Magnetit (Svenska)

Magnetit (Fe3O4) är ett vanligt järnoxidmineral. Det är en medlem i spinel-gruppen. Dessa är mineraler som har samma struktur men skiljer sig åt i kemisk sammansättning. Andra anmärkningsvärda medlemmar i gruppen är kromit och spinel. Magnetit är bland de två största källorna till järn. Det andra viktiga järnbärande mineralet är hematit.

Magnetitkristaller är ogenomskinliga med lite blåsvart färg. Siktbredd 25 mm.

Ett mer exakt sätt att uttrycka den kemiska sammansättningen är att skilja mellan två- och trivalent järn: Fe2 + Fe23 + O4. Detta är dock den perfekta slutmedelskompositionen. Verkliga kristaller som finns i naturen innehåller nästan alltid variabel mängd Al, Cr, Mn3 + och Ti4 + som ersätter Fe3 + och Ca, Mn2 +, Mg som ersätter Fe2 +. Titaniferous sort heter titanomagnetit. Termen har använts något löst, men det är bäst att begränsa den till de sorter där ulvöspinelfasen kan demonstreras genom röntgenanalys1. Ulvöspinel är en slutmedlem i spinellgruppen med följande sammansättning: Fe22 + TiO4.

Kompositionen uttryckt som Fe3O4 kan orsaka viss förvirring. Syre har ett oxidationstillstånd på -2, och järn har vanligtvis oxidationstillstånd på +2 eller +3 (järn respektive järn). För att bilda en kristall måste dessa oxidationstillstånd balansera eller avbryta varandra men 4 × -2 = -8 vilket inte balanserar 6 (2 × 3) eller 9 (3 × 3). Finns det något fel i formeln?

Inte riktigt. För att övervinna detta problem är det användbart att behandla det som en blandning av två järnoxider med oxidationstillstånd på +3 respektive +2 (Fe2O3 och FeO) som kombineras på ett visst sätt och bildar magnetitkristaller. Det är viktigt att understryka att magnetit inte är en blandning i strikt mening. Det är ett kristallint fast ämne där olika järnatomer kombineras kemiskt med syreatomer.

Magnetit (gråsvart) som visar typiska oktaedriska kristallformer. Gult mineral är kalkopyrit. Bredd 30 mm. Skarnrelaterad polymetallmalmavsättning. Hannukainen, Finland.

Egenskaper

Den mest slående egenskapen hos magnetit är mycket stark ferrimagnetism. Det gör mineralet lätt identifierbart eftersom det lockas starkt av en handmagnet. Ferrimagnetism orsakas av motsatta, men ojämna magnetiska ögonblick inom kristallerna, vilket resulterar i permanent och spontan magnetisering av materialet.

Närvaron av di- och trivalent järn i kristallgitteret är anledningen till att magnetit är så starkt magnetiskt. Divalent (+2) och trivalent (+3) järn har ojämna magnetiska moment som inte balanserar varandra. Magnetit är det mest magnetiska mineralet.

Högt järninnehåll ger magnetit sin ogenomskinlighet och svarta färg. Spinel som delar samma struktur är varierande färgad och transparent eftersom den innehåller magnesium och aluminium istället eller järn.

Magnetit är tät (specifik vikt 5,20) mineral. Detta ligger betydligt över vanliga silikatmineraler (vanligtvis 2,5–3,5), varför stenar som innehåller avsevärd mängd magnetit känns tunga i handprovet. Hårdhet är ungefär 6 på Mohs-skalan. Magnetit har ingen klyvning men avskiljningen kan vara tydlig. Kristaller är spröda och sprickor är ojämna.

Så här justerar magnetitisk sand sig i närvaro av ett starkt externt magnetfält. Det finns en neodymmagnet placerad under provet. Kristaller från Talofofo Beach, Guam, USA. Siktbredd 10 mm.

Förekomst

Magnetit är ett mycket vanligt (men vanligtvis tillbehör) mineral i magmatiska och metamorfa bergarter. Det förekommer i ett brett utbud av magtiga stenar som små oktaedriska eller anhedrala korn. Det kan bilda större segregeringar i kontaktmetasomatiserade karbonatstenar (skarnar) där det är förknippat med kalcit- och kalksilikatmineraler som diopside, andradit, aktinolit, tremolit etc.

Massiv variation kan också förekomma i vissa mafiska skiktade intrång. Det kan bildas i regionalt metamorfoserade bergarter där det bildas på bekostnad av järnhydroxider (goetit, limonit) och oxider (hematit).

Det är det viktigaste järnbärande mineralet i det äldsta bandjärnet av Algoma-typ formationer där det är associerat med chert.

Magnetit är bland de vanligaste mineralerna i tung mineralfraktion av sand. Dess korn i sand är i allmänhet mycket mindre än lättare mineralkorn på grund av olika sedimenteringshastighet. De flesta magnetitkorn i sand är rundade men vissa visar karaktäristisk oktaedrisk morfologi. Det är aldrig långsträckt på grund av det kubiska (isometriska) kristallsystemet.

Magnetit är vanligt i sand eftersom det finns rikligt med många bergarter och det är också måttligt motståndskraftigt mot väderförhållanden. På vissa ställen kan strandsand vara så koncentrerad i magnetit att den kan användas som järnmalm. I Nya Zeeland används en sandavlagring som heter Ironsand för att tillverka stål.

Magnetit förändras i väderförhållanden till hematit, goetit eller andra järnoxider och hydroxider. Martite är en pseudomorf hematit efter magnetit.

Magnetit är ett vanligt tungt mineral i sand. Denna sten är en metamorfoserad sandavsättning som verkar vara mycket rik på tunga mineraler magnetit (svart) och granat (röd). Varangerhalvön, norra Norge. Provets bredd 18 cm.

Aktinolit (grön) med magnetit och kalcit. Kiruna, Sverige. Provets bredd 8 cm.

Magnetkristaller som bildar svarta ränder i ljusfärgad sand. Det är en av de vanligaste beståndsdelarna i tunga mineraler i sand. White Park Bay, Nordirland.

Magnet med amfibolgrupp mineral tremolit i skarn. Skarn är en kontaktmetasomatisk sten. Det bildas när het kiselmagma kommer i kontakt med karbonatlandstenar (dolomit, kalksten, marmor). Resultatet är ovanlig sammansättning av kalksilikatmineraler som tremolit, diopside, andradit, wollastonit, etc. Dessa bergarter innehåller också ofta malmmineraler eftersom sen-magmatiska vätskor vanligtvis berikas i oförenliga kemiska element som inte har någon plats i kristallstrukturen hos vanliga magmatiska mineraler. Skarn var ursprungligen en gruvarbetare för gangmineralerna (kalksilikater) som omger malmvenerna. Provets bredd 8 cm.

Magnet i skarn. Gangue mineraler är serpentin och talk. Dessa mineraler antyder att det måste finnas en stor källa till magnesium. Dessa stenar bildades verkligen när magma trängde in och reagerade med dolomitisk (Mg-Ca-karbonat) marmor. Tapuli, Sverige. Provets bredd 11 cm.

Skarnprov med magnetit, diopside (Ca-Mg-pyroxen) och kalcit. Tapuli, Sverige. Provets bredd 12 cm.

Magnetit är ett vanligt hydrotermiskt mineral som förekommer i kvartsvener med andra malmmineraler. Detta prov innehåller också kvarts (vit), pyrit och kalkopyrit. Hannukainen, Finland. Provets bredd 11 cm.

Användningar

Magnetit är en viktig järnkälla. Bandjärnformationer är prekambriska metasedimentära bergarter där den järnbärande fasen vanligtvis är antingen magnetit eller hematit. Mycket rik magnetitisk järnmalm finns i Kiruna (norra Sverige) även om formationsdetaljerna inte är klara (det är inte bandjärnbildning). Skarnrelaterade järnmalmer bryts också, även om de tenderar att vara mindre omfattande. Järn kan också extraheras från placeringsavlagringar (tung mineralsand).

Det används industriellt som råvara vid tillverkning av andra järnbärande material. Magnetit har använts för att tillverka kärnreaktorer med hög densitet. Det används också som ett svart pigment2.

Naturligt magnetiserad magnetit kallas lodsten. Normalt lockas det bara av handmagnet, men magnetit i sig lockar inte föremål av järn. Lodestone är annorlunda eftersom det gör det också och det anpassar sig enkelt längs jordens magnetiska linjer. Detta gör lodsten användbar vid navigering som en naturlig magnetisk kompass. Det är inte helt klart varför vissa magnetiter naturligt magnetiseras, men lodstenar innehåller inneslutningar av maghemit (spinellgruppmineral) och en teori associerar det med magnetfält som omger blixtar. Detta kan förklara varför lodstenar finns nära ytan, inte från djupa järnminor.

Magnetitkristaller har hittats i hjärnan hos flera arter, inklusive människor. Det har antagits att fåglar skulle kunna använda den för att navigera, men det är inte klart vilka fördelar de kan ge människor.

Massiv bit järnmalm som består av nästan ren magnetit. Järnmalm från Kiruna är världsberömt som en mycket rik högkvalitativ malm. Provet känns väldigt tungt jämfört med vanliga silikatstenar. Kiruna, Sverige. Provets bredd 13 cm.

Magnet med jaspis och hematit. Dessa mineraler kommer från den hydrotermiskt förändrade havskorpan. Het nybildad oceanisk skorpa vid mitten av havsryggen är full av sprickor som gör att havsvatten kan tränga in i skorpan. Vatten värms upp när det cirkulerar i klipporna och läcker ut metaller ur basaltskorpan. Metaller fälls ut när detta mycket heta och metallrika vatten kommer in i havet igen genom svarta rökare. Dessa metallavlagringar är kända som SedEx-typ (sedimentärt utandningsmedel) malmavlagringar. Løkken ophiolite, Norge. Provets bredd 13 cm.

Algoma-typ banded iron formation (BIF) från Archaean. Magnetit är det huvudsakliga järnbärande malmmineralet i dessa mycket gamla järnmalmer. Bandjärnbildning är den viktigaste källan till järn även om majoriteten av dessa avlagringar kommer från proterozoikumet. Bjørnevatn, Norge. Provets bredd 17 cm.

Överlägsen bandformad järnbildning från Kryvyi Rih, Ukraina. BIF av överlägsen typ är den viktigaste källan till järn. Järnbärande mineral i dessa bergarter är vanligtvis antingen hematit eller magnetit. Provets bredd 10 cm.

Magnetit i kvarts. Bjørnevatn, Norge. Det ursprungliga bandet av BIF störs av de metamorfa processerna. Provets bredd 11 cm.

Järnmalm från Kiruna. De viktigaste mineralerna är magnetit, kalcit, aktinolit och apatit. Kiruna är den största järngruvan i Europa. Ändå är bildningsdetaljerna för dessa stenar fortfarande dåligt förstådda. Provets bredd 14 cm.

Magnet med fältspat. Kiruna, Sverige. Provets bredd 16 cm.

Magnit med kalcit (vit) och pyrit (järnsulfid). Kiruna, Sverige. Provets bredd 14 cm.

Magnet i syenitporfyr. Kiruna, Sverige. Provets bredd 15 cm.

Detta är sand från norra Nya Zeeland. Det används som järnmalm. De svarta kornen är titanomagnetit (provets totala innehåll av titan är 4 procent). Järn utgör 20 procent av provet (XRF-data). Gula korn är silikatmineraler. Siktbredd 10 mm.

Det är en viktig beståndsdel i en tung mineralfraktion av sand. Massor av svarta mineraler på denna guldpanna är magnetitkorn. Det finns också guld (gula fläckar). Tankavaara, Finland.