Магнетит – минерал-магнетик и его уникальные свойства

Магнетит – минерал рудного происхождения, принадлежащий химическому классу оксидов. Если точнее это смесь оксидов железа (Fe3o4). Нередко его называют магнитным железняком. Существует несколько версий происхождения названия этого минерала. Одна из наиболее распространённых – первое его открытие греческим пастухом Магнесом. Согласно второй распространённой версии, эту породу открыли на территории Магнезии (Македония).

Помимо приведённых выше названий магнетит также называют зигельштейном и железной магнитной рудой. Среди наиболее известных разновидностей можно выделить титаномагнетит, ишкулит, хроммагнетит и мушкетовит. В большинстве известных геологических образований чаще всего встречается с примесями хрома, титана, магния, никеля, марганца, алюминия и ванадия.

Основные характеристики магнетитовой минеральной руды

На вид магнетит, являющийся оксидом железа, представляет собой минерал чёрного цвета. Это достаточно распространённый в природе минерал. Чаще всего образцы этой породы отличаются характерным металлическим блеском. Существуют магнетитовые месторождения, где руда обладает матовым и смоляным блеском.

К числу основных свойств магнитной руды можно отнести:

• характерный оттенок (чаще всего чёрный, иногда с темно-серым и бурым отливом);
• средний показатель прочности (по шкале Мооса степень его прочности колеблется между отметками 5-6);
• средняя плотность (до 5,2 единиц);
• непрозрачность;
• температурные условия плавления – 1591 градус;
• растворимость в соляной кислоте H-Cl.

Ещё одна важная характеристика – присутствие магнетических свойств. Официальное название «магнетит» было присвоено этому минералу в 1845 году. Таким образом, подчёркивалась его способность притягивать железо. По сути, это мощный природный магнетик – некоторые его разновидности имеют полярный магнетизм, то есть аналогичны естественным магнитам по своим свойствам.

В условиях красного каления при достижении точки Кюри (580 ^о С) магнитные свойства нивелируются, однако при последующем охлаждении образца он снова способен магнитить металлы.

Минерал имеет достаточно сходные внешние характеристики с хромитом, гаусмнитом, гётитом и гематитом. Но его легко отличить от них по характерной чёрной черте и магнитности. Куда сложнее отличить его от более редких минеральных пород, типа якобсита и хромита, обогащённых окисью и закисью железа.

Образовался минерал путём структурных и минеральных твердофазных изменений в соединениях железа под воздействием высоких температур и в присутствии флюида с постоянным давлением.

Его образования можно наблюдать в рудных жилах. В природе встречается в виде кристаллической щётки, сростков и отдельных кристаллов, хотя иногда можно встретить и более плотную сливную массу, а также вкрапления в полосчатую и сланцевую руду. Ещё одна природная форма – зерно, присутствующее в некоторых осадочных породах.

В природе его встречают в магматических породах, включая риолиты, сиентиты, трахиты, граниты, диориты, андезиты, пироксениты, габбро, базальты, перидотиты, пегматиты и оливниты, а также в метаморфических и термальных, включая скраны.

Также минерал обнаруживается в метасоматитах, включая сланцы талько-магнетитового происхождения, а также серпентиты. Редко можно найти магнетит в составе осадочных пород. Более подробно о каждой из этих разновидностей речь пойдёт дальше.

Более подробно о природе происхождения и месторождениях

Это один из наиболее распространённых в гипогенных условиях окислов. Он образуется в самых разных генетических горных месторождениях. Основные источники добычи имеют контактно-метасоматическую, магматическую и региональную, метаморфическую природу. Однако его можно нередко встретить и в составе гидротермальных пород.

Магматические породы

Как правило, обычно в таких местах он обнаруживается в качестве вкраплений. Нередко он добывается наряду с габбро и титаномагнетитом в виде прожилков и минеральных скоплений неправильной форме.

Пегматиты

Присутствует в составе таких минеральных пород в сравнительно малых количествах. Наблюдается парагенезис с апатитом, сфеном, биотитом и прочими минералами схожих категорий.

Контактово-метасоматические образования

Здесь магнетит зачастую весьма существенен и преобладает над прочими вкраплениями пород, включая гранаты, хлориты, пироксены, кальциты и сульфиды. Помимо таких рудных образований найдены месторождения достаточно крупной природы, которые образовались при контакте сиенитов и гранитов с известняками.

Гидротермальные месторождения

Встречается в их составе в качестве сопутствующих минеральных образцов, преимущественно в сочетании с сульфидными минеральными породами (халькопирит, пирит, пирротин и пр.). Нечасто он может образовываться в форме самостоятельных месторождений в сочетании с апатитом и некоторыми другими сульфидами. К числу самых крупных месторождений магнетита гидротермальной природы на территории нашей страны можно отметить Ангаро-Илимский район Сибири.

Экзогенное происхождение

В таких условиях магнетит формируется только в отдельных, конкретных случаях. Магнетитовые зёрнышки присутствуют в составе морского ила, что предположительно может быть результатом сноса таковых с суше, как мелких обломков. Также это могут быть местные новообразования, сформировавшиеся на основе железистых гидроокислов при восстанавливающих реакциях и на фоне разложения органических веществ.

Региональный метаморфизм

В этом случае магнетит, подобно гематиту, формируется в условиях дегидратации железистых гидроокислов, которые образуются в осадочных породах в ходе экзогенных преобразований. Однако в отличие от гематита ему требуются восстановительные, компенсирующие условия в виде минимального содержания кислорода. К числу таких образований можно отнести большую часть крупных пластовых залежей магнетитово-гематитовой руды, которые встречаются в составе метаморфизованных осадочных слоёв.

Также в областях окисления этот минерал проявляет сравнительную устойчивость. В условиях выветривания его превращение в гидроокисел железа или гидратация затруднена. Именно поэтому подобные процессы можно наблюдать в небольших масштабах и достаточно редко.

Известно явление мартизации, то есть образование гематитового псевдоморфоза по поверхности магнетита. Как правило, его можно наблюдать в регионах с жарким климатом. Магнетитовые мартизации локальной природы установлены в составе метаморфозных и гидротермальных рудных месторождений в отсутствии какой-либо связи с экзогенизирующими процессами.

В случае разрушения горной породы минерал высвобождается и скапливается в самостоятельные россыпи. По этой причине можно обнаружить их концентрацию в морском и речном песке (магнетитовые пляжи). Чёрные шлихи, которые получаются при промывки золотоносного песка, магнетит считается основной составляющей.

Применение в практических целях

Подобно гематитовым залежам, магнетитовая руда считается одним из богатейших источников добычи железа. В их составе часто содержится до 60 процентов железных примесей. По сути, это важнейшее сырьё, позволяющее выплавлять сталь и чугун.

Самая вредная примесь в составе магнетитовых руд – фосфор. Его содержание при бессемеровском способе плавления не должно быть более 0,05 процентов. Чтобы получить высококачественный металл, это содержание следует снизить до 0,03 процентов. Ещё одно вредное вещество в составе – сера, допустимое количество которой не должно превышать полутора процентов.

В ходе плавления руд методом Томаса с выведением фосфорных образований в шлак, содержание этого элемент должно ограничиваться пределами 0,6-1,5 процента. Томасшлаки применяются в качестве удобрений.

В ходе плавления руды титаномагнетита из шлаков можно извлечь ванадиевые примеси, которые крайне важны при изготовлении качественных образцов стали. Ванадий в пятиокисном эквиваленте применяют в химпроме и в качестве красителя изделий из керамики.

Географические месторождения магнетитовых руд

Серди многочисленных месторождений на территории нашей страны стоит уделить особое внимание отдельным, особо крупным и важным объектам. В их числе Кусинское титаномагнетитовое месторождение, где содержится большое количество ванадиевых примесей. Это место располагается примерно в двадцати километрах на север от Златоуста.

Здесь обнаружены сплошные жилистые руды, которые залегают среди габбровых формаций, изменённых со временем после извержения из земных недр. В этих краях магнетит ассоциируется с хлоритом, а также ильменитом.

В южной части Урала идёт активная разработка Копанского месторождения (например, гора Магнитная). Гранатовые, гранатово-эпидотовые и пироксено-гранатовые скраны скрывают в себе довольно плотные магнетитовые залежи. Некоторые участки руды напоминают первичный гематит. Руда, залегающая ниже окисляющейся зоны, содержит сульфиды, типа галенита, халькопирита и пирита в виде вкраплений.

В дальних российских широтах имеются ещё несколько мест, схожих по масштабам и значимости с горой Магнитной. Это горы Благодать в Кушвинском районе и Высокая близ Нижнего Тагила, а также Коршуновское на забайкальской территории.

Известна группа месторождений в Казахстане (Куожунькуль, Сарабайское и Соколовское) и в Азербайджане (Дашкесан). В Украине имеется крупнейшее месторождение в Кривом Роге, которое относят к регионально-метаморфизованным осадочным рудным месторождениям.