Лимонит, гетит - формула, свойства, применение

Группа лепидокрокита–гётита

Синоним: «игольчатая железная руда» (в немецкой литературе). Является главной составной частью такого неоднородного, но широко распространенного и общеизвестного минерального образования, каким является лимонит (гидрогётит)

Лимонит не является минералом строго определенного состава, а представляет собой смесь различных гидроокислов железа, называемых бурым железняком.

Происхождение названия

Гётит назван в честь поэта Гёте (1749–1832). Первоначально этот минерал был назван онегитом (по месту нахождения на Волк'острове в Онежском озере), но так как его свойства не были описаны, это название не привилось в минералогической литературе.

Название лимонит происходит от греческого слова лемон — луг (имелись в виду луговые и болотные руды гидроокислов железа).

Лимонит. Крупный сферолит. Пизолит
Лимонит. Крупный сферолит. Пизолит

Содержание

Формула гетита и лимонита

 Гетит - α-FeOOH или HFeO2\

Лимонит - HFeO2. aq или FeO * nOH

Химический состав

Химический состав. Fe2O3 — 89,9 %, Н2О — 10,1 %. Содержание воды часто бывает выше, чем полагается по формуле: до 12–14 % (лимонит). В связи с этим раньше выделяли несколько минеральных видов, отличающихся друг от друга по содержанию воды и некоторым физическим свойствам. Рентгенометрически установлено, что в действительности существует одно соединение с отношением Fe2O3 : Н2О = 1 : 1, обладающее определенной кристаллической структурой. Все более богатые водой разности гидроокислов железа по существу являются гидрогелями и содержат адсорбированную воду в разных количествах (в зависимости от степени дегидратации). Поэтому лимонит не является отдельным минеральным видом, представляя собой гидратированную разновидность гётита.

Разновидности. Так называемый турьит по рентгенометрическим и термическим исследованиям оказался смесью гётита с гидрогематитом и не принадлежит к числу самостоятельных минералов. Скопления природных гидроокислов железа в своей массе, как правило, представляют собой гидратированные смеси гётита с лепидокрокитом, а также гидроокислами кремнезема, глинистым веществом и др. Такие смеси обычно называются бурыми железняками.

Кристаллографическая характеристика

Сингония ромбическая; ромбодипирамидальный mmm. в. с. Пр. гр Pbпт. а0 = 4,64; b0 = 10,0; с0 = 3,03.

Кристаллическая струкjтура аналогична структуре диаспора.

Форма нахождения в природе

 

Облик кристаллов. Редко встречающиеся кристаллы имеют игольчатый или столбчатый облик.

Может давать двойники, аналогичные коленчатым двойникам рутила по (011).

Агрегаты. Обычно наблюдается в скорлуповатых, почковидных или сталактитовых формах с тонким радиально или параллельноволокнистым строением в изломе («игольчатая железная руда») или в сплошных плотных, пористых ноздреватых, шлаковидных, порошковатых массах. Распространены псевдоморфозы по кристаллам пирита и другим сульфидам железа. Встречается также в виде оолитов, бобовин, конкреций и жеод.

Обычны псевдоморфозы лимонита по пириту, сидериту и другим минералам.

Разновидности.
1. Бурая стеклянная голова  - натечный лимонит с гладкой блестящей поверхностью.
2. Железная охра  - землистый, порошковатый лимонит охряно-желтого цвета.
3. Бобовая руда - лимониты оолитового строения.

Физические свойства
Оптические

Цвет лимонита и гётита темнобурый до черного. Порошковатый или охристый лимонит, нередко образующийся при физическом выветривании за счет плотного черного лимонита и силикатов железа, обладает до вольно светлым желто-бурым цветом. Как показали сравнительные химические и рентгенометрические исследования, эта охристая разность ничем особенным не отличается от плотного лимонита.

  • Черта гётита бурая с красноватым оттенком. Лимонит большей частью имеет светло-бурую или желто-бурую окраску черты.
  • Блеск гётита алмазный до полуметаллического. На поверхности почковидных или сталактитовых масс лимонита часто обнаруживается гётит в виде блестящих смоляночерных тонких корочек.

Nm = 2,35–2,39.

  • Отлив бархатный (бархатная обманка), восковой, матовый.
  • Прозрачность. Непрозрачный

Механические

  • Твердость гётита 4,5–5,5, лимонита — 4–1 (в зависимости от физического состояния).
  • Плотность. 4—4,4.4, у лимонита колеблется от 3,3 до 4,0.
  • Спайность гётита по {010} совершенная.
  • Излом. Шероховатый, неровный, землистый.

 

Химические свойства. Поведение в кислотах. В HCl медленно растворяются.

Прочие свойства: часто можно наблюдать в одном образце переходы плотных разностей в землистые; свойства минерала соответственно могут изменяться в пределах одного образца.

 

Диагностические признаки

Сходные минералы. Манганит, лимонит, гематит. Практическое значение. Железная руда.

Диагностические признаки. Гётит и лимонит сравнительно легко узнаются по неяснокристаллическим формам выделения, бурой черте и желтобурым охристым примазкам. Аморфный. В отличие от сидерита не реагирует с соляной кислотой и имеет более слабый блеск.

Спутники. Сидерит, а также другие железосодержащие минералы за счет которых он образуется (пирит, магнетит, гематит и др.). Кроме того галенит, кварц, агат, кальцит и др.

Происхождение и нахождение

 

Гётит в виде игольчатых илистолбчатых кристалликов крайне редко наблюдается как эндогенный минерал: в пустотах мелафиров, в аметистовых жеодах на Волкострове (Онежское озеро, Карелия); в пустотах пегматитовых жил Волыни (Украина), иногда в гидротермальных месторождениях как один из наиболее низкотемпературных минералов в пустотах, например в Пршибраме (Чехия), в ассоциации с более ранними, не затронутыми выветриванием сфалеритом и пиритом.

В главной же массе гётит и лимонит распространены как экзогенные минералы и притом почти исключительно в виде колломорфных или землистых масс. Они образуются преимущественно в результате гидролиза солей возникающих при окислении и разложении железосодержащих минералов: сульфидов, карбонатов, силикатов и других, в которых железо присутствует в двухвалентной форме. Образование гидроокислов железа на поверхности мы наблюдаем буквально всюду и притом в самых различных видах.

В значительных массах бурые железняки образуются в зонах окисления сульфидных месторождений. Это так называемые железные шляпы, представленные рыхлыми, комковатыми и плотными массами, состоящими главным образом из лимонита, гётита, иногда лепидокрокита и др.

Большие массы гидроокислов железа заключены в осадочных месторождениях бурых железняков молодого (неогенового) возраста, образовавшихся в морских и озерных бассейнах. Накопление осадков гидроокислов железа, так же как и других гидроокислов, в прибрежных зонах этих бассейнов, очевидно, происходит путем коагуляции приносимых поверхностными водами коллоидных растворов в морских водах под действием электролитов, а в пресных озерах — в результате, вероятно, жизнедеятельности ферробактерий. Правда, в ряде осадочных месторождений гидроокислы железа, кроме того, дополнительно образуются в результате современного окисления попавших в зону окисления фаций карбонатных и силикатных руд железа.

Таким образом, лимонит и гётит почти исключительно образуются на самой поверхности в условиях полного доступа кислорода и влаги.

При региональном метаморфизме гидраты железа обезвоживаются и превращаются в безводные окислы (гематит и магнетит).

Месторождения
 

Из весьма многочисленных и разнообразных в генетическом отношении месторождений бурых железняков мы укажем лишь некоторые наиболее главные.

В пределах России известное Бакальское месторождение бурых железняков (Ю. Урал, к югозападу от Златоуста) образовалось в виде крупных железных шляп в результате окисления кристаллических сидеритовых руд, повидимому, гидротермального происхождения. Наряду с мягкими рыхлыми рудами широко распространены жеоды бурых железняков, часто очень крупные. Стенки полостей покрыты почками лимонита и гётита. Эти руды малофосфористые, высокого качества. Халиловское месторождение бурых железняков (у ж.д. ст. Халилово Оренбургской области, Ю. Урал) бразовалось в юрском периоде за счет выветривания и размыва массивов ультраосновных (серпентинитовых) пород. Поэтому бурые железняки несколько обогащены такими элементами, как никель и хром, являющимися ценными легирующими компонентами сталей. Никеленосные бурые железняки как остаточные продукты выветривания серпентинитов широко распространены на Урале; назовем Елизаветинское месторождение около Екатеринбурга. Крупное месторождение преимущественно крупноолитовых бурых железняков находится на Керченском полуострове. Мощный рудный пласт залегает в мульдах среди осадков третичного возраста. Эти руды содержат 34–42 % Fe и обогащены фосфором. Аналогичные по составу руд, но заметно меньшего масштаба залежи имеются по соседству на Таманском полуострове. Бурыми железняками представлены руды Эльзаса (Франция).

Практическое применение

Бурые железняки, так же как и гематитовые и магнетитовые руды, являются важнейшим сырьем для выплавки чугунов и сталей в доменных печах. В процессе нагревания этих руд в печах происходят полное их обезвоживание и образование чрезвычайно тонкопористых масс. Так как скорость восстановления руд сильно зависит от удельной поверхности массы, то эти руды являются более экономичны ми по сравнению с магнетитовыми и гематитовыми рудами. Поэтому требования к минимальному содержанию железа в них снижаются до 35–40 % (вместо 50—60 % для плотных магнетитовых и гематитовых руд)

Порошковатые массы используются для приготовления красок.

Физические методы исследования

Дифференциальный термический анализ

 

Главные линии на рентгенограммах: 

 

Старинные методы. Под паяльной трубкой плавится, при продолжительном нагревании становятся сильно магнитными.

В стеклянной трубке выделяют воду, краснеют, превращаясь в безводную Fe2O3.

Кристаллооптические свойства в тонких препаратах (шлифах)

Mineralmarket