Magnetit (Čeština)

Magnetit (Fe3O4) je běžný minerál oxidu železa. Je členem skupiny spinelů. Jedná se o minerály, které mají stejnou strukturu, ale liší se chemickým složením. Dalšími významnými členy skupiny jsou chromit a spinel. Magnetit patří mezi dva hlavní zdroje železa. Dalším důležitým minerálem obsahujícím železo je hematit.

Krystaly magnetitu jsou neprůhledné s mírně modravě černou barvou. Šířka pohledu 25 mm.

Přesnějším způsobem vyjádření chemického složení je rozlišení mezi dvojmocným a trojmocným železem: Fe2 + Fe23 + O4. Toto je však ideální složení koncového člena. Skutečné krystaly nalezené v přírodě téměř vždy obsahují proměnné množství Al, Cr, Mn3 + a Ti4 +, které nahrazují Fe3 + a Ca, Mn2 +, Mg nahrazují Fe2 +. Titaniferní odrůda se jmenuje titanomagnetit. Termín byl použit poněkud volně, ale je nejlepší jej omezit na ty odrůdy, kde lze ulvöspinelovou fázi prokázat rentgenovou analýzou1. Ulvöspinel je koncovým členem skupiny spinelů s následujícím složením: Fe22 + TiO4.

Složení vyjádřené jako Fe3O4 může způsobit určité nejasnosti. Kyslík má oxidační stav -2 a železo má obvykle oxidační stavy +2 nebo +3 (železo a železité železo). Aby se vytvořil krystal, musí se tyto oxidační stavy navzájem vyvažovat nebo rušit, ale 4 × -2 = -8, což nevyvažuje 6 (2 × 3) nebo 9 (3 × 3). Je ve vzorci chyba?

Ve skutečnosti ne. K překonání tohoto problému je užitečné zacházet s ním jako se směsí dvou oxidů železa s oxidačními stavy +3, respektive +2 (Fe2O3 a FeO), které jsou určitým způsobem kombinovány a tvoří krystaly magnetitu. Je důležité si uvědomit, že magnetit není směsí v pravém slova smyslu. Jedná se o krystalickou pevnou látku, ve které jsou chemicky kombinovány různé atomy železa s atomy kyslíku.

Magnetit (šedočerný) vykazující typické tvary oktaedrických krystalů. Žlutým minerálem je chalkopyrit. Šířka pohledu 30 mm. Ložisko polymetalické rudy související se skarnem. Hannukainen, Finsko.

Vlastnosti

Nejvýraznější vlastností magnetitu je velmi silný ferimagnetismus. Díky tomu je minerál snadno identifikovatelný, protože je silně přitahován magnetem na ruce. Ferrimagnetismus je způsoben protichůdnými, ale nerovnými magnetickými momenty uvnitř krystalů, které vedou k permanentní a spontánní magnetizaci materiálu.

Přítomnost dvoj- a trojmocného železa v krystalové mřížce je důvodem, proč je magnetit tak silně magnetický. Dvojmocné (+2) a trojmocné (+3) železo mají nerovné magnetické momenty, které se navzájem nevyvažují. Magnetit je nejmagnetičtější minerál.

Vysoký obsah železa dodává magnetitu jeho neprůhlednost a černou barvu. Spinel, který má stejnou strukturu, je variabilně zbarvený a průhledný, protože místo toho obsahuje hořčík a hliník nebo železo.

Magnetit je hustý (měrná hmotnost 5,20) minerál. To je podstatně více než běžné silikátové minerály (obvykle 2,5–3,5), a proto se horniny obsahující značné množství magnetitu cítí v ruce těžké. Tvrdost je na Mohsově stupnici asi 6. Magnetit nemá žádné štěpení, ale rozchod může být odlišný. Krystaly jsou křehké a zlomenina nerovnoměrná.

Takto se magnetitický písek vyrovnává v přítomnosti silného vnějšího magnetického pole. Pod vzorkem je umístěn neodymový magnet. Krystaly z pláže Talofofo, Guam, USA. Šířka pohledu 10 mm.

Výskyt

Magnetit je velmi častým (ale obvykle doplňkovým) minerálem v vyvřelých a metamorfovaných horninách. Vyskytuje se v široké škále vyvřelých hornin jako malá oktaedrická nebo anhedrální zrna. Může tvořit větší segregace v kontaktně metasomatizovaných karbonátových horninách (skarnech), kde je spojen s kalcitem a kalc-silikátovými minerály jako diopsid, andradit, aktinolit, tremolit atd.

U některých mafiánské vniknutí. Může se tvořit v regionálně metamorfovaných horninách, kde se tvoří na úkor hydroxidů železa (goethit, limonit) a oxidů (hematit).

Je to hlavní minerál obsahující železo v nejstarším páskovaném železa typu Algoma formace, kde je spojen s rohovcem.

Magnetit je jedním z nejběžnějších minerálů v těžké minerální frakci písku. Jeho zrna v písku jsou obecně mnohem menší než lehčí minerální zrna kvůli různé rychlosti usazování. Většina magnetitových zrn v písku je zaoblená, ale některá vykazují charakteristickou oktaedrickou morfologii. Nikdy se neprodlouží kvůli kubické (izometrické) krystalové soustavě.

Magnetit je v písku běžný, protože je hojný v mnoha druzích hornin a je také mírně odolný vůči povětrnostním vlivům. Na některých místech může být plážový písek tak koncentrovaný v magnetitu, že by mohl být použit jako železná ruda. Na Novém Zélandu se k výrobě oceli používá ložisko písku zvané Ironsand.

Magnetit se v povětrnostním prostředí mění na hematit, goethit nebo jiné oxidy a hydroxidy železa. Martit je po magnetitu pseudomorfní hematit.

Magnetit je běžný těžký minerál v písku. Tato hornina je přeměněným pískovým ložiskem, které se zdá být velmi bohaté na těžké minerály magnetit (černý) a granát (červený). Poloostrov Varanger, severní Norsko. Šířka vzorku 18 cm.

Aktinolit (zelený) s magnetitem a kalcitem. Kiruna, Švédsko. Šířka vzorku 8 cm.

Krystaly magnetitu, které ve světlém písku tvoří černé pruhy. Je to jedna z nejběžnějších složek těžkých minerálů v písku. White Park Bay, Severní Irsko.

Magnetit s minerálním tremolitem skupiny amphibole ve skarnu. Skarn je kontaktní metasomatická hornina. Vzniká, když horké křemičité magma přichází do styku s uhličitanovými venkovskými horninami (dolomit, vápenec, mramor). Výsledkem je neobvyklé seskupení kalciumsilikátových minerálů, jako je tremolit, diopsid, andradit, wollastonit atd. Tyto horniny také často obsahují rudné minerály, protože pozdně magmatické tekutiny jsou obvykle obohaceny o nekompatibilní chemické prvky, které nemají místo v krystalové struktuře běžných magmatické minerály. Skarn byl původně termín horníků pro minerály gangu (kalc-silikáty) obklopující rudné žíly. Šířka vzorku 8 cm.

Magnetit ve skarnu. Gangue minerály jsou hadec a mastek. Tyto minerály naznačují, že musí existovat hlavní zdroj hořčíku. Tyto horniny skutečně vznikly, když do nich vniklo magma a reagovalo s dolomitickým (Mg-Ca-uhličitanovým) mramorem. Tapuli, Švédsko. Šířka vzorku 11 cm.

Vzorek skarnu s magnetitem, diopsidem (Ca-Mg-pyroxen) a kalcitem. Tapuli, Švédsko. Šířka vzorku 12 cm.

Magnetit je běžný hydrotermální minerál, který se vyskytuje v křemenných žilách s jinými rudnými minerály. Tento vzorek také obsahuje křemen (bílý), pyrit a chalkopyrit. Hannukainen, Finsko. Šířka vzorku 11 cm.

Použití

Magnetit je hlavním zdrojem železa. Pruhované železné formace jsou prekambrické metasedimentární horniny, kde je fáze obsahující železo obvykle magnetit nebo hematit. Velmi bohatá magnetitická železná ruda je v Kiruně (severní Švédsko), i když podrobnosti formace nejsou jasné (nejedná se o pruhovanou formaci). Těží se také železné rudy související se skarnem, i když mají tendenci být méně objemné. Železo lze také extrahovat ze sedimentů rýžoviště (těžký minerální písek).

Průmyslově se používá jako surovina při výrobě jiných materiálů s obsahem železa. Magnetit se používá k výrobě betonu s vysokou hustotou do jaderných reaktorů. Používá se také jako černý pigment2.

Přirozeně magnetizovaný magnetit se nazývá lodestone. Normálně je přitahován pouze magnetem na ruce, ale magnetit sám o sobě nepřitahuje předměty ze železa. Lodestone je jiný, protože to také dělá a snadno se vyrovná podél magnetických linií Země. Díky tomu je lodestone užitečný v navigaci jako přirozený magnetický kompas. Není zcela jasné, proč jsou některé magnetity přirozeně magnetizovány, ale kamenné kameny obsahují inkluze maghemitu (minerál spinelové skupiny) a jedna teorie jej spojuje s magnetickými poli obklopujícími blesky. To by mohlo vysvětlit, proč se lodestones nacházejí blízko povrchu, nikoli z hlubinných dolů na železo.

Krystaly magnetitu byly nalezeny v mozcích několika druhů, včetně lidí. Předpokládá se, že ptáci by to mohli využít k navigaci, ale není jasné, jaké výhody mohou lidem poskytnout.

Masivní kus železné rudy, který je složen z téměř čistého magnetitu. Železná ruda z Kiruny je světově proslulá jako velmi bohatá vysoce kvalitní ruda. Ve srovnání s obvyklými silikátovými horninami je vzorek velmi těžký. Kiruna, Švédsko. Šířka vzorku 13 cm.

Magnetit s jaspisem a hematitem. Tyto minerály pocházejí z hydrotermálně změněné oceánské kůry. Horká nově vytvořená oceánská kůra na středooceánském hřebeni je plná trhlin, které umožňují mořské vodě proniknout do kůry. Voda se při cirkulaci ve skalách zahřívá a vyluhuje kovy z čedičové kůry. Kovy se vysráží, když tato velmi horká a na kov bohatá voda znovu vstoupí do oceánu prostřednictvím černých kuřáků. Tato kovová ložiska jsou známá jako ložiska rudy typu SedEx (sedimentární exhalativní). Løkken ophiolite, Norsko. Šířka vzorku 13 cm.

Tvorba pásového železa (BIF) typu Algoma z archaeanu. Magnetit je hlavním minerálem železné rudy v těchto velmi starých železných rudách. Tvorba pruhovaného železa je hlavním zdrojem železa, i když většina těchto ložisek pochází z prvohor. Bjørnevatn, Norsko. Šířka vzorku 17 cm.

Tvorba pásového železa typu Superior z ukrajinského Kryvyj Rih. BIF typu Superior jsou hlavním zdrojem železa. Nerostem obsahujícím železo v těchto horninách je obvykle hematit nebo magnetit. Šířka vzorku 10 cm.

Magnetit v křemenu. Bjørnevatn, Norsko. Původní pruhování BIF je narušeno metamorfními procesy. Šířka vzorku 11 cm.

Železná ruda z Kiruny. Hlavními minerály jsou magnetit, kalcit, aktinolit a apatit. Kiruna je největší důl na železo v Evropě. Přesto jsou formační detaily těchto hornin stále špatně pochopeny. Šířka vzorku 14 cm.

Magnetit s živcem. Kiruna, Švédsko. Šířka vzorku 16 cm.

Magnetit s kalcitem (bílý) a pyritem (sulfid železitý). Kiruna, Švédsko. Šířka vzorku 14 cm.

Magnetit v syenitové porfyrii. Kiruna, Švédsko. Šířka vzorku 15 cm.

Toto je písek ze Severního ostrova Nového Zélandu. Používá se jako železná ruda. Černá zrna jsou titanomagnetit (celkový obsah titanu ve vzorku je 4 procenta). Železo tvoří 20 procent vzorku (data XRF). Žlutá zrna jsou silikátové minerály. Šířka pohledu 10 mm.

Je hlavní složkou těžké minerální frakce písku. Spousta černých minerálů na této zlaté pánvi jsou magnetitová zrna. K dispozici je také zlato (žluté skvrny). Tankavaara, Finsko.