，有较高的离子交换容量，具有较高的吸水膨胀能力。颜色：白色，有时为浅灰、粉红、浅绿色。光泽：光泽暗淡。晶系：单斜晶系。硬度2～2.5。晶体惯态：片状的晶体。

另外，绿脱石。绿脱石又称绿高岭石、囊脱石，按其成分特征，实际上是一种含铁的蒙脱石。主要是超基性岩中铁镁矿物风化分解后所形成的次生矿物。

单斜晶系。通常呈隐晶质土状和致密块状集合体。黄绿或褐绿色。致密块状者呈蜡状光泽。贝壳状断口。硬度2～2.5。相对密度1.7～1.9。

化学成分［（Al,Si）4O10］（OH）2·nH2O，有时含镍，含镍的绿脱石可作为镍矿石利用。

⑤高岭石　高岭石［成分Al2Si2O5（OH）4］（别称观音土、白鳝泥、膨土岩）是长石和其他富含铝的硅酸盐矿物在酸性介质条件下，经风化作用或低温热液交代变化的产物，是一种含水的层状结构铝硅酸盐。该矿物包括高岭石、珍珠陶土和埃洛石，它们总是以极微小的微晶或隐晶状态存在，并以块状、致密集合体和土状或黏土块状体产出。

颜色：白色和无色至浅黄色、浅棕色、浅红色或浅蓝色。条痕：白色。光泽：珍珠到暗淡或土状。透明度：透明至半透明。晶系：三斜晶系。解理：完全底面。断口：无断口，土状。硬度2～2.5。相对密度2.60～2.63。晶体惯态：黏土状。

⑥辉石　辉石是一种常见的造岩硅酸盐矿物，主要广泛存在于火成岩和变质岩中，由硅氧分子链组成主要构架，晶体结构为单斜晶系或正交晶系，主要成分为XY（Si，Al）2O6，其中X代表Ca、Na、Mg和Fe2+等种类的离子。Y代表较小的离子如Cl、Al、Fe3+、V、Sc等。

辉石族分类：辉石族矿物属于链状结构硅酸盐，是最主要的造岩矿物之一。辉石可以结晶成正交晶系或单斜晶系，因此可分为两个亚族，即正辉石亚族（顽火辉石、古铜辉石、紫苏辉石、正铁辉石等）和斜辉石亚族（透辉石、钙铁辉石、普通辉石、霓石、霓辉石、硬玉、锂辉石等）。

a.顽火辉石（成分Mg2Si2O6）　形成于基性岩和超基性岩中，偶尔形成柱状晶体，常以块状、纤维状或片状集合体产出。颜色：无色、绿色、棕色或浅黄色。条痕：无色或灰色。透明度：透明到几乎不透明。玻璃或珍珠光泽。相对密度3.2～3.4。硬度5～6。解理：良好。

b.紫苏辉石［成分（Mg,Fe）2Si2O6］　形成于超基性岩和基性岩中，偶尔形成柱状晶体，常以块状或片状集合体产出。颜色：棕绿色或黑色。条痕：棕灰色。透明度：半透明到不透明。半金属光泽。相对密度3.4～3.8。硬度5～6。解理：良好。

c.透辉石（成分CaMgSi2O6）　形成于许多变质岩和基性岩中，短柱状晶体，常成双晶，集合体块状、片状、粒状和柱状。颜色：无色、白色、灰色、绿色、绿黑色、黄棕色或红棕色。条痕：白色到灰色。透明度：透明到几乎不透明。玻璃光泽。相对密度3.22～3.38。硬度5.5～6.5。解理：良好。

d.钙铁辉石（成分CaFeSi2O6）　形成于大理岩和多种岩浆岩中，短柱状晶体，常成双晶，常见的是块状、刃状或片状集合体。颜色：棕绿色、灰绿色或暗绿色到灰黑色或黑色。条痕：白色或灰色。透明度：半透明到几乎不透明。玻璃到松脂或暗淡光泽。相对密度3.50～3.56。硬度6。解理：良好。

e.普通辉石［成分（Ca,Na）（Mg,Fe,Al,Ti）（Si,Al）2O6］　形成于多种基性岩、超基性岩和深变质岩中，短柱状晶体，常成双晶，以块状、致密状和粒状集合体产出。颜色：浅绿色或黑色。条痕：灰绿色。透明度：半透明到几乎不透明。玻璃到暗淡光泽。相对密度3.23～3.52。硬度5.5～6。解理：良好。

f.硬玉［成分Na（Al,Fe）Si2O6］　形成于蛇纹岩化超基性岩和某些片岩中，还见于小矿脉，以及燧石和杂砂岩透镜体。硬玉很少形成晶体，形成时，呈细长的小柱状晶体，且常成双晶。常见的是以块状或粒状集合体产出。颜色：绿色、白色、灰色、紫红色等。条痕：无色。透明度：半透明。玻璃到油脂光泽。相对密度3.24。硬度6～7。解理：良好。

g.锂辉石（成分LiAlSi2O6）　形成于花岗伟晶岩中，柱状晶体，常扁平，成双晶，且柱面上有纵纹，有时晶体可能很大，还可以劈裂的块体产出。颜色：无色、白色、灰色、浅黄色、浅绿色、祖母绿色、粉红色或淡紫色。条痕：白色。透明度：透明到半透明。玻璃光泽。相对密度3.0～3.2。硬度6.5～7.5。解理：完全。

⑦闪石　闪石是常见的硅酸盐矿物，是火成岩和变质岩的主要造岩矿物。晶体一般为细长的针状和纤维状，根据化学成分的不同，具有多个种类，如普通角闪石、斜方角闪石、铁闪石、蓝闪石、钠闪石、透闪石、钠铁闪石、碱锰闪石等。

a.普通角闪石［成分Ca2（Mg,Fe）4Al（Si7Al）O22（OH,F）2］　形成于岩浆岩，也见于变质岩、角闪岩，晶体柱状，常成双晶，以块状、致密状、粒状、柱状、刃片状和纤维状集合体产出。颜色：绿色、棕绿色或黑色。条痕：白色或灰色。透明度：半透明到不透明。玻璃光泽。相对密度3.28～3.41。硬度5～6。解理：完全。

b.斜方角闪石［成分（Mg,Fe）7Si8O22（OH）2］　形成于结晶片岩和片麻岩，晶体柱状，常成双晶，常以块状、纤维状或片状集合体产出。颜色：白色到灰色、浅绿色、棕绿色和棕色。条痕：无色或灰色。透明度：透明到几乎不透明。玻璃光泽。相对密度2.85～3.57。硬度5.5～6。解理：完全。

c.铁闪石［成分（Fe,Mg）7Si8O22（OH）2］　形成于接触变质的岩石中，晶体纤维状或片状，并常聚成放射状集合体，常成双晶。颜色：灰色、暗绿色、或棕色。透明度：半透明到几乎不透明。丝绢光泽。相对密度3.44～3.60。硬度5～6。解理：良好。

d.蓝闪石［成分Na2（Mg,Fe）3Al2Si8O22（OH）2］　形成于低温高压下形成的变质岩，晶体柱状，集合体块状、纤维状和粒状。颜色：灰色、蓝色、蓝黑色或紫蓝色。条痕：灰蓝色。透明度：半透明。玻璃到暗淡或珍珠光泽。相对密度3.08～3.15。硬度6。解理：完全。

e.钠闪石［成分Na3（Fe,Mg）4FeSi8O22（OH）2］　形成于许多岩浆岩和片岩中，晶体柱状，晶面上有纵纹，还以块状、纤维状和石棉状集合体产出。颜色：深蓝色到黑色。条痕：未定。透明度：半透明。玻璃或丝绢光泽。相对密度3.32～3.38。硬度5。解理：完全。

f.透闪石［成分Ca2（Mg,Fe）5Si8O22（OH）2］　形成于接触变质白云岩及蛇纹岩，晶体呈长刃片状，常成双晶，还以柱状、纤维状或羽毛状，以及块状和粒状集合体产出。与阳起石属于同一亚族。颜色：无色、白色、灰色、绿色、粉红色或棕色。条痕：白色。透明度：透明到半透明。玻璃光泽。相对密度2.9～3.2。硬度5～6。解理：良好。

g.钠铁闪石［成分Na3（Fe,Mg）4FeSi8O22（OH）2］　形成于岩浆岩（正长岩）和变质岩（片岩）中，晶体柱状和板状，通常呈集合体，常成双晶。颜色：绿黑色到黑色。条痕：深蓝灰色。透明度：几乎不透明。玻璃光泽。相对密度3.37～3.50。硬度5～6。解理：完全。

h.碱锰闪石［成分Na2Ca（Mg,Fe）5Si8O22（OH）2］　形成于碱性岩以及接触变质石灰岩中，晶体长柱状。颜色：棕色、黄色、棕红色，或从淡绿色到深绿色。条痕：淡黄色。透明度：透明到半透明。新鲜面呈玻璃光泽。相对密度2.97～3.13。硬度5～6。解理：完全。

⑧橄榄石　橄榄石（成分Fe2SiO4-Mn2SiO4）是一种相当常见的造岩矿物，也是岩浆结晶时最早形成的矿物之一，主要成分是铁或镁的硅酸盐，同时含有锰、镍、钴等元素，多见于辉长岩、玄武岩和橄榄岩之类的暗色基性或超基性火成岩成为附属矿物或成为主要矿物。共生矿物有钙斜长石和辉石。橄榄石主要是由Mg2SiO4和Fe2SiO4两个端员组分形成的完全类质同象混晶体。在富铁的成员中有时有少量的Ca2+及Mn2+置换其中的Fe2+，而富镁的成员则可有少量的Cr3+及Ni2+置换其中的Mg2+此外还可含有微量的Fe3+、Zn2+等。作为橄榄石矿物系列代表的端员成分，镁橄榄石（Mg2SiO4）形成于基性岩和超基性岩，也见于大理岩。另一端员成分代表矿物是铁橄榄石（Fe2SiO4），形成于快速冷却的酸性盐。

橄榄石是一种岛状结构硅酸盐矿物，化学分子式为（Mg,Fe）2SiO4，属斜方晶系。晶体呈现短柱状或厚板状，且末端常呈楔形，一般呈块状、致密状和粒状集合体。颜色：绿色、绿黄色、黄绿色、橄榄绿色、棕色和白色。玻璃光泽。透明度：透明到半透明。硬度6.5～7.0，相对密度3.27～4.32。解理：不完全。

橄榄石因其颜色多为橄榄绿色而因此得名。橄榄石变质可形成蛇纹石或菱镁矿。橄榄石与石英不共生，因此中性岩与酸性岩皆不存在橄榄石。

⑨海泡石　海泡石［成分Mg4Si6O15（OH）2·6H2O］形成于蛇纹岩风化壳，以块状、纤维状、致密状、土状和结核状集合体产出。颜色：白色、浅红色、浅黄色、浅灰色或蓝绿色。条痕：浅白色。透明度：不透明。暗淡光泽。相对密度2。硬度2～2.5。解理：未定。

⑩硅镁镍矿　硅镁镍矿［成分（Ni,Mg）6Si4O10（OH）8］是岩浆岩中的硫化镍受热液蚀变所形成的，晶体片状，也以微晶皮壳状和块状产出。颜色：白色、鲜绿色。条痕：浅绿色。透明度：透明到不透明。油脂状、蜡状或土状光泽。相对密度2.3～2.5。硬度2～4。解理：无。