Magnetita

La magnetita (Fe3O4) es un mineral de óxido de hierro común. Es miembro del grupo de la espinela. Estos son minerales que comparten la misma estructura pero difieren en su composición química. Otros miembros notables del grupo son la cromita y la espinela. La magnetita se encuentra entre las dos principales fuentes de hierro. El otro mineral importante que contiene hierro es la hematita.

Los cristales de magnetita son opacos con un color negro ligeramente azulado. Ancho de visión 25 mm.

Una forma más precisa de expresar la composición química es diferenciar entre hierro di- y trivalente: Fe2 + Fe23 + O4. Sin embargo, esta es la composición ideal de los miembros finales. Los cristales reales que se encuentran en la naturaleza casi siempre contienen una cantidad variable de Al, Cr, Mn3 + y Ti4 + en sustitución de Fe3 + y Ca, Mn2 +, Mg que reemplaza a Fe2 +. La variedad titanífera se denomina titanomagnetita. El término se ha aplicado de forma algo vaga, pero es mejor restringirlo a aquellas variedades en las que la fase ulvöspinel puede demostrarse mediante análisis de rayos X1. Ulvöspinel es un miembro final del grupo de la espinela con la siguiente composición: Fe22 + TiO4.

La composición expresada como Fe3O4 puede causar cierta confusión. El oxígeno tiene un estado de oxidación de -2, y el hierro suele tener estados de oxidación de +2 o +3 (hierro ferroso y férrico, respectivamente). Para formar un cristal, estos estados de oxidación deben equilibrarse o cancelarse entre sí, pero 4 × -2 = -8, que no equilibra 6 (2 × 3) o 9 (3 × 3). ¿Hay algún error en la fórmula?

Realmente no. Para superar este problema es útil tratarlo como una mezcla de dos óxidos de hierro con estados de oxidación de +3 y +2 respectivamente (Fe2O3 y FeO) que se combinan de cierta manera y forman cristales de magnetita. Es importante comprender que la magnetita no es una mezcla en sentido estricto. Es un sólido cristalino en el que diferentes átomos de hierro se combinan químicamente con átomos de oxígeno.

Magnetita (negro grisáceo) que presenta formas típicas de cristales octaédricos. El mineral amarillo es calcopirita. Ancho de visión 30 mm. Depósito de mineral polimetálico relacionado con Skarn. Hannukainen, Finlandia.

Propiedades

La propiedad más llamativa de la magnetita es el ferrimagnetismo muy fuerte. Hace que el mineral sea fácilmente identificable porque es fuertemente atraído por un imán de mano. El ferrimagnetismo es causado por momentos magnéticos opuestos pero desiguales dentro de los cristales, lo que da como resultado una magnetización permanente y espontánea del material.

La presencia de hierro di y trivalente en la red cristalina es la razón por la que la magnetita es tan fuertemente magnética. El hierro divalente (+2) y trivalente (+3) tienen momentos magnéticos desiguales que no se equilibran entre sí. La magnetita es el mineral más magnético.

El alto contenido de hierro le da a la magnetita su opacidad y color negro. La espinela que comparte la misma estructura es de color variable y transparente porque contiene magnesio y aluminio en su lugar o hierro.

La magnetita es un mineral denso (gravedad específica 5.20). Esto está considerablemente por encima de los minerales de silicato comunes (generalmente 2.5-3.5), razón por la cual las rocas que contienen una cantidad apreciable de magnetita se sienten pesadas en la muestra manual. La dureza es de aproximadamente 6 en la escala de Mohs. La magnetita no tiene hendidura pero la partición puede ser distinta. Los cristales son frágiles y la fractura es irregular.

Así es como la arena magnetítica se alinea en presencia de un fuerte campo magnético externo. Hay un imán de neodimio colocado debajo de la muestra. Cristales de Talofofo Beach, Guam, USA. Ancho de visión 10 mm.

Ocurrencia

La magnetita es un mineral muy común (pero generalmente accesorio) en rocas ígneas y metamórficas. Ocurre en una amplia variedad de rocas ígneas como pequeños granos octaédricos o anédricos. Puede formar segregaciones más grandes en rocas carbonatadas metasomatizadas por contacto (skarns) donde se asocia con calcita y minerales de calca silicato como diópsido, andradita, actinolita, tremolita, etc.

También puede ocurrir una variedad masiva en algunos intrusiones máficas en capas. Puede formarse en rocas metamorfoseadas regionalmente donde se forma a expensas de hidróxidos de hierro (goethita, limonita) y óxidos (hematita).

Es el principal mineral que contiene hierro en el hierro en bandas de tipo Algoma más antiguo formaciones donde se asocia con el sílex.

La magnetita se encuentra entre los minerales más comunes en la fracción mineral pesada de la arena. Sus granos en la arena son generalmente mucho más pequeños que los granos minerales más ligeros debido a la diferente velocidad de sedimentación. La mayoría de los granos de magnetita en la arena son redondeados, pero algunos muestran una morfología octaédrica característica. Nunca se alarga debido al sistema de cristal cúbico (isométrico).

La magnetita es común en la arena porque es abundante en muchos tipos de rocas y también es moderadamente resistente a la intemperie. En algunos lugares, la arena de la playa puede estar tan concentrada en magnetita que podría usarse como mineral de hierro. En Nueva Zelanda se utiliza un depósito de arena llamado Ironsand para fabricar acero.

La magnetita se altera en el entorno de intemperie a hematita, goethita u otros óxidos e hidróxidos de hierro. La martita es una hematita pseudomorfa después de la magnetita.

La magnetita es un mineral pesado común en la arena. Esta roca es un depósito de arena metamorfoseada que parece ser muy rica en minerales pesados magnetita (negro) y granate (rojo). Península de Varanger, en el norte de Noruega. Ancho de muestra 18 cm.

Actinolita (verde) con magnetita y calcita. Kiruna, Suecia. Ancho de muestra 8 cm.

Cristales de magnetita formando franjas negras en arena clara. Es uno de los componentes más comunes de los minerales pesados en la arena. White Park Bay, Irlanda del Norte.

Magnetita con tremolita mineral del grupo anfíbol en skarn. Skarn es una roca metasomática de contacto. Se forma cuando el magma silícico caliente entra en contacto con rocas del campo carbonatadas (dolomita, piedra caliza, mármol). El resultado es un ensamblaje inusual de minerales de calc-silicato como tremolita, diópsido, andradita, wollastonita, etc. Estas rocas también contienen frecuentemente minerales porque los fluidos magmáticos tardíos suelen estar enriquecidos en elementos químicos incompatibles que no tienen lugar en la estructura cristalina de minerales magmáticos. Skarn fue originalmente un término minero para los minerales de ganga (calc-silicatos) que rodean las vetas de mineral. Ancho de muestra 8 cm.

Magnetita en skarn. Los minerales de la ganga son la serpentina y el talco. Estos minerales insinúan que debe haber una fuente importante de magnesio. De hecho, estas rocas se formaron cuando el magma entró y reaccionó con el mármol dolomítico (carbonato de Mg-Ca). Tapuli, Suecia. Ancho de la muestra 11 cm.

Muestra de Skarn con magnetita, diópsido (Ca-Mg-piroxeno) y calcita. Tapuli, Suecia. Ancho de la muestra 12 cm.

La magnetita es un mineral hidrotermal común que se encuentra en las vetas de cuarzo con otros minerales. Esta muestra también contiene cuarzo (blanco), pirita y calcopirita. Hannukainen, Finlandia. Ancho de muestra 11 cm.

Usos

La magnetita es una fuente importante de hierro. Las formaciones de hierro en bandas son rocas metasedimentarias precámbricas donde la fase que contiene hierro suele ser magnetita o hematita. El mineral de hierro magnetítico muy rico se encuentra en Kiruna (norte de Suecia), aunque los detalles de la formación no están claros (no es formación de hierro en bandas). También se extraen minerales de hierro relacionados con el skarn, aunque tienden a ser menos voluminosos. El hierro también se puede extraer de depósitos de placer (arena mineral pesada).

Se utiliza industrialmente como materia prima en la fabricación de otros materiales que contienen hierro. La magnetita se ha utilizado para fabricar hormigón de alta densidad para reactores nucleares. También se utiliza como pigmento negro2.

La magnetita magnetizada naturalmente se llama piedra imán. Normalmente solo se siente atraído por el imán de mano, pero la magnetita en sí no atrae objetos como el hierro. Lodestone es diferente porque también lo hace y se alinea fácilmente a lo largo de las líneas magnéticas de la Tierra. Esto hace que la piedra imán sea útil en la navegación como una brújula magnética natural. No está del todo claro por qué algunas magnetitas están magnetizadas naturalmente, pero las piedras imán contienen inclusiones de maghemita (mineral del grupo de la espinela) y una teoría lo asocia con los campos magnéticos que rodean los rayos. Esto podría explicar por qué las piedras imán se encuentran cerca de la superficie, no en las minas de hierro profundas.

Se han encontrado cristales de magnetita en el cerebro de varias especies, incluidos los humanos. Se ha planteado la hipótesis de que las aves podrían utilizarlo para navegar, pero no está claro qué beneficios pueden proporcionar a los humanos.

Gran trozo de mineral de hierro compuesto de magnetita casi pura. El mineral de hierro de Kiruna es mundialmente famoso por ser un mineral muy rico de alta ley. La muestra se siente muy pesada en comparación con las rocas de silicato habituales. Kiruna, Suecia. Ancho de muestra 13 cm.

Magnetita con jaspe y hematita. Estos minerales provienen de la corteza oceánica alterada hidrotermalmente. La corteza oceánica caliente recién formada en la dorsal oceánica está llena de grietas que permiten que el agua de mar se inmiscuya en la corteza. El agua se calienta cuando circula dentro de las rocas y lixivia los metales de la corteza basáltica. Los metales se precipitan cuando esta agua muy caliente y rica en metales entra de nuevo al océano a través de los fumadores negros. Estos depósitos de metal se conocen como depósitos de mineral de tipo SedEx (exhalativo sedimentario). Løkken ophiolite, Noruega. Ancho de la muestra 13 cm.

Formación de hierro en bandas tipo Algoma (BIF) del Archaean. La magnetita es el principal mineral que contiene hierro en estos minerales de hierro muy antiguos. La formación de bandas de hierro es la principal fuente de hierro, aunque la mayoría de estos depósitos son del Proterozoico. Bjørnevatn, Noruega. Ancho de muestra 17 cm.

Formación de hierro en bandas de tipo superior de Kryvyi Rih, Ucrania. Los BIF de tipo superior son la principal fuente de hierro. El mineral que contiene hierro en estas rocas suele ser hematita o magnetita. Ancho de muestra 10 cm.

Magnetita en cuarzo. Bjørnevatn, Noruega. Las bandas originales de BIF se ven perturbadas por los procesos metamórficos. Ancho de muestra 11 cm.

Mineral de hierro de Kiruna. Los principales minerales son magnetita, calcita, actinolita y apatita. Kiruna es la mina de hierro más grande de Europa. Sin embargo, los detalles de la formación de estas rocas aún no se conocen bien. Ancho de muestra 14 cm.

Magnetita con feldespato. Kiruna, Suecia. Ancho de muestra 16 cm.

Magnetita con calcita (blanca) y pirita (sulfuro de hierro). Kiruna, Suecia. Ancho de muestra 14 cm.

Magnetita en pórfido de sienita. Kiruna, Suecia. Ancho de muestra 15 cm.

Esta es arena de la Isla Norte de Nueva Zelanda. Se utiliza como mineral de hierro. Los granos negros son titanomagnetita (el contenido total de titanio de la muestra es del 4 por ciento). El hierro constituye el 20 por ciento de la muestra (datos XRF). Los granos amarillos son minerales de silicato. Ancho de visión 10 mm.

Es un componente importante en una fracción mineral pesada de arena. Muchos minerales negros en esta bandeja de oro son granos de magnetita. También hay oro (manchas amarillas). Tankavaara, Finlandia.