Magnetite (Italiano)

La magnetite (Fe3O4) è un comune minerale di ossido di ferro. È un membro del gruppo degli spinelli. Questi sono minerali che condividono la stessa struttura ma differiscono nella composizione chimica. Altri membri notevoli del gruppo sono la cromite e lo spinello. La magnetite è tra le due principali fonti di ferro. Laltro importante minerale contenente ferro è lematite.

I cristalli di magnetite sono opachi con un colore nero leggermente bluastro. Larghezza di vista 25 mm.

Un modo più preciso per esprimere la composizione chimica è distinguere tra ferro bivalente e trivalente: Fe2 + Fe23 + O4. Tuttavia, questa è la composizione ideale del membro finale. I veri cristalli trovati in natura contengono quasi sempre quantità variabili di Al, Cr, Mn3 + e Ti4 + che sostituiscono Fe3 + e Ca, Mn2 +, Mg che sostituiscono Fe2 +. La varietà titanifera è chiamata titanomagnetite. Il termine è stato applicato in modo un po approssimativo, ma è meglio limitarlo a quelle varietà in cui la fase ulvöspinel può essere dimostrata mediante analisi a raggi X1. Ulvöspinel è un membro finale del gruppo spinello con la seguente composizione: Fe22 + TiO4.

La composizione espressa come Fe3O4 può causare una certa confusione. Lossigeno ha uno stato di ossidazione di -2 e il ferro di solito ha stati di ossidazione di +2 o +3 (ferro ferroso e ferrico, rispettivamente). Per formare un cristallo, questi stati di ossidazione devono bilanciarsi o annullarsi a vicenda, ma 4 × -2 = -8 che non equilibra 6 (2 × 3) o 9 (3 × 3). Cè un errore nella formula?

Non proprio. Per ovviare a questo problema è utile trattarlo come una miscela di due ossidi di ferro con stati di ossidazione rispettivamente di +3 e +2 (Fe2O3 e FeO) che si combinano in un certo modo e formano cristalli di magnetite. È importante capire che la magnetite non è una miscela in senso stretto. È un solido cristallino in cui diversi atomi di ferro sono chimicamente combinati con atomi di ossigeno.

Magnetite (nero grigiastro) che mostra le tipiche forme di cristallo ottaedrico. Il minerale giallo è la calcopirite. Larghezza di vista 30 mm. Deposito di minerali polimetallici legati allo skarn. Hannukainen, Finlandia.

Proprietà

La proprietà più sorprendente della magnetite è il ferrimagnetismo molto forte. Rende il minerale facilmente identificabile perché fortemente attratto da una mano magnetica. Il ferrimagnetismo è causato da momenti magnetici opposti ma disuguali allinterno dei cristalli che si traducono in una magnetizzazione permanente e spontanea del materiale.

La presenza di ferro di- e trivalente nel reticolo cristallino è il motivo per cui la magnetite è così fortemente magnetica. Il ferro bivalente (+2) e trivalente (+3) hanno momenti magnetici disuguali che non si bilanciano a vicenda. La magnetite è il minerale più magnetico.

Lalto contenuto di ferro conferisce alla magnetite la sua opacità e il suo colore nero. Lo spinello che condivide la stessa struttura è di colore variabile e trasparente perché contiene magnesio e alluminio invece o ferro.

La magnetite è un minerale denso (gravità specifica 5.20). Questo è notevolmente superiore ai comuni minerali di silicato (di solito 2,5-3,5), motivo per cui le rocce contenenti una quantità apprezzabile di magnetite sembrano pesanti nel campione della mano. La durezza è di circa 6 sulla scala di Mohs. La magnetite non ha scissione ma la separazione può essere distinta. I cristalli sono fragili e la frattura non è uniforme.

È così che la sabbia magnetitica si allinea in presenza di un forte campo magnetico esterno. Cè un magnete al neodimio posizionato sotto il campione. Cristalli di Talofofo Beach, Guam, USA. Larghezza di vista 10 mm.

Presenza

La magnetite è un minerale molto comune (ma di solito accessorio) nelle rocce ignee e metamorfiche. Si trova in unampia varietà di rocce ignee come piccoli grani ottaedrici o anedrici. Può formare segregazioni più grandi nelle rocce carbonatiche metasomatizzate a contatto (skarn) dove è associato a minerali di calcite e calc-silicato come diopside, andradite, actinolite, tremolite, ecc.

Può anche verificarsi una varietà enorme in alcuni intrusioni stratificate mafiche. Può formarsi in rocce metamorfizzate a livello regionale dove si forma a spese degli idrossidi di ferro (goethite, limonite) e degli ossidi (ematite).

È il principale minerale contenente ferro nel più antico ferro fasciato di tipo Algoma formazioni in cui è associata alla selce.

La magnetite è tra i minerali più comuni nella frazione minerale pesante della sabbia. I suoi granelli nella sabbia sono generalmente molto più piccoli dei grani minerali più leggeri a causa della diversa velocità di sedimentazione. La maggior parte dei granuli di magnetite nella sabbia sono arrotondati, ma alcuni mostrano una morfologia ottaedrica caratteristica. Non è mai allungato a causa del sistema cristallino cubico (isometrico).

La magnetite è comune nella sabbia perché è abbondante in molti tipi di roccia ed è anche moderatamente resistente agli agenti atmosferici. In alcuni punti la sabbia della spiaggia può essere così concentrata nella magnetite da poter essere utilizzata come minerale di ferro. In Nuova Zelanda un deposito di sabbia chiamato Ironsand viene utilizzato per produrre acciaio.

La magnetite viene alterata nellambiente di esposizione agli agenti atmosferici in ematite, goethite o altri ossidi di ferro e idrossidi. La martite è unematite pseudomorfa dopo la magnetite.

La magnetite è un minerale pesante comune nella sabbia. Questa roccia è un deposito di sabbia metamorfizzato che sembra essere molto ricco di minerali pesanti magnetite (nero) e granato (rosso). Penisola di Varanger, Norvegia settentrionale. Larghezza del campione 18 cm.

Actinolite (verde) con magnetite e calcite. Kiruna, Svezia. Larghezza del campione 8 cm.

Cristalli di magnetite che formano strisce nere nella sabbia chiara. È uno dei componenti più comuni dei minerali pesanti nella sabbia. White Park Bay, Irlanda del Nord.

Magnetite con tremolite minerale del gruppo anfibolo nello skarn. Skarn è una roccia metasomatica a contatto. Si forma quando il magma silicico caldo viene a contatto con rocce campestri carbonatiche (dolomite, calcare, marmo). Il risultato è un insolito assemblaggio di minerali di calc-silicato come tremolite, diopside, andradite, wollastonite, ecc. Queste rocce contengono spesso anche minerali minerali perché i fluidi magmatici tardo sono solitamente arricchiti in elementi chimici incompatibili che non hanno posto nella struttura cristallina del comune minerali magmatici. Skarn era originariamente un termine minatore per i minerali di ganga (calc-silicati) che circondano le vene del minerale. Larghezza del campione 8 cm.

Magnetite in skarn. I minerali della ganga sono serpentino e talco. Questi minerali suggeriscono che deve esserci unimportante fonte di magnesio. Queste rocce infatti si sono formate quando il magma si è intruso e ha reagito con il marmo dolomitico (Mg-Ca-carbonato). Tapuli, Svezia. Larghezza del campione 11 cm.

Campione di skarn con magnetite, diopside (Ca-Mg-pirosseno) e calcite. Tapuli, Svezia. Larghezza del campione 12 cm.

La magnetite è un minerale idrotermale comune che si trova nelle vene di quarzo con altri minerali minerali. Questo campione contiene anche quarzo (bianco), pirite e calcopirite. Hannukainen, Finlandia. Larghezza del campione 11 cm.

Usi

La magnetite è una delle principali fonti di ferro. Le formazioni di ferro a bande sono rocce metasedimentarie precambriane in cui la fase portante il ferro è solitamente magnetite o ematite. Il minerale di ferro magnetitico molto ricco si trova a Kiruna (Svezia settentrionale) sebbene i dettagli della formazione non siano chiari (non si tratta di formazione di ferro a bande). Anche i minerali di ferro legati allo skarn vengono estratti sebbene tendano ad essere meno voluminosi. Il ferro può anche essere estratto da depositi di placer (sabbia minerale pesante).

Viene utilizzato industrialmente come materia prima nella produzione di altri materiali contenenti ferro. La magnetite è stata utilizzata per produrre calcestruzzo ad alta densità per i reattori nucleari. Viene anche usato come pigmento nero2.

La magnetite naturalmente magnetizzata è chiamata magnetite. Normalmente è attratto solo dal magnete manuale, ma la magnetite stessa non attira oggetti più pesanti di ferro. La calamita è diversa perché fa anche questo e si allinea prontamente lungo le linee magnetiche della Terra. Questo rende la calamita utile in navigazione come bussola magnetica naturale. Non è del tutto chiaro perché alcune magnetiti siano magnetizzate naturalmente, ma le calamite contengono inclusioni di maghemite (minerale del gruppo spinello) e una teoria la associa ai campi magnetici che circondano i fulmini. Questo potrebbe spiegare perché le calamite si trovano vicino alla superficie, non nelle profonde miniere di ferro.

Cristalli di magnetite sono stati trovati nel cervello di diverse specie, compresi gli esseri umani. È stato ipotizzato che gli uccelli potrebbero utilizzarlo per navigare, ma non è chiaro quali benefici possano fornire alluomo.

Pezzo massiccio di minerale di ferro composto da magnetite quasi pura. Il minerale di ferro di Kiruna è famoso in tutto il mondo come minerale di alta qualità molto ricco. Il campione sembra molto pesante rispetto alle solite rocce di silicato. Kiruna, Svezia. Larghezza del campione 13 cm.

Magnetite con diaspro ed ematite. Questi minerali provengono dalla crosta oceanica idrotermicamente alterata. La calda crosta oceanica appena formata sulla dorsale medio-oceanica è piena di crepe che consentono allacqua di mare di penetrare nella crosta. Lacqua si riscalda quando circola allinterno delle rocce e rilascia i metalli dalla crosta basaltica. I metalli precipitano quando questacqua molto calda e ricca di metalli entra di nuovo nelloceano attraverso i fumatori neri. Questi depositi di metallo sono noti come depositi di minerale di tipo SedEx (esalante sedimentario). Ophiolite di Løkken, Norvegia. Larghezza del campione 13 cm.

Formazione di ferro fasciato di tipo algoma (BIF) di origine archeologica. La magnetite è il principale minerale ferroso contenuto in questi antichissimi minerali ferrosi. La formazione di ferro a bande è la principale fonte di ferro sebbene la maggior parte di questi depositi provenga dal Proterozoico. Bjørnevatn, Norvegia. Larghezza del campione 17 cm.

Formazione di ferro a bande di tipo superiore proveniente da Kryvyi Rih, Ucraina. I BIF di tipo superiore sono la principale fonte di ferro. Il minerale contenente ferro in queste rocce è solitamente ematite o magnetite. Larghezza del campione 10 cm.

Magnetite al quarzo. Bjørnevatn, Norvegia. La fascia originale del BIF è disturbata dai processi metamorfici. Larghezza del campione 11 cm.

Minerale di ferro di Kiruna. I minerali principali sono magnetite, calcite, actinolite e apatite. Kiruna è la più grande miniera di ferro dEuropa. Eppure i dettagli di formazione di queste rocce sono ancora poco conosciuti. Larghezza del campione 14 cm.

Magnetite con feldspato. Kiruna, Svezia. Larghezza del campione 16 cm.

Magnetite con calcite (bianca) e pirite (solfuro di ferro). Kiruna, Svezia. Larghezza del campione 14 cm.

Magnetite in porfido sienite. Kiruna, Svezia. Larghezza del campione 15 cm.

Questa è la sabbia dellIsola del nord della Nuova Zelanda. È usato come minerale di ferro. I grani neri sono titanomagnetite (il contenuto totale di titanio del campione è del 4%). Il ferro costituisce il 20 percento del campione (dati XRF). I grani gialli sono minerali silicati. Larghezza di vista 10 mm.

È uno dei principali costituenti di una frazione minerale pesante della sabbia. Molti minerali neri su questa padella doro sono grani di magnetite. Cè anche loro (macchie gialle). Tankavaara, Finlandia.