Les minéraux

Hématite



Propriétés, utilisations et occurrence du minerai de fer le plus important.


Hématite oolitique: Un spécimen de minerai de fer hématite oolithique. Les oolites sont de minuscules sphères rondes d'hématite précipitée chimiquement. Le spécimen sur la photo mesure environ quatre pouces (dix centimètres) de diamètre et les plus grandes oolites mesurent quelques millimètres de diamètre.

Qu'est-ce que l'hématite?

L'hématite est l'un des minéraux les plus abondants à la surface de la Terre et dans la croûte peu profonde. C'est un oxyde de fer avec une composition chimique de Fe2O3. Il s'agit d'un minéral rocheux commun que l'on trouve dans les roches sédimentaires, métamorphiques et ignées à divers endroits du monde.

L'hématite est le minerai de fer le plus important. Bien qu'elle ait déjà été exploitée dans des milliers de sites à travers le monde, la quasi-totalité de la production provient aujourd'hui de quelques dizaines de grands gisements où d'importants investissements en équipement permettent aux entreprises d'exploiter et de traiter efficacement le minerai. La plupart du minerai est maintenant produit en Chine, en Australie, au Brésil, en Inde, en Russie, en Ukraine, en Afrique du Sud, au Canada, au Venezuela et aux États-Unis.

L'hématite a une grande variété d'autres utilisations, mais leur importance économique est très faible par rapport à l'importance du minerai de fer. Le minéral est utilisé pour produire des pigments, des préparations pour la séparation des milieux lourds, la protection contre les radiations, le ballast et de nombreux autres produits.

Série d'hématite: Tous les spécimens d'hématite produiront une strie rougeâtre. La strie d'un minéral est sa couleur sous forme de poudre lorsqu'elle est grattée sur une plaque à stries (un petit morceau de porcelaine non émaillée utilisé pour produire une petite quantité de poudre minérale). Certains spécimens d'hématite produiront une strie rouge brillant, d'autres produiront une strie brun rougeâtre. Il faut être prudent lors du test d'un échantillon d'hématite avec un éclat métallique. Ces spécimens sont souvent cassants et laissent une traînée de débris avec la séquence. Ces débris ne sont pas une poudre - c'est une traînée de fragments. Ainsi, pour évaluer la séquence, les particules en vrac doivent être délicatement secouées de la plaque à stries ou très légèrement brossées. Cela laisse la poudre qui est incrustée dans la surface texturée de la plaque de strie. Sur la photo ci-dessus, la strie à gauche a été nettoyée des fragments, et vous pouvez voir que c'est un brun rougeâtre. La séquence de droite présente toujours une traînée de fragments scintillants qui doivent être délicatement retirés pour une évaluation correcte.

Propriétés physiques de l'hématite

Classification chimiqueOxyde
CouleurNoir à gris acier à argent; rouge à brun rougeâtre à noir
TraînéeRouge à brun rougeâtre
LustreMétallique, sous-métallique, terreux
DiaphanéitéOpaque
ClivageAucun
Dureté Mohs5 à 6,5
Gravité spécifique5,0 à 5,3
Propriétés de diagnosticTrait rouge, gravité spécifique
Composition chimiqueFe2O3
Crystal SystemTrigone
Les usagesLe minerai de fer le plus important. Pigment, séparation des milieux lourds, protection contre les radiations, ballast, composés de polissage, une pierre précieuse mineure

Propriétés physiques de l'hématite

L'hématite a un aspect extrêmement variable. Son éclat peut varier de terreux à sous-métallique à métallique. Ses gammes de couleurs incluent le rouge au brun et le noir au gris à l'argent. Il se présente sous de nombreuses formes, notamment micacées, massives, cristallines, botryoïdes, fibreuses, oolithiques et autres.

Même si l'hématite a une apparence très variable, elle produit toujours une strie rougeâtre. Les étudiants des cours d'introduction à la géologie sont généralement surpris de voir un minéral argenté produire une strie rougeâtre. Ils apprennent rapidement que la séquence rougeâtre est l'indice le plus important pour identifier l'hématite.

L'hématite n'est pas magnétique et ne devrait pas répondre à un aimant commun. Cependant, de nombreux spécimens d'hématite contiennent suffisamment de magnétite pour être attirés par un aimant commun. Cela peut conduire à une supposition erronée que l'échantillon est de la magnétite ou de la pyrrhotite faiblement magnétique. L'enquêteur doit vérifier les autres propriétés pour faire une identification appropriée.

Si l'enquêteur vérifie la séquence, une séquence rougeâtre exclura l'identification comme magnétite ou pyrrhotite. Au lieu de cela, si l'échantillon est magnétique et présente une strie rougeâtre, il s'agit très probablement d'une combinaison d'hématite et de magnétite.

Hématite spéculaire: L'hématite spéculaire, parfois appelée «hématite micacée», a un éclat métallique et semble être une roche composée de flocons de mica brillants. Au lieu de cela, ces flocons sont de l'hématite. Même si cette hématite a une couleur argentée, elle produit toujours une strie rougeâtre - ce qui est la clé de l'identification de l'hématite. Les tests de dureté sur l'hématite spéculaire sont difficiles car les spécimens ont tendance à s'effriter. Ce spécimen mesure environ quatre pouces de diamètre (dix centimètres) et a été recueilli près de Republic, Michigan.

Formation de fer en bandes: Gros plan d'une formation de fer en bandes. Dans ce spécimen, des bandes d'hématite (argent) alternent avec des bandes de jaspe (rouge). La roche produite où ces formations sont extraites est souvent appelée «taconite». Cette photo couvre une zone de roche d'environ un pied (30 centimètres) de large. Photo prise par André Karwath, licence de documentation gratuite GNU.

Composition d'hématite

L'hématite pure a une composition d'environ 70% de fer et 30% d'oxygène en poids. Comme la plupart des matériaux naturels, on le trouve rarement avec cette composition pure. Cela est particulièrement vrai des dépôts sédimentaires où l'hématite se forme par précipitation inorganique ou biologique dans un plan d'eau.

Une sédimentation clastique mineure peut ajouter des minéraux argileux à l'oxyde de fer. La sédimentation épisodique peut entraîner des bandes alternées d'oxyde de fer et de schiste. La silice sous forme de jaspe, de chert ou de calcédoine peut être ajoutée par des procédés chimiques, clastiques ou biologiques en petites quantités ou en épisodes importants. Ces dépôts stratifiés d'hématite et de schiste ou d'hématite et de silice sont connus sous le nom de «formations de fer en bandes» (voir image).

Hématite massive: Un spécimen d'hématite massive d'environ quatre pouces de diamètre (dix centimètres) collecté près d'Anvers, New York.

Hématite de minerai de rein: Certaines hématites précipitent dans les cavités et ont la possibilité de former une habitude sans restriction. Une habitude connue sous le nom de «minerai de rein» se développe souvent dans les cavités et est nommée pour son apparence visuelle similaire à celle d'un organe interne. Ce type d'hématite précipité chimiquement est souvent relativement non contaminé par des inclusions d'argile sédimentaire ou de roche hôte et a une pureté plus élevée. La grande pureté en fait l'hématite de choix pour la fabrication de pigments. Ce spécimen mesure environ quatre pouces de diamètre (dix centimètres) et a été recueilli près de Cumberland, en Angleterre.

Occurrence géologique

L'hématite se trouve comme minéral primaire et comme produit d'altération dans les roches ignées, métamorphiques et sédimentaires. Il peut cristalliser lors de la différenciation d'un magma ou précipiter à partir de fluides hydrothermaux se déplaçant à travers une masse rocheuse. Il peut également se former lors du métamorphisme de contact lorsque les magmas chauds réagissent avec les roches adjacentes.

Les dépôts d'hématite les plus importants se sont formés dans des environnements sédimentaires. Il y a environ 2,4 milliards d'années, les océans de la Terre étaient riches en fer dissous, mais très peu d'oxygène libre était présent dans l'eau. Puis un groupe de cyanobactéries est devenu capable de photosynthèse. Les bactéries utilisaient la lumière du soleil comme source d'énergie pour convertir le dioxyde de carbone et l'eau en glucides, oxygène et eau. Cette réaction a libéré le premier oxygène libre dans l'environnement océanique. Le nouvel oxygène s'est immédiatement combiné avec le fer pour former de l'hématite, qui a coulé au fond du fond marin et est devenu les unités rocheuses que nous connaissons aujourd'hui sous le nom de formations de fer en bandes.

Bientôt, la photosynthèse a eu lieu dans de nombreuses parties des océans de la Terre et de vastes dépôts d'hématite s'accumulaient sur le fond marin. Ce dépôt s'est poursuivi pendant des centaines de millions d'années - il y a environ 2,4 à 1,8 million d'années. Cela a permis la formation de dépôts de fer de plusieurs centaines à plusieurs milliers de pieds d'épaisseur qui persistent latéralement sur des centaines à des milliers de kilomètres carrés. Ils comprennent certaines des plus grandes formations rocheuses du record de roches de la Terre.

De nombreux gisements de fer sédimentaires contiennent à la fois de l'hématite et de la magnétite ainsi que d'autres minéraux de fer. Ceux-ci sont souvent en association intime, et le minerai est extrait, concassé et traité pour récupérer les deux minéraux. Historiquement, une grande partie de l'hématite n'a pas été récupérée et a été envoyée dans des tas de résidus. Un traitement plus efficace permet aujourd'hui de récupérer plus d'hématite du minerai. Les résidus peuvent également être retraités pour récupérer du fer supplémentaire et réduire le volume des résidus.

"Myrtilles" martiennes: En 2004, Mars Exploration Rover Opportunity de la NASA a découvert que le sol près de son site d'atterrissage contenait des millions de minuscules sphères que les chercheurs surnommaient «bleuets». Après analyse, ils ont été déterminés comme étant composés d'oxyde de fer, principalement sous forme d'hématite. La teneur en fer des roches martiennes et du sol contribue à son aspect rouge de la Terre et lui a valu le nom de «planète rouge». Image de la NASA.

Hématite sur Mars?

La NASA a découvert que l'hématite est l'un des minéraux les plus abondants dans les roches et les sols à la surface de Mars. Une abondance d'hématite dans les roches martiennes et les matériaux de surface donne au paysage une couleur brun rougeâtre et c'est pourquoi la planète apparaît rouge dans le ciel nocturne. C'est l'origine du surnom de "planète rouge" de Mars.

Granules de taconite: Ces pastilles de taconite sont constituées de roche de taconite finement broyée qui a été traitée pour améliorer la teneur en fer et mélangée avec une petite quantité d'argile pour améliorer la granulation. C'est l'un des moyens habituels d'expédier du minerai de fer d'une mine à une aciérie. Les particules rondes ont un diamètre d'environ 1/2 pouce (1 1/4 centimètre) et sont très faciles à manipuler pendant l'expédition et au broyeur. Image de Harvey Henkelmann. Licence de documentation gratuite GNU.

Utilisations de l'hématite (minerai de fer)

L'hématite est le minerai de fer le plus important au monde. Bien que la magnétite contienne un pourcentage plus élevé de fer et soit plus facile à traiter, l'hématite est le premier minerai car elle est plus abondante et présente dans les gisements dans de nombreuses régions du monde.

L'hématite est extraite dans certaines des plus grandes mines du monde. Ces mines nécessitent des investissements de plusieurs milliards de dollars et certaines enlèveront plus de 100 millions de tonnes de minerai par an. Ces mines à ciel ouvert peuvent avoir des centaines à des milliers de pieds de profondeur et plusieurs milles de diamètre au moment où elles ont été achevées.

La Chine, l'Australie, le Brésil, l'Inde, la Russie, l'Ukraine, l'Afrique du Sud et les États-Unis sont les principaux producteurs mondiaux de minerai de fer (y compris l'hématite, la magnétite et d'autres minerais). Aux États-Unis, la production de minerai de fer se produit au Michigan et au Minnesota.

Pigment d'hématite: L'hématite a été l'un des premiers minéraux pigmentaires utilisés par les humains. Il y a au moins 40 000 ans, les gens ont obtenu de l'hématite, l'ont écrasée en une fine poudre et l'ont utilisée pour fabriquer des peintures. Ci-dessus, des pigments d'hématite commerciaux qui sont disponibles aujourd'hui. En haut à gauche, dans le sens des aiguilles d'une montre, ce sont: Blue Ridge Hematite, Blue Ridge Violet Hematite, Venetian Red et Pozzuoli Red. Depuis la Renaissance, les pigments ont souvent été nommés d'après les endroits où ils étaient produits. Les variations de couleur sont le résultat du type d'hématite utilisé et des impuretés, telles que l'argile et d'autres oxydes de fer, qui y sont mélangées.

Gemmes d'hématite: L'hématite et la taconite sont souvent transformées en pierres tombées ou découpées en cabochons et perles. Ceux-ci sont populaires comme articles de bijoux bon marché. L'hématite polie par culbutage est également populaire comme «pierre de guérison». Certaines personnes croient que le porter aidera à soulager certains problèmes médicaux. Cette utilisation n'a aucun mérite scientifique et peut en fait être nocive car elle détourne les personnes qui ont besoin de soins médicaux de consulter un médecin.

Utilisations de l'hématite (pigment)

L'hématite nommée vient du mot grec «haimatite» qui signifie «rouge sang». Ce nom provient de la couleur de l'hématite lorsqu'elle a été broyée en une fine poudre. Les primitifs ont découvert que l'hématite pouvait être broyée et mélangée à un liquide pour être utilisée comme peinture ou cosmétique. Les peintures rupestres, connues sous le nom de «pictogrammes», datant d'il y a 40 000 ans, ont été créées avec des pigments d'hématite.

L'hématite continue d'être l'un des minéraux pigmentaires les plus importants. Il a été exploité à de nombreux endroits dans le monde et a été largement commercialisé en tant que pigment rouge. Pendant la Renaissance, lorsque de nombreux peintres ont commencé à utiliser des huiles et des toiles, l'hématite était l'un des pigments les plus importants. La couleur de l'hématite était opaque et permanente. Il pouvait être mélangé avec un pigment blanc pour produire une variété de couleurs roses utilisées pour peindre la chair.

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 la boutique Geology.com.

Utilisations de l'hématite (matériau gemme)

L'hématite est un matériau gemme mineur utilisé pour produire des cabochons, des perles, des petites sculptures, des pierres tombées et d'autres objets. Le matériau utilisé pour fabriquer ces produits est une hématite argentée avec une texture solide et uniforme. La couleur argent vif de l'hématite et sa "sensation de poids" en font une pierre tombée très populaire.

Nouveautés en hématite: Des produits appelés "hématite magnétique" et "hématite irisée" sont souvent proposés à la vente dans les boutiques de cadeaux, de tourisme, de fantaisie et de science et leurs sites Web. La plupart du temps, ces matériaux ne sont pas de l'hématite mais sont des matériaux artificiels qui n'ont même pas la même composition chimique que l'hématite. Achetez-les si vous les aimez, mais pas parce que vous pensez obtenir un spécimen minéral unique.

Utilisations de l'hématite (pierre de guérison)

Certaines personnes pensent que le transport de morceaux d'hématite polie par culbutage, appelés «pierres de guérison», soulagera certains problèmes médicaux. Il n'y a aucune preuve scientifique que cette utilisation de l'hématite a un effet positif au-delà d'être un placebo. L'utilisation de l'hématite comme «pierre de guérison» ou «cristal de guérison» peut en fait être nocive car elle dissuade les gens de consulter un médecin qui peut prodiguer les soins appropriés. Ensuite, lorsque la personne ayant un problème décide finalement de consulter un médecin, sa situation est plus grave.

Four en fer: Dans les années 1700 et 1800, de petites mines dans l'est des États-Unis produisaient de l'hématite qui servait de principal minerai de fer de la région. Le minerai a été traité en le chauffant en brûlant du charbon de bois dans de simples fours en pierre. Les gisements de minerai de fer étaient petits et difficiles à exploiter. Lorsque les grands gisements de minerai de fer de la région des Grands Lacs ont été découverts, le minerai de fer n'était plus extrait dans l'est des États-Unis. Montré est le four de fer du Vésuve du sud de l'Ohio. Photo USGS.

Autres utilisations de l'hématite

L'hématite est utilisée à plusieurs autres fins. C'est un matériau très dense et peu coûteux qui est efficace pour arrêter les rayons X. Pour cette raison, il est utilisé pour la protection contre les radiations autour des équipements médicaux et scientifiques. Le faible coût et la haute densité de l'hématite et d'autres minerais de fer les rendent également utiles comme ballast pour les navires.

L'hématite peut également être broyée en une poudre fine qui, lorsqu'elle est mélangée avec de l'eau, fera un liquide avec une gravité spécifique très élevée. Ces liquides sont utilisés dans le traitement «à flotteur» du charbon et d'autres matières minérales. Le charbon broyé, qui a une gravité spécifique très faible, est placé sur le liquide lourd et le charbon propre et léger flotte, tandis que les impuretés à haute densité telles que la pyrite coulent.

Enfin, l'hématite est le matériau utilisé pour fabriquer des composés de polissage appelés «rouge rouge» et «rouge de bijoutier». Le rouge rouge est une poudre d'hématite utilisée pour polir le laiton et d'autres métaux mous. Il peut être ajouté à des milieux d'épis de maïs écrasés ou à des milieux de coquilles de noix broyées pour les enveloppes de coquilles en laiton de polissage au tambour. Jeweler's rouge est une pâte utilisée sur un chiffon doux pour polir les bijoux en or et en argent.