Les minéraux

Ilménite



Un minéral d'oxyde de titane en fer noir. Le minerai primaire de titane, source de dioxyde de titane.


Ilménite: Un spécimen d'ilménite massive de Saint-Urbain, Québec, Canada. L'ilménite massive peut se former comme matériau de remplissage des veines ou pendant la ségrégation magmatique. Ce spécimen mesure environ 4 pouces (10 centimètres) de diamètre.

Qu'est-ce que l'ilménite?

L'ilménite est un minéral accessoire commun dans les roches ignées, les sédiments et les roches sédimentaires dans de nombreuses régions du monde. Les astronautes d'Apollo ont trouvé de l'ilménite abondante dans les roches lunaires et le régolithe lunaire. L'ilménite est un oxyde de fer-titane noir avec une composition chimique de FeTiO3.

L'ilménite est le minerai primaire de titane, un métal nécessaire à la fabrication d'une variété d'alliages haute performance. La plupart de l'ilménite extraite dans le monde est utilisée pour fabriquer du dioxyde de titane, TiO2, un important pigment, merlan et abrasif de polissage.

Sable minéral lourd: Le fait de creuser à faible profondeur à Folly Beach, en Caroline du Sud, expose de minces couches de sables minéraux lourds. La plupart de l'ilménite extraite aujourd'hui provient de sables à forte concentration minérale. Photographie de Carleton Bern, United States Geological Survey.

Extraction de minéraux lourds: Les excavatrices retirent les sables minéraux lourds de la mine Concord, dans le centre-sud de la Virginie. Des sables faiblement consolidés contenant environ 4% de minéraux lourds sont excavés et traités pour éliminer l'ilménite, le leucoxène, le rutile et le zircon. Les sables ont été altérés et érodés par une exposition anorthocite à une courte distance. Photo de la United States Geological Survey.

Occurrence géologique

La plupart des ilménites se forment lors du refroidissement lent des chambres magmatiques et sont concentrées par le processus de ségrégation magmatique. Une grande chambre souterraine de magma peut mettre des siècles à refroidir. En refroidissant, les cristaux d'ilménite commenceront à se former à une température spécifique. Ces cristaux sont plus lourds que la fonte environnante et coulent au fond de la chambre magmatique.

Cela provoque l'accumulation d'ilménite et de minéraux à température similaire, comme la magnétite, dans une couche au fond de la chambre magmatique. Ces roches contenant de l'ilménite sont souvent du gabbro, de la norite ou de l'anorthosite. L'ilménite cristallise également dans les veines et les cavités et se présente parfois sous forme de cristaux bien formés dans les pegmatites.

L'ilménite a une résistance élevée aux intempéries. Lorsque les roches contiennent de l'ilménite, des grains d'ilménite se dispersent avec les sédiments. La gravité spécifique élevée de ces grains les amène à se séparer pendant le transport fluvial et à s'accumuler sous forme de «sables minéraux lourds». Ces sables sont de couleur noire et facilement reconnaissables par les géologues. La «prospection de sable noir» est depuis longtemps une méthode pour trouver des gisements de placers minéraux lourds. La plupart de l'ilménite produite commercialement est récupérée par excavation ou dragage de ces sables, qui sont ensuite traités pour éliminer les grains minéraux lourds tels que l'ilménite, le leucoxène, le rutile et le zircon.

Ilménite: Un spécimen d'ilménite massive de Normanville, Australie du Sud. L'échantillon mesure environ 3 pouces (7,6 centimètres) de diamètre.

Composition chimique de l'ilménite

La composition chimique idéale de l'ilménite est FeTiO3. Cependant, il s'écarte souvent de cette composition en contenant des quantités variables de magnésium ou de manganèse. Ces éléments se substituent au fer en solution solide complète. Il existe une série de solutions solides entre l'ilménite (FeTiO3) et géikielite (MgTiO3). Dans cette série, des quantités variables de magnésium remplacent le fer dans la structure cristalline du minéral. Il existe une deuxième série de solutions solides entre l'ilménite et la pyrophanite (MnTiO3), le manganèse se substituant au fer. Aux températures élevées, une troisième série de solutions solides existe entre l'ilménite et l'hématite (Fe2O3).

Ilménite: Un spécimen d'ilménite massive de Kragero, Norvège. Le spécimen mesure environ 4 pouces (10 centimètres) de diamètre.

Ilménite de sable noir: Sable d'ilménite de Melbourne, en Floride. Les spécimens sont des grains de la taille d'un sable.

La meilleure façon d'en apprendre davantage sur les minéraux est d'étudier avec une collection de petits spécimens que vous pouvez manipuler, examiner et observer leurs propriétés. Des collections minérales peu coûteuses sont disponibles dans le magasin.

Propriétés physiques de l'ilménite

L'ilménite est un minéral noir avec un éclat sous-métallique à métallique. En un coup d'œil, il peut facilement être confondu avec l'hématite et la magnétite. La différenciation est facile. L'hématite a une bande rouge, tandis que l'ilménite a une bande noire. La magnétite est fortement magnétique, tandis que l'ilménite n'est pas magnétique. À l'occasion, l'ilménite est faiblement magnétique, probablement à partir de petites quantités de magnétite incluse.

Propriétés physiques de l'ilménite

Classification chimiqueOxyde
CouleurNoir
TraînéeNoir
LustreMétallique, sous-métallique
DiaphanéitéOpaque
ClivageAucun
Dureté Mohs5,5 à 6
Gravité spécifique4,7 à 4,8
Propriétés de diagnosticTraînée; parfois faiblement magnétique.
Composition chimiqueOxyde de fer et de titane - FeTiO3.
Contient parfois des quantités importantes de magnésium et de manganèse en solution solide avec le fer pour donner une composition de (Fe, Mg, Mn) TiO3
Crystal SystemHexagonal
Les usagesLe minerai primaire de titane. Une source mineure de fer. Utilisé pour fabriquer du dioxyde de titane.

L'ilménite est généralement plus durable que les autres minéraux des roches ignées dans lesquelles elle est abondante. Pour cette raison, les débris d'altération produits lors de l'altération de ces roches sont particulièrement riches en ilménite. Sa gravité spécifique relativement élevée le fait se concentrer dans les dépôts de placers comme l'or, les gemmes et autres minéraux lourds.

Pigments et composés de polissage: La poudre de dioxyde de titane est soigneusement traitée pour éliminer les impuretés et classée par taille de particule. Il est ensuite vendu pour être utilisé comme merlan, pigments et composés de polissage. L'image est un baril de culbuteur de roche juste ouvert avec une mousse blanche épaisse de poli à oxyde métallique.

Basalte ilménite lunaire: Les astronautes d'Apollo ont trouvé des basaltes riches en ilménite à plusieurs endroits sur la Lune. Le bloc de référence en bas à droite est d'un centimètre cube. Image de la NASA.

Utilisations de l'ilménite

L'ilménite est le principal minerai de titane métallique. De petites quantités de titane combinées à certains métaux produiront des alliages durables, à haute résistance et légers. Ces alliages sont utilisés pour fabriquer une grande variété de pièces et d'outils performants. Les exemples incluent: les pièces d'avion, les articulations artificielles pour les humains et les équipements sportifs tels que les cadres de vélo. Environ 5% de l'ilménite extraite est utilisée pour produire du titane métallique. De l'ilménite est également utilisée pour produire du rutile synthétique, une forme de dioxyde de titane utilisée pour produire des pigments blancs hautement réfléchissants.

La majeure partie de l'ilménite restante est utilisée pour fabriquer du dioxyde de titane, un matériau inerte, blanc et hautement réfléchissant. L'utilisation la plus importante du dioxyde de titane est le merlan. Les blanchiments sont des matériaux blancs très réfléchissants qui sont broyés en poudre et utilisés comme pigments. Ces pigments produisent une couleur blanche et une brillance dans la peinture, le papier, les adhésifs, les plastiques, le dentifrice et même les aliments.

Le dioxyde de titane est également utilisé pour fabriquer des poudres avec une gamme de tailles de particules étroitement contrôlée. Ces poudres sont utilisées comme abrasifs de polissage peu coûteux dans une variété de travaux lapidaires qui incluent le culbutage, le rodage, le chambrage, la fabrication de sphères et le facettage de roches. Les abrasifs à l'oxyde de titane sont utilisés dans de nombreuses autres industries.

Régolithe lunénique d'ilménite: Les astronautes d'Apollo ont découvert des gisements de régolithe lunaire composés principalement d'ilménite de la taille du limon au sable (noir) et de verre volcanique mafique (orange). Image de la NASA.

Ilménite sur la Lune

Les astronautes d'Apollo ont trouvé des basaltes riches en ilménite à plusieurs endroits sur la Lune. La plupart de ces basaltes étaient extrêmement anciens, se formant il y a au moins 3 milliards d'années. Ces roches contiennent souvent plus de 10% de dioxyde de titane (TiO2). Les minéraux présents dans ces roches étaient principalement des feldspaths et des pyroxènes, l'ilménite venant ensuite en abondance.

Certains échantillons de régolithe lunaire contenaient des quantités importantes d'ilménite. Il s'est produit dans des particules allant du limon fin au sable grossier. On pense que l'ilménite a été libérée des basaltes lunaires lors des événements d'impact.

Des échantillons de régolithe lunaire recueillis au Shorty Crater contenaient un mélange de sphères de verre volcanique et de grains d'ilménite. Le gisement était stratifié avec une couche inférieure composée principalement d'ilménite et d'autres matériaux opaques noirs. Celui-ci s'est graduellement élevé vers une couche supérieure, connue sous le nom de «sol orange», qui était composée principalement de perles sphériques de verre volcanique orange avec de petites quantités d'ilménite. Les grains mesuraient généralement moins de 1/2 millimètre. Ce régolithe aurait été produit par des fontaines d'éruptions volcaniques au début de l'histoire lunaire.