Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Эта статья о минерале. Для использования в других целях, см Гематит (значения) .
Гематит
WLA hmns Hematite.jpg
Бразильский кристалл тригонального гематита
Общий
КатегорияОксидные минералы
Формула
(повторяющаяся единица)		оксид железа (III) , Fe 2 O 3 , α-Fe 2 O 3 [1]
Классификация Струнца4.CB.05
Классификация Дана4.3.1.2
Кристаллическая системаТригональный
Кристалл классШестиугольный скаленоэдр ( 3 м)
Символ H – M : ( 3 2 / м)
Космическая группаR 3 c
Ячейкаа = 5,038 (2) Å;
c = 13,772 (12) Å; Z = 6
Идентификация
ЦветСерый металлик, от тусклого до яркого «ржаво-красного» в землистых, плотных, мелкозернистых материалах, от стального до черного в кристаллах и крупнокристаллических рудах
Хрустальная привычкаОт табличных до толстых кристаллов; слюдистые или пластинчатые, обычно в розетках; лучистые фиброзные, почковидные, ботриоидные или сталактитовые образования столбчатые; землистый, зернистый, оолитовый
TwinningПроникающая и пластинчатая
РасщеплениеНет, могут быть расставания на {0001} и {10 1 1}
ПереломОт неравномерного до субконхоидального
УпорствоХрупкий
Твердость по шкале Мооса5,5–6,5
БлескОт металлического до роскошного
ПолосаОт ярко-красного до темно-красного
ПрозрачностьНепрозрачный
Удельный вес5,26
Плотность5,3
Оптические свойстваОдноосный (-)
Показатель преломленияn ω = 3,150–3,220, n ε = 2,870–2,940
Двулучепреломлениеδ = 0,280
ПлеохроизмО = коричневато-красный; E = желтовато-красный
Рекомендации[2] [3] [4]

Гематит , также называемый гематитом , представляет собой распространенное соединение оксида железа с формулой Fe 2 O 3, которое широко встречается в скалах и почвах. [5] кристаллы гематита принадлежат к ромбоэдрической решетке системе , который обозначен в альфа - полиморфный из Fe
2О
3. Он имеет такую ​​же кристаллическую структуру, что и корунд ( Al
2О
3) и ильменита ( FeTiO
3). При этом он образует полный твердый раствор при температуре выше 950 ° C (1740 ° F).

Гематит в природе бывает от черного до стального или серебристо-серого, коричневого до красновато-коричневого или красного цвета. Он добывается как важная железная руда . Он электропроводен. [6] 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
2О
3) с той же химической формулой, но со структурой шпинели, как у магнетита.

Крупные месторождения гематита встречаются 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 осаждаться в воде и собираться слоями на дне озера, источника 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 [ править ]

Основная статья: Охра

Название гематит происходит от греческого слова, обозначающего кровь αἷμα (haima) , из-за красной окраски некоторых разновидностей гематита. [5] Цвет гематита часто используется в качестве пигмента . Английское название камня происходит от среднефранцузского hematite pierre , которое произошло от латинского lapis haematites c. 15 век, который произошел от древнегреческого αἱματίτης λίθος ( haimatitēs lithos , «кроваво-красный камень»).

Охра - это глина, окрашенная различным количеством гематита от 20% до 70%. [7] 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. [7]

Красный мел написания этого минерала был один из самых ранних в истории человечества. Порошкообразный минерал впервые был использован 164 000 лет назад человеком Пиннакл-Пойнт , возможно, в социальных целях. [8] 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 . [9]

На острове Эльба были обнаружены богатые залежи гематита , которые разрабатывались еще со времен этрусков . [10]

Магнетизм [ править ]

Гематит очень слабо реагирует на магнитное поле . В отличие от магнетита, он не сильно 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 течение 1950-х годов, поскольку он оказался ферромагнитным с температурой Кюри приблизительно 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 что низкая симметрия катионных узлов позволяет спин-орбитальному взаимодействию вызывать перекос моментов, когда они находятся в плоскости, перпендикулярной оси cось. 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. [11] [12] Магнитные свойства объемного гематита отличаются от их наноразмерных аналогов. Например, температура перехода по Морину гематита уменьшается с уменьшением размера частиц. Подавление этого перехода наблюдалось 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. [13] Два других конечных элемента 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 частицами и кристаллитами.скорость роста размеров при повышении температуры отжига. Эти различия в скорости роста преобразуются в прогрессивное развитие структуры субчастиц на наномасштабе. При более низких температурах (350–600 ° C) кристаллизуются одиночные частицы. Тем не мение; при более высоких температурах (600–1000 ° C) благоприятствует росту кристаллических агрегатов и субчастичной структуры. [14]

  • Микроскопическая картина гематита

  • Кристаллическая структура гематита

Хвосты шахты [ править ]

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 . [15] Красный фалу - пигмент, используемый в традиционных шведских красках для дома. Первоначально его делали из хвостов шахты Фалу. [16]

Марс [ править ]

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.

Спектральная подпись гематита был замечен на планете Марс с помощью инфракрасного спектрометра на NASA Mars Global Surveyor [17] и 2001 Mars Odyssey [18] космического аппарата на орбите вокруг Марса. Минерал был замечен в изобилии на двух участках [19] на планете: на участке Терра Меридиани , недалеко от экватора Марса на 0 ° долготы, и на участке Хаос Арам недалеко от Валлес Маринер . [20] Несколько других участков также показали гематит, например, Aureum Chaos . [21]Поскольку земной гематит обычно представляет собой минерал, образующийся в водной среде или в результате водного изменения, 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 Opportunity, 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, являются конкрециями.образуется 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». [22]

Ювелирные изделия [ править ]

Когда-то гематит использовался как траурное украшение. [23] Ссылка 1923 года описывает «гематит иногда используется в качестве оправы в траурных украшениях». [6] Некоторые типы 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 . [24]

Галерея [ править ]

  • Редкий псевдоскаленоэдрический габитус кристалла

  • Три драгоценных кристалла кварца, содержащие яркие ржаво-красные включения гематита, на поле блестящего черного зеркального гематита.

  • Золотые игольчатые кристаллы рутила, исходящие из центра пластинчатого гематита

  • Кипро-минойская цилиндрическая печать (слева) из гематита с соответствующим оттиском (справа), примерно 14 век до н.э.

  • Группа параллельных ростовых лезвий из блестящего как зеркало металлического серого гематита из Бразилии.

  • Резьба по гематиту, длина 5 см (2 дюйма)

  • Гематит, вариант спекулярита (зеркальный гематит) с мелким зерном.

  • Красный гематит из полосчатого образования железа в Вайоминге

  • Гематит на Марсе в форме "черники" (названной НАСА)

  • Табличка с полосами показывает, что гематит постоянно оставляет ржаво-красную полосу.

  • Гематит в растровом электронном микроскопе, увеличение 100x.

  • Слюдяной гематит, полученный с разрешения шахты Келли, Ластли, Девон, Великобритания.

См. Также [ править ]

  • Масштаб мельницы
  • Минеральный окислительно-восстановительный буфер
  • Wüstite

Ссылки [ править ]

  1. ^ Данлоп, Дэвид Дж .; Оздемир, Озден (2001). Рок-магнетизм: основы и границы . Кембридж: Издательство Кембриджского университета. п. 73. ISBN 9780521000987.
  2. ^ Энтони, Джон В .; Бидо, Ричард А .; Bladh, Kenneth W .; Николс, Монте К. (ред.). «Гематит» (PDF) . Справочник по минералогии . III . Шантильи, Вирджиния: Минералогическое общество Америки. ISBN  978-0962209727. Проверено 22 декабря 2018 года .
  3. ^ «Данные о минералах гематита» . WebMineral.com . Проверено 22 декабря 2018 года .
  4. ^ «Гематит» . Mindat.org . Проверено 22 декабря 2018 года .
  5. ^ a b Корнелл, Рошель М .; Швертманн, Удо (1996). Оксиды железа . Германия: Wiley. С. 4, 26. ISBN 9783527285761. LCCN  96031931 . Проверено 22 декабря 2018 года .
  6. ^ a b Моргентау, Менго Л. (1923). Минералы и ограненные камни: Справочник, содержащий сокращенные и упрощенные описания из стандартных работ по минералогии . п. 23.
  7. ^ а б «Охра» . Промышленные минералы . Зона минералов. Архивировано из оригинального 15 ноября 2016 года . Проверено 22 декабря 2018 года .
  8. ^ «Исследователи находят самые ранние свидетельства современного человеческого поведения в Южной Африке» (пресс-релиз). AAAS. Новости АГУ. 17 октября 2007 . Проверено 22 декабря 2018 года .
  9. ^ Levato, Кьяра (2016). «Доисторические рудники с оксидами железа: европейский обзор» (PDF) . Anthropologica et Præhistorica . 126 : 9–23 . Проверено 22 декабря 2018 года .
  10. ^ Benvenuti, M .; Дини, А .; D'Orazio, M .; Chiarantini, L .; Corretti, A .; Костальола, П. (июнь 2013 г.). «Вольфрамовые и оловянные сигнатуры железных руд острова Эльба (Италия)». Археометрия . 55 (3): 479–506. DOI : 10.1111 / j.1475-4754.2012.00692.x .
  11. ^ Дзялошинский, IE (1958). «Термодинамическая теория« слабого »ферромагнетизма антиферромагнетиков». Журнал физики и химии твердого тела . 4 (4): 241–255. Bibcode : 1958JPCS .... 4..241D . DOI : 10.1016 / 0022-3697 (58) 90076-3 .
  12. ^ Мория, Туру (1960). «Анизотропное сверхобменное взаимодействие и слабый ферромагнетизм» (PDF) . Физический обзор . 120 (1): 91. Bibcode : 1960PhRv..120 ... 91M . DOI : 10.1103 / PhysRev.120.91 .
  13. ^ Данг, М.-З .; Rancourt, DG; Dutrizac, JE; Lamarche, G .; Провенчер Р. (1998). «Взаимодействие условий поверхности, размера частиц, стехиометрии, параметров ячейки и магнетизма в синтетических гематитоподобных материалах». Сверхтонкие взаимодействия . 117 (1–4): 271–319. Bibcode : 1998HyInt.117..271D . DOI : 10,1023 / A: 1012655729417 . S2CID 94031594 . 
  14. ^ Валлина, Б .; Родригес-Бланко, JD; Браун, AP; Беннинг, LG; Бланко, Дж. А. (2014). «Повышенная магнитная коэрцитивность α-Fe 2 O 3, полученного из карбонизированного 2-линейного ферригидрита» (PDF) . Журнал исследований наночастиц . 16 (3): 2322. Bibcode : 2014JNR .... 16.2322V . DOI : 10.1007 / s11051-014-2322-5 . S2CID 137598876 .  
  15. ↑ Редман, Крис (20 мая 2009 г.). «Очередной железный рывок» . Money.cnn.com . Проверено 22 декабря 2018 года .
  16. ^ "Sveriges mest beprövade husfärg" [самый проверенный цвет домов в Швеции] (на северном саамском языке) . Проверено 22 декабря 2018 года .
  17. ^ "Mars Global Surveyor Инструментальная идентификация гематита на Марсе TES" (пресс-релиз). НАСА. 27 мая, 1998. Архивировано из оригинального 13 мая 2007 года . Проверено 22 декабря 2018 года .
  18. ^ Кристенсен, Филип Р. (2004). «Формирование гематитсодержащей пачки в Meridiani Planum: свидетельства отложения в стоячей воде» . Журнал геофизических исследований . 109 (E8): E08003. DOI : 10.1029 / 2003JE002233 .
  19. ^ Bandfield, Joshua L. (2002). «Глобальное распределение минералов на Марсе» (PDF) . Журнал геофизических исследований . 107 (E6): E65042. Bibcode : 2002JGRE..107.5042B . DOI : 10.1029 / 2001JE001510 .
  20. ^ Глотч, Тимоти Д .; Кристенсен, Филип Р. (2005). «Геологическое и минералогическое картирование Арама Хаоса: свидетельство богатой водой истории» . Журнал геофизических исследований . 110 (E9): E09006. Bibcode : 2005JGRE..110.9006G . DOI : 10.1029 / 2004JE002389 . S2CID 53489327 . 
  21. ^ Глотч, Тимоти Д .; Rogers, D .; Кристенсен, Филип Р. (2005). «Недавно обнаруженная единица, богатая гематитом в Aureum Chaos: Сравнение гематита и связанных единиц с таковыми в Aram Chaos» (PDF) . Луна и планетология . 36 : 2159. Bibcode : 2005LPI .... 36.2159G .
  22. ^ «Гематит» . НАСА . Проверено 22 декабря 2018 года .
  23. ^ Олдершо, Кэлли (2003). Firefly Гид по драгоценным камням . Книги Светлячка. п. 53. ISBN 978-1-55297-814-6.
  24. ^ "Магнитный гематит" . Mindat.org . Проверено 22 декабря 2018 года .

Внешние ссылки [ править ]

  • MineralData.org