マグネタイト

8月 5, 2020

マグネタイト

マグネタイト（Fe3O4）は、一般的な酸化鉄鉱物です。スピネル族のメンバーです。これらは同じ構造を共有しますが、化学組成が異なる鉱物です。グループの他の注目すべきメンバーは、クロマイトとスピネルです。マグネタイトは鉄の2つの主要な供給源の1つです。他の重要な鉄含有鉱物はヘマタイトです。

マグネタイトの結晶は不透明で、わずかに青みがかった黒色です。視野幅25mm。

化学組成をより正確に表現する方法は、2価と3価の鉄Fe2 + Fe23 + O4を区別することです。ただし、これは理想的な端成分構成です。自然界に見られる実際の結晶には、ほとんどの場合、Fe3 +の代わりにAl、Cr、Mn3 +、Ti4 +が含まれ、Fe2 +の代わりにCa、Mn2 +、Mgが含まれています。チタンの品種はチタノマグネタイトと呼ばれています。この用語はやや緩く適用されていますが、X線分析によってulvöspinel相を示すことができる品種に限定するのが最善です1。 Ulvöspinelは、次の組成を持つスピネル族の端成分です：Fe22 + TiO4。

Fe3O4として表される組成は、混乱を引き起こす可能性があります。酸素の酸化状態は-2で、鉄の酸化状態は通常+2または+3です（それぞれ鉄と第二鉄）。結晶を形成するには、これらの酸化状態は互いにバランスをとるか相殺する必要がありますが、4×-2 = -8であり、6（2×3）または9（3×3）のバランスをとっていません。数式に誤りはありますか？

そうではありません。この問題を克服するには、酸化状態がそれぞれ+3と+2の2つの酸化鉄（Fe2O3とFeO）の混合物として扱い、特定の方法で結合してマグネタイト結晶を形成することが有用です。マグネタイトは厳密な意味での混合物ではないことを理解することが重要です。これは、さまざまな鉄原子が酸素原子と化学的に結合した結晶性の固体です。

典型的な八面体の結晶形状を示すマグネタイト（灰色がかった黒）。黄色の鉱物は黄銅鉱です。ビューの幅30mm。スカルン関連の多金属鉱床。フィンランド、ハンヌカイネン。

特性

マグネタイトの最も顕著な特性は、非常に強いフェリ磁性です。手の磁石に強く引き付けられるため、鉱物を簡単に識別できます。フェリ磁性は、結晶内の反対の、しかし等しくない磁気モーメントによって引き起こされ、その結果、材料の永久的かつ自発的な磁化が生じます。

結晶格子に二価および三価の鉄が存在することが、マグネタイトが非常に強い磁性を帯びている理由です。二価（+2）と三価（+3）の鉄は、互いにバランスが取れていない不均等な磁気モーメントを持っています。マグネタイトは最も磁性のある鉱物です。

鉄含有量が高いと、マグネタイトは不透明で黒色になります。同じ構造を共有するスピネルは、代わりにマグネシウムとアルミニウム、または鉄を含んでいるため、さまざまな色と透明度があります。

マグネタイトは密度の高い（比重5.20）鉱物です。これは、一般的なケイ酸塩鉱物（通常は2.5〜3.5）を大幅に上回っています。そのため、かなりの量の磁鉄鉱を含む岩石は、手作業のサンプルで重く感じます。硬度はモース硬度で約6です。マグネタイトには劈開はありませんが、別れは異なる場合があります。結晶はもろく、破壊は不均一です。

これは、強い外部磁場の存在下で磁性砂がそれ自体を整列させる方法です。サンプルの下にネオジム磁石が配置されています。米国グアムのタロフォフォビーチの結晶。視野幅10mm。

発生

マグネタイトは、火成岩や変成岩によく見られる（ただし通常は付属の）鉱物です。これは、小さな八面体または自形の粒子として、さまざまな火成岩で発生します。接触交代作用を受けた炭酸塩岩（スカルン）では、透輝石、灰鉄柘榴石、緑閃石、透閃石などの方解石や苦鉄質鉱物と関連して、より大きな偏析を形成する可能性があります。

一部の地域でも大量の多様性が発生する可能性があります。苦鉄質の層状侵入。それは、水酸化鉄（針鉄鉱、褐鉄鉱）と酸化物（磁鉄鉱）を犠牲にして形成される地域的に変態した岩石で形成される可能性があります。

これは最古のアルゴマ型縞状鉄鉱の主要な鉄含有鉱物です。チェルトに関連する地層。

マグネタイトは、砂の重鉱物画分で最も一般的な鉱物の1つです。砂の中のその粒子は、沈降速度が異なるため、一般に軽い鉱物粒子よりもはるかに小さいです。砂中のほとんどのマグネタイト粒子は丸みを帯びていますが、特徴的な八面体形態を示すものもあります。立方晶（等尺性）結晶系のため、伸長することはありません。

マグネタイトは多くの種類の岩石に豊富に含まれ、風化にも適度に耐性があるため、砂によく見られます。いくつかの場所では、砂浜はマグネタイトに非常に集中しているため、鉄鉱石として使用できます。ニュージーランドでは、砂鉄と呼ばれる砂鉱床が鉄鋼の製造に使用されています。

マグネタイトは、風化環境でヘマタイト、ゲータイト、またはその他の酸化鉄と水酸化鉄に変化します。マータイトは、マグネタイトに続く仮像ヘマタイトです。

マグネタイトは、砂に含まれる一般的な重鉱物です。この岩は変成した砂の堆積物で、マグネタイト（黒）とガーネット（赤）の重鉱物が非常に豊富に含まれているようです。ノルウェー北部のバランゲル半島。サンプルの幅18cm。

マグネタイトと方解石を含むアクチノライト（緑）。スウェーデン、キルナ。サンプルの幅8cm。

明るい色の砂に黒い縞模様を形成するマグネタイト結晶。これは、砂に含まれる重鉱物の最も一般的な成分の1つです。北アイルランドのホワイトパークベイ。

スカルンに角閃石グループの鉱物透閃石を含む磁鉄鉱。スカルンは接触交代作用のある岩です。高温の珪質マグマが炭酸塩母岩（ドロマイト、石灰岩、大理石）と接触すると形成されます。その結果、透閃石、透輝石、灰鉄柘榴石、珪灰石などのケイ酸塩鉱物の異常な集合体になります。後期マグマ流体は通常、一般的な結晶構造に位置しない不適合な化学元素が豊富であるため、これらの岩石には鉱石鉱物も含まれることがよくあります。マグマ性鉱物。スカルンはもともと、鉱脈を取り巻く脈石鉱物（カルシウムケイ酸塩）の鉱夫用語でした。サンプルの幅8cm。

スカルンのマグネタイト。脈石鉱物は蛇紋石とタルクです。これらのミネラルは、マグネシウムの主要な供給源が存在するに違いないことを示唆しています。これらの岩石は、マグマが苦灰石（Mg-Ca-炭酸塩）大理石に侵入して反応したときに実際に形成されました。タプリ、スウェーデン。サンプルの幅11cm。

マグネタイト、透輝石（Ca-Mg-輝石）、方解石を含むスカルンサンプル。タプリ、スウェーデン。サンプルの幅12cm。

マグネタイトは、他の鉱石鉱物とともに石英脈で発生する一般的な熱水鉱物です。このサンプルには、石英（白）、黄鉄鉱、黄銅鉱も含まれています。フィンランド、ハンヌカイネン。サンプルの幅11cm。

用途

マグネタイトは主要な鉄源です。縞状鉄鉱層は先カンブリア時代の変堆積岩であり、鉄含有相は通常磁鉄鉱または赤鉄鉱のいずれかです。非常に豊富な磁性鉄鉱石がキルナ（スウェーデン北部）にありますが、地層の詳細は明確ではありません（縞模様の鉄の地層ではありません）。スカルン関連の鉄鉱石も採掘されますが、量は少ない傾向があります。鉄は漂砂鉱床（重鉱物砂）からも抽出される可能性があります。

他の鉄含有材料の製造における原料として工業的に使用されています。マグネタイトは、原子炉への高密度コンクリートの製造に使用されてきました。黒色顔料としても使用されます2。

自然に磁化されたマグネタイトはロードストーンと呼ばれます。通常、それは手の磁石にのみ引き付けられますが、マグネタイト自体は鉄で作られた物体を引き付けません。 Lodestoneもそれを行い、地球の磁力線に沿って容易に整列するという点で異なります。これにより、ロードストーンは自然の磁気コンパスとしてナビゲーションに役立ちます。一部のマグネタイトが自然に磁化される理由は完全には明らかではありませんが、ロードストーンにはマグヘマイト（スピネル族鉱物）が含まれており、ある理論ではそれを稲妻を取り巻く磁場と関連付けています。これは、なぜロードストーンが深い鉄鉱石からではなく、表面近くに見られるのかを説明することができます。

マグネタイト結晶は、人間を含むいくつかの種の脳で発見されています。鳥はそれを利用して移動できるとの仮説が立てられていますが、鳥が人間にどのような利益をもたらすことができるかは明らかではありません。

ほぼ純粋なマグネタイトで構成される鉄鉱石の巨大な塊。キルナ産の鉄鉱石は、非常に豊富な高級鉱石として世界的に有名です。通常のケイ酸塩岩と比較すると、サンプルは非常に重く感じます。スウェーデン、キルナ。サンプルの幅13cm。

ジャスパーとヘマタイトを含むマグネタイト。これらの鉱物は、熱水変質した海洋地殻に由来します。中央海嶺に新しく形成された高温の海洋地殻は、海水が地殻に侵入することを可能にする亀裂でいっぱいです。水は岩石内を循環するときに熱くなり、玄武岩質の地殻から金属を浸出します。この非常に熱くて金属が豊富な水がブラックスモーカーを通して再び海に入ると、金属が沈殿します。これらの金属鉱床は、SedExタイプ（堆積性呼気）鉱床として知られています。 Løkkenオフィオライト、ノルウェー。サンプルの幅13cm。