Goethyt jest pospolity żelazo minerał tlenkowy o wzorze chemicznym FeO (OH). Często nazywany jest „limonitem”, chociaż termin ten jest używany szerzej do opisania mieszaniny różnych tlenków i wodorotlenków żelaza. Goetyt jest ważnym minerałem w różnych kontekstach geologicznych i środowiskowych ze względu na jego powszechne występowanie i znaczącą rolę w procesach takich jak obieg żelaza i tworzenie minerałów.
Goethyt zazwyczaj krystalizuje w rombowym układzie kryształów, tworząc kryształy pryzmatyczne lub igłowe, a także w postaciach masywnych, botryoidalnych (kulistych), stalaktytowych lub ziemskich. Jego kolor może wahać się od żółtobrązowego do ciemnobrązowego i często wykazuje charakterystyczny matowy lub ziemisty połysk. Goethyt jest powszechnym składnikiem gleb, osadów i różnego rodzaju formacji skalnych, można go również spotkać jako zwietrzenie produkt innych produktów bogatych w żelazo minerały.
Kontekst historyczny i nazewnictwo
Minerał getyt wziął swoją nazwę od Johanna Wolfganga von Goethego, niemieckiego polityka, który wniósł znaczący wkład w różne dziedziny, w tym literaturę, filozofię i naukę. Minerał został nazwany na cześć Goethego w 1806 roku przez niemieckiego mineraloga Johanna Georga Christiana Lehmanna.
Goethe nigdy bezpośrednio nie studiował ani nie brał w tym udziału mineralogia, ale jego multidyscyplinarne zainteresowania i wpływy były takie, że Lehmann zdecydował się nazwać minerał jego imieniem. Ta praktyka nadawania minerałom imion wybitnych osobistości była dość powszechna w historii mineralogii, aby złożyć hołd ich wkładowi lub po prostu zwrócić uwagę na nowo odkryte minerały.
Minerał getyt znany był już w starożytności, a jego odrębny wygląd i właściwości odnotowywały różne kultury. Jednakże wiek XVIII i XIX był okresem systematycznej klasyfikacji i nazewnictwa mineralogicznego, co doprowadziło do formalnego uznania minerałów takich jak getyt za odrębne gatunki.
Podsumowując, getyt jest minerałem tlenku żelaza występującym w znacznym stopniu w różnych warunkach geologicznych. Jego nazwa nawiązuje do niemieckiego pisarza Johanna Wolfganga von Goethego ze względu na jego szerszy wkład w wiedzę i kulturę człowieka, mimo że nie zajmował się on bezpośrednio badaniami minerałów.
Polimorfizm i serie: Trimorficzny z feroksyhytem i lepidokrocytem.
Stowarzyszenie: Lepidokrocyt, krwawień, piryt, syderyt, piroluzyt, manganit, wiele innych gatunków zawierających żelazo i mangan.
Spis treści
Właściwości chemiczne goethytu
Goetyt (FeO(OH)) to złożony minerał będący tlenkiem żelaza o różnorodnych właściwościach chemicznych, które wpływają na jego zachowanie w różnych kontekstach geologicznych i środowiskowych. Oto kilka kluczowych właściwości chemicznych getytu:
- Wzór chemiczny: Wzór chemiczny getytu to FeO (OH), co wskazuje na jego skład z żelaza (Fe), tlenu (O) i grup hydroksylowych (OH). Może również zawierać drobne zanieczyszczenia i pierwiastki śladowe, w zależności od środowiska jego powstawania.
- Grupy hydroksylowe: Goethyt zawiera w swojej strukturze chemicznej grupy hydroksylowe (OH). Te grupy hydroksylowe przyczyniają się do jego zdolności do adsorbowania wody i innych cząsteczek na powierzchni, co może wpływać na jego właściwości, takie jak kolor, stabilność i reaktywność.
- Stan utlenienia żelaza: Stopień utlenienia żelaza w getycie wynosi głównie +3. Ten stopień utlenienia przyczynia się do jego czerwono-brązowego do żółto-brązowego koloru. Obecność żelaza na stopniu utlenienia +3 sprawia, że getyt jest również ważnym składnikiem Ruda żelaza depozyty.
- Struktura i krystalografia: Goethyt krystalizuje w rombowym układzie kryształów i zazwyczaj tworzy kryształy igłowe lub pryzmatyczne. Jego struktura krystaliczna składa się z warstw oktaedrycznych jednostek wodorotlenku żelaza przeplatanych warstwami atomów tlenu.
- Zawartość wody i nawodnienie: Goethyt jest uwodniony, co oznacza, że zawiera w swojej strukturze cząsteczki wody. Zawartość wody może się różnić, co wpływa na właściwości fizyczne i chemiczne minerału. W pewnych warunkach mogą wystąpić reakcje uwodnienia i odwodnienia, wpływając na stabilność minerału.
- Adsorpcja i chemia powierzchni: Bogata w grupy hydroksylowe powierzchnia getytu pozwala mu adsorbować różne jony i cząsteczki z otaczających roztworów. Ta właściwość sprawia, że getyt jest ważnym składnikiem gleb i osadów, ponieważ może adsorbować zanieczyszczenia, składniki odżywcze i metale.
- Reaktywność i transformacja: Goethyt może ulegać różnym przemianom i reakcjom w zależności od otoczenia. Może na przykład przekształcić się w inne tlenki żelaza, takie jak krwawień, w określonych warunkach, takich jak ogrzewanie. Bierze także udział w reakcjach redoks z udziałem żelaza i tlenu.
- Warunki atmosferyczne i wpływ na środowisko: Goethyt jest powszechnym produktem wietrzenia innych minerałów zawierających żelazo, powstającym w wyniku zmiana minerałów prekursorowych w obecności wody i tlenu. Jego stabilność i interakcje z wodą i innymi związkami odgrywają rolę w tworzeniu gleby i obiegu żelaza w środowiskach lądowych.
- Stowarzyszenia mineralne: Goethyt często występuje w połączeniu z innymi minerałami żelaza, takimi jak hematyt, magnetyti syderyt. Może również występować wraz z innymi minerałami, takimi jak kwarc, minerały ilastei różne siarczki metali.
Podsumowując, właściwości chemiczne getytu czynią go wszechstronnym minerałem, odgrywającym znaczącą rolę w różnych procesach geologicznych i środowiskowych. Jego interakcje z wodą, innymi minerałami i związkami chemicznymi przyczyniają się do jego wyjątkowych właściwości i znaczenia w takich dziedzinach, jak geologia, mineralogia, gleboznawstwo i nauki o środowisku.
Właściwości fizyczne Goethytu
Goethyt jest minerałem tlenku żelaza o odrębnych właściwościach fizycznych, które przyczyniają się do jego identyfikacji i charakterystyki. Właściwości te są przydatne dla mineralogów, geologów i naukowców pracujących w różnych dziedzinach. Oto kluczowe właściwości fizyczne getytu:
- Kolor: Goethyt charakteryzuje się szeroką gamą kolorów, w tym żółto-brązowym, czerwono-brązowym i ciemnobrązowym. Na kolor mają wpływ zanieczyszczenia, uwodnienie i obecność innych minerałów z nim związanych.
- Połysk: Goethyt ma zazwyczaj matowy lub ziemisty połysk, często wyglądający raczej na matowy niż błyszczący. Połysk ten wynika z jego drobnoziarnistej lub włóknistej struktury.
- Pasemko: Smuga getytu jest zazwyczaj żółto-brązowa, czyli kolor sproszkowanego minerału. Właściwość ta może być pomocna w odróżnieniu getytu od innych minerałów o podobnej barwie.
- Twardość Goethyt ma twardość od około 5.0 do 5.5 w skali Mohsa. Może zarysować materiały o niższej twardości, ale może zostać zarysowany przez materiały o wyższej twardości.
- Struktura krystaliczna: Goethyt krystalizuje w układzie kryształów rombowych. Jego kryształy mają często kształt pryzmatyczny lub igłowy. Może również tworzyć masy botryoidalne (kuliste), stalaktytowe i ziemne.
- Łupliwość: Goethyt nie ma wyraźnych płaszczyzn łupliwości, co oznacza, że nie pęka na określonych płaskich powierzchniach, jak robią to minerały o doskonałej łupliwości.
- Pęknięcie: Pęknięcie minerału jest zazwyczaj nierówne lub podkonchoidalne, a po złamaniu tworzy nieregularne lub zakrzywione powierzchnie.
- Gęstość: Gęstość getytu różni się w zależności od czynników takich jak zawartość wody i zanieczyszczenia, ale ogólnie waha się od około 3.3 do 4.3 g/cmXNUMX.
- Przejrzystość: Goethyt jest zazwyczaj nieprzezroczysty, co oznacza, że światło przez niego nie przechodzi. Cienkie fragmenty lub skrawki mogą być przezroczyste.
- Nawyk: Pokrój goethytu odnosi się do jego ogólnego wyglądu i formy. Może występować w różnych pokrojach, w tym pryzmatycznych, iglastych (igłowych), reniformowych (w kształcie nerek) i stalaktytowych (tworząc struktury przypominające sople).
- Środek ciężkości: Ciężar właściwy getytu waha się od około 3.3 do 4.3, co wskazuje na jego gęstość w stosunku do wody.
- Magnetyzm: Goethyt jest słabo magnetyczny, co oznacza, że może być przyciągany przez silny magnes, ale nie wykazuje silnych właściwości magnetycznych jak magnetyt.
- Właściwości optyczne: Pod mikroskopem petrograficznym getyt może wykazywać różnorodne właściwości optyczne, w tym dwójłomność i pleochroizm, które mogą dostarczyć dodatkowych informacji o jego strukturze krystalicznej.
Podsumowując, właściwości fizyczne getytu obejmują szereg cech, które pomagają w jego identyfikacji i odróżnieniu od innych minerałów. Na właściwości te wpływają takie czynniki, jak struktura krystaliczna, skład chemiczny i warunki tworzenia.
Właściwości optyczne Goethytu
Właściwości optyczne minerałów, w tym getytu, dostarczają cennych informacji na temat ich struktury krystalicznej, składu i zachowania podczas interakcji ze światłem. Oto kluczowe właściwości optyczne getytu:
- Kolor: Kolor Goethytu może być bardzo zróżnicowany, od żółto-brązowego do czerwono-brązowego i ciemnobrązowego. Zanieczyszczenia, defekty kryształów i obecność innych minerałów mogą wpływać na jego kolor.
- Przezroczystość i nieprzezroczystość: Goethyt jest zazwyczaj nieprzezroczysty, co oznacza, że światło nie może przez niego przechodzić. Cienkie fragmenty mogą wykazywać pewną przezroczystość, ale w większości goethyt nie jest przezroczysty.
- Połysk: Goethyt ma zazwyczaj matowy lub ziemisty połysk, co oznacza, że w świetle odbitym wydaje się raczej matowy niż błyszczący.
- Współczynnik załamania światła: Współczynnik załamania światła jest miarą tego, jak bardzo światło jest załamywane (załamywane), gdy przechodzi z powietrza do minerału. Współczynnik załamania światła Goethite jest stosunkowo niski, co przyczynia się do jego matowego wyglądu.
- Dwójłomność: Goethyt jest słabo dwójłomny, co oznacza, że może wykazywać niewielką różnicę we współczynnikach załamania światła, gdy jest obserwowany pod skrzyżowanymi polaryzatorami w mikroskopie petrograficznym. Ta właściwość jest często używana do odróżnienia getytu od innych minerałów o podobnych kolorach.
- Pleochroizm: Pleochroizm to właściwość minerałów polegająca na wykazywaniu różnych kolorów przy oglądaniu z różnych kierunków krystalograficznych. Goethyt może wykazywać słaby pleochroizm, z nieco innymi kolorami, gdy obserwuje się go wzdłuż różnych osi kryształu.
- Kolory interferencyjne: Goethyt obserwowany pomiędzy skrzyżowanymi polaryzatorami pod mikroskopem petrograficznym może wykazywać kolory interferencyjne ze względu na dwójłomność. Kolory te mogą dostarczyć informacji o grubości przekrojów mineralnych i ich właściwościach optycznych.
- Partnerstwo: Goethyt może wykazywać bliźniacze polisyntetyczne, które występuje, gdy wiele przekrojów kryształów minerału wydaje się powtarzać w określonych kierunkach. Może to mieć wpływ na jego właściwości optyczne.
- Wygaśnięcie: Wymieranie odnosi się do zjawiska, w którym kolor lub jasność minerału zanika w wyniku jego obrotu pod skrzyżowanymi polaryzatorami. Kąt, pod jakim to następuje, można wykorzystać do określenia orientacji struktury krystalicznej minerału.
- Pleochroiczne aureole: W niektórych przypadkach pleochroiczne aureole — koncentryczne pierścienie o różnych kolorach wokół wtrąceń radioaktywnych minerałów — mogą tworzyć się wokół kryształów getytu w wyniku uszkodzeń radiacyjnych. Zjawisko to kojarzone jest głównie z minerałem cyrkon.
- Fluorescencja: Chociaż sam getyt nie jest znany z silnej fluorescencji, pewne zanieczyszczenia lub powiązane minerały mogą wykazywać fluorescencję w określonych warunkach oświetleniowych.
Podsumowując, właściwości optyczne getytu są niezbędne do identyfikacji i charakteryzacji minerału, zwłaszcza przy stosowaniu technik takich jak mikroskopia w świetle spolaryzowanym. Właściwości te mogą zapewnić wgląd w krystalografię, skład i potencjalną historię zmian goethytu.
Występowanie i powstawanie
Goethyt jest szeroko rozpowszechnionym minerałem tlenku żelaza, występującym w różnych warunkach geologicznych i środowiskowych. Jego powstawanie jest ściśle powiązane z procesami obejmującymi wietrzenie, przemianę i wytrącanie materiałów bogatych w żelazo. Oto kilka typowych zjawisk i procesów powstawania getytu:
- Wietrzenie minerałów bogatych w żelazo: Goethyt często powstaje jako produkt wietrzenia innych minerałów zawierających żelazo, takich jak piryt (siarczek żelaza), magnetyt (tlenek żelaza) i syderyt (węglan żelaza). Minerały te mogą ulegać utlenianiu i hydrolizie w obecności wody i tlenu, co prowadzi do powstania getytu.
- Złoża hydrotermalne: Goethyt może wytrącać się z roztworów hydrotermalnych w żyłach i pęknięciach wewnątrz skały. Płyny hydrotermalne bogate w żelazo i inne pierwiastki mogą osadzać getyt w miarę ochładzania się i interakcji ze skałami macierzystymi.
- Bagienna ruda żelaza: W środowiskach podmokłych lub podmokłych getyt może gromadzić się w postaci „rudy darniowej”. Wody bogate w żelazo reagują z materią organiczną, a gdy żelazo się wytrąca, tworzy osady getytu. Z biegiem czasu osady te mogą się gromadzić i stać się istotnym ekonomicznie źródłem żelaza.
- Gleby laterytowe: W regionach tropikalnych i subtropikalnych o dużych opadach deszczu getyt może gromadzić się w glebach laterytowych. Gleby te powstają w wyniku wymywania innych minerałów i koncentracji żelaza i aluminium tlenki, w tym getyt. Gleby laterytowe są często czerwone lub czerwonobrązowe ze względu na obecność tlenków żelaza.
- Skały osadowe: Goethyt może występować w skałach osadowych, w tym w formacjach bogatych w żelazo, takich jak formacje żelaza pasmowego (BIF). Skały te składają się z naprzemiennych warstw minerałów bogatych w żelazo i rogowieci dostarczają ważnych wskazówek na temat starożytnych środowisk i historii Ziemi.
- Utlenianie minerałów żelaza: Utlenianie minerałów żelaza w różnych warunkach geologicznych, takie jak utlenianie wód gruntowych w wyniku interakcji ze skałami zawierającymi żelazo, może prowadzić do powstania getytu. Procesowi temu często towarzyszą zmiany pH i dostępność tlenu.
- Odpady kopalniane i odpady: Goethyt może tworzyć się w odpadach kopalnianych i odpadach z działalności wydobywczej, w których występują minerały zawierające żelazo. Te formacje wtórne mogą mieć wpływ na lokalne środowisko i jakość wody ze względu na ich potencjał uwalniania metali i innych substancji.
- Opady biogenne: Aktywność drobnoustrojów, zwłaszcza bakterii utleniających żelazo, może odgrywać rolę w promowaniu wytrącania getytu. Bakterie te katalizują utlenianie żelaza, prowadząc do powstania tlenków żelaza, w tym getytu.
- Złoża jaskiniowe: W niektórych środowiskach jaskiniowych getyt może wytrącać się z wody bogatej w minerały, gdy kapie lub przepływa przez jaskinię. Może to skutkować powstaniem unikalnych formacji, takich jak stalaktyty i stalagmity wykonane z getytu.
Podsumowując, getyt powstaje w wyniku różnorodnych procesów wietrzenia, zmian i wytrącania z udziałem minerałów i roztworów bogatych w żelazo. Występuje w szerokim zakresie środowisk geologicznych, od zwietrzałych gleb i skał osadowych po żyły hydrotermalne i formacje jaskiniowe. Zrozumienie powstawania getytu przyczynia się do naszej wiedzy o geologii Ziemi i procesach kształtujących jej powierzchnię.
Zastosowania i zastosowania Goethite
Goethyt, jako minerał tlenku żelaza, ma różne zastosowania praktyczne i zastosowania w różnych dziedzinach ze względu na swoje unikalne właściwości. Chociaż może nie być tak szeroko stosowany jak inne minerały, jego właściwości sprawiają, że jest cenny w kilku kontekstach:
- Pigmenty i barwniki: Naturalna gama kolorów Goethite, obejmująca odcienie żółto-brązowe, czerwonawo-brązowe i ciemnobrązowe, sprawiła, że jest on historycznie ważny jako naturalny pigment i barwnik w sztuce i ceramice. Jego użycie sięga wieków do barwienia ceramiki, obrazów i innych dzieł sztuki.
- Produkcja rudy żelaza i stali: Chociaż getyt nie jest głównym źródłem żelaza, może występować w żelazie złoża rudy i przyczynia się do ogólnej zawartości żelaza. Ruda żelaza o znacznej zawartości getytu może być przetwarzana w celu ekstrakcji żelaza i wykorzystywana do produkcji stali i innych wyrobów na bazie żelaza.
- Kataliza: Nanocząstki goethytu okazały się obiecujące jako katalizatory w różnych reakcjach chemicznych. Ich duża powierzchnia i reaktywność czynią je przydatnymi do katalizowania reakcji utleniania i redukcji w procesach przemysłowych.
- Rekultywacja środowiska: Właściwości adsorpcyjne getytu można wykorzystać do usuwania zanieczyszczeń z wody i gleby. Powierzchnia Goethytu może adsorbować metale ciężkie, związki organiczne i inne zanieczyszczenia, co czyni go potencjalnie przydatnym w działaniach na rzecz oczyszczania środowiska.
- Archeologia i Geochronologia: Goethyt może z czasem tworzyć się na artefaktach i formacjach geologicznych. Jego obecność na artefaktach archeologicznych może zapewnić wgląd w wiek i historię tych artefaktów. W geologii powłoki getytu na skałach i minerałach można wykorzystać do celów względnego datowania.
- Badania krystalograficzne i mineralogiczne: Struktura krystaliczna Goethytu i właściwości optyczne czynią go cennym dla badań naukowych z zakresu krystalografii, mineralogii i nauk o Ziemi. Naukowcy wykorzystują jego charakterystykę do poznania warunków, w jakich powstaje, oraz roli, jaką pełni w różnych procesach geologicznych.
- Zbieranie klejnotów i minerałów: Chociaż nie jest to tradycyjny kamień szlachetny, wyjątkowe pokrój i kolory kryształów goethytu czynią go atrakcyjnym minerałem dla kolekcjonerów i entuzjastów zainteresowanych okazami minerałów i sztuką lapidarną.
- Edukacja i badania: Goethyt jest powszechnie używany w placówkach edukacyjnych w celu zademonstrowania uczniom identyfikacji minerałów i właściwości optycznych. Służy jako praktyczny przykład nauczania pojęć z zakresu mineralogii.
- Inżynieria materiałowa: Badanie właściwości getytu przyczynia się do szerszego zrozumienia materiałoznawstwa, w tym zachowania tlenków żelaza i interakcji między minerałami a ich środowiskiem.
- Badania naukowe: Występowanie goethytu w środowisku naturalnym zapewnia naukowcom wgląd w historię geologiczną Ziemi, przeszłe warunki środowiskowe i procesy tworzenia minerałów.
Choć getyt może nie mieć tak szerokiego zastosowania przemysłowego jak inne minerały, jego właściwości i zachowanie czynią go cennym w określonych kontekstach, szczególnie w dziedzinie sztuki, nauki i przemysłu, gdzie jego unikalne właściwości można wykorzystać do różnych celów.
Lokalizacje dystrybucji i wydobycia
Goethyt, będący powszechnym minerałem tlenku żelaza, występuje w różnych środowiskach geologicznych na całym świecie. Jego powszechne występowanie sprawia, że jest znaczącym składnikiem gleb, osadów i niektórych złóż rud żelaza. Oto kilka godnych uwagi regionów i krajów, w których występuje goethyt:
- Australia: Australia jest głównym producentem rudy żelaza, a getyt często występuje jako składnik złóż rud żelaza w różnych stanach, w tym w Australii Zachodniej, Queensland i Australii Południowej.
- Brazylia: Brazylia jest kolejnym znaczącym producentem rudy żelaza, a getyt występuje w niektórych złożach rudy żelaza w kraju, zwłaszcza w regionie Carajás.
- Stany Zjednoczone: Goethyt występuje w różnych stanach USA, w tym w Michigan, Minnesocie i Missouri. Regiony te są znane ze złóż rud żelaza i działalności wydobywczej.
- Indie: Indie są jednym z największych producentów rudy żelaza na świecie, a getyt można znaleźć w złożach rudy żelaza w stanach takich jak Odisha, Karnataka i Goa.
- Rosja: Goethyt występuje w różnych złożach rudy żelaza w Rosji, przyczyniając się do znacznej produkcji rudy żelaza w tym kraju.
- Chiny: Chiny są głównym konsumentem i producentem rudy żelaza, a getyt można znaleźć w złożach rud żelaza w różnych prowincjach kraju.
- Afryka Południowa: Goethyt występuje w niektórych złożach rud żelaza w Republice Południowej Afryki, która jest również znaczącym producentem rudy żelaza.
- Kanada: Goethyt można znaleźć w złożach rud żelaza w Kanadzie, szczególnie w regionach takich jak Labrador i Quebec.
- Szwecja: Szwecja znana jest z produkcji rudy żelaza, a getyt występuje w niektórych złożach rudy żelaza w tym kraju.
- Chile: Goethyt występuje w złożach rud żelaza w Chile, które jest znaczącym producentem miedź , jak również.
- Zjednoczone Królestwo: Goethyt znaleziono w różnych miejscach Wielkiej Brytanii, często związanych z wydobyciem rud żelaza w przeszłości.
- Inne kraje: Goethyt można znaleźć w złożach rud żelaza i innych miejscach geologicznych w wielu innych krajach na całym świecie, przyczyniając się do jego globalnej dystrybucji.
Należy zauważyć, że getyt często występuje w złożach rud żelaza wraz z innymi minerałami tlenku żelaza, takimi jak hematyt i magnetyt. Specyficzne rozmieszczenie i wydobycie getytu może się różnić w zależności od cech geologicznych każdego regionu i charakteru występujących złóż rudy żelaza.
Rozpowszechniony; niektóre lokalizacje dobrych kryształów obejmują:
- z Siegen w Nadrenii Północnej-Westfalii i niedaleko Giessen w Hesji w Niemczech. W Prıbram, Republika Czeska.
- Wyjątkowe kryształy z kopalni Restormel w Lanlivery; kopalnia Botallack, St. Just; i gdzie indziej w Kornwalii w Anglii.
- Z Chaillac, Indre-et-Loire, Francja.
- W USA z dzielnicy Pikes Peak i Florissant, El Paso Co., Kolorado; ruda mineralna w okręgu Lake Superior, jak w kopalni Jackson w Negaunee i kopalni Superior w Marquette, Marquette Co., Michigan.
Referencje
- Bonewitz, R. (2012). Skały i minerały. wydanie 2. Londyn: Wydawnictwo DK.
- Handbookofmineralogy.org. (2019). Podręcznik mineralogii . [online] Dostępne pod adresem: http://www.handbookofmineralogy.org [dostęp: 4 marca 2019 r.].
- Mindat.org. (2019). Goethite: Informacje o minerałach, dane i lokalizacje.. [online] Dostępne pod adresem: https://www.mindat.org/min-727.html [dostęp: 4 marca 2019 r.].
