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I minerali magnetici

I principali minerali magnetici contenuti nelle rocce terrestri sono:

I principali parametri magnetici che caratterizzano i suddetti minerali e che ne consentono l’individuazione nelle rocce sono: 

  • la temperatura di Curie;
  • le eventuali temperature di transizione di fase;
  • i parameri di isteresi. Essi includono:
    • la magnetizzazione di saturazione (ovvero la magnetizzazione misurata durante l’azione del campo magnetico di saturazione: per unità di massa Js, per unità di volume Ms)
    • la magnetizzazione rimanente di saturazione (ovvero la magnetizzazione residua che si misura a campo magnetico nullo una volta che è stato rimosso il campo di saturazione: per unità di volume Mr)
    • l’induzione magnetica necessaria per raggiungere la magnetizzazione di saturazione (Bsat)
    • la coercitività (Bc)
    • la coercitività della rimanenza (Bcr)

Magnetite - Fe3O4

 

Figura 1 

  

Figura 2

Struttura cubica tipo "spinello inverso". Cambiamento di struttura (da cubica ad ortorombica a 110-120 K, transizione di Verwey, fig. 1,2). Ferrimagnetica.

Temperatura di Curie: 580o C
Js = 90 - 93 Am2/kg
Ms = 480 kA/m
Bsat = 0.1 - 0.3 T
Bc = (30) 20 - 0.1 mT            
Bcr = (50) 35 - 10 mT

I parametri di isteresi variano con le dimensioni e lo stato magnetico (singolo dominio=SD, pseudo singolo dominio=PSD, multidominio=MD, fig. 3): 

Figura 3 

Dimensioni critiche (per magnetite equidimensionale):
SPM --> SD : » 0.035 microns
SD --> PSD : 0.05 - 0.08 microns
PSD --> MD : 15 - 20 microns


Ematite - α Fe2O3

  

Figura 4

Struttura trigonale, romboedrica, tipo corindone, figg. 4, 5.
Antiferromagnetica inclinata.
Cambiamento di struttura a -10° , -20° C (transizione di Morin).
Temperatura di Néel: 680° C

Js = 0.5 Am2/kg
Ms = 2.5 kA/m
Bc = 40 - 175 mT
Bcr = 270 - 535 mT
Bsat = 1.5 - 5 T 

 

Figura 5
 

  


Maghemite - γ Fe2O3

Struttura cubica, tipo magnetite.
Ferrimagnetica.
Temperatura di Curie = 590 - 675o C
Trasformazione in ematite a Ti variabile: 250oC < Ti < 900oC (frequente Ti = 350oC per granuli con dimensione < 1 x 10-6 m)

Js = 70 - 80 Am2/kg
Ms = 355 - 405 kA/m
Bc = 6 - 9 mT
Bcr = 17 - 23 mT
Bsat = 0.1 - 0.2 T


Goethite - α FeOOH 

Figura 6 
  
Figura 7 

Js < 1 Am2/kg
Ms < 2 kA/m
Bc = 25 - 252 mT
Bcr = 504 - 4025 mT
Bsat = ---- 

Figura 8 

Pirrotina - FeS1+x ; 0 <= x <= 0.14

Fe9S10 : Struttura esagonale.
Antiferromagnetica a 20oC.
Transizione λ a 200-210oC.
TCurie: 275-295oC, fig. 10

Js = 5 - 20 Am2/kg
Ms = 25 - 95 kA/m
Bc = 9 - 100 mT
Bcr = 10 -110 mT
Bsat = 0.5 -1 T

Figura 9 
Figura 10  

 


Greigite - Fe3S4

Struttura cubica tipo magnetite.
Ferrimagnetica.
Temperatura massima di decomposizione: 330o C (fino a 380o C ?)

La rappresentazione schematica di ½ della cella unitaria della greigite (Fe3S4) è in fig. 11; la struttura cristallina è essenzialmente la stessa struttura cubica tipo “spinello inverso” della magnetite (Fe3O4), in cui gli ioni S2- sostituiscono gli ioni O2-. I cationi si trovano sia in coordinazione tetraedrica (siti “A”) che in coordinazione ottaedrica (siti “B”) con gli anioni S2-. Nella greigite l’asse di facile magnetizzazione è l’asse cristallografico <100>.

Js = 20-25 Am2/kg
Ms = 80-125 kA/m
Bc = 10 - 70 mT
Bcr = 45 - 95 mT
Bsat = 0.2 - 0.3 T 

Figura 11 

 

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