Ильменит

Назван по местности — Ильменским горам на Урале.

Английское название минерала Ильменит - Ilmenite

Синонимы: Кричтонит (криктонит, крайтонит, крихтонит) — crichtonite (Бурнон, 1810) — название, применяемое и в настоящее время для чистого ильменита. Штрунц (1966) рассматривает кричтонит, а также мозит как минералы с формулами (Fe²⁺ Fe³⁺ ) (Ti, Fe³⁺ )₅O₁₂ и (Fe²⁺, Ca, Mg)₂ Ti₅O₁₂?

Содержание

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

Титанистый железняк — Titaneisen, Titaneisenerz, менакканит (менакконит, менаханит) — menachanite (Грегор, 1791), манакканит — manaccanite, сидеротитан — siderotitanium (Клапрот, 1797), грегорит — gregorite (Пари, 1818), черная титановая руда — Schwarztitanerz (Брайтхаупт, 1823), гаплотипит — haplotypite (Брайтхаупт, 1830), мозит (мосит) — mohsite (Леви, 1827), кибделофан — Kibdelophan (Кобель, 1832), частично базаномелан — Basanomelan (Кобель, 1838), титаниоферрит (титаноферрит) — titanioferrite (Чепмен, 1843), параколумбит — paracolumbite (Шепард, 1851), параильменит — parailmenite (Пизани, 1864), туенит — thuenite (автор?, до 1892, по Честеру).
Титано-железная слюда — Titaneisenglimmer — листоватые выделения (Хофман, 1897).

Богатые Fe ильмениты из разных месторождений, возможно, представлявшие ильмениты с включениями магнетита и гематита, описаны под названиями: гистатит — hystatite (Брайтхаупт, 1830), гипостатит — hypostatite (Дана, 1892), вашингтонит — washingtonite (Шепард, 1842) и уддевалит — uddevallite (Дана, 1868).
Изерин — Iserin (Клапрот, 1810 и Вернер, 1817) (не изерин Яновского) — богатые Fe₂O₃ ильмениты из Изервизе (Чехия). Магнетоильменит — magnetoilmenite (Рамдор, 1925) — гипотетический минерал, богатый Fe при высоких температурах и дающий по охлаждении твердый раствор магнетита в ильмените. Гемо-ильменит— hemoilmenite (Бадингтон, 1961)—ильменит с микровключениями гематита — продукта распада твердого раствора. Ферриильменит — ferriilmenite (Шевалье и др., 1955) представляет член изоморфного ряда гематит — ильменит, близкий к ильмениту, содержит до 1Fe₂O₃ на 3FeTiO₃.

 

Формула ильменита

FeTiO₃

Химический состав

Химический теоретический состав для FeTiO₃: FeO — 47,34; TiO₂ — 52,66. Состав непостоянный. Обычно содержит Fe₂O₃, которая изоструктурна с FeTiO₃. Часто содержание Fe³⁺ связано с примесью гематита или магнетита (распад твердого раствора Fe₂O₃ в FeTiO₃). Иногда наблюдаемый небольшой избыток TiO₂ бывает обусловлен примесью рутила. 
Fe²⁺ частично изоморфно замещается Mg и Mn²⁺, содержание которых существенно колеблется (повышено в магнезиальной и в марганцовой разновидностях — пикроильмените и манганильмените). Mg характерен для ильменита кимберлитовых пород.
Во многих ильменитах, особенно связанных со щелочными породами, имеется небольшая примесь Nb, которую раньше при анализе не определяли (например, в многочисленных старых анализах ильменита из Ильменских гор Nb не указывается, а во всех современных анализах он отмечается; максимальное содержание Nb₂O₅ — 3,80% отмечено для одного из ильменитов Вишневых гор. В ряде случаев, однако, присутствие ниобия обязано наличию включений колумбита. Для ильменита из основных пород характерно присутствие V, Cr, Со, также Ni. Из других примесей наблюдались: Sc — до 0,027%; Zn — до 0,57% ZnO в марганцовом ильмените из гранита Коунрада; Sn — 0,015% в ильмените Далидатского массива на Малом Кавказе; Ва — 0,04% ВаО и Sr — 0,004% SrO—в ловозерском марганцовом ильмените; Y — 0,75% Y₂O₃ — в манганильмените с Дальнего Востока; Th — в акцессорном ильмените из уртита Ловозерского массива; незначительная примесь Cu указывается для ильменита из габбро Гренландии.

Разновидности

Пикроильменит — picroilmenite с частичным изоморфным замещением Fe²⁺ на Mg, содержит 20 и более процентов MgTiO₃ (9 и более процентов MgO), является промежуточным минералом между собственно ильменитом (кричтонитом) и гейкилитом. Типичен для ультраосновных пород (кимберлитов и др.), месторождений хромитов.
Назван от греческого "пикрос" — горький в связи с содержанием магния (Грот, 1898).
Синоним: пикротитанит — picrotitanite (Дана, 1868), пикрокричтонит — picrocrichtonite (Лакруа, 1901).

Кристаллографическая характеристика

Сингония. Тригональная.

Кристаллическая структура

Структура типа корунда. Fe²⁺ и Ti⁴⁺ находятся в шестерной координации, занимая поочередно места Аl структуры корунда.

Форма нахождения ильменита в природе

 

Облик кристаллов. Кристаллы от толстотаблитчатых до пластинчатых по (0001), реже наблюдаются кристаллы ромбоэдрического облика, образованные (1011) или более острыми ромбоэдрами.

Двойники по (0001) и (1011), иногда полисинтетические, часто наблюдаются в шлифах. Двойникование в некоторых ильменитах обусловлено механическими воздействиями. В шлифах установлены ориентированные срастания с гематитом, корундом, хромитом. Наблюдаются ориентированные срастания с магнетитом, (111) и (111) которого параллельно (0001) и (2021) ильменита. В срастаниях с рутилом: (100) и [001] рутила параллельно (0001) и [1010] или (1010) и [0001] ильменита. Отмечались также ориентированные срастания с перовскитом, авгитом, гиперстеном, слюдой.

Агрегаты. Плотные выделения неправильной формы, зерна часто таблитчатые, кристаллы от мелких пластинок до крупных (в несколько десятков сантиметров).

Физические свойства

Оптические

• Цвет железно-черный, иногда с буроватым или со стально-серым оттенком.
• Черта черная, иногда буровато-черная.
• Блеск металлический или полуметаллический.
• Прозрачность Непрозрачен. Лишь в самых тонких осколках слабо просвечивает красновато-буроватым цветом.

Механические

• Твердость 5—6. 
• Плотность 4,6— 4,8; вхождение Fe ³⁺ увеличивает, a Mg и Mn²⁺ уменьшают плотность. При лейкоксенизации минерала плотность его понижается.
• Спайность не выражена; наблюдается отдельность по (0001) и по (1011) как результат двойникования.
• Излом от раковистого до полураковистого.

Более хрупок, чем кварц, в связи с чем попадает в более мелкие фракции песков.

Химические свойства

В кислотах не растворяется. Лишь в очень тонком порошке частично растворяется при кипячении в HCl. Разлагается после сплавления с бисульфатами щелочей. В солянокислых и содовых растворах относительно более растворим, чем рутил. В полированных шлифах травится только концентрированной HF и смесью HF+ H₂SO₄.

Прочие свойства

Большинство природных ильменитов слабо магнитны, колебания магнитных свойств зависят от содержания Fe₂O₃, входящей в состав минерала, от соотношения FeO и Fe₃O₃ (иногда магнитность обусловлена включениями магнетита). Удельная магнитная восприимчивость и плотность возрастают в соответствии с увеличением содержания Fe₂O₃; вхождение MgO понижает магнитность минерала.

Флотируется собирателями типа жирных кислот — олеиновой, смоляной и нафтеновыми кислотами, легким нефтяным маслом, также алкилсульфатом натрия и др. в кислой среде; успеху флотации способствует предварительная кислотная обработка.

Поведение при нагревании. Температура плавления 1365°. В результате нагревания в вакууме до 1200° богатый Fe₂O₃ ильменит из Литчфилда (США), содержавший продукты распада твердого раствора, становился однородным; при нагревании на воздухе ильменит распадается на псевдобрукит и рутил или на гематит, рутил, псевдобрукит и др., при нагревании в атмосфере H₂S при 300° образуется смесь рутила и пирита (Грунер).

Искусственное получение минерала.

Ильменит получен нагреванием до 1200° в течение несколь-ких часов смеси TiO₂ и FeO в запаянной кварцевой трубке, также из смеси Fe₂O₃ и TiO₂ при 1000° в присутствии буры в атмосфере азота. Является одной из фаз системы Fe₂O₃ — FeO — TiO₂.

Диагностические признаки

Сходные минералы. Магнетит, гематит, хромит.

В кристаллах похож на гематит, от которого отличается по цвету черты. В сплошных выделениях напоминает магнетит, но в отличие от него обладает значительно менее резко выраженными магнитными свойствами; кроме того, в противоположность магнетиту, при кипячении в HCl в течение 1—3 мин сохраняет свой блеск. В шлихах иногда трудно отличим от хромпикотита (требуется реакция на хром), колумбита-танталита (при длительном прокаливании при 900° ильменит становится матовым), от других черных минералов шлихов — амфиболов, пироксенов и турмалина (после нагревания до 800° легко притягивается магнитом или электромагнитом).
В полированных шлифах от магнетита отличается по анизотропии (кроме разрезов по базису), по стойкости при травлении (необходимо, однако, учитывать, что богатые титаном магнетиты нередко плохо поддаются травлению).

Сопутствующие минералы. Гематит, магнетит, апатит.

Происхождение и нахождение

Важный акцессорный минерал диабазов, габбро и других пород основного состава. Иногда ильменит образует микрокристаллические вростки в пироксенах. Выделения ильменита встречаются также в жилах альпийского типа в ассоциации с рутилом, сфеном, апатитом, полевыми шпатами, горным хрусталем.

Широко распространен. Обычно является первичным, ранним минералом, редко вторичным, развивающимся по титаниту при метасоматозе. Обычный акцессорный минерал многих изверженных пород, преимущественно основного, реже кислого состава: габбро, анортозитов, диоритов и др. Иногда в основных породах образует вкрапленные руды, тесно ассоциируется с титаномагнетитом в титаномагнетитовых рудах. Известен также в метаморфических породах, главным образом в их основных разностях — амфиболитах, амфиболовых или пироксеновых гнейсах.
Характерен для щелочных сиенитов, для нефелиновых сиенитов и для их пегматитов, где обычно наблюдается в ассоциации с цирконом. Пикроильменит — типичный минерал кимберлитов.
Ильменит встречается в кварцевых жилах и в жилах альпийского типа. В виде мельчайших пластиночек известен как продукт распада в титансодержащих минералах, например, в титаномагнетите; иногда заключен в диаллаге, гиперстене, биотите и др. Мелкие кластические зерна ильменита (обычно лейкоксенизированного) встречаются в осадочных породах — песчаниках, мергелях, глинах и бокситах. Будучи довольно устойчивым, каменый материал накапливается в россыпях.

Изменение минерала

Устойчив, при разрушении горных пород попадает в россыпи. Нередко замещается рутилом и гематитом, а также магнетитом; описаны псевдоморфозы рутила и гематита по ильмениту. Известны случаи замещения ильменита титанитом, перовскитом, эшинитом, пирохлором, давидитом и др.. Весьма обычна лейкоксенизация ильменита — замещение его мелкозернистым агрегатом, состоящим в основном из рутила или анатаза (реже брукита) с примесью окислов железа и др.; лейкоксенизация ильменита особенно характерна для осадочных пород и россыпей.
В 1909 г. Палмером был описан аризонит (arizonite), который рассматривался как минерал с формулой Fe₂Ti₃O₉. В дальнейшем] было доказано, что это смесь окислов железа и титана, развивающихся по ильмениту в процессе его изменения. Тем не менее ряд авторов применяет это лишнее обозначение для лейкоксенизированного ильменита — для «промежуточных продуктов» перехода ильменита в лейкоксен, а Быков даже называет «нроаризонитом» (ргоarizonite) промежуточный продукт между ильменитом и «аризонитом». Продукт изменения ильменита, промежуточный между ильменитом и рутилом, описан также под названием псевдорутила (pseudorutile).
Песче, Эрнсту, Цветкову и Щепочкиной (новые данные по изучению системы Fe₂O₃ — TiO₂) синтезировать Fe₂Ti₃O₈ — «аризонит» не удалось, и только Каркханавала отмечает образование в системе Fe₂O₃ — TiO₂ неустойчивой фазы Fe₂O₃ — 3TiO₂, по составу отвечавшей «аризониту».

Месторождения ильменит

Места нахождения ильменита очень многочисленны. В России он обычен в связанных с габбро титаномагнетитовых месторождениях Урала, Алтая, Кольского п-ова и др. Обнаружен также в хромитовых месторождениях на Урале и в других областях.
Ильменит встречается в пегматитах нефелиновых сиенитов Хибинских тундр, Ильменских и Вишневых гор, Мариупольского щелочного массива и в др., в пегматитах Ловозерских Тундр (манганильменит). В гранитных пегматитах России ильменит более редок, характерны хорошо образованные кристаллы. Отмечается в составе некоторых кварцевых жил, например в молибдено-вольфрамовом месторождении Караоба в Казахстане, на Кольском п-ове, в Енисейском кряже и в других районах.
Пикроильменит широко распространен в кимберлитах и пикритовых порфирах Якутии (содержание его в различных трубках неодинаковое, от 0,01 до 0,07 вес. %); намечается прямая зависимость между содержанием в кимберлитах ильменита и крупных выделений слюды и обратная зависимость его содержания от содержания хромшпинелей и хромдиопсида.
Ильменит отмечается в составе осадочных пород различных районов России, в россыпях иногда содержится в повышенном количестве: россыпи Украины, Турганское месторождение и др.
Из иностранных месторождений к наиболее значительным принадлежат ильменитсодержащие жилы в габбро шт. Вашингтон и Нью-Йорк, в перидотитах щт. Кентукки и вкрапленные руды анортозитов шт. Вайоминг в США, в Канаде — линзы и жилы в анортозитах Квебека, в Норвегии жилы в диорите (крупное месторождение Телиес), в Индии — сиенитовые жилы; во Франции, Швейцарии и Италии ильменит наблюдается в жилах альпийского типа.
В россыпях широко распространен в Калифорнии, Бразилии, Англин и в других странах. Наиболее крупные россыпи, богатые ильменитом (с цирконом и др.), известны во Флориде (США), по побережью Траванкура (Индия), в Балангоде на Цейлоне (пикроильменит и гейкилит).
Ильменит наблюдается также в составе некоторых каменных метеоритов с никель-железом, троилитом и хромитом.

Практическое применение

Руда титана. Используется для получения легированного сплава с железом (ферротитан), а также в форме двуокиси титана — белой краски с высокой кроющей способностью.

Физические методы исследования

Дифференциальный термический анализ

 

Старинные методы. Под паяльной трубкой лишь в очень тонких осколках слегка оплавляется по краям. После прокаливания в восстановительном пламени становится магнитным.

Кристаллооптические свойства в тонких препаратах (шлифах)

В шлифах в проходящем свете слабо просвечивает (темно-бурый). Одноосный (—). n> 2,5. Двупреломление очень сильное. В полированных шлифах в отраженном свете — серовато-белый со слегка буроватым оттенком. Двуотражение в воздухе слабое, в иммерсии отчетливое, особенно при наличии двойников: Ro — белый, розовато-бурый, Re — более темный, бурый. Ясно анизотропен. Внутренние рефлексы наблюдаются редко (темно-бурые). Весьма обычны двойниковое сложение и характерные структуры распада твердых растворов (включения гематита, магнетита, рутила, хромита и др.). Иногда наблюдается зональное строение.