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Hematites
WLA hmns Hematite.jpg
Cristal de hematita trigonal brasileño
General
CategoríaMinerales de óxido
Fórmula (unidad de repetición)óxido de hierro (III) , Fe 2 O 3 , α-Fe 2 O 3 [1]
Clasificación de Strunz4.CB.05
Clasificación de Dana4.3.1.2
Sistema de cristalTrigonal
Clase de cristalEscalenoédrico hexagonal ( 3 m)
Símbolo H – M : ( 3 2 / m)
Grupo espacialR 3 c
Celda unitariaa = 5,038 (2) Å;
c = 13,772 (12) Å; Z = 6
Identificación
ColorGris metálico, opaco a "rojo óxido" brillante en material terroso, compacto, de grano fino, gris acero a negro en cristales y minerales masivamente cristalinos
Hábito de cristalCristales tabulares a gruesos; micáceo o laminar, comúnmente en rosetas; masas radiales fibrosas, reniformes, botrioidales o estalactíticas, columnares; terroso, granular, oolítico
HermanamientoPenetración y laminar
EscoteNinguno, puede mostrar despedidas en {0001} y {10 1 1}
FracturaDesigual a subconcoidal
TenacidadFrágil
Escala de Mohs de dureza5.5–6.5
LustreMetálico a esplendoroso
RachaRojo brillante a rojo oscuro
DiafanidadOpaco
Gravedad específica5.26
Densidad5.3
Propiedades ópticasUniaxial (-)
Índice de refracciónn ω = 3,150–3,220, n ε = 2,870–2,940
Birrefringenciaδ = 0,280
PleocroísmoO = rojo pardusco; E = rojo amarillento
Referencias[2] [3] [4]

Hematita ( / h i m ə ˌ t aɪ t , h ɛ m ə - / ), también escrito como hematita , es un común de óxido de hierro compuesto con la fórmula, Fe 2 O 3 y es ampliamente encontrado en rocas y suelos. [5] Los cristales de hematita pertenecen al sistema de celosía romboédrica que se denomina polimorfo alfa de Fe.
2O
3. Tiene la misma estructura cristalina que el corindón ( Al
2O
3) e ilmenita ( FeTiO
3). Con esto forma una solución sólida completa a temperaturas superiores a 950 ° C (1,740 ° F).

La hematita se presenta naturalmente en colores negro a acero o gris plateado, marrón a marrón rojizo o rojo. Se extrae como un importante mineral de hierro . Es eléctricamente conductor. [6] Las variedades de hematita incluyen mineral de riñón , martita ( pseudomorfos después de magnetita ), rosa de hierro y specularita ( hematita especular ). Si bien estas formas varían, todas tienen una veta de color rojo óxido. La hematita no solo es más dura que el hierro puro, sino que también es mucho más frágil . La maghemita es un polimorfo de la hematita (γ- Fe
2O
3) con la misma fórmula química, pero con una estructura de espinela como la magnetita.

Se encuentran grandes depósitos de hematita en formaciones de hierro en bandas . La hematita gris se encuentra típicamente en lugares que tienen agua estancada o aguas termales minerales , como las del Parque Nacional Yellowstone en América del Norte . El mineral puede precipitarse en el agua y acumularse en capas en el fondo del lago, manantial u otra agua estancada. La hematita también puede ocurrir en ausencia de agua, generalmente como resultado de la actividad volcánica .

Los cristales de hematita del tamaño de la arcilla también pueden ocurrir como un mineral secundario formado por procesos de meteorización en el suelo , y junto con otros óxidos de hierro u oxihidróxidos como la goethita , que es responsable del color rojo de muchos suelos tropicales , antiguos o muy degradados.

Etimología e historia

El nombre hematita se deriva de la palabra griega para sangre αἷμα (haima) , debido a la coloración roja que se encuentra en algunas variedades de hematita. [5] El color de la hematita se usa a menudo como pigmento . El nombre en inglés de la piedra se deriva del francés medio hématite pierre , que fue tomado del latín lapis haematites c. el siglo XV, que se originó en el griego antiguo αἱματίτης λίθος ( haimatitēs lithos , "piedra roja sangre").

El ocre es una arcilla que se colorea con diferentes cantidades de hematita, que varían entre el 20% y el 70%. [7] El ocre rojo contiene hematita no hidratada, mientras que el ocre amarillo contiene hematita hidratada ( Fe 2 O 3  ·  H 2 O ). El uso principal del ocre es para teñir con un color permanente. [7]

La escritura de tiza roja de este mineral fue una de las más antiguas de la historia de la humanidad. El mineral en polvo fue utilizado por primera vez hace 164.000 años por el hombre de Pinnacle-Point , posiblemente con fines sociales. [8] También se encuentran residuos de hematita en tumbas de hace 80.000 años. Cerca de Rydno en Polonia y Lovas en Hungría se han encontrado minas de tiza roja que datan del 5000 aC, pertenecientes a la cultura de la cerámica lineal en el Alto Rin . [9]

Se han encontrado ricos depósitos de hematita en la isla de Elba que se han extraído desde la época de los etruscos . [10]

Magnetismo

La hematita muestra solo una respuesta muy débil a un campo magnético . A diferencia de la magnetita, no se siente atraída notablemente por un imán ordinario. La hematita es un material antiferromagnético por debajo de la transición de Morin a 250 K (−23 ° C), y un antiferromagnético inclinado o débilmente ferromagnético por encima de la transición de Morin y por debajo de su temperatura de Néel a 948 K (675 ° C), por encima de la cual es paramagnético .

La estructura magnética de la α-hematita fue objeto de considerable discusión y debate durante la década de 1950, ya que parecía ser ferromagnética con una temperatura de Curie de aproximadamente 1000 K (730 ° C), pero con un momento magnético extremadamente pequeño (0.002  Magnetones de Bohr ). Además de la sorpresa, se produjo una transición con una disminución de la temperatura de alrededor de 260 K (-13 ° C) a una fase sin momento magnético neto. Se demostró que el sistema es esencialmente antiferromagnético , pero que la baja simetría de los sitios catiónicos permite que el acoplamiento espín-órbita provoque la inclinación de los momentos cuando están en el plano perpendicular a la ceje. La desaparición del momento con una disminución de la temperatura a 260 K (−13 ° C) es causada por un cambio en la anisotropía que hace que los momentos se alineen a lo largo del eje c . En esta configuración, la inclinación del giro no reduce la energía. [11] [12] Las propiedades magnéticas de la hematita a granel difieren de sus contrapartes a nanoescala. Por ejemplo, la temperatura de transición de Morin de la hematita disminuye con una disminución del tamaño de partícula. La supresión de esta transición se ha observado en nanopartículas de hematita.y se atribuye a la presencia de impurezas, moléculas de agua y defectos en la red de cristales. La hematita es parte de un sistema de oxihidróxido de solución sólida compleja que tiene varios contenidos de agua, grupos hidroxilo y sustituciones de vacantes que afectan las propiedades químicas magnéticas y cristalinas del mineral. [13] Otros dos miembros finales se conocen como protohematita e hidrohematita.

Las coercividades magnéticas mejoradas para la hematita se han logrado calentando en seco un precursor de ferrihidrita de dos líneas preparado a partir de una solución. La hematita exhibió valores de coercitividad magnética dependientes de la temperatura que oscilan entre 289 y 5.027 oersteds (23-400 kA / m). El origen de estos altos valores de coercitividad se ha interpretado como consecuencia de la estructura de subpartículas inducida por las diferentes partículas y cristalitos.tasas de crecimiento de tamaño al aumentar la temperatura de recocido. Estas diferencias en las tasas de crecimiento se traducen en un desarrollo progresivo de una estructura de subpartículas a nanoescala. A temperaturas más bajas (350–600 ° C), las partículas individuales cristalizan. Sin embargo; a temperaturas más altas (600–1000 ° C), se favorece el crecimiento de agregados cristalinos y una estructura de subpartículas. [14]

  • Una imagen microscópica de hematita.

  • Estructura cristalina de hematita

Relaves mineros

La hematita está presente en los residuos de relaves de las minas de hierro . Un proceso desarrollado recientemente, la magnetización , utiliza imanes para recoger hematita de desecho de viejos relaves de minas en el vasto distrito de hierro de Mesabi Range en Minnesota . [15] El rojo Falu es un pigmento utilizado en las pinturas tradicionales suecas para el hogar. Originalmente, estaba hecho de relaves de la mina Falu. [dieciséis]

Marte

El mosaico de imágenes del Mars Exploration Rover Microscopic Imager muestra esférulas de hematita parcialmente incrustadas en la roca en el lugar de aterrizaje del Opportunity. La imagen mide unos 5 cm (2 pulgadas) de ancho.

La firma espectral de la hematita fue vista en el planeta Marte por el espectrómetro infrarrojo de la sonda Mars Global Surveyor [17] de la NASA y la nave espacial Mars Odyssey [18] de 2001 en órbita alrededor de Marte. El mineral fue visto en abundancia en dos sitios [19] del planeta, el sitio Terra Meridiani , cerca del ecuador marciano a 0 ° de longitud, y el sitio Aram Chaos cerca de Valles Marineris . [20] Varios otros sitios también mostraron hematites, como Aureum Chaos . [21]Debido a que la hematita terrestre es típicamente un mineral formado en ambientes acuosos o por alteración acuosa, esta detección fue lo suficientemente interesante científicamente que el segundo de los dos Mars Exploration Rovers fue enviado a un sitio en la región de Terra Meridiani designado Meridiani Planum . Las investigaciones in situ realizadas por el rover Opportunity mostraron una cantidad significativa de hematita, gran parte de ella en forma de pequeñas esférulas que el equipo científico denominó informalmente "arándanos". El análisis indica que estas esférulas son aparentemente concreciones.formado a partir de una solución de agua. "Saber cómo se formó la hematita en Marte nos ayudará a caracterizar el entorno pasado y determinar si ese entorno era favorable para la vida". [22]

Joyas

La hematita se usó una vez como joyería de luto. [23] Una referencia de 1923 describe que "la hematita se usa a veces como engaste en joyas de luto". [6] Ciertos tipos de arcilla rica en hematita u óxido de hierro, especialmente el tronco armenio , se han utilizado en el dorado . La hematita también se utiliza en el arte, como en la creación de gemas grabadas en huecograbado . La hematina es un material sintético que se vende como hematita magnética . [24]

Galería

  • Un raro hábito de cristal pseudoescalenoédrico

  • Tres cristales de cuarzo gema que contienen inclusiones de hematita de color rojo óxido brillante, sobre un campo de hematita especular negra brillante

  • Cristales aciculares dorados de rutilo que irradian desde un centro de hematita laminada

  • Sello cilíndrico Cypro-Minoan (izquierda) hecho de hematita con la impresión correspondiente (derecha), aproximadamente del siglo XIV a. C.

  • Un grupo de hojas de hematita gris metalizado, brillante como un espejo, de crecimiento paralelo, procedente de Brasil.

  • Talla de hematita, 5 cm (2 pulgadas) de largo

  • Hematita, variante specularita (hematita especular), con grano fino mostrado

  • Hematita roja de la formación de bandas de hierro en Wyoming

  • Hematita en Marte como se encuentra en forma de "arándanos" (nombrada por la NASA)

  • Placa de racha , que muestra que la hematita deja constantemente una racha de color rojo óxido.

  • Hematites en microscopio electrónico de barrido, aumento de 100x.

  • Hematita micácea obtenida con permiso de Kelly's Mine, Lustleigh, Devon, Reino Unido

Ver también

  • Escala de molino
  • Tampón mineral redox
  • Wüstite

Referencias

  1. ^ Dunlop, David J .; Özdemir, Özden (2001). Magnetismo del rock: fundamentos y fronteras . Cambridge: Cambridge University Press. pag. 73. ISBN 9780521000987.
  2. ^ Anthony, John W .; Bideaux, Richard A .; Bladh, Kenneth W .; Nichols, Monte C. (eds.). "Hematita" (PDF) . Manual de Mineralogía . III . Chantilly, VA: Sociedad Mineralógica de América. ISBN  978-0962209727. Consultado el 22 de diciembre de 2018 .
  3. ^ "Datos de minerales de hematita" . WebMineral.com . Consultado el 22 de diciembre de 2018 .
  4. ^ "Hematita" . Mindat.org . Consultado el 22 de diciembre de 2018 .
  5. ↑ a b Cornell, Rochelle M .; Schwertmann, Udo (1996). Los óxidos de hierro . Alemania: Wiley. págs. 4, 26. ISBN 9783527285761. LCCN  96031931 . Consultado el 22 de diciembre de 2018 .
  6. ↑ a b Morgenthau, Mengo L. (1923). Minerales y piedras cortadas: libro de referencia que contiene descripciones condensadas y simplificadas de trabajos estándar sobre mineralogía . pag. 23.
  7. ^ a b "Ocre" . Minerales industriales . Zona de minerales. Archivado desde el original el 15 de noviembre de 2016 . Consultado el 22 de diciembre de 2018 .
  8. ^ "Los investigadores encuentran la evidencia más temprana del comportamiento humano moderno en Sudáfrica" (Comunicado de prensa). AAAS. Noticias de ASU. 17 de octubre de 2007 . Consultado el 22 de diciembre de 2018 .
  9. ^ Levato, Chiara (2016). "Minas prehistóricas de óxidos de hierro: una visión europea" (PDF) . Anthropologica et Præhistorica . 126 : 9-23 . Consultado el 22 de diciembre de 2018 .
  10. ↑ Benvenuti, M .; Dini, A .; D'Orazio, M .; Chiarantini, L .; Corretti, A .; Costagliola, P. (junio de 2013). "TLa firma de tungsteno y estaño de los minerales de hierro de la isla de Elba (Italia)". Arqueometría . 55 (3): 479–506. doi : 10.1111 / j.1475-4754.2012.00692.x .
  11. ^ Dzyaloshinsky, IE (1958). "Una teoría termodinámica del ferromagnetismo" débil "de los antiferromagnéticos". Revista de Física y Química de Sólidos . 4 (4): 241-255. Código bibliográfico : 1958JPCS .... 4..241D . doi : 10.1016 / 0022-3697 (58) 90076-3 .
  12. ^ Moriya, Tōru (1960). "Interacción de superecambio anisotrópico y ferromagnetismo débil" (PDF) . Revisión física . 120 (1): 91. Bibcode : 1960PhRv..120 ... 91M . doi : 10.1103 / PhysRev.120.91 .
  13. ^ Dang, M.-Z .; Rancourt, DG; Dutrizac, JE; Lamarche, G .; Provencher, R. (1998). "Interacción de las condiciones de la superficie, tamaño de partícula, estequiometría, parámetros celulares y magnetismo en materiales sintéticos similares a la hematita". Interacciones hiperfinas . 117 (1–4): 271–319. Código Bibliográfico : 1998HyInt.117..271D . doi : 10.1023 / A: 1012655729417 . S2CID 94031594 . 
  14. ↑ Vallina, B .; Rodríguez-Blanco, JD; Brown, AP; Benning, LG; Blanco, JA (2014). "Coercitividad magnética mejorada de α-Fe 2 O 3 obtenida de ferrihidrita carbonatada de 2 líneas" (PDF) . Revista de investigación de nanopartículas . 16 (3): 2322. Bibcode : 2014JNR .... 16.2322V . doi : 10.1007 / s11051-014-2322-5 . S2CID 137598876 .  
  15. ^ Redman, Chris (20 de mayo de 2009). "La próxima fiebre del hierro" . Money.cnn.com . Consultado el 22 de diciembre de 2018 .
  16. ^ "Sveriges mest beprövade husfärg" [color de la casa más probado de Suecia] (en el norte de Sami) . Consultado el 22 de diciembre de 2018 .
  17. ^ "Identificación del instrumento Mars Global Surveyor TES de hematites en Marte" (Comunicado de prensa). NASA. 27 de mayo de 1998. Archivado desde el original el 13 de mayo de 2007 . Consultado el 22 de diciembre de 2018 .
  18. ^ Christensen, Philip R. (2004). "Formación de la unidad portadora de hematita en Meridiani Planum: evidencia de deposición en agua estancada" . Revista de Investigación Geofísica . 109 (E8): E08003. doi : 10.1029 / 2003JE002233 .
  19. ^ Bandfield, Joshua L. (2002). "Distribuciones minerales globales en Marte" (PDF) . Revista de Investigación Geofísica . 107 (E6): E65042. Código Bibliográfico : 2002JGRE..107.5042B . doi : 10.1029 / 2001JE001510 .
  20. ^ Glotch, Timothy D .; Christensen, Philip R. (2005). "Mapeo geológico y mineralógico de Aram Chaos: evidencia de una historia rica en agua" . Revista de Investigación Geofísica . 110 (E9): E09006. Código Bibliográfico : 2005JGRE..110.9006G . doi : 10.1029 / 2004JE002389 . S2CID 53489327 . 
  21. ^ Glotch, Timothy D .; Rogers, D .; Christensen, Philip R. (2005). "Una unidad rica en hematites recién descubierta en Aureum Chaos: comparación de hematites y unidades asociadas con las de Aram Chaos" (PDF) . Ciencia lunar y planetaria . 36 : 2159. Bibcode : 2005LPI .... 36.2159G .
  22. ^ "Hematita" . NASA . Consultado el 22 de diciembre de 2018 .
  23. ^ Oldershaw, Cally (2003). Guía de luciérnagas a las gemas . Libros de luciérnagas. pag. 53. ISBN 978-1-55297-814-6.
  24. ^ "Hematites magnéticos" . Mindat.org . Consultado el 22 de diciembre de 2018 .

Enlaces externos

  • MineralData.org