Magnetit (Dansk)

Magnetit (Fe3O4) er et almindeligt jernoxidmineral. Det er medlem af spinel-gruppen. Dette er mineraler, der har samme struktur, men som adskiller sig i kemisk sammensætning. Andre bemærkelsesværdige medlemmer af gruppen er kromit og spinel. Magnetit er blandt de to største kilder til jern. Det andet vigtige jernbærende mineral er hæmatit.

Magnetitkrystaller er uigennemsigtige med en let blålig sort farve. Synsbredde 25 mm.

En mere præcis måde at udtrykke den kemiske sammensætning på er at skelne mellem di- og trivalent jern: Fe2 + Fe23 + O4. Dette er dog den ideelle sammensætning af slutmedlemmer. Reelle krystaller, der findes i naturen, indeholder næsten altid variabel mængde Al, Cr, Mn3 + og Ti4 +, der erstatter Fe3 + og Ca, Mn2 +, Mg, der erstatter Fe2 +. Titaniferous sort hedder titanomagnetit. Udtrykket er blevet anvendt noget løst, men det er bedst at begrænse det til de sorter, hvor ulvöspinelfasen kan demonstreres ved røntgenanalyse1. Ulvöspinel er et slutmedlem i spinelgruppen med følgende sammensætning: Fe22 + TiO4.

Sammensætningen udtrykt som Fe3O4 kan forårsage en vis forvirring. Oxygen har en oxidationstilstand på -2, og jern har normalt oxidationstilstande på henholdsvis +2 eller +3 (henholdsvis jern og jern). For at danne en krystal skal disse oxidationstilstande balancere eller annullere hinanden, men 4 × -2 = -8, som ikke er balance mellem 6 (2 × 3) eller 9 (3 × 3). Er der en fejl i formlen?

Ikke rigtig. For at overvinde dette problem er det nyttigt at behandle det som en blanding af to jernoxider med oxidationstilstande på henholdsvis +3 og +2 (Fe2O3 og FeO), der kombineres på en bestemt måde og danner magnetitkrystaller. Det er vigtigt at understrege, at magnetit ikke er en blanding i streng forstand. Det er et krystallinsk fast stof, hvor forskellige jernatomer kemisk kombineres med iltatomer.

Magnetit (grålig sort), der viser typiske oktaedriske krystalformer. Gult mineral er chalcopyrit. Synsbredde 30 mm. Skarn-relateret polymetallisk malmaflejring. Hannukainen, Finland.

Egenskaber

Den mest slående egenskab ved magnetit er meget stærk ferrimagnetisme. Det gør mineralet let identificerbart, fordi det er stærkt tiltrukket af en håndmagnet. Ferrimagnetisme er forårsaget af modsatte, men ulige magnetiske øjeblikke inden for krystallerne, hvilket resulterer i permanent og spontan magnetisering af materialet.

Tilstedeværelsen af di- og trivalent jern i krystalgitteret er grunden til, at magnetit er så stærkt magnetisk. Divalent (+2) og trivalent (+3) jern har ulige magnetiske øjeblikke, der ikke balancerer hinanden. Magnetit er det mest magnetiske mineral.

Højt jernindhold giver magnetit sin uigennemsigtighed og sorte farve. Spinel, der deler den samme struktur, er variabelt farvet og gennemsigtig, fordi den i stedet indeholder magnesium og aluminium eller jern.

Magnetit er tæt (mineralvægt 5.20) mineral. Dette ligger betydeligt over almindelige silikatmineraler (normalt 2,5–3,5), hvorfor sten, der indeholder mærkbar mængde magnetit, føles tunge i håndprøven. Hårdhed er ca. 6 på Mohs-skalaen. Magnetit har ingen spaltning, men afsked kan være forskellig. Krystaller er skøre og brud er ujævne.

Sådan justerer magnetitisk sand sig i nærvær af et stærkt eksternt magnetfelt. Der er en neodymmagnet placeret under prøven. Krystaller fra Talofofo Beach, Guam, USA. Synsbredde 10 mm.

Forekomst

Magnetit er et meget almindeligt (men normalt tilbehør) mineral i vulkanske og metamorfe klipper. Det forekommer i en bred vifte af vulkanske klipper som små oktaedriske eller anhedrale korn. Det kan danne større segregeringer i kontaktmetasomatiserede carbonatsten (skarns), hvor det er forbundet med calcit og calc-silikatmineraler som diopside, andradit, actinolit, tremolit osv.

Massiv variation kan også forekomme i nogle mafiske lagdelte indtrængen. Det kan dannes i regionalt metamorfoserede klipper, hvor det dannes på bekostning af jernhydroxider (goethit, limonit) og oxider (hæmatit).

Det er det vigtigste jernbærende mineral i det ældste Algoma-type båndjern formationer, hvor det er forbundet med chert.

Magnetit er blandt de mest almindelige mineraler i tung mineralfraktion af sand. Dens korn i sand er generelt meget mindre end lettere mineralkorn på grund af forskellig bundfældningshastighed. De fleste magnetitkorn i sand er afrundede, men nogle viser karakteristisk oktaedrisk morfologi. Det er aldrig aflangt på grund af det kubiske (isometriske) krystalsystem.

Magnetit er almindeligt i sand, fordi det er rigeligt i mange klippetyper, og det er også moderat modstandsdygtigt over for vejrlig. Nogle steder kan strandsand være så koncentreret i magnetit, at det kan bruges som jernmalm. I New Zealand bruges en sandaflejring kaldet Ironsand til fremstilling af stål.

Magnetit ændres i vejrforholdene til hæmatit, goethit eller andre jernoxider og hydroxider. Martite er en pseudomorf hæmatit efter magnetit.

Magnetit er et almindeligt tungt mineral i sand. Denne klippe er en metamorfoseret sandaflejring, som synes at være meget rig på tunge mineraler magnetit (sort) og granat (rød). Varanger-halvøen, Nord-Norge. Prøvebredde 18 cm.

Actinolit (grøn) med magnetit og calcit. Kiruna, Sverige. Prøvebredde 8 cm.

Magnetitkrystaller, der danner sorte striber i lyst sand. Det er en af de mest almindelige bestanddele af tunge mineraler i sand. White Park Bay, Nordirland.

Magnetit med amfibolgruppe mineralsk tremolit i skarn. Skarn er en kontaktmetasomatisk sten. Det dannes, når varm kiselmagma kommer i kontakt med karbonatlandsklipper (dolomit, kalksten, marmor). Resultatet er usædvanlig samling af calc-silikatmineraler som tremolit, diopside, andradit, wollastonit osv. Disse klipper indeholder ofte malmmineraler, fordi sen-magmatiske væsker normalt er beriget med uforenelige kemiske grundstoffer, der ikke har nogen plads i krystalstrukturen af fælles magmatiske mineraler. Skarn var oprindeligt en minearbejderbetegnelse for gangmineraler (calc-silicater) omkring malmvenerne. Prøvebredde 8 cm.

Magnetit i skarn. Gangue mineraler er serpentin og talkum. Disse mineraler antyder, at der skal være en væsentlig kilde til magnesium. Disse klipper blev faktisk dannet, da magma trængte ind og reagerede med dolomitisk (Mg-Ca-carbonat) marmor. Tapuli, Sverige. Prøvebredde 11 cm.

Skarn-prøve med magnetit, diopside (Ca-Mg-pyroxen) og calcit. Tapuli, Sverige. Prøvebredde 12 cm.

Magnetit er et almindeligt hydrotermisk mineral, der forekommer i kvartsår med andre malmmineraler. Denne prøve indeholder også kvarts (hvid), pyrit og chalcopyrite. Hannukainen, Finland. Prøvebredde 11 cm.

Anvendelser

Magnetit er en vigtig kilde til jern. Bandede jernformationer er prækambriske metasedimentære klipper, hvor den jernbærende fase normalt er enten magnetit eller hæmatit. Meget rig magnetitisk jernmalm er i Kiruna (Nordsverige), selvom formationsdetaljerne ikke er klare (det er ikke dannet jernbånd). Skarn-relaterede jernmalm udvindes også, selvom de har tendens til at være mindre voluminøse. Jern kan også ekstraheres fra placeringsaflejringer (tungt mineralsk sand).

Det anvendes industrielt som råmateriale til fremstilling af andre jernbærende materialer. Magnetit er blevet brugt til at fremstille beton med høj densitet til atomreaktorer. Det bruges også som et sort pigment2.

Naturligt magnetiseret magnetit kaldes lodestone. Normalt tiltrækkes det kun af håndmagnet, men magnetit i sig selv tiltrækker ikke genstande af jern. Lodestone er anderledes, fordi det også gør det, og det tilpasser sig let langs jordens magnetiske linjer. Dette gør lodestone nyttig til navigation som et naturligt magnetisk kompas. Det er ikke helt klart, hvorfor nogle magnetitter naturligt magnetiseres, men lodsten indeholder indeslutninger af maghemit (spinelgruppemineral), og en teori forbinder det med magnetfelter omkring lynbolte. Dette kunne forklare, hvorfor lodsten findes tæt på overfladen, ikke fra dybe jernminer.

Magnetitkrystaller er fundet i hjernen hos flere arter, inklusive mennesker. Det er blevet antaget, at fugle kunne bruge det til at navigere, men det er ikke klart, hvilke fordele de kan give mennesker.

Massivt stykke jernmalm, som er sammensat af næsten ren magnetit. Jernmalm fra Kiruna er verdensberømt som en meget rig malm af høj kvalitet. Prøven føles meget tung sammenlignet med sædvanlige silikatsten. Kiruna, Sverige. Prøvebredde 13 cm.

Magnetit med jaspis og hæmatit. Disse mineraler kommer fra den hydrotermisk ændrede oceaniske skorpe. Varmt nydannet oceanisk skorpe ved midterhavsryggen er fuld af revner, der gør det muligt for havvand at trænge ind i skorpen. Vand opvarmes, når det cirkulerer inden for klipperne og udvaskes metaller ud af basaltiskorpen. Metaller udfældes, når dette meget varme og metalrige vand kommer ind i havet igen gennem sorte rygere. Disse metalaflejringer er kendt som SedEx-type (sedimentære udåndingsmidler) malmaflejringer. Løkken ophiolite, Norge. Prøvebredde 13 cm.

Algomatype båndede jernformationer (BIF) fra Archaean. Magnetit er det vigtigste jernholdige malmmineral i disse meget gamle jernmalm. Dannelse af jern med jern er den vigtigste kilde til jern, selvom størstedelen af disse aflejringer er fra proterozoikum. Bjørnevatn, Norge. Prøvebredde 17 cm.

Formet jernformation af overlegen type fra Kryvyi Rih, Ukraine. Superior-BIFer er hovedkilden til jern. Jernbærende mineral i disse klipper er normalt enten hæmatit eller magnetit. Prøvebredde 10 cm.

Magnetit i kvarts. Bjørnevatn, Norge. Den oprindelige banding af BIF forstyrres af de metamorfe processer. Prøvebredde 11 cm.

Jernmalm fra Kiruna. De vigtigste mineraler er magnetit, calcit, actinolit og apatit. Kiruna er den største jernmine i Europa. Alligevel er formationsdetaljerne for disse klipper stadig dårligt forstået. Prøvebredde 14 cm.

Magnetit med feltspat. Kiruna, Sverige. Prøvebredde 16 cm.

Magnetit med calcit (hvid) og pyrit (jernsulfid). Kiruna, Sverige. Prøvebredde 14 cm.

Magnetit i syenitporfyr. Kiruna, Sverige. Prøvebredde 15 cm.

Dette er sand fra Nordøen New Zealand. Det bruges som jernmalm. De sorte korn er titanomagnetit (det samlede indhold af titanium i prøven er 4 procent). Jern udgør 20 procent af prøven (XRF-data). Gule korn er silikatmineraler. Synsbredde 10 mm.

Det er en vigtig bestanddel i en tung mineralfraktion af sand. Masser af sorte mineraler på denne guldpande er magnetitkorn. Der er også guld (gule pletter). Tankavaara, Finland.