Магнетит

Подвигаясь далее вдоль подножия утеса, геологи скоро достигли места, где темно-красный цвет сменялся черным с желтыми и красными пятнами и жилками. Здесь опять оказался сплошной магнитный железняк.^[1]

Во многих случаях окраска природных соединений, никогда не встречающихся в виде бесцветных кристаллов, обусловлена внутренними свойствами самого минерала. Таков, например, чёрный магнетит (FeFe₂O₄)... <...> «Идиос» по-гречески ― свой, собственный. Эти типичные окраски минералов получили название идиохроматических.^[2]

Спайность весьма несовершенная, т. е. практически отсутствует (например, у корунда, золота, платины, магнетита и др.) Она обнаруживается в исключительных случаях.^[2]

Магнетит — не единственный минерал с магнитными свойствами. Такими свойствами обладают и некоторые другие минералы, как содержащие, так и не содержащие железо: например, магнитный колчедан <...> и циркон...^[3]

...«корунд» является относительно чистым материалом, чем отличается от «наждака», который также представляет собой измельчённый корунд, но в смеси с магнетитом и другими тяжёлыми минералами, имеющими более низкую твёрдость.^[4]:292

Лимонит, попадая в глубинные зоны Земли, в условиях высокой температуры и давления теряет воду и переходит в гематит и магнетит.^[5]:131

Со школьных времен держатся в памяти названия главных минералов железа — черного магнетита Fe₃O₄ и красновато-бурого гематита Fe₂O₃, в названии которого искушенное в латыни ухо определенно уловит нечто кровавое (гема — кровь).^[6]

Если мы брали пробы вблизи <...> тяжелых глубинных пород базальтового состава, на дне лотка в изобилии оседал мелкий чёрный песок; под сильной лупой песчинки превращались в октаэдрические кристаллы с гладкими блестящими гранями. Когда к ним подносили магнит, кристаллы слипались и повисали на полюсах длинными нитями. Это был магнетит, с присутствием которого традиционно связано большинство аномалий в песках, отложившихся за сотни миллионов лет на плите Сибирской платформы.^[6]

...некоторые горные породы <...>, содержащие в себе магнетит или гематит, обладают любопытными свойствами: при сильном нагревании они приобретают под воздействием магнитного поля Земли слабую постоянную намагниченность. При последующем остывании в них как бы «замерзает» слепок магнитного поля давних исторических эпох.^[7]

Зато когда он открыл пёструю жестяную коробку с чёрными камнями, то долго не мог от них оторваться. Они как будто сохранили прикосновение её рук ― полированный слоистый агат, чёрно-синий магнетит, шероховатый чёрный нефрит и самый любимый, прозрачный обсидиан…^[8]

...в качестве «красителя» на нашей планете выступает минерал гематит (от греч. «гематос» — кровь) с примесью лимонита (гидроксида железа), а в марсианских красноцветах преобладает маггемит, красная магнитная окись железа, имеющая химический состав гематита, но кристаллическую структуру магнитного минерала магнетита.^[9]

Гематит и лимонит — широко распространенные руды железа, а маггемит образуется изредка при окислении магнетита, если сохраняются его первичная кристаллическая структура и магнитные свойства.^[9]

Вернейль особенно долго бился над получением нужного цвета <сапфира> и в конце концов нашёл правильное соотношение добавок окиси титана и магнетита, полностью исключив при этом окиси железа (что парадоксально, ибо они успешно красят в синеву природные камни).^[10]

...биотит получается, повидимому, как эпимагматический, а может быть и реакционный продукт, между магнетитом, ильменитом и окружающими последний минералами, даже плагиоклазами. Это наблюдается в изверженных породах.^[11]:193

В эффузивных горных породах нередко наблюдается так называемая опацитизация биотита, т. е. превращение его, чаще всего только по краям, а иногда и нацело, в непрозрачное вещество — магнетит. Это превращение нельзя считать простой коррозией, т. е. растворением вследствие изменения физико-химических условий: иногда минерал полностью сохраняет при этом свои ограничения, и поэтому опатизация есть несомненно распад, диссоциация, причём надо иметь в виду, что опацитизация у биотита происходит несколько труднее, чем это бывает у роговых обманок.^[11]:194

Во многих случаях окраска природных соединений, никогда не встречающихся в виде бесцветных кристаллов, обусловлена внутренними свойствами <структурой> самого минерала. Таковы, например, чёрный магнетит (FeFe₂O₄), латунно-жёлтый пирит (FeS₂), карминно-красная киноварь (HgS), зелёные и синие кислородные соли меди (малахит, азурит, бирюза и др.), густосиний лазурит и т. д. «Идиос» по-гречески ― свой, собственный. Эти типичные окраски минералов получили название идиохроматических.^[2]

Спайность весьма несовершенная, т. е. практически отсутствует (например, у корунда, золота, платины, магнетита и др.) Она обнаруживается в исключительных случаях. Такие тела обычно имеют раковистый излом, т. е. похожий на поверхность раковины с концентрически расходящимися ребрами, подобно тому, как это наблюдается в изломе шлаков, простых стекол или вулканического стекла ― обсидиана.^[2]

В зависимости от степени прозрачности все минералы, наблюдающиеся в крупных кристаллах, делят на следующие группы: 1) прозрачные ― горный хрусталь, исландский шпат, топаз и др.; 2) полупрозрачные ― изумруд, сфалерит, киноварь и др.; 3) непрозрачные ― пирит, магнетит, графит и др.^[2]

Бурый железняк, красный железняк, магнетит, сидерит, марказит — это не химические названия веществ, а названия минералов, состоящих из этих веществ, а также руд, содержащих эти минералы. Первые два названия русские, остальные латинские. Теперь о формулах. Соответствуют ли они названиям? <...> А вот соединение состава Fe₃O₄ вполне может быть отнесено к солям. Дело в том, что гидрат окиси железа Fe₂(OH)₃ в некоторой мере обладает амфотерностью. Отвечающие его кислотной функции соли (ферриты) сходны с алюминатами: они представляют собой производные одноосновной железистой кислоты HFeO₂. Таким образом, закись-окись железа Fe₃O₄ (или FeO • Fe₂O₃) можно рассматривать как соль состава Fe(FeO₂)₂ (феррит железа). Магнетит — не единственный минерал с магнитными свойствами. Такими свойствами обладают и некоторые другие минералы, как содержащие, так и не содержащие железо: например, магнитный колчедан Fe_nSn⁺¹ и циркон ZrSiO₄.^[3]

В сфере торговли, однако, термин «корунд» применяется для обозначения непрозрачных камней, которые измельчаются в порошок и используются как абразив; такой «корунд» является относительно чистым материалом, чем отличается от «наждака», который также представляет собой измельчённый корунд, но в смеси с магнетитом и другими тяжёлыми минералами, имеющими более низкую твёрдость.^[4]:292

Наблюдается отложение бурого железняка и у выходов железистых источников. Лимонит, попадая в глубинные зоны Земли, в условиях высокой температуры и давления теряет воду и переходит в гематит и магнетит.^[5]:131

Со школьных времен держатся в памяти названия главных минералов железа — черного магнетита Fe₃O₄ и красновато-бурого гематита Fe₂O₃, в названии которого искушенное в латыни ухо определенно уловит нечто кровавое (гема — кровь). Менее известны другие минералы железа, в том числе странный «гибрид» гематита и магнетита — маггемит, имеющий состав гематита, а кристаллическую структуру магнетита. Кроме того, от гематита этот минерал унаследовал окраску, а от магнетита — сильные магнитные свойства. Маггемит считается довольно редким минералом. Обычно он возникает в зоне окисления железорудных месторождений и замещает магнетит. Из экспериментов известен еще один способ получения красно-бурой, но магнитной окиси железа — прокаливанием водных оксидов железа, входящих в состав бурого железняка-лимонита, третьей по значимости железной руды.^[6]

Исследование красных песков Марса выявило их удивительную особенность: они магнитны в отличие от красноцветов Земли. Эта резкая разница в физических свойствах объясняется тем, что при одинаковом химическом составе (Fe₂O₃) в качестве «красителя» на нашей планете выступает минерал гематит (от греч. «гематос» — кровь) с примесью лимонита (гидроксида железа), а в марсианских красноцветах преобладает маггемит, красная магнитная окись железа, имеющая химический состав гематита, но кристаллическую структуру магнитного минерала магнетита. Гематит и лимонит — широко распространенные руды железа, а маггемит образуется изредка при окислении магнетита, если сохраняются его первичная кристаллическая структура и магнитные свойства. При нагревании выше 200°С последний превращается в гематит и становится немагнитным. Однако промышленность в больших количествах производит синтетический маггемит путем прокаливания гидроксида железа (аналога природного лимонита) при 800 — 1000°С. Его используют в качестве звуконосителя в магнитофонных лентах, чем объясняется их красновато-бурый цвет.^[9]

Имитацией сапфира в былые времена чаще всего служило стекло, в которое добавляли окись меди. Более совершенным исходным материалом позднее стал изобретённый в Венеции синевато-молочный состав, названный сапфирином. Первый в истории синтетический сапфир получил в 1905 г. Огюст Вернейль на основе глинозёма. Вернейль особенно долго бился над получением нужного цвета и в конце концов нашёл правильное соотношение добавок окиси титана и магнетита, полностью исключив при этом окиси железа (что парадоксально, ибо они успешно красят в синеву природные камни).^[10]

Рудные богатства Меднорудянского месторождения слагают вторичные минералы, т. е. образовавшиеся за счет разрушения магнетита, халькопирита и других минералов, типичных для руд горы Высокой, и осаждения в виде новых химических соединений. Как и у всех вторичных минералов, у таких природных соединений может колебаться химический состав, содержание воды, появляются дополнительные примеси и т. д.^[12]

При поисках железной руды в Бисерской горнозаводской даче на Среднем Урале, в начале XIX века были открыты залежи минерала, похожего на магнитный железняк. На образцах с этого месторождения можно было увидеть красивые зелёные кристаллы, рассыпанные вдоль трещин. Эти кристаллы были определены как диоптаз (аширит) — медный минерал. Но попытка выплавить из него медь на Юго-Камском заводе окончилась неудачей, лишь в 1831 году химик Г. И. Гесс (1802-1850) определил, что это совершенно новый минерал и предложил назвать его уваровитом, в честь министра просвещения графа С. С. Уварова (1786—1855), тогдашнего президента Российской Академии наук. <...>
Позднее был определён и точный химический состав нового минерала — он оказался разновидностью граната. Основной рудный минерал месторождения оказался не магнетитом, а хромитом (хромистым железняком).^[13]

Этот ключ, как и другие притоки Секчи, сейчас безводен, пробы приходилось промывать в небольшой ямке, где сохранилось незначительное количество воды. Золото ровное, мелкое, сравнительно слабо окатанное, в шлихах большое количество магнетита или б. м. ильменита. Во всяком случае, этот ключ подлежит безусловной разведке и сейчас является одним из наиболее перспективных.^[14]

Сегодня утром она <сотрудница> обратилась ко мне с вопросом, сколько времени займет промывка одного такого ковша породы до состояния серого шлиха. Я ответил, что это зависит от характера промываемой породы, и что если в ней значительная примесь гальки, то примерно ��инут 10-15. Она изумилась — не может быть. «Я вот уже промываю больше часа, и у меня почему-то магнетит уходит, а кварц остается». Я повел ее на устье Чургима, предложил взять немного породы и промыть ее. Видно, что она совершенно не умеет мыть. Я показал ей технику промывки, отмыл породу до состояния серого шлиха, а затем показал, как доводится серый шлих до черного, оставив в ковше почти чистый магнетит. При этом я сказал, что рекомендую ей взять лоток и как следует попрактиковаться, поскольку, по ее словам, суть дела стала ей вполне ясной. Она сказала, что обязательно сейчас же начнет практиковаться и попросила оставить в ковше промытый мной черный шлих. Забегая вперед, скажу, что по возвращении на Пристань, я обнаружил, что этот шлих, высохший, продолжал мирно лежать в ковше.^[14]

По размерам крупиц, степени их окатанности, концентрациям можно было делать выводы о перспективности той или иной аномалии. Если мы брали пробы вблизи выходов траппов — тяжелых глубинных пород базальтового состава, на дне лотка в изобилии оседал мелкий чёрный песок; под сильной лупой песчинки превращались в октаэдрические кристаллы с гладкими блестящими гранями. Когда к ним подносили магнит, кристаллы слипались и повисали на полюсах длинными нитями. Это был магнетит, с присутствием которого традиционно связано большинство аномалий в песках, отложившихся за сотни миллионов лет на плите Сибирской платформы. <...> Неорганическая капуста, кочан в миниатюре. Временами этих «кочанов» было так много, что они мешали промывке, покрывали ржавым налётом весь лоток, вытесняя из него благородные красные пиропы. Эти мелкие бурые желвачки я сначала принял за лимонит. Но лимонит к магниту не притягивается, а эти бурые желваки, к моему удивлению, первыми прыгнули к магниту при попытке выделить из шлиха магнетит. Чёрные крупицы магнетита затерялись среди ржаво-бурых. Ясно, что это не лимонит. Вообще-то сильная магнитность — редкое для минералов свойство. Поэтому долго думать не пришлось: конечно же, маггемит, но откуда он взялся? <...>
Шлихи с водораздела показали, что там, в размытых светлых песках, железо присутствует в виде немагнитного лимонита. А вот в бурых почвах, скопившихся в оползнях на склонах, те же самые желваки уже были магнитными. Они прошли закалку в верхнем почвенном слое, прокаленном огнем таёжного пожара.^[6]

Подвигаясь далее вдоль подножия утеса, геологи скоро достигли места, где темно-красный цвет сменялся черным с желтыми и красными пятнами и жилками. Здесь опять оказался сплошной магнитный железняк. Немного далее, более разрушенные, изрытые ложбинками утесы были ярко-желтого и зеленовато-желтого цвета. В них Каштанов признал свинцовые охры и окисленные свинцовые руды, в которых на глубине мог быть скрыт массивный свинцовый блеск.^[1]

— О так называемом эффекте остаточного намагничивания ты представление имеешь. Как тебе известно, некоторые горные породы и строительные материалы, содержащие в себе магнетит или гематит, обладают любопытными свойствами: при сильном нагревании они приобретают под воздействием магнитного поля Земли слабую постоянную намагниченность. При последующем остывании в них как бы «замерзает» слепок магнитного поля давних исторических эпох, и специальные приборы могут восстановить его параметры...
— Ты мне еще расскажи, как этот метод палеомагнетизма применяется в археологии для установления возраста древних гончарных изделий, — перебил его я. — Не рассказывай мне того, что я и так прекрасно знаю.^[7]

Потрогал её инструменты, заготовки. Металл ничего не говорил ему о Тане. Зато когда он открыл пёструю жестяную коробку с чёрными камнями, то долго не мог от них оторваться. Они как будто сохранили прикосновение её рук ― полированный слоистый агат, черно-синий магнетит, шероховатый чёрный нефрит и самый любимый, прозрачный обсидиан… Он взял два наугад и сунул в карман джинсов. Потом прихватил футляр и вышел из мастерской. Дверь, не запертая изнутри на крюк, болталась в дверном проёме, замок-то был выломан.^[8]