黄铁矿是地球上最常见的矿物之一，它分布广泛，形态多样，既有宛如人工精密切割过一样的立方体形态，也能让古生物化石变成“土豪金”。在华丽外表下，它还隐藏着一个更为深邃的身份——地球“呼吸”（氧化与还原）的记录者。

馆藏花簇状黄铁矿与方解石共生标本

很多矿物、化石收藏者可能遇到过这样的情况：保存不当，黄铁矿标本就会变得光泽暗淡，表面裂开，甚至碎成渣。这是由于黄铁矿被氧化了。

受到氧化而碎裂的黄铁矿化菊石化石（图片源于网络，侵删）

虽然黄铁矿的氧化让收藏者十分头痛，但在自然界，黄铁矿从形成到被氧化的过程中的形态、成分变化，与地球氧含量的变化密切相关。因为黄铁矿的主要成分是硫化亚铁，海水中是氧气充足，还是硫化氢丰富，决定了黄铁矿是否能形成，以及形成后长什么样。

馆藏黄铁矿标本

在氧气充足的环境里，氧会“抢走”铁和硫，把亚铁离子氧化为三价铁，把硫变成硫酸根。这会消耗掉组成黄铁矿的“原料”，它就很难形成。
而在缺氧的热液环境，比如海底热泉附近，如果作为原料的铁和硫不太够，形成的黄铁矿“晶核”就少，没有竞争，少数的晶体就可以慢慢生长，形成单晶体巨大，成分纯净的立方体。

馆藏呈立方体的巨晶黄铁矿标本

当铁和硫特别充足时，就会同时形成很多“晶核”，导致每个小晶体要长大就必须通过增加晶体面的方式获得更多原料，从而形成八面体、十二面体。

八面体黄铁矿标本（图片源于网络，侵删）

若是普通的沉积环境，比如海底泥里，由于温度和压力都不高，铁和硫没有足够的空间和热动力长成大晶体，只能形成聚在一起的微小晶体。

扫描电镜下的草莓状黄铁矿微晶形态（图片源于网络，侵删）

这样的规律，使得黄铁矿能够记录和反映地球各个历史时期及环境的含氧量变化：
如在约25亿年前由海洋沉积物形成的沉积岩中可以发现黄铁矿，但在更上部的年轻岩石中，不仅黄铁矿逐渐消失了，还能发现呈红色的纹路，说明存在被氧化形成的三价铁。这对应了约24亿年前的元古宙初期，由于蓝藻等光合微生物大量繁殖，通过光合作用释放氧气，导致地球大气从缺氧转变为富氧，彻底改变了地球的面貌以及生命的演化轨迹的“大氧化事件”。

我馆藏品：25亿年前“大氧化事件”的推动者——蓝藻的化石

沉积岩中的红色纹带由铁被氧化后形成（图片源于网络，侵删）

反过来说，如果找到大量黄铁矿化的化石，则可以说明，那里曾经是深水或静海等缺氧的沉积环境。因为这类化石是微生物分解生物遗体产生的硫化氢与铁离子结合，形成的黄铁矿微小晶体逐渐替代生物硬体结构而形成的。

馆藏黄铁矿化菊石化石

因此可以说，黄铁矿的晶体封存着地球从缺氧向有氧环境转变的关键证据，记录了那些看不见的微生物如何改变了整个星球的命运的故事。而这部关于地球“呼吸”的宏大史书，至今仍在继续书写。

来源: 石林石得利地质博物馆