Magnetitas

Magnetīts

Magnetīts • Fe3Vai4 • Inversinis spinelis Kristāliskā sistēma: izometriska (kubiska) Mosa cietība ~5,5–6,5 • Īpašais blīvums ~5,1–5,2 Krāsa skrāpējot: melna • Spīdums: metāliska–pusmetāliska Magnētisms: spēcīgi magnētisks (ferrimagnetisks)

Magnetīts — minerals, kas uz ballīti nāk ar magnētu

Magnetīts ir dzelzs oksīds ar superspējām: tas ir dabiski magnētisks. Rokā tas ir melns, smags un labprāt piesaista saspraudes; uz Zemes tas veido rūdu atradnes, "ieraksta" planētas magnētisko lauku un pat vada sīkas baktērijas, kas peld kā kompasa adata. Ja minerāli būtu supervaroņi, magnetīts būtu tas, kas atrod jūs.

🧲
Izteikta iezīme
Spēcīgs magnētisms; lodestons = dabiski uzmagnetēts magnetīts
⚙️
Loma pasaulē
Galvenā dzelzs rūda; ieraksta paleomagnetismu
🔥
Kjūrija temperatūra
~580 °C (virs šīs temperatūras zaudē pastāvīgu magnētismu)

Identitāte un nosaukums 🔎

Kas tas ir

Magnetīts ir dzelzs oksīds ar formulu Fe3O4, kristalizējas inversā spinela struktūrā. Vienkāršoti sakot, dzelzs atomi aizņem divas poskristālu vietas, kuru magnētiskie momenti pilnībā nekompensējas — tāpēc saglabājas spēcīga kopējā magnetizācija (ferrimagnetisms).

Nosaukums un vēsture

Nosaukums cēlies no seno "magnetis lithos" (akmens no Magnezijas, Grieķija). Dabiski uzmagnetēti paraugi tiek saukti par lodestonu ("magnētiskais akmens") un bija cilvēces agrīnākie kompasi — klintis, kas burtiskā nozīmē rāda virzienu.

Ātra pretstatīšana: Hematīts (Fe2O3) labākajā gadījumā ir vāji magnētisks un atstāj sarkanu rīšanas krāsu; magnetīta rīšanas krāsa ir melna, un magnēts saka „sveiki“.

Kā un kur veidojas 🌍

Magmatiskā un kumulatīvā izcelsme

Magnetīts agri kristalizējas no bāziskām–vidēji sastāva magmām. Slāņainās intrūzijās tas var koncentrēties magnetīta–ilmenīta lentēs (titānmagnēts), dažkārt veidojot ekonomiski vērtīgus slāņus.

Metamorfās iežu un skarnu

Dzelzs karbonātu vai šīfera kontaktmetamorfisma laikā magnetīts veidojas skarnās ar granātu, piroksēnu, epidotu un amfibolu — bieži blīvās, rūdas kvalitātes atradnēs.

Nogulumu dzelzs formācijas

Lentveida dzelzs formācijās (BIF) magnetīts mijas ar hematītu un krītu, veidojot slavenas sarkani pelēkas lentes, kas nodrošina lielāko daļu pasaules dzelzs rūpniecības.

Hidroterminie procesi un oksidēšanās

Hidroterminie šķīdumi var tieši izdalīt magnetītu; virsmā magnetīts var daļēji oksidēties līdz maghemitam (γ‑Fe2O3), vēlāk līdz hematītam.

Biogēnās un kosmiskās „kamejas“

Magnetotaktiskās baktērijas audzē nanometru izmēra magnetīta ķēdītes („magnetosomas“), lai orientētos pēc Zemes magnētiskā lauka. Magnetīts atrodams arī dažos meteorītos, īpaši ogļūdeņražu hondritos.

Okeānu „ierakstītāji“

Bazaltos esošās titānmagnēta granulas atdziestot „fiksē“ Zemes lauka virzienu — kopā tās jūras dibenā „ieraksta“ zebras svītru rakstu no magnētiskā lauka reversijām.

Izskats un kristāliskā forma 👀

Tipiska izskats

  • Krāsa: dzelzs melns līdz tērauda pelēkumam.
  • Spīdums: metāliskais līdz submetāliskajam; oksidējušās virsmas matētas.
  • Kristāliskā forma: asas oktaedri, dodekaedri; granulārs līdz masīvam; placeros — magnetīta „smiltis“.
  • Rīšanas krāsa: intensīvi melna (ļoti diagnostiska).

Kristālu detaļas

Plakanās virsmās var parādīties trīsstūrveida rievas vai erozijas bedrītes. Ilmenīta eksliūzijas pulētajos šķēlumos var izpausties kā gardelīnas lameles (titanomagnēts) — īsts prieks rūdu mikroskopistiem.

Eksponēšanas padoms: Mazs neodīma magnēts, paslēpts zem plaukta, liek magnetīta smiltīm "stāvēt kājās" uz adatām — uzreiz radīsiet sarunas sākumu.

Fizikālās, magnētiskās un optiskās īpašības 🧪

Īpašība Tipiska vērtība / piezīme
Ķīmija Fe3Vai4 (Fe2+Fe3+2Vai4); apgrieztā spinela struktūra
Kristālu sistēma Izometriska (kubiska)
Cietība ~5,5–6,5 (parasti ~6)
Relatīvais blīvums (SG) ~5,1–5,2 (rokā jūtami smags)
Šķelšanās / lūzums Īsta šķelšanās nav; lūzums no gluda līdz nedaudz šķembainam
Krāsas skrāpējums Melns (salīdzinājumam: hematīts = ķiršu–sarkani brūns)
Magnētisms Ferromagnētisks — spēcīgi pievelk magnētus; var būt pastāvīgi magnetizēts (lodestones)
Kjūrija temperatūra ~580 °C (virs šīs temperatūras magnetīts kļūst par paramagnētisku)
Optika Necaurspīdīgs; izotropiska atstarošana atstarotās gaismas mikroskopijā
Izmaiņas Oksidējas uz maghemitu/hematītu; putekļojoties virsmas var kļūt sārts
Kāpēc tas ir magnētisks: Fe joni aizņem divus poskristālus ar pretējām orientācijām; tā kā to momenti nav vienādi, kompensācija nav pilnīga — paliek kopējā magnetizācija. Vienkārši, eleganti, efektīvi.

Ar palielināmo stiklu / ar magnētu 🔬🧲

Norādes ar palielināmo stiklu

  • Metāliski melns, dažreiz ar oktaedriskiem virsmām.
  • Skrāpējuma plāksnītē uzreiz atstāj melnu līniju.
  • Pēc izmēra jūtas smags (SG ~5,2).

Magnēta tests

Pat mazi fragmenti lec pie magnēta. Daži piemēri (lodestons) pavelk magnētu atpakaļ — tiem ir pastāvīga magnetizācija.

Pulēts šķēlums

Atstarotā gaismā magnetīts ir spilgts un izotropisks; smalkas ilmenīta izslēgumu lameles var veidot smalkas režģa rakstus (titanomagnetīts).

Līdzīgi minerāli un kā tos atšķirt 🕵️

Hematīts

Var būt tērauda pelēks līdz melns, bet skrāpējuma krāsa sarkana. Vāji magnētisks, ja vispār. Speciāls hematīts spīd; magnetīts — vienmērīgāk metāliskais.

Ilmenīts

Dzelzs–titāna oksīds; vāji magnētisks vai nemagnētisks. Bieži brūngans tonis un mazāka blīvuma. Skrāpējuma krāsa melna, bet spīdums vājāks.

Hromīts

Tumšs, augsta SG spinelis; vāja magnetizācija un brūna skrāpējuma krāsa. Raksturīgs ultrabāziskām iežiem — palīdz konteksts.

Maghemitas un martīts

Maghemitas (oksidēts magnetīts) paliek melns, bet var būt mazāk magnētisks; martīts — hematīta pseidoforma pēc magnetīta — oktaedriska forma, sarkans skrāpējuma krāsa.

Rūpnieciskais šlaka

Rūpnieciskais šlaka var būt magnētisks un stiklains ar burbuļiem. Meklējiet burbuļotu tekstūru un plūsmas virpuļus (minerālu kristāliem nav raksturīgi).

Ātrs kontrolsaraksts

  • Spēcīga pievilkšanās magnētam.
  • Melna skrāpējuma krāsa (izšķirošs tests).
  • Oktaedriski kristāli vai masīvs, granulārs rūdas agregāts.

Atradnes un rūdu tipi 📍

Pasaules dzelzs avoti

Lielākā daļa dzelzs ieguves nāk no joslotajām dzelzs formācijām (Austrālijas Pilbara un Hamerslija, Brazīlijas Karajas, Dienvidāfrikas, Ziemeļamerikas Augstākā ezera reģions), kur magnetīts un hematīts mijas ar šķelto akmeni.

Citas nozīmīgas vides

  • Magnetīta–apatīta (IOA) atradnes (piemēram, Kirunas apgabals Zviedrijā).
  • Skarnu veidojumi pie kaļķakmens–granīta kontaktpunktiem.
  • Slāņaini intrūzīvi ar titanomagnetīta joslām.
  • Placer smiltis („melnās smiltis“) gar pludmalēm un upēm.

Pielietojums un zinātniskie novērojumi 🧭

Dzelzs un rūpniecība

Pamata dzelzs rūda. Smalki samalts magnetīts tiek izmantots arī kā blīvā vide ogļu sagatavošanā un kā melnais pigments (Fe3O4).

Elektronika un materiāli

Fe3O4 nanodaļiņas veido feroskābes un daudzu ferītu, kas tiek izmantoti serdeņu un RF pielietojumos (bieži kopā ar citiem metālu katjoniem), pamatu.

Zemes atmiņa

Magnetīta graudi atdziestošā lavā un nogulumos „ieraksta“ ģeomagnētiskā lauka virzienu un stiprumu — tas ir atslēga uz paleomagnētismu un tektonisko plātņu rekonstrukcijām.

Jautra doma: dažas baktērijas ražo kompasu adatas no magnetīta; neesat vienīgais, kas izvēlas mazus magnētus.

Kopšana, uzglabāšana un jautri eksperimenti 🧼🧪

Ikdienas uzglabāšana

  • Metāla virsmas rāda pirkstu nospiedumus — notīriet ar mīkstu, sausu drāniņu.
  • Turiet atsevišķi, lai nesaskrāpētu mīkstākos kaimiņus (tas ir blīvs un nedaudz abrazīvs).
  • Stiprus magnētus turiet tālu no magnētiskajām lentēm kartēs un kompasiem (ja vien neizrādāt tos apzināti!).

Tīrīšana

  • Putekļus noslaukiet ar mīkstu otu; var nedaudz mitru drāniņu — tūlīt nosusiniet.
  • Izvairieties no skābēm / balinātāja; noārdījušās virsmas var kļūt sārti (oksidēties) no agresīvas iedarbības.

Vienkārši eksperimenti

  • Melnā smilšu deja: Novietojiet magnētu zem plānas magnetīta smilšu šķīvīša; vērojiet, kā veidojas adatiņas un kustas kopā ar magnētu.
  • Lodestona tests: Pārbaudiet, vai jūsu paraugs var pašrocīgi pacelt saspraudi — ja jā, jums ir dabīgi magnetizēts gabals.
  • Rievu salīdzinājums ar “dublieri”: Salīdziniet melno magnetīta rieviņu ar hematīta sarkano — tūlītēja identifikācijas palīdzība.
Fotografēšanas padoms: Sānu apgaismojums ~30° leņķī izceļ oktāedriskās plaknes; pretējā pusē novietots balts kartons mīkstina asus atspīdumus no metāliskā spīduma.

Jautājumi ❓

Vai viss magnetīts ir magnēts?
Visi magnetīti spēcīgi pievelk magnētus, bet tikai daži gabali ir pastāvīgi magnetizēti (lodestons). Uzkarsēšana virs ~580 °C šo atmiņu iznīcina.

Kāpēc manam paraugam ir rūsējoša plēve?
Virspusēja oksidēšanās var pārvērst magnetīta “ādu” hematītā — tā ir tikai plāna noārdīšanās plēve. Maiga tīrīšana un sausā glabāšana to samazina.

Vai magnetīts var būt caurspīdīgs?
Nē — magnetīts ir necaurspīdīgs. Plānas malas var izskatīties pelēkas, bet gaisma caur kristāliem neiet.

Kas ir titanomagnetīts?
Magnetīts, kurā daļēji Fe vietā ieplūst Ti. Atdziestot, tas var izslēgt ilmenīta lameles — smalkas režģa rakstus, kas priecē rūdu petrografus un fiksē atdzišanas vēsturi.

Vai magnetīts sastopams dārgakmeņos?
Kā inklūzijas — jā (dažos kristālos ir miniatiūri oktāedri), bet pats magnetīts nav fasetēts dārgakmens — tā šarms ir metālisks, magnētisks un pilnīgi kompromisu nesaturošs.

Beigu smaids: beidzot akmens, kas nāk, kad sauc — ja rokā turat magnētu.
Atgriezties emuārā