Magnetitas

Магнетитас

Магнетит • Fe3O4 • Інверсиніс спінеліс Кристалічна система: ізометрична (кубічна) Твердість за Моосом ~5,5–6,5 • Густина ~5,1–5,2 Колір риски: чорний • Блиск: металевий–напівметалевий Магнетизм: сильно магнітний (феримагнітний)

Магнетит — мінерал, який приносить магніт на вечірку

Магнетит — це оксид заліза з надсилою: він природно магнітний. У руці він чорний, важкий і охоче збирає скріпки; на Землі він формує родовища руд, «записує» магнітне поле планети і навіть веде маленьких бактерій, що плавають, наче стрілка компаса. Якби мінерали були супергероями, магнетит був би тим, хто знаходить вас.

🧲
Видатна риса
Сильна намагніченість; лодестон = природно намагнічений магнетит
⚙️
Роль у світі
Основна залізна руда; фіксує палеомагнетизм
🔥
Температура Кюрі
~580 °C (вище втрачає постійну магнітність)

Ідентичність і назва 🔎

Що це

Магнетит — це оксид заліза з формулою Fe3O4, кристалізується у структурі інверсного шпінелю. Простими словами, атоми заліза займають два підкристали, магнітні моменти яких повністю не компенсуються — тому залишається сильна сумарна намагніченість (феримагнетизм).

Назва та історія

Назва походить від стародавнього «magnetis lithos» (камінь із Магнезії, Греція). Природно намагнічені зразки називають лодестоном («магнітним каменем») і вони були найпершими компасами людства — скелями, які буквально вказують напрямок.

Швидке порівняння: Гематит (Fe2O3) у кращому випадку слабомагнітний і залишає червону риску; колір риски магнетиту чорний, а магніт каже «привіт».

Як і де утворюється 🌍

Магматичне та кумулятивне походження

Магнетит кристалізується рано з базових–середньоскладових магм. У шаруватих інтрузіях він може концентруватися у магнетит-ільменітові смуги (титаномагнетит), іноді утворюючи економічно цінні пласти.

Метаморфічні породи та скарни

Під час контактного метаморфізму залізистих карбонатів або сланців магнетит формується у скарнах з гранатом, піроксеном, епідотом і амфіболом — часто у щільних, рудних родовищах.

Осадові залізні формації

У смугастих залізних формаціях (BIF) магнетит чергується з гематитом і кременем, утворюючи відомі червоно-сірі смуги, які забезпечують більшу частину світової залізної промисловості.

Гідротермальні процеси та потьмяніння

Гідротермальні розчини можуть безпосередньо виділяти магнетит; на поверхні магнетит частково окиснюється до магеміту (γ‑Fe2O3), а згодом до гематиту.

Біогенні та космічні «камейї»

Магнетотактичні бактерії утворюють нанометрові ланцюжки магнетиту («магнетосоми»), щоб орієнтуватися за магнітним полем Землі. Магнетит також виявляють у деяких метеоритах, особливо в вуглистих хондритах.

«Записувачі» океанів

Гранули титаномагнетиту в базальтах при охолодженні «запам'ятовують» напрямок магнітного поля Землі — разом вони на морському дні «записують» зеброві смуги з реверсій магнітного поля.


Зовнішній вигляд і кристалічна форма 👀

Типовий вигляд

  • Колір: залізно-чорний до сталевого сірого.
  • Блиск: металевий до субметалевого; потьмянілі поверхні матові.
  • Кристалічна форма: гострі октаедри, додекаедри; зернистий до масивного; у плацерах — «пісок» магнетиту.
  • Колір риски: насичено чорний (дуже діагностичний).

Деталі кристалів

Площини можуть показувати трикутні ребра або ерозійні ямки. Екзлюції ільменіту на поліруваних зрізах можуть проявлятися як ґратчасті ламелі (титаномагнетит) — справжня радість для мікроскопістів руд.

Порада для експозиції: Малий неодимовий магніт, захований під полицею, змусить пісок магнетиту «встати на диби» у вигляді шипів — миттєво створите початок розмови.


Фізичні, магнітні та оптичні властивості 🧪

Властивість Типове значення / примітка
Хімія Fe3O4 (Fe2+Fe3+2O4); структура з інверсією спіну
Кристалічна система Ізометрична (кубічна)
Твердість ~5,5–6,5 (зазвичай ~6)
Відносна густина (SG) ~5,1–5,2 (відчутно важкий у руці)
Спайність / злам Справжнього спайності немає; злам нерівний до субраковистого
Колір риски Чорний (для порівняння: гематит = вишнево–червонувато-коричневий)
Магнетизм Феримагнітний — сильно притягує магніти; може бути постійно намагнічений (lodestone)
Температура Кюрі ~580 °C (вище цієї температури магнетит стає парамагнітним)
Оптика Непрозорий; ізотропне відбиття у відбитковій світловій мікроскопії
Зміни Окислюється до маггеміту/гематиту; при пилуванні поверхні можуть почервоніти
Чому він магнітний: Fe-іони займають два підкристали з протилежними орієнтаціями; оскільки їхні моменти нерівні, компенсація неповна — залишається сумарна намагніченість. Просто, елегантно, ефективно.

Під лупою / з магнітом 🔬🧲

Підказки під лупою

  • Металево-чорний, іноді з октаедричними поверхнями.
  • На пластині для риски одразу залишає чорну лінію.
  • За розміром відчувається важким (густина ~5,2).

Тест магнітом

Навіть маленькі фрагменти притягуються до магніту. Деякі зразки (лодестон) піднімають магніт у відповідь — вони мають постійну намагніченість.

Полірований зріз

У відбитому світлі магнетит яскравий і ізотропний; дрібні ламелі ільменіту можуть утворювати тонкі сітчасті візерунки (титаномагнетит).


Схожі мінерали і як їх відрізнити 🕵️

Гематит

Може бути сталево-сірим до чорного, але колір риски червоний. Слабо магнітний, якщо взагалі. Специфічний гематит блищить; магнетит — більш рівномірно металевий.

Ільменіт

Оксид заліза-титану; слабо магнітний або немагнітний. Часто коричнуватий відтінок і менша щільність. Колір риски чорний, але блиск слабший.

Хроміт

Темний, високої густини спінель; слабкий магнетизм і коричневий колір риски. Характерний для ультраосновних порід — допомагає контекст.

Маггеміт і мартит

Маггеміт (окислений магнетит) залишається чорним, але може бути менш магнітним; мартит — псевдоморфа гематиту після магнетиту — октаедрична форма, червоний колір риски.

Промисловий шлак

Промисловий шлак може бути магнітним і склоподібним з пухирцями. Шукайте бульбашкову текстуру та потоки завихрень (нехарактерні для кристалів мінералів).

Швидкий контрольний список

  • Сильне притягання до магніту.
  • Чорний колір риски (вирішальний тест).
  • Октаедричні кристали або масивний, зернистий залізний агрегат.

Родовища та типи руд 📍

Світові джерела заліза

Більша частина видобутку заліза походить із поясних залізних формацій (Австралія, Пілбара і Хамерслі, Бразилія, Каражас, Південна Африка, регіон Верхнього озера Північної Америки), де магнетит і гематит чергуються з кременем.

Інші значущі середовища

  • Магнетит-апатитові (IOA) родовища (наприклад, район Кіруна, Швеція).
  • Скарни біля контактів вапняку та граніту.
  • Шаруваті інтрузії з титаномагнетитовими смугами.
  • Плацерні піски («чорні піски») вздовж пляжів і річок.

Застосування та наукові зауваження 🧭

Залізо та промисловість

Основна залізна руда. Тонко подрібнений магнетит також використовується як щільне середовище при підготовці вугілля та як чорний пігмент (Fe3O4).

Електроніка та матеріали

Fe3O4 наночастинки утворюють основу феросплавів і багатьох феритів, що використовуються для сердечників і RF-застосувань (часто з іншими металевими катіонами).

Пам'ять Землі

Зерна магнетиту у охолоджених лавових потоках і оголеннях «записують» напрямок і силу геомагнітного поля — це ключ до палеомагнетизму та реконструкцій тектоніки плит.

Цікава думка: деякі бактерії виробляють стрілки компаса з магнетиту; ви не єдині, хто обирає маленькі магніти.

Догляд, зберігання та цікаві експерименти 🧼🧪

Щоденне зберігання

  • Металеві поверхні показують відбитки пальців — протріть м'якою, сухою тканиною.
  • Зберігайте окремо, щоб не подряпати м’якших сусідів (він щільний і трохи абразивний).
  • Тримайте сильні магніти подалі від магнітних стрічок карток і компасів (якщо тільки не демонструєте навмисно!).

Очищення

  • Пил витирайте м’якою пензликом; можна трохи вологою тканиною — одразу висушуйте.
  • Уникайте кислот / відбілювачів; іржаві поверхні можуть почервоніти (окислитися) від агресивного впливу.

Прості експерименти

  • Танець чорного піску: Покладіть магніт під тонку тарілку з магнетитовим піском; спостерігайте, як утворюються голки і рухаються разом з магнітом.
  • Тест лодестона: Перевірте, чи може ваш зразок сам підняти скріпку — якщо так, у вас природно намагнічений шматок.
  • Подряпина проти «двійника»: Порівняйте чорний слід магнетиту з червоним гематиту — миттєва допомога в ідентифікації.
Порада для фотографування: Бічне освітлення під кутом ~30° підкреслює октаедричні площини; білий картон з протилежного боку пом’якшує різкі відблиски від металевого блиску.

Питання ❓

Чи весь магнетит є магнітом?
Весь магнетит сильно притягує магніти, але лише деякі шматки постійно намагнічені (лодестон). Нагрівання понад ~580 °C знищує цю пам’ять.

Чому мій зразок має іржаву плівку?
Поверхневе окислення може перетворити «шкіру» магнетиту на гематит — це лише тонка плівка іржі. Легке очищення і сухе зберігання зменшують це.

Чи може магнетит бути прозорим?
Ні — магнетит непрозорий. Тонкі краї можуть виглядати сірими, але світло через кристали не проходить.

Що таке титаномагнетит?
Магнетит, у який замість частини Fe вбудовується Ti. Охолоджуючись, він може виключати ламелі ільменіту — дрібні сітчасті візерунки, які радують петрографів руд і фіксують історію охолодження.

Чи трапляється магнетит у дорогоцінних каменях?
Як включення — так (у деяких кристалах бувають мініатюрні октаедри), але сам магнетит не є дорогоцінним каменем з фасетами — його чарівність металевий, магнітний і абсолютно без компромісів.

Посмішка наприкінці: нарешті камінь, який приходить, коли його кличеш — якщо у вас в руці магніт.
Повернутися до блогу