MAGNÉTITE

Oxyde de fer, la magnétite (du grec magnès, aimant) doit son nom à sa principale caractéristique : c'est un aimant naturel. La forme de ses cristaux permet également de la distinguer aisément, ceux-ci se présentant généralement en octaèdres, en dodécaèdres ou en rhomboèdres parfaits, dérivant d'un habitus cubique sous lequel on rencontre rarement cette espèce minérale. Les faces, noires et brillantes, sont souvent striées parallèlement aux côtés des triangles ou à la grande diagonale des losanges qu'elles dessinent. La magnétite apparaît aussi fréquemment en masses compactes ou granulaires de couleur noir de fer, avec un éclat submétallique.

Magnétite

La magnétite, un oxyde de fer, cristallise dans les roches magmatiques basiques et ultrabasiques. Cet échantillon montre des cristaux caractéristiques octaédriques, aux faces striées, de couleur gris fer à noir. Le magnétisme de la magnétite, dû aux atomes de fer qu'elle contient, est... 

Crédits : R. Appiani/ De Agostini/ Getty Images

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formule : Fe₃O₄ (ou, plus exactement, Fe²⁺Fe₂³⁺ O₄) ;

système : cubique, classe holoédrique ;

dureté : 5,5-6,5 ;

poids spécifique : 5,17-5,20 ;

éclat : submétallique à métallique ;

transparence : opaque ;

cassure : subconchoïdale ou quelconque.

L'étymologie de la magnétite est incertaine. Pline l'Ancien rapporte qu'elle aurait été ainsi nommée en hommage au pâtre Magnès qui la remarqua pour la première fois sur le mont Ida en Crète en constatant qu'elle était attirée par les clous de ses chaussures et la pointe de sa houlette. Selon une autre version, elle a été découverte dans le célèbre gisement d'Héraclée de Magnésie (dans l'actuelle Thessalie, en Grèce) ; les Grecs l'appelaient en effet Magnès lithos, pierre de Magnésie.

La magnétite appartient au groupe des spinelles, c'est-à-dire aux oxydes doubles répondant à la formule MM'₂O₄, où M est un métal bivalent (Fe, Mg, Zn, Mn, Co, Ni) et M' un métal trivalent (Fe, Al, Cr, V, Ga, In). La structure de la magnétite, comme celle de tous les spinelles, est formée d'un assemblage régulier de cubes à faces centrées (d'arête 0,839 nm) matérialisés par les ions oxygène ; les cations (en l'occurrence Fe²⁺ et Fe³⁺) occupent les interstices, c'est-à-dire les sites octaédriques et tétraédriques de cet assemblage. La moitié des ions trivalents (Fe³⁺) sont localisés dans les sites tétraédriques, l'autre moitié et les ions bivalents (Fe²⁺) sont répartis dans les sites octaédriques. Une telle structure est dite « spinelle inverse » et s'écrit plus précisément Fe³⁺(Fe²⁺.Fe³⁺)O₄. Les atomes de fer peuvent être remplacés partiellement par du titane (Ti) – l'ülvospinelle est le terme le plus riche en titane (Fe²⁺₂ Ti⁴⁺O₄) –, le minéral étant alors appelé titanomagnétite, ou par du chrome (Cr), formant alors la chromomagnétite, ou encore par d'autres cations (V, Mn...).

Cette particularité de la structure de la magnétite explique certaines propriétés telles que l'isotropie optique – la lumière se propage dans le minéral de la même manière, quelle que soit la direction d'incidence –, l'absence de clivage et le ferromagnétisme. Le ferromagnétisme de la magnétite est dû aux atomes de fer qu'elle contient. Ces derniers possédant chacun un moment magnétique électronique (appelé spin), ces moments magnétiques interagissent et tendent à s'aligner dans la même direction et le même sens. Le résultat est une aimantation globale spontanée qui est stable à basse température. À une certaine température, dite point de Curie, soit 578 ⁰C, l'agitation thermique détruit l'ordre magnétique : la magnétite n'est plus un aimant naturel, elle devient paramagnétique, c'est-à-dire qu'elle retrouve sa propriété si elle est placée dans un champ magnétique extérieur suffisant pour réaligner les spins des atomes de fer.

Les gisements de magnétite sont nombreux, le minéral étant répandu dans les trois types de roches : magmatiques, métamorphiques et sédimentaires. Minéral ubiquiste et accessoire des roches magmatiques basiques ou ultrabasiques (pauvres en silicium), la magnétite peut cependant se concentrer en lits importants en raison de sa cristallisation tardive dans le bain magmatique et de son poids spécifique relativement élevé. Elle apparaît aussi, pour la même raison, dans les filons hydrothermaux qu'injectent les fluides résiduels de magmas plus granitiques (plus riches en silicium). Dans les roches métamorphiques, elle cristallise dans les skarns, formés au contact d'intrusions plutoniques, en compagnie de grenat (grossulaire, andradite) ou de pyroxène (diopside). Dans les roches sédimentaires, la magnétite peut former de grandes accumulations dans des sables alluvionnaires ou marins, où elle se concentre en raison de sa densité et de sa faible altération.

Minera [...]

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