Гематит

Название минерала гематит происходит от греческого "эма" — кровь, "эматитес" — кровавый камень (Теофраст, 325 г. до н. э.). Английское название минерала  Hematite

Синонимы: Олижист — oligiste  — название, применяемое во Франции; ангидроферрит — anhydroferrite (по Честеру, 1896). Мартит — martite (Брайтхаупт, 1828) — псевдоморфоза гематита по магнетиту.
Рутилогематит — rutilohematite и ильменогематит — ilmeno- liematite — гематит с микровключениями рутила, соответственно ильменита.
 

Содержание

• История изучения и применения
• Химический состав
• Разновидности
• Кристаллографическая характеристика
• Форма нахождения в природе
• Физические свойства
• Химические свойства
• Диагностические признаки
• Происхождение
• Месторождения
• Практическое применение
• Физические методы исследования
• Кристаллооптические свойства в тонких препаратах (шлифах)
• Купить

 

Формула гематита

α Fe₂O₃

Гематит - кровавик краснополосчатые кварциты.

Химический состав

Химический теоретический состав: Fe₂O₃ — 100 (Fe — 69,94). Нередко содержит некоторое количество Ti, частью за счет включений ильменита, частью в твердом растворе; также содержит в твердом растворе некоторое количество Аl и Mn (до 17% Mn в однородных гематитах из Арденн); иногда содержит Ca, Mg, Fe²⁺(до 5% FeO при 10% TiO₂ в "базаномелане"). В скрытокристаллических плотных массах часто обнаруживается SiO₂ и Аl₂O₃ в виде механических примесей, в волокнистых и землистых разностях - H₂O (гидрогематит).

В минерале из разных месторождений отмечались примеси Cr, Ni, Со, также V (до 0,03% в Дастакертском месторождении Армянии, до 4-10-3 % из месторождения Монголии), In (в гидрогематите из Сарыбулака, Киргизии, до 0,41%), Sn, Zn и др.

Разновидности

А) По особенностям состава.

Титаногематит — titanohematite (Эдуарде, 1938) содержит в твердом растворе до 11,3% TiO₂. Встречен в Маунт Монджер, Западная Австралия. Черта темно-коричневая до черной. Менее богатый титаном (5% TiO₂) наблюдался в Швейцарских Альпах и в песках Фицрой, Новая Зеландия (MgO — 1,5; FeO — 5,8; Fe₂O₃ — 83,1; TiO₂ — 9,6). При 700—900° смесимость Fe₃O₃ и FeTiO₃ полная, при комнатной температуре ограниченная; большей частью содержание TiO₂ в гематитах обусловлено распадом твердого раствора.

Алюмогематит — alumohematite (Бенеславский, 1957) — содержит до 14% Аl₂O₃ в твердом растворе.
Искусственно получен минерал с содержанием до 11—14% Аl₂O₃ , что указывает на возможность образования Al-содержащих гематитов в богатых глиноземом осадочных породах.

Гидрогематит — hydrohematite (Брайтхаупт, 1847) — тонко-кристаллический гематит, содержащий до 8% воды. Рентгенограмма отвечает рентгенограмме гематита. Под микроскопом часто наблюдаются колломорфные текстуры. Плотность более низкая, чем у собственно гематита: 4,40 — 4,80; отражательная способность ниже, внутренние рефлексы менее густые. Обычно образуется при гипергенных процессах. Отмечался в составе осадочных железных руд алапаевского типа (Свердловская обл.), в составе железных руд Белозерского месторождения (Украины), широко распространен в зоне окисления месторождений степной части Казахстана и др.

Тонкие смеси гидрогематита или гематита с гидрогётитом (лимонитом) известны под названием турьитов.

Б) По строению и форме выделений.

Железный блеск — Eisenglanz (Агрикола, 1546) — яснокристаллические выделения минерала, преимущественно черного цвета с металлическим блеском, нередко в виде кристаллов.

Синононимы: Спекулярит — specularite (Дана, 1892), specular hematite, specular iron, блестящая железная руда — Glanzeisenerz (Брайтхаупт, 1816), блестящий железняк — Glanzeisenstein (Хофман, 1816); зеркальная руда — Spiegelerz (Валериус, 1747).
Некоторые выделения железного блеска известны под специальными названиями. Железная роза — Eisenrose (частично базаномелан — Basa- nomelan, Кобель, 1838) — агрегат пластинчатых кристаллов, которые срослись почти параллельно по базопинакоиду; напоминает махровый цветок; прекрасные образцы происходят из Сен-Готарда в Италии. Железная слюдка — Eisenglimmer (Валериус, 1747) — тонко-чешуйчатые выделения железного блеска. Железная сметана — Eisen- rahm (Вернер, 1789) — рыхлые маркие агрегаты очень мелких чешуек железной слюдки красного цвета, жирные на ощупь. Докембрийские (?) сланцеватые породы Бразилии, содержащие значительное количество железной слюдки, известны под названиями итабирита — itabirite (Эшвеге, 1822) и якутинги — jacutinga; по предложению Дерби (1910), итабиритами называют также гематито-кварцевые сланцы других районов земного шара. Кристаллические индивиды этого минерала в сланцах могут обнаруживать определенную ориентировку.

Красный железняк — Botheisenstein (Вернер, 1817) — тонкокристаллические или скрытокристаллические выделения гематита, обычно красного цвета.
Синононим: Кровавый камень—Blutstein (Агрикола, 1546), bloodstone. Красная стеклянная голова —rother Glaskopf, почковидная (почечная) руда—kidney ore— натечные агрегаты с радиально-лучистым и нередко с концентрически-скорлуповатым сложением. Оолитовый красный железняк — red oolitic hematite — состоит из оолитов. Охристый красный железняк — red ocher hematite, красная охра — ochra rubra (Валериус, 1747), рётель — Rothel (Леонхард, 1821), красная земля — reddle, красный мел — red chalk, красный карандаш (по Шубниковой, 1937), сангин — sanguine — землистые агрегаты, иногда в смеси с глинистыми минералами. Гематогелит — hematogelite (Тучан, 1913), гематитогелит — hematitogelite — красящее вещество красных бокситов. Вапа — минерал с примесью глины.

Мартит - псевдоморфоза (ложная форма) по магнетиту черного цвета. Кристаллы в виде октаэдров.

Наблюдается ориентированное взаимное прорастание гематита и ильменита («вашингтониты») — результат распада твердых растворов: пластинки ильменита располагаются параллельны (0001) или (1011); отмечаются также ориентированные пластинки гематита в ильмените, ориентированные параллельно (0001) ильменита; встречаются параллельные сростки кристаллов гематита и ильменита по (0001). Кристаллики гематита иногда закономерно нарастают плоскостью (0001) на грани октаэдра магнетита или шпинели; ориентированные срастания его с магнетитом наблюдаются под микроскопом среди продуктов распада твердых растворов: (111) и [110] магнетита параллельно (0001) и [1010].
Рутил образует ориентированные нарастания на гематите: (100) и (101) рутила параллельно (0001) и (1010) гематита. Наблюдалось также ориентированное нарастание кристаллов псевдобрукита на кристаллы гематита: (121) и [210] псевдобрукита параллельно (0001) и [1010] гематита; при замещении вольфрамита: (0001) и [1120] гематита параллельно(100) и [001] вольфрамита. Описаны закономерные срастания гематита с кварцем: (1010) и [0001] кварца параллельно (0001) и [1120] гематита.
Отмечались закономерные вростки его в мусковите  с расположением включений гематита на (001) слюды по трем направлениям под углом 60° и образованием решетки, что вызывает явление астеризма в слюде. Известны игольчатые включения гематита в корунде с взаимно параллельными осями обоих минералов. Закономерно расположенные чешуйки гематита встречаются в карналлите: (0001) и [1120] гематита параллельно(001) и [110] или [100] карналлита; также параллельно (130) и [001] карналлита; в сильвине: (0001) гематита параллельно(100), (111) или реже параллельно (110) сильвина; в канкрините: (0001) гематита параллельно(1010) или (1120) канкринита; в полевом шпате — (0001) гематита параллельна ряду граней полевого шпата; в кальците (сидерите) с вростками гематита грани (1120) обоих минералов иногда параллельны.

Вростки в кварце, микроклине, кислом плагиоклазе и калинатровом полевом шпате придают этим минералам красивый искристо-золотистый отлив (авантюрин, солнечный камень).
Включения мельчайших пластинок этого минерала окрашивают некоторые минералы в красный цвет (карналлит, сильвин, гейландит, канкринит и др.).

Кристаллографическая характеристика

• Сингония. Тригональная. L₃3L₂3РС
• Класс. Дитригонально-скаленоэдрический. D_3d — 3m

Кристаллическая структура

Структура аналогична структуре корунда.

Главные формы: Наиболее обычны формы r, c и n, также e и a.

Форма нахождения в природе

 

Облик кристаллов разнообразный: ромбоэдрический, таблитчатый  — преимущественно у кристаллов, образовавшихся из гидротермальных и газовых растворов; наблюдаются изометрически развитые кристаллы (преимущественно в контактово-метасоматических месторождениях); редки призматические кристаллы.
На (0001) —штриховка по трем направлениям, параллельным ребрам (0001) : (1011), треугольные углубления, также треугольные пирамиды нарастания, признаки спирального роста, естественного травления и др.

Двойники

Двойники прорастания и срастания по (0001) с плоскостью срастания (1010) ; очень распространены двойники по (1011) с углом между базопинакоидами, равным 64°48; при этом нередко мелкие кристаллы при нарастании в двойниковом положении на более крупный таблитчатый кристалл располагаются по-разному — под углом в 120° друг к другу. Двойникование может быть обусловлено испытанным кристаллами давлением. Скольжение по Т (0001), t [1010].
Характерны сростки тонкопластинчатых кристаллов (отдельные пластинки нарастают гранями с (0001) почти параллельно друг другу), слагающих так называемые железные розы, которые, возможно, являются результатом спирального роста кристаллов.

Наблюдается ориентированное взаимное прорастание его и ильменита («вашингтониты») — результат распада твердых растворов: пластинки ильменита располагаютсяпараллельны (0001) или (1011); отмечаются также ориентированные пластинки в ильмените, ориентированные параллельно (0001) ильменита; встречаются параллельные сростки кристаллов гематита и ильменита по (0001). Кристаллики гематита иногда закономерно нарастают плоскостью (0001) на грани октаэдра магнетита или шпинели; ориентированные срастания его с магнетитом наблюдаются под микроскопом среди продуктов распада твердых растворов: (111) и [110] магнетита параллельно (0001) и [1010] гематита.

Рутил образует ориентированные нарастания на гематите: (100) и (101) рутила параллельно (0001) и (1010) гематита. Наблюдалось также ориентированное нарастание кристаллов псевдобрукита на кристаллы гематита: (121) и [210] псевдобрукита параллельно (0001) и [1010] гематита; при замещении вольфрамита: (0001) и [1120] гематита параллельно(100) и [001] вольфрамита. Описаны закономерные срастания его с кварцем: (1010) и [0001] кварца параллельно (0001) и [1120].
Отмечались закономерные вростки гематита в мусковите  с расположением включений гематита на (001) слюды по трем направлениям под углом 60° и образованием решетки, что вызывает явление астеризма в слюде. Известны игольчатые включения гематита в корунде с взаимно параллельными осями обоих минералов. Закономерно расположенные чешуйки гематита встречаются в карналлите: (0001) и [1120] гематита параллельно(001) и [110] или [100] карналлита; также параллельно (130) и [001] карналлита; в сильвине: (0001) гематита параллельно(100), (111) или реже папаллельно (110) сильвина; в канкрините: (0001) гематита параллельно(1010) или (1120) канкринита; в полевом шпате — (0001) гематита параллельна ряду граней полевого шпата; в кальците (сидерите) с вростками гематита грани (1120) обоих минералов иногда параллельны.

Вростки в кварце, микроклине, кислом плагиоклазе и калинатровом полевом шпате придают этим минералам красивый искристо-золотистый отлив (авантюрин, солнечный камень).
Включения мельчайших пластинок минерала окрашивают некоторые минералы в красный цвет (карналлит, сильвин, гейландит, канкринит и др.).

Агрегаты. Обычно встречается в виде плотных мелкокристаллических, чешуйчатых или листоватых скоплений, а также в землистых массах и натечных агрегатах. В последнем случае он называется красным железняком. Иногда концентрически-слоистые и радиально-лучистые, натечные, почковидные и оолитовые.

Физические свойства

Оптические

• Цвет ясно кристаллических разновидностей стально-серый до черного; иногда наблюдается побежалость. Скрытокристаллический — матово-красный до ярко- красного, вишнево-красный до черного. В нефильтрованных лучах ртутно-кварцевой лампы желтовато-белый (в отличие от голубовато-белого ильменита).
• Черта вишнево-красная или красновато-коричневая, красная (характерный диагностический признак). .
• Блеск металлический до полуметаллического
• Отлив матовый
• Прозрачность  В тонких осколках просвечивает кроваво-красным цветом.

 

Механические

• Твердость 5—6. Данные разных авторов по микротвердости колеблются в широких пределах.
• В кристаллах хрупок, в тонких пластинках упруг.
• Плотность 5,26.
• Спайность отсутствует, отдельность по (0001) и (1011) обусловлена двойникованием.
• Излом полураковистый до неровного.

Химические свойства

В кислом водном растворе при температурах 100—160° гематит растворяется с разложением; концентрация Fe³⁺ в растворах при 100° (в мг/л): 0,37 при pH около 2; 0,04 при pH = 4; 0,01 при рН= 6,11; соответственно при 160°: 0,14; 0,04; 0,01; при температурах порядка 350° и рН = 5—7 растворение минерала протекает без разложения. Растворяется в концентрированной НСl. В полированных шлифах ни одним из стандартных реактивов не травится. Для структурного травления применяется концентрированная HF (продолжительность травления 1—2 мин).

Прочие свойства

Проводник электричества. Данные по удельному электрическому сопротивлению природных образцов колеблются в широких пределах; при повышенном напряжении обладает детекторными свойствами.

При комнатной температуре антиферромагнитен, при —15° становится ферромагнитным. Характерна высокая стабильность по отношению к постоянному и переменному магнитным полям, а также к температурному воздействию.

Успешно флотируется анионными собирателями типа олеиновой кислоты или алкилсульфатов (оптимальные условия — нейтральная или слабощелочная среда). Неплавок. В восстановительном пламени становится магнитным.

Температура плавления 1594°. При нагревании до 1370—1400° переходит в магнетит. γ-Fe₂O₃, образующийся при нагревании до 950°, при охлаждении превращается в α-Fe₂O₃.

Искусственное получение гематита

Гематит получается путем сублимации при взаимодействии хлорида железа и водяного пара; при нагревании расплава буры с окисью железа; из силикатного расплава с большим содержанием железа; при нагревании гидрата окиси железа с водой в запаянной трубке и др. Получен при изучении многих систем: гематит — ильменит, корунд — магнетит и др.

Диагностические признаки

От магнетита и ильменита легко отличается по цвету черты; в отличие от маггемита оптически анизотропен и не магнитен. От киновари плотный гематит отличается отсутствием спайности, оптическим знаком, а также по твердости и по плотности В тонкозернистых агрегатах трудно отличим от лепидокрокита. В полированных шлифах значительно светлее магнетита, ильменита и других сопутствующих рудных минералов.

Спутники. Корунд, диаспор, рутил, андалузит, кварц, барит, магнетит, сидерит, различные сульфиды, хлорит, тальк, турмалин,  актинолит, мартит, куммингтонит.

 

Происхождение и нахождение

Происхождение. Различное:
1. Контактово-метасоматическое в скарновых зонах;
2. Гидротермальное;
3. Осадочное;
4. Метаморфическое - при метаморфизме осадочных железных руд (бурых железняков). В зоне окисления неустойчив и превращается в различные гидроокислы железа.

Изменение минерала

В зоне окисления в общем устойчив. Переход ясно кристаллического гематита в гидроокислы наблюдается редко (пример — лимонитизация мартита в криворожских рудах). Переход гидрогематита в гидрогётит довольно обычен. При изменении окислительной обстановки на восстановительную гематит переходит в магнетит с образованием псевдоморфоз магнетита по гематиту — мушкетовита. Мушкетовит известен в контактно-метасоматических месторождениях (Урал, Таджикистан и др.) и в гидротермальных месторождениях, для которых характерно отложение сульфидов после гематита (Кутимское месторождение в Пермской обл. и др.); наряду с магнетитом по гематиту может образоваться маггемит. В процессе диагенеза он при наличии восстановителей (органическое вещество) может переходить в сидерит, пирит и лептохлориты (в СНГ— породы Донбасса, Второго Баку и ерунаковской толщи Кузбасса). Помимо магнетита в псевдоморфозах по гематиту наблюдаются: пирит, сидерит, хлориты, гидрогётит (лимонит), в отдельных случаях — халькопирит, рутил, касситерит, манганит и др.

Практическое применение

Минерал многих железных руд. Чистые порошковатые разности применяются как красные краски и для приготовления красных карандашей. Плотный камень («кровавик») употребляется как полировочный материал.

Краснополосчатые яшмовидные гематито-магнегитовые роговики Кривого Рога являются эффективным декоративно-поделочным камнем, карминовые оттенки которого дополняют богатую палитру отечественных камней-самоцветов.

Физические методы исследования

Дифференциальный термический анализ

 

Старинные методы. Под паяльной трубкой

Кристаллооптические свойства в тонких препаратах (шлифах)

В шлифах в проходящем свете кроваво-красный (в тончайших пластинках), оранжево-красный, серо-желтый. Слабый плеохроизм: по No буровато-красный; по Ne желтовато-красный. Одноосный (—). Свето-преломление высокое, двупреломление очень сильное.

В полированных шлифах в отраженном свете белый с слегка голубовато-серым оттенком (при отсутствии магнетита и других сопутствующих рудных минералов — чисто-белый). Отражательная споспособность Ro (в %): для зеленых лучей 28,70; для желтых—26,15; для красных—25,03 (Рамдор, 1960).  Двуотражение очень слабое, заметное лишь на границе зерен: Ro — белый, Re — серо-голубовато-белый. Гематиты (титаногематиты), содержащие FeTiO₂ в твердом растворе, имеют более низкую отражательную способность, но более сильное двуотражение. Анизотропия в скрещенных николях отчетливая, особенно в иммерсии; в диагональном положении проявляются пестрые цветные эффекты в блеклых тонах. Внутренние рефлексы темно-красные (наблюдаются не всегда).
Очень типичны пластинчатые двойники.