在地质学中，重矿物（heavy mineral）是指密度大于2.9 g/cm³的矿物，这一术语最常用于描述硅质碎屑沉积物中的致密组分。与之相对的轻矿物（light mineral）密度较低，主要包括石英、长石和方解石等常见造岩矿物。重矿物在沉积岩中通常只占很小比例，但其种类和相对丰度记录了源区岩石、搬运过程和沉积后改造的重要信息。
重矿物组合（heavy mineral suite）是指一个样品中各种重矿物的相对百分比。重矿物组合被广泛用于判断沉积岩的物源、搬运历史与地层对比，因为不同源区往往具有特征性的重矿物搭配，而稳定性不同的矿物在风化、搬运和成岩过程中的相对损失又可以反映沉积物的成熟度。[1]
常见的重矿物包括锆石、电气石、金红石、石榴石、磷灰石、独居石、铬铁矿、磁铁矿、钛铁矿、赤铁矿、褐铁矿、角闪石、辉石、绿帘石、褐帘石、十字石、蓝晶石、黄玉、锡石、白钨矿、金和铂族矿物等。它们的密度大多在3.0至5.5 g/cm³之间，明显高于石英（约2.65 g/cm³）和长石（约2.55至2.76 g/cm³）。
重矿物的稳定性差异很大。锆石、金红石、电气石、蓝晶石和十字石化学性质稳定、硬度较高，能够在长期风化、搬运和再循环中保存下来，因此被称为稳定重矿物。磷灰石、角闪石、辉石、绿帘石和橄榄石等则相对不稳定，容易在化学风化、酸性地下水或成岩作用中溶解或蚀变，被称为不稳定重矿物。稳定与不稳定矿物的比例可以指示沉积物的风化强度和再循环历史。
由于重矿物在大多数沉积岩中含量较少，通常需要将其从大量样品中分离出来才能研究。重矿物分离一般使用重液，在分液漏斗或离心机中进行。常用的重液包括溴仿、四溴乙烷、三溴乙烷、二碘甲烷和多钨酸盐液体。[1]
重液分离利用矿物密度差：密度大于重液的矿物下沉，密度小于重液的矿物上浮。溴仿和三溴乙烷的密度约为2.89至2.96 g/cm³，适合分离2.9 g/cm³左右的重矿物；二碘甲烷密度约3.33 g/cm³，可进一步区分较重矿物；多钨酸钠溶液密度可调、毒性较低，近年来使用越来越广泛。分离前通常需要破碎、筛分、洗泥和酸蚀，以去除黏土、碳酸盐胶结物和铁质包膜。
除重液外，磁力分离、电磁分离、Wilfley 摇床和重砂淘洗也可用于富集重矿物。磁铁矿、钛铁矿等强磁性矿物可用磁铁直接分离，角闪石、辉石、绿帘石等则可用电磁选进一步分组。分离后的重矿物通常制成颗粒薄片，在偏光显微镜下逐粒鉴定，或用电子探针、扫描电镜和自动矿物分析系统进行定量。
重矿物组合是沉积物物源分析的重要工具。不同源区岩石具有不同的重矿物组合：花岗岩源区常富集锆石、磷灰石、电气石和独居石；变质岩源区常出现石榴石、十字石、蓝晶石、矽线石和绿帘石；镁铁质火山岩源区则富集辉石、角闪石、铬铁矿和磁铁矿。通过统计这些矿物的相对丰度，可以推断沉积物来自哪类源区。
重矿物组合还记录搬运与沉积过程。水动力分选会使密度较大、粒度较粗的矿物在近岸或高能环境中富集，而细粒重矿物则被搬运到更远的地方。化学风化和成岩作用会选择性溶解不稳定矿物，使稳定重矿物比例升高，因此重矿物组合的变化可以反映沉积物的成熟度和再循环程度。再循环砂岩中重矿物含量可能远低于第一循环砂岩，因为不稳定组分已在多次风化旋回中被消耗。
某些重矿物砂矿具有重要经济价值。钛铁矿、金红石、锆石和独居石常在海滨砂矿中富集，是钛、锆、稀土和钍的重要来源；锡石、金、铂族矿物和金刚石也可在河流或海滨砂矿中形成可开采的富集。重矿物砂矿的形成依赖于源区矿化、长期风化、水流分选和稳定矿物的保存，因此重矿物组合分析不仅是学术工具，也是砂矿勘探的基础方法。
重矿物中的放射性矿物（如独居石、锆石）还可能带来环境与健康问题。独居石含钍和铀，开采和加工时需要辐射防护；锆石中的铀、钍含量通常较低，但在高温加工或化学分解时仍需管理。重矿物砂矿的尾矿处理和土地利用因此也是资源开发中的重要环境议题。
重矿物概念与重矿物分析、重矿物组合、重矿物指数和重矿物砂矿等概念密切相关。重矿物本身是一个按密度划分的描述性术语，而不是一个矿物学分类单元；同一矿物在不同粒度或不同矿床中既可以是重矿物，也可以是轻矿物组分。重矿物研究因此必须结合粒度、形态、表面特征和共生组合综合解释，而不能仅凭密度或单一矿物种类下结论。
References