Interested Article - Магнетит
![](/images/006/094/6094923/1.jpg?rand=277882)
![](https://cdn.wafarin.com/avatars/7ff237343e368c07c68f0e66930265a3.png)
- 2020-08-18
- 2
Магнети́т (устаревший синоним — магни́тный железня́к ) FeO·Fe 2 O 3 — широко распространённый минерал чёрного цвета из класса оксидов, природный оксид железа(II,III) . Магнетит является важной железной рудой , наряду с гематитом . Первый магнитный материал, известный человечеству . Происхождение названия точно не установлено. Возможно, минерал назван в честь Магнеса — пастуха, впервые нашедшего природный магнитный камень, притягивающий железо , на горе Ида ( Греция ), либо от античного города Магнесия в Малой Азии .
Свойства минерала
Физические свойства и константы
Излом неровный. Хрупок. Твёрдость 5,5—6,5. Микротвёрдость по Бови и Тейлору 535—695 кгс /мм 2 , по Янгу и Миллмэну 490—660 кгс/мм 2 , по Гершойгу 412—689 кгс/мм 2 при нагрузке на 100 г. Удельный вес 4,8—5,3. Цвет железно-чёрный, иногда с синеватой побежалостью на гранях кристаллов. Черта чёрная. Блеск металлический, иногда полуметаллический .
Отдельность по {111} отчётливая, также сообщается об отдельности по {001}, {011}, {138}. Спайность весьма несовершенная .
Полупроводник . Электропроводность низкая. Истинная удельная электропроводность монокристаллического магнетита максимальна при комнатной температуре ( 250 Ом −1 ·см −1 ), она быстро снижается при понижении температуры, достигая значения около 50 Ом −1 ·см −1 при температуре перехода Вервея (фазового перехода от кубической к низкотемпературной моноклинной структуре, существующей ниже T V = 120—125 К ) . Электропроводность моноклинного низкотемпературного магнетита на 2 порядка ниже, чем кубического ( ~1 Ом −1 ·см −1 при T V ); она, как и у любого типичного полупроводника, очень быстро уменьшается с понижением температуры, достигая нескольких единиц ×10 −6 Ом −1 ·см −1 при 50 К . При этом моноклинный магнетит, в отличие от кубического, проявляет существенную анизотропию электропроводности — проводимость вдоль главных осей может отличаться более чем в 10 раз . При 5,3 К электропроводность достигает минимума ~10 −15 Ом −1 ·см −1 и растёт при дальнейшем понижении температуры. При температуре выше комнатной электропроводность медленно уменьшается до ≈180 Ом −1 ·см −1 при 780—800 К , а затем очень медленно растёт вплоть до температуры разложения .
Кажущаяся величина электропроводности поликристаллического магнетита в зависимости от наличия трещин и их ориентировки может отличаться в сотни раз.
Не радиоактивен. Сильно магнитен; некоторые магнетиты полярно магнитны ( естественные магниты ). Точка Кюри для магнетита из различных месторождений колеблется от 550 до 600 °C , среднее значение около 575 °C (ниже её минерал ферромагнитен, выше — парамагнитен). Синтетический магнетит — оксид железа(II,III) — является ферримагнетиком с точкой Кюри 858 К (572 °С) . С уменьшением величины зёрен магнитность возрастает, также возрастает остаточная намагниченность. Может изменять показания компаса . По данному признаку его можно найти: стрелка компаса показывает на магнетит и его залежи.
В ориентированном магнитном поле при охлаждении до 78 K кубическая ячейка магнетита переходит в ромбическую или в ячейку более низкой сингонии .
Может истираться в песок, который не теряет магнитных свойств. При поднесении магнита магнитный песок притягивается к полюсам магнита.
Химический состав и свойства
Теоретический состав: FeO — 31,03 %; Fe 2 O 3 — 68,97 %, Fe — 72,36 %; O — 27,64 %. Обычно магнетит содержит изоморфные примеси Ti , V , Mn , Mg , Al , Cr и др.; при повышенном содержании примеси выделяют разновидности магнетита ( титаномагнетит , и т. д.). Имеются данные, что содержание в магнетите титана зависит от условий образования и в частности от температуры. Раннемагматические магнетиты характеризуются повышенным содержанием хрома. Для магнетитов рудных выделений отмечается повышенное содержание хрома и ванадия по сравнению с акцессорными магнетитами.
Обнаружена прямая линейная корреляция между содержанием ванадия и титана в магнетитах. На Урале магнетиты из гранитоидов, связанных с габбро или с основными эффузивами , отличаются от магнетитов из пород гранитных формаций повышенным содержанием ванадия и титана.
Более низкотемпературные магнетиты содержат больше марганца, цинка и ванадия и меньше никеля, магния, а также других элементов-примесей. Кальций типичен для магнетита пегматито-пневмалитовых тел .
Растворимость увеличивается при применении различных кислот в следующем порядке: H 3 PO 4 , H 2 SO 4 , HCl , HNO 3 .
Трудно растворяется в соляной кислоте (порошок заметно растворяется). Травится концентрированной соляной кислотой, особенно с электрическим током ; другие стандартные реактивы не действуют. Полностью разлагается при сплавлении с KHSO 4 . Даёт микрохимическую реакцию на Fe 3+ c KCNS на фильтровальной бумаге.
Перед паяльной трубкой не плавится. В окислительном пламени вначале превращается в маггемит , затем в гематит , теряя магнитные свойства.
Макроскопическая характеристика
Непрозрачен. В тончайших шлифах просвечивает. Изотропен . В отражённом свете в полированном шлифе серый с заметным коричневатым оттенком, в лучах ртутно-кварцевой лампы тёмно-серый. Пиковая отражающая способность — 22,3 %, при длине волны 400 нм, минимальная отражающая способность — 20,3%, при 500-520 нм.
Травлением HCl часто выявляется зональное строение зерен; иногда оно заметно без травления. Изредка наблюдается концентрически-зональная коллиморфная структура, иногда двойники. Некоторые зёрна и кристаллы магнетита в отражённом свете оказываются состоящими из буровато-серой и синевато-серой разностей. Первая из них по оптическим свойствам близка к обычному магнетиту. Вторая наблюдается в виде каёмок около зёрен первой или образует в них зоны и прожилки; обладает несколько повышенной отражательной способностью (22—23 %), более высоким рельефом, плохо травится HCl. Различие в составе этих разностей магнетита не выявлено .
Морфология кристаллов
Образует кристаллы кубической сингонии, точечная группа m3m (3 L 4 4 L 3 6 L 2 9 PC по Браве ), пространственная группа Fd3m (F41/d 3 2/m), параметры ячейки a = 8,397 Å, число формульных единиц (Z) = 8 (структура шпинели ). Элементарная ячейка увеличивается при замещении Fe 2+ на марганец ; замещение Fe 2+ на Co 2+ , Ni 2+ , а также Fe 3+ на Al 3+ и Cr 3+ , вызывает уменьшение размера ячейки.
Отмечена зависимость элементарной ячейки от происхождения магнетита: наиболее высокие значения a свойственны магнетиту метаморфических образований , наименьшие — магнетиту эффузивных пород .
Кристаллохимическая структура представляет собой каркас, состоящий из тетраэдрических и октаэдрических групп ионов кислорода , в которых расположены соответственно ионы трёхвалентного и двухвалентного железа . Кристаллы обычно октаэдрические , реже додекаэдрические и очень редко кубического облика. Двойники нередки, иногда неделимые двойники уплощены .
Некоторые магнетиты имеют значительное количество ультра- и микропор. Суммарный объем пор зависит от условий образования, в частности. от температуры . Например средняя пористость магнетита из уральских месторождений магматического типа равна 2,6 %, а из контактово-метасоматических месторождений — 6,19 %. Магнетит ранней генерации обладает пористостью 4,4 %, а магнетит поздней генерации — 9,35 %. Наблюдалась почти в два раза большая пористость центральных частей некоторых частей кристаллов магнетита по сравнению с их периферическими частями, чем обусловлено избирательное изменение центральных частей кристаллов .
a | Месторождение | |||
---|---|---|---|---|
8,387 | 2,55 | 0,75 | — | Филаборва, провинция Лимпопо ( ЮАР ) |
8,389 | 1,73 | 0,45 | — | Пудепупт, провинция Мпумаланга ( ЮАР ) |
8,394 | 1,48 | 0,38 | — | Сибаса, область Зотпансберг |
8,386 | 1,05 | 0,07 | 1,76 | Эмалахлени , провинция Мпумаланга ( ЮАР ) |
8,392 | 0,095 | 0,46 | — | Майнвил ( штат Нью-Йорк , США ) |
8,396 | 0,67 | 0,09 | — | Барбертон ( ЮАР ) |
Форма нахождения и генезис
Распространён весьма широко, образует большие скопления и рудные залежи. Встречается в виде зернистых агрегатов , отдельных кристаллов и друз ; сравнительно редко в виде колломорфных метаколлоидных агрегатов, оолитов , пизолитов , дендритов (в изверженных породах), волокнистых и сажистых выделениях.
Экзогенный магнетит изредка образует конкреции радиально-лучистого строения с поперечником до 15—20 см и агрегаты игольчатых индивидов .
Происхождение
Магнетит в отличие от гематита образуется при относительно низком парциальном давлении кислорода . Встречается в месторождениях различных генетических типов, а также как акцессорный минерал в различных горных породах.
В магматических горных породах он обычно наблюдается в виде вкрапленности. С основными породами ( габбро ) нередко генетически связаны магматические месторождения титаномагнетита в виде неправильной формы скоплений и жил . Сравнительно редко магнетитовые месторождения приурочены к кислым и щелочным породам. В крупнейших магнетитовых месторождениях Швеции руды залегают среди сиенит-порфиров. В тесном прорастании с апатитом и реже с гематитом , магнетит образует залежи мощностью от 10 до 150 метров. Сиенит-порфиры тоже содержат магнетит, который образует как равномерную вкрапленность в породе (магнетит-сиенитовый порфир), так и неправильные округлые обособления и прожилки .
В незначительных количествах он присутствует во многих пегматитах в парагенезисе с биотитом , сфеном , апатитом и другими минералами .
В контактово-метасоматических образованиях он часто играет весьма существенную роль, сопровождаясь гранатами , пироксенами , хлоритами , сульфидами , кальцитом и другими минералами. Известны крупные месторождения, образовавшиеся на контакте известняков с гранитами и сиенитами . По минеральным ассоциациям можно выделить три типа метасоматических месторождений .
- Магнетит ассоциирует со скаполитом , в очень незначительном количестве наблюдается пироксен, сфен и апатит . Магнетит заполняет промежутки между зернами скаполита или образует в них мелкие включения. В результате замещения известняков образуются массивные магнетитовые руды, а при замещении вулканических пород , роговиков и гранитоидов — вкрапленные скаполито-магнетитовые руды. Скаполит часто замещается альбитом , образуются своеобразные магнетито- полешпатовые породы.
- Магнетит ассоциирует с пироксеном и гранатом ; в той же ассоциации встречаются амфиболы , везувиан , волластонит , пирит , хлорит, кальцит , гематит . Основная масса магнетита выделяется в конце скарнового процесса, нередко замещая гранит и пироксен с образованием вкрапленных и массивных руд. Магнетит поздних генераций нередко замещает пластинчатые агрегаты гематита — образуются псефдоморфозы магнетита по гематиту — мушкетовит.
- Магнетит тесно ассоциирует с силикатами и алюмосиликатами — серпентином , актинолитом , эпидотом , флогопидом . халькопиритом ). Сравнительно редко он образует самостоятельные месторождения в ассоциации с сульфидами, апатитом и другими минералами .
При региональном метаморфизме осадочных железных руд возникали очень крупные пластовые и линзообразные залежи гематито-магнетитовых руд среди метаморфизованных древних осадочных толщ .
В экзогенных условиях образование магнетита может происходить лишь в исключительных случаях. Присутствие магнетитовых зёрнышек в современном морском иле, как полагают, является результатом не только сноса их с суши в виде обломочного материала, но также в виде новообразований на месте за счет гидроокислов железа под восстанавливающим влиянием разлагающихся органических веществ .
Месторождения
К числу магматических месторождений относится Кусинское месторождение ( Челябинская обл. ) титаномагнетита , содержащего также повышенное количество ванадия . Это месторождение представлено жилами сплошных руд, залегающими среди материнских изменённых изверженных пород габбровой формации. Магнетит тесно ассоциирует здесь с ильменитом и хлоритом. На Кольском полуострове крупное месторождения магнетита приурочено к массиву карбонатитов ( Ковдор ), где он добывается попутно с апатитом и бадделеитом (руда на цирконий). На Южном Урале разрабатывается Копанское месторождение титаномагнетита . В рудах Садбери ( Канада ) магнетит обнаружен среди сульфидов и силикатов вмещающих пород.
Существуют месторождения пегматита с содержанием магнетита в Норвегии (Фредриксвен, Лангезундфиорд) и США ( Довер в шт. Делавэр , Майнвил в шт. Нью-Йорк ) .
Примером контактово-метасоматических месторождений является известная гора Магнитная ( Южный Урал ). Мощные магнетитовые залежи располагаются среди гранатовых, пироксено-гранатовых и гранат-эпидотовых скарнов , образовавшихся при воздействии гранитной магмы на известняки. В некоторых участках рудных залежей магнетит ассоциирует с первичным гематитом . Руды, залегающие ниже зоны окисления, содержат вкрапленные сульфиды ( пирит , изредка халькопирит , галенит ). К числу таких же месторождений относятся на Урале : гора Высокая (у Нижнего Тагила ), гора Благодать (в Кушвинском районе Свердловской области ), Коршуновское (в Забайкалье ), группа месторождений в Костанайской области Казахстана (Соколовское, Сарбайское, Куржункуль), а также Дашкесан ( Азербайджан ) . Магнетит обнаружен в месторождении Кара на острове Тасмания ( Австралия ), который залегает над гранитными породами в виде андрадит -пироксен-везувианитового скарна неправильной формы .
Курская магнитная аномалия относится к числу регионально-метаморфизованных осадочных месторождений. Глубоко метаморфизованные железистые кварциты известны также в месторождениях на Кольском полуострове ( Оленегорское ) и в Западной Карелии ( Костомукша ). Из иностранных отметим крупнейшие месторождения Кирунаваара и Люоссаваара в Швеции , залегающие в виде мощных жилообразных залежей в метаморфизованных толщах вулканитов; магнетит ассоциирует здесь с апатитом . Огромные месторождения магнетито-гематитовых руд США располагаются в районе Верхнего озера среди древнейших метаморфизованных сланцев. Месторождения Криворожского железорудного бассейна ( Кривой Рог , Украина ) относятся к аналогичному генезису. В толще слоистых железистых кварцитов , кроме типичных пластовых залежей, сплошные железные руды представлены также столбообразными залежами с линзовидной формой в поперечном сечении, уходящими на значительную глубину .
Также наблюдается в шт. Массачусетс (округ Мидлсекс , Таунсенд) и встречается в месторождениях неподалёку от города Мейвилл ( округ Додж , шт. Висконсин ) . Во Франции обнаружен в месторождении Ле Рун ( Бретань , Плестен-ле-Грев ) .
Отличительные характеристики
От сходных по внешнему виду минералов ( гематит , гаусманит , якобсит , браунит , шпинель ) магнетит легко отличается по чёрной черте и сильной магнитности. Микроскопически в отраженном свете магнетит отличается от гематита изотропностью , низкой отражательной способностью, серовато-буроватым оттенком окраски и изометричностью зёрен. Ильменит , часто ассоциирующийся с магнетитом, анизотропен, имеет более низкую отражательную способность и не травится HCl . От якобсита и браунита магнетит отличается отсутствием внутренних рефлексов; кроме того, браунит анизотропен и обладает пониженной отражательной способностью .
Применение
- Важная железная руда (72,4 % железа ). Магнетитовые руды — главный тип железных руд, попутно извлекаются также Ti , V . Основной метод обогащения — мокрая магнитная сепарация в слабом поле. Комбинированные схемы обогащения (магнитно-гравитационные, обжигмагнитные, магнитофлотационные и др.) применяются для комплексных, в том числе титаномагнетитовых , а также бедных руд.
- Изделия из плавленого магнетита используют в качестве электродов для некоторых [ каких? ] электрохимических процессов. Например в качестве материала анодов в системах электрохимической ("катодной") защиты от коррозии.
- Частично используется в качестве утяжелителей глинистых растворов при бурении .
Разновидности
- Глиноземистый Магнетит - разновидность, богатое алюминием ;
- Гидромагнетит - Гидратированный магнетит (Fe 2+ Fe 3+ 2 O 4 · nH 2 O)
- Магнитный камень - Разновидность магнетита, который представляет собой природный магнит.
- Манганмагнетит - Разновидность магнетита, содержащего Mn 2+ , заменяющий Fe 2+ .
- Мушкетовит - название, данное псевдоморфозам магнетита после гематита .
- Цинковый магнетит - промежуточный минерал изоморфного ряда магнетит - франклинит с замещением Fe 2 на Zn . Содержание ZnO может достигать 12,9%. Обнаружен в шахте Лонгбан (Филипстад, Швеция ).
- — (Fe,Mg)Fe 3 O 4 , с повышенным содержанием магния, промежуточный между магнетитом — FeFe 2 O 4 и магнезиоферритом — MgFe 2 O 4 ;
- Титаномагнетит — магнетит, содержащий мелкие включения титановых минералов; большей частью эти включения являются продуктами распада твёрдых растворов (FeTiO 3 или Fe 2 TiO 4 ), иногда продуктами замещения магнетита ;
- — разновидность магнетита с содержанием ванадия. Содержит до 8 % V 2 O 5 . Найден в месторождениях Бихар ( Индия ) и Бушвелд ( ЮАР );
- — Fe 2+ (Fe 3+ ,Cr 3+ ) 2 O 4 , Cr изоморфно замещает Fe 3+ . Обнаружен на Урале и в Трансваале ;
- — промежуточный между магнетитом и герцинитом .
См. также
Примечания
- ↑ Ferdinando Bosi, Cristian Biagioni, Marco Pasero. (англ.) // European Journal of Mineralogy. — 2018. — 12 September ( vol. 31 , no. 1 ). — P. 183—192 . 11 ноября 2021 года.
- // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона : в 86 т. (82 т. и 4 доп.). — СПб. , 1890—1907.
- ↑ , с. 17.
- , с. 196—197.
- , с. 29.
- Verwey E. J. W., Haayman P. W. Electronic Conductivity and Transition Point of Magnetite («Fe 3 O 4 ») (нем.) // Physica. — 1941. — Bd. 8 , H. 9 . — S. 979—987 . — doi : . — .
- // Semiconductors / Eds.: O. Madelung et al. — Springer, 2000. — ISBN 978-3-540-64966-3 .
- Дата обращения: 7 декабря 2020. 31 марта 2014 года.
- ↑ , с. 60.
- , с. 61.
- ↑ , с. 58.
- , с. 71.
- ↑ , с. 319.
- ↑ , с. 66.
- , с. 67.
- , с. 67—68.
- ↑ , с. 320.
- Sorrell, S., Bottrill, R. (англ.) // Tasmanian Geological Survey. — 2001. — August. — P. 10 . 2 марта 2022 года.
- .
- J. E. Hawley, A. P. Beavan. (англ.) // The American Mineralogist. — Kingston, 1934. — November (vol. 19, no. 11 ). — P. 494 . 8 марта 2022 года.
- Pierrot R., Chauris L., Laforêt C. // BRGM. — Côtes du Nord. — Vol. 5. — С. 110 . 2 марта 2022 года.
- ↑ , с. 69.
- , с. 70.
- , с. 72.
- , с. 74.
Литература и источники
- Чухров Ф. В., Бонштедт-Куплетская Э. М. Минералы. Справочник. Выпуск 3. Сложные окислы, титанаты, ниобаты, танталаты, антимонаты, гидроокислы.. — Москва: Наука, 1967. — Т. 2. — 676 с.
- Каденская М. И. Руководство к практическим занятиям по минералогии и петрографии. — Москва: Просвещение, 1976. — 240 с.
- Добровольский В. В. Геология, минералогия, динамическая геология, петрография.. — Москва: Владос, 2001. — С. 320. — ISBN 5-691-00782-3 .
- Бетехтин А. Г. Курс минералогии. — Москва: КДУ, 2007. — 721 с.
- Зырянова Л.А. . — Томск: Томский гос. ун-т, 2015. — С. 29. — 58 с.
- Маттис Д. / под ред. И. М. Лифшица и М. И. Каганова. — Москва: Мир, 1967. — 408 с.
- Dale, T. Nelson. (англ.) . — Washington: Govt. Print. Off., 1923. — P. 376. — 488 p.
Ссылки
- . — Каталог Минералов
- . [англ.] — Mindat.org
- . [англ.] — David Barthelmy
- . — Geowiki
- . — Geowiki
- // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона : в 86 т. (82 т. и 4 доп.). — СПб. , 1890—1907.
![](https://cdn.wafarin.com/avatars/7ff237343e368c07c68f0e66930265a3.png)
- 2020-08-18
- 2