Magnetit — minerál, který na párty přináší magnet
Magnetit je oxid železa s super silou: je přirozeně magnetický. V ruce je černý, těžký a rád sbírá kancelářské sponky; na Zemi tvoří ložiska rud, „zaznamenává“ planetární magnetické pole a dokonce vede malé bakterie, které plavou jako jehla kompasu. Kdyby minerály byly superhrdinové, magnetit by byl ten, kdo najde vás.
Identita a název 🔎
Co to je
Magnetit je oxid železa se vzorcem Fe3O4, krystalizuje ve struktuře inverzního spinelu. Jednoduše řečeno, atomy železa zaujímají dvě podkrystalové pozice, jejichž magnetické momenty se zcela nevyruší — proto zůstává silná celková magnetizace (ferrimagnetismus).
Název a historie
Název pochází ze starověkého „magnetis lithos“ (kámen z Magnesie, Řecko). Přirozeně magnetizované vzorky se nazývají lodestone („magnetický kámen“) a byly prvními kompasovými kameny lidstva — skály, které doslova ukazují směr.
Jak a kde vzniká 🌍
Původ remanentní a kumulativní
Magnetit krystalizuje brzy z bazických až středně kyselých magmat. V vrstevnatých intruzích se může soustředit do magnetit-ilmenitových pásů (titanomagnetit), někdy tvořících ekonomicky významné vrstvy.
Metamorfované horniny a skarny
Při kontaktním metamorfóze železných karbonátů nebo břidlic se magnetit tvoří ve skarnech s granátem, pyroxenem, epidotem a amfibolem — často v hustých, rudných ložiscích.
Sedimentární železné formace
V pruhovaných železných formacích (BIF) se magnetit střídá s hematitem a křemenem, tvořící výrazné červenohnědé pruhy, které zásobují většinu světového železářského průmyslu.
Hydrotermální procesy a zvětrávání
Hydrotermální roztoky mohou přímo vylučovat magnetit; na povrchu se magnetit může částečně oxidovat na maghemit (γ‑Fe2O3) a později na hematit.
Biogenní a kosmické "kameje"
Magnetotaktické bakterie vytvářejí nanometrové řetězce magnetitu ("magnetosomy"), aby se mohly orientovat podle zemského magnetického pole. Magnetit se nachází i v některých meteoritech, zejména uhlíkatých chondritech.
Nahrávači oceánů
Titanomagnetitové granule v bazaltech při ochlazování "uzamykají" směr zemského magnetického pole — zároveň na mořském dně "zaznamenávají" zebrovité pruhy z reverzí magnetického pole.
Vzhled a krystalová forma 👀
Typický vzhled
- Barva: železně černá až ocelově šedá.
- Lesk: kovový až submetalický; zvětralé povrchy matné.
- Krystalová forma: ostré oktaedry, dodekaedry; granulární až masivní; v ložiscích — magnetitový "písek".
- Barva rysu: sytě černá (velmi diagnostická).
Detaily krystalů
Plochy mohou vykazovat trojúhelníkové rýhy nebo korozní jamky. Ilmenitové inkluze v leštěných řezech se mohou projevit jako lamely gardelinu (titanomagnetit) — opravdová radost pro mikroskopisty rud.
Tip pro expozici: Malý neodymový magnet skrytý pod policí způsobí, že magnetitový písek "vystřelí" do jehliček — okamžitě vytvoříte začátek konverzace.
Fyzikální, magnetické a optické vlastnosti 🧪
| Vlastnost | Typická hodnota / poznámka |
|---|---|
| Chemie | Fe3O4 (Fe2+Fe3+2O4); struktura inverzního spinelu |
| Krystalová soustava | Izometrický (kubický) |
| Tvrdost | ~5,5–6,5 (obvykle ~6) |
| Relativní hustota (SG) | ~5,1–5,2 (v ruce výrazně těžký) |
| Štěpnost / lom | Žádný pravý štěp není; lom je nerovný až podlomený |
| Barva škrábance | Černý (pro srovnání: hematit = třešňově–červenohnědý) |
| Magnetismus | Ferrimagnetický — silně přitahuje magnety; může být trvale magnetizován (lodestone) |
| Curieho teplota | ~580 °C (nad touto teplotou se magnetit stává paramagnetickým) |
| Optika | Neprůhledný; izotropní odraz v odražené světelné mikroskopii |
| Změny | Oxiduje na maghemit/hematit; povrchy mohou při zvětrávání zčervenat |
Pod lupou / s magnetem 🔬🧲
Nápovědy pod lupou
- Kovově černý, někdy s oktaedrickými plochami.
- Na rýhovací destičce okamžitě zanechává černou čáru.
- Podle velikosti působí těžce (SG ~5,2).
Magnetický test
I malé fragmenty se přitahují k magnetu. Některé vzorky (lodeston) přitahují magnet zpět — mají trvalou magnetizaci.
Leštěný řez
Ve odraženém světle je magnetit jasný a izotropní; jemné lamely ilmenitových inkluzí mohou tvořit jemné mřížkové vzory (titanomagnetit).
Podobné minerály a jak je rozlišit 🕵️
Hematit
Může být ocelově šedý až černý, ale barva rýhy je červená. Slabě magnetický, pokud vůbec. Speciální hematit září; magnetit je rovnoměrněji kovový.
Ilmenit
Oxid železa a titanu; slabě magnetický nebo nemagnetický. Často hnědý odstín a nižší hustota. Barva rýhy černá, ale lesk slabší.
Chromit
Tmavý spinel s vysokou SG; slabá magnetizace a hnědá barva rýhy. Typický pro ultrabazické horniny — pomáhá kontext.
Maghemit a martit
Maghemit (oxidovaný magnetit) zůstává černý, ale může být méně magnetický; martit — pseudomorfóza hematitu po magnetitu — oktaedrický tvar, červená barva rýhy.
Průmyslová struska
Průmyslový struska může být magnetická a sklovitá s bublinkami. Hledejte bublinkovou texturu a vířivé proudy (není typické pro krystaly minerálů).
Rychlý kontrolní seznam
- Silná přitažlivost k magnetu.
- Černá barva rýhy (rozhodující test).
- Oktaedrické krystaly nebo masivní, granulární rudný agregát.
Ložiska a typy rud 📍
Světové zdroje železa
Většina těžby železa pochází z pásových železných formací (Pilbara a Hamersley v Austrálii, Carajás v Brazílii, Jižní Afrika, oblast Horního jezera v Severní Americe), kde se magnetit a hematit střídají s křemenem.
Další významná prostředí
- Magnetit-apatitové (IOA) ložiska (např. oblast Kiruna, Švédsko).
- Skarny u kontaktů vápence a žuly.
- Vrstevnaté intruze s pásy titanomagnetitu.
- Placerové písky („černé písky“) podél pláží a řek.
Aplikace a vědecké poznámky 🧭
Železo a průmysl
Hlavní železná ruda. Jemně mletý magnetit se také používá jako hustá fáze při úpravě uhlí a jako černé pigment (Fe3O4).
Elektronika a materiály
Fe3O4 nanokrystaly tvoří základ feroslitin a mnoha feritů, používaných pro jádra a RF aplikace (často s dalšími kovovými kationty).
Paměť Země
Zrna magnetitu v chladnoucí lávě a vyvřelinách „zaznamenávají“ směr a sílu geomagnetického pole – to je klíč k paleomagnetismu a rekonstrukcím deskové tektoniky.
Zajímavost: některé bakterie si vyrábějí magnetitové jehly kompasu; nejste jediní, kdo si vybírá malé magnety.
Údržba, skladování a zábavné experimenty 🧼🧪
Denní skladování
- Kovové povrchy ukazují otisky prstů – otřete je měkkým, suchým hadříkem.
- Uchovávejte odděleně, aby nepoškrábaly měkčí sousedy (je hustý a trochu abrazivní).
- Silné magnety držte dál od magnetických proužků na kartách a kompasů (pokud je neukazujete záměrně!).
Čištění
- Prach setřete měkkým štětcem; lze použít mírně vlhký hadřík — ihned osušte.
- Vyhněte se kyselinám / bělidlům; zvětralé povrchy mohou zčervenat (oxidovat) vlivem agresivních látek.
Jednoduché experimenty
- Tanec černého písku: Položte magnet pod tenkou vrstvu magnetitového písku; sledujte, jak se tvoří jehličky a pohybují se s magnetem.
- Lodestonův test: Zkontrolujte, zda váš vzorek může sám zvednout kancelářskou sponku — pokud ano, máte přirozeně magnetizovaný kus.
- Rys proti „dvojníkovi“: Porovnejte černý magnetitový rys s červeným hematitovým — okamžitá pomoc při identifikaci.
Otázky ❓
Je celý magnetit magnet?
Celý magnetit silně přitahuje magnety, ale jen některé kusy jsou trvale magnetizované (lodeston). Zahřátí nad ~580 °C tuto paměť vymaže.
Proč má můj vzorek rezavou vrstvu?
Povrchová oxidace může magnetitovou „kůži“ proměnit v hematit — je to jen tenká vrstva zvětrávání. Jemné čištění a suché skladování to snižují.
Může být magnetit průhledný?
Ne — magnetit je neprůhledný. Tenčí okraje mohou vypadat šedě, ale světlo neprochází krystaly.
Co je titanomagnetit?
Magnetit, do kterého se místo části Fe vkládá Ti. Při ochlazování může vylučovat lamely ilmenitu — jemné mřížkové vzory, které potěší petrografy rud a zaznamenávají historii ochlazování.
Vyskytuje se magnetit v drahokamech?
Jako inkluze — ano (v některých krystalech jsou miniatury oktaedrů), ale samotný magnetit není broušený drahokam — jeho kouzlo je kovové, magnetické a zcela bez kompromisů.
Úsměv na konci: konečně kámen, který přichází, když ho zavoláte — pokud držíte magnet v ruce.