Гематит - Hematite

Гематит
WLA hmns Hematite.jpg
Бразильский кристалл тригонального гематита
Общий
Категория Оксидные минералы
Формула
(повторяющаяся единица)
оксид железа (III) , Fe 2 O 3 , α-Fe 2 O 3
Классификация Струнца 4.CB.05
Классификация Дана 4.3.1.2
Кристаллическая система Тригональный
Кристалл класс Шестиугольный скаленоэдрический ( 3 м)
символ H – M : ( 3 2 / м)
Космическая группа R 3 c
Ячейка а = 5,038 (2) Å;
c = 13,772 (12) Å; Z = 6
Идентификация
Цвет Серый металлик, от тусклого до яркого «ржаво-красного» в землистых, плотных, мелкозернистых материалах, от стального до черного в кристаллах и крупнокристаллических рудах.
Хрустальная привычка От табличных до толстых кристаллов; слюдистые или пластинчатые, обычно в розетках; лучистые фиброзные, почковидные, ботриоидные или сталактитовые образования, столбчатые; землистый, зернистый, оолитовый
Twinning Проникающая и пластинчатая
Расщепление Нет, могут появиться проборы на {0001} и {10 1 1}
Перелом От неравномерного до субконхоидального
Упорство Хрупкий
Твердость по шкале Мооса 5,5–6,5
Блеск От металлического до роскошного
Полоса От ярко-красного до темно-красного
Прозрачность Непрозрачный
Удельный вес 5,26
Плотность 5,3
Оптические свойства Одноосный (-)
Показатель преломления n ω = 3,150–3,220, n ε = 2,870–2,940
Двулучепреломление δ = 0,280
Плеохроизм O = коричневато-красный; E = желтовато-красный
использованная литература

Гематит ( / ч я м ə ˌ т т , ч ɛ м ə - / ), также пишется , как гематит , является общим оксид железа соединение с формулой, Fe 2 O 3 и широко встречается в горных породах и почвах. Кристаллы гематита принадлежат к ромбоэдрической решетке системе , который обозначен в альфа - полиморфный из Fe
2
О
3
. Он имеет ту же кристаллическую структуру, что и корунд ( Al
2
О
3
) и ильменита ( FeTiO
3
). При этом он образует полный твердый раствор при температуре выше 950 ° C (1740 ° F).

В природе гематит бывает от черного до стального или серебристо-серого, от коричневого до красновато-коричневого или красного цвета. Он добывается как важная железная руда . Он электропроводен. Разновидности гематита включают почечную руду , мартит ( псевдоморфозы после магнетита ), железную розу и спекулярит ( зеркальный гематит). Хотя эти формы различаются, все они имеют ржаво-красную полосу. Гематит не только тверже чистого железа, но и намного хрупче . Маггемит представляет собой полиморф гематита (γ- Fe
2
О
3
) с той же химической формулой, но со структурой шпинели, как у магнетита.

Крупные месторождения гематита находятся в полосчатых железных образованиях . Серый гематит обычно встречается в местах, где есть стоячая вода или минеральные горячие источники , например, в Йеллоустонском национальном парке в Северной Америке . Минерал может выпадать в осадок в воде и собираться слоями на дне озера, родника или другой стоячей воды. Гематит также может возникать в отсутствие воды, обычно в результате вулканической активности.

Глинистые кристаллы -sized гематита могут также возникать в качестве вторичного минерала , образованного атмосферных процессы в почве , а также вместе с другими оксидами железа или гидроксидами , такими как гетит , который отвечает за красный цвет многих тропических , древних, или иным образом в высшей степени выветривания почв.

Этимология и история

Название гематит происходит от греческого слова, обозначающего кровь αἷμα (haima) , из-за красной окраски некоторых разновидностей гематита. Цвет гематита часто используется как пигмент . Английское название камня происходит от среднефранцузского hematite pierre , которое было взято от латинского lapis haematites c. XV век, происходящий от древнегреческого αἱματίτης λίθος ( haimatitēs lithos , «кроваво-красный камень»).

Охра - это глина, окрашенная различным количеством гематита от 20% до 70%. Красная охра содержит негидратированный гематит, а желтая охра содержит гидратированный гематит ( Fe 2 O 3  ·  H 2 O ). В основном охра используется для окрашивания в стойкий цвет.

Красный мел написания этого минерала был один из самых ранних в истории человечества. Порошкообразный минерал был впервые использован 164 000 лет назад человеком Пиннакл-Пойнт , возможно, в социальных целях. Остатки гематита также найдены в могилах 80 000 лет назад. Рядом с Рыдно в Польше и Ловасом в Венгрии были обнаружены шахты красного мела, датируемые 5000 г. до н.э., принадлежащие культуре линейной керамики в Верхнем Рейне .

На острове Эльба были обнаружены богатые залежи гематита, добываемые еще со времен этрусков .

Магнетизм

Гематит очень слабо реагирует на магнитное поле . В отличие от магнетита, он не притягивается к обычному магниту. Гематит представляет собой антиферромагнитный материал ниже перехода Morin при 250 К (-23 ° С), и скошенным антиферромагнетиком или слабо ферромагнитным выше переходом Morin и ниже его температуры Нееля при 948 К (675 ° С), выше которой она является парамагнитной .

Магнитная структура α-гематита была предметом значительных дискуссий и дебатов в 1950-х годах, поскольку он оказался ферромагнитным с температурой Кюри примерно 1000 К (730 ° C), но с чрезвычайно малым магнитным моментом (0,002  магнетона Бора). ). К удивлению добавился переход с понижением температуры примерно на 260 К (-13 ° C) в фазу без чистого магнитного момента. Было показано, что система по существу является антиферромагнитной , но низкая симметрия катионных узлов позволяет спин-орбитальному взаимодействию вызывать перекос моментов, когда они находятся в плоскости, перпендикулярной оси c . Исчезновение момента при понижении температуры на 260 K (-13 ° C) вызвано изменением анизотропии, которое заставляет моменты выравниваться вдоль оси c . В этой конфигурации спин-кантинг не снижает энергии. Магнитные свойства массивного гематита отличаются от их наноразмерных аналогов. Например, температура перехода по Морину гематита уменьшается с уменьшением размера частиц. Подавление этого перехода наблюдается в наночастицах гематита и объясняется наличием примесей, молекул воды и дефектов в кристаллической решетке. Гематит является частью сложной оксигидроксидной системы твердого раствора, имеющей различное содержание воды, гидроксильных групп и замещений вакансий, которые влияют на магнитные и кристаллохимические свойства минерала. Два других конечных члена называются протогематитом и гидрогематитом.

Повышенная магнитная коэрцитивность гематита была достигнута путем сухого нагрева двухстрочного предшественника ферригидрита, приготовленного из раствора. Гематит демонстрировал зависящие от температуры значения магнитной коэрцитивности в диапазоне от 289 до 5 027 эрстед (23–400 кА / м). Происхождение этих высоких значений коэрцитивной силы было интерпретировано как следствие структуры субчастиц, вызванной различными скоростями роста размеров частиц и кристаллитов при повышении температуры отжига. Эти различия в скорости роста переводятся в прогрессивное развитие структуры субчастиц в наномасштабе. При более низких температурах (350–600 ° C) кристаллизуются одиночные частицы. Тем не мение; при более высоких температурах (600–1000 ° C) наблюдается рост кристаллических агрегатов и субчастичной структуры.

Хвостохранилища

Гематит присутствует в отходящих хвостов из железных рудников . Недавно разработанный процесс, намагничивание , использует магниты для сбора гематита из старых хвостохранилищ в обширном железном районе Месаби в Миннесоте . Красный Falu - это пигмент, используемый в традиционных шведских красках для дома. Первоначально он был изготовлен из хвостов шахты Фалу.

Марс

Мозаика Изображения из шоу Mars Exploration Rover Микроскопического тепловизора гематит шариков частично погруженный в скале на месте посадки Opportunity. Изображение составляет около 5 см (2 дюйма) в поперечнике.

Спектральный подпись гематита был замечен на планете Марс с помощью инфракрасного спектрометра на NASA Mars Global Surveyor и 2001 Mars Odyssey космических аппаратов на орбите вокруг Марса. Минерал был замечен в изобилии в двух местах на планете: на участке Терра Меридиани , недалеко от марсианского экватора на 0 ° долготы, и на участке Арам Хаос недалеко от Валлес Маринерис . На нескольких других участках также был обнаружен гематит, например, в Aureum Chaos . Поскольку земной гематит обычно является минералом, образующимся в водной среде или в результате гидротермальных изменений, это обнаружение было достаточно интересным с научной точки зрения, поэтому второй из двух марсоходов Mars Exploration Rover был отправлен на место в регионе Терра Меридиани, обозначенное как Meridiani Planum . Исследования на месте, проведенные марсоходом « Оппортьюнити», показали значительное количество гематита, большая часть которого находится в форме маленьких шариков, которые научная группа неофициально назвала «черникой». Анализ показывает, что эти шарики, по-видимому, представляют собой конкреции, образовавшиеся из водного раствора. «Знание того, как образовался гематит на Марсе, поможет нам охарактеризовать окружающую среду прошлого и определить, была ли эта среда благоприятной для жизни».

ювелирные украшения

Когда-то гематит использовался как траурное украшение. В справочнике 1923 года говорится, что «гематит иногда используется в качестве оправы в траурных украшениях». Некоторые виды глины, богатой гематитом или оксидом железа, особенно армянский боле , использовались в золочении . Гематит также используется в искусстве, например, для создания драгоценных камней с глубокой гравировкой . Гематин - это синтетический материал, продаваемый как магнитный гематит .

Галерея

Смотрите также

использованная литература

внешние ссылки