Ferro telúrico - Telluric iron

Ferro, ferro nativo ou ferro telúrico
Iron-136213.jpg
Laje serrada de basalto com inclusões brilhantes de ferro nativo metálico de Uivfaq, Ilha Disko (tamanho: 7,8 x 3,5 x 0,6 cm)
Em geral
Categoria Mineral de elemento nativo
Fórmula
(unidade de repetição)
Fe
Classificação de Strunz 1.AE.05
Classificação Dana 1.1.17.1
Sistema de cristal Cúbico
Classe de cristal Hexoctahedral (m 3 m)
símbolo HM : (4 / m 3 2 / m)
Grupo espacial Im3m
Célula unitária a = 2,8664 Å; Z = 2
Identificação
Cor Cinza-aço a preto-ferro, branco na seção polida
Hábito de cristal Maciço, como bolhas intersticiais, raro como cristais
Geminação Em {111} e em {112}
Decote {001}; com partida em {112}
Fratura Hackly
Tenacidade Maleável
Dureza da escala de Mohs 4
Brilho Metálico
Diafaneidade Opaco
Gravidade Específica 7,3-7,87
Referências

O ferro telúrico , também chamado de ferro nativo , é o ferro originário da Terra e é encontrado em uma forma metálica, em vez de minério . O ferro telúrico é extremamente raro, com apenas um grande depósito conhecido no mundo, localizado na Groenlândia .

Introdução

Com exceção de seu núcleo fundido, quase todo o ferro elementar na Terra é encontrado como minério de ferro . Acredita-se que todo o ferro metálico tenha sido transformado em óxidos de ferro durante o Grande Evento de Oxidação , que começou há cerca de 2 bilhões de anos, entre outras teorias. Até o final dos anos 1800, o ferro como metal nativo era apenas uma questão de especulação, fora da isolada Groenlândia. O único ferro terrestre conhecido em forma metálica foi encontrado como meteoritos , que foram depositados na Terra do espaço sideral.

O ferro telúrico é assim denominado após a palavra latina Tellus , que significa "Terra" (o planeta, em oposição a terra que significa "terra": a terra, solo ou solo), combinada com o sufixo -ic que significa "de" ou "nascido de ", diferenciando-o dos meteoritos . O ferro telúrico se assemelha ao ferro meteórico , pois contém uma quantidade significativa de níquel e estruturas de Widmanstatten . No entanto, o ferro telúrico normalmente contém apenas cerca de 3% de níquel, o que é muito baixo para meteoritos, dos quais nenhum foi encontrado com menos de 5%. Existem dois tipos de ferro telúrico. Tanto o tipo 1 quanto o tipo 2 contêm quantidades comparáveis ​​de níquel e outras impurezas. A principal diferença entre os dois é o teor de carbono , que afeta muito a dureza, a trabalhabilidade e o ponto de fusão do metal.

Propriedades do material

O ferro telúrico é o ferro metálico formado no manto e na crosta terrestre. Embora pequenos depósitos de ferro telúrico tenham sido encontrados ao redor do mundo, a costa oeste da Groenlândia mantém os únicos depósitos principais conhecidos. No entanto, esses depósitos podem variar drasticamente em forma e composição, mesmo na mesma região, bem como variações drásticas entre diferentes regiões, como Uivfaq, Asuk, Blaafjeld e Mellemfjord. O fator comum é que todos os depósitos da Groenlândia tendem a ser encontrados em diques (fraturas preenchidas por lava na rocha) ou extrusões onde a rocha derretida foi capaz de fluir para a superfície. Outro ponto em comum é que todos os depósitos são encontrados em associação com feldspato rico em grafite , provavelmente contribuindo para o alto teor de carbono e baixa presença de óxido no metal, embora não se saiba se o metal conseguiu escapar de ser oxidado com o resto do ferro da Terra. , ou se começou como camadas de minério e carvão que subdividiram e foram naturalmente fundidas na lava devido ao ambiente redutor fornecido pelo feldspato grafítico rico em carbono.

O ferro telúrico na Groenlândia é único, pois pode ser encontrado em quase todas as fases das ligas de ferro-carbono e com estruturas cristalinas drasticamente variáveis. Em algumas rochas é encontrado misturado com basalto como grãos muito pequenos com cantos agudos e formas irregulares, enquanto em outras as pequenas gotas do tamanho de grãos no magma derretido foram capazes de coalescer em gotas maiores do tamanho de ervilhas que se cristalizaram principalmente forma esférica ou oblonga. Ainda em outros, o dique ou extrusão pode ser feito quase inteiramente de ferro fundido com muito alto teor de carbono, que poderia mais facilmente coalescer dentro do magma e fluir em rachaduras devido à sua menor viscosidade e ponto de fusão. Este ferro fundido é freqüentemente incrustado com ou contém inclusões de basalto, conforme extrudado do solo como massas globulares muito grandes dentro da lava, das quais grandes rochas se formaram devido à erosão natural do basalto circundante.

O ferro telúrico é amplamente dividido em dois grupos, dependendo do teor de carbono. O tipo 1 é um ferro fundido que normalmente contém mais de 2,0% de carbono, enquanto o tipo 2 varia entre o ferro forjado e um aço eutetóide . Ambos os tipos tendem a lidar muito bem com o intemperismo nos elementos, mas tendem a se decompor e desmoronar muito rapidamente na atmosfera seca e controlada de um museu, embora o tipo 2 seja muito mais sujeito a esse tipo de dano.

Tipo 1

O ferro telúrico tipo 1 contém uma quantidade significativa de carbono. O tipo 1 é um ferro fundido de níquel branco, contendo 1,7 a 4% de carbono e 0,05 a 4% de níquel, que é muito duro e quebradiço e não responde bem ao trabalho a frio . A estrutura do tipo 1 consiste principalmente em perlita e cementita ou coenita , com inclusões de troilita e silicato . Os grãos de ferrite individuais têm normalmente cerca de um milímetro de tamanho. Embora a composição dos grãos possa variar, mesmo dentro do mesmo grão, eles são compostos principalmente de ferrita de níquel bastante pura. Os grãos de ferrita estão ligados às laminações de cementita; tipicamente 5 a 25 micrômetros de espessura; formando a perlita.

O tipo 1 é encontrado como extrusões maciças ou pedregulhos muito grandes, normalmente variando de algumas toneladas a dezenas de toneladas. O metal não podia ser trabalhado a frio pelo antigo povo Inuit (os habitantes locais da Groenlândia) e se mostra extremamente difícil de usinar, mesmo com ferramentas modernas. A usinagem do tipo 1 é possivelmente mais bem realizada com uma roda de carborundo e resfriamento a água. No entanto, o tipo 1 foi possivelmente usado como martelo e bigorna pelos Inuit.

Quando serrados ao meio, os rochedos do tipo 1 tendem a ter uma casca grossa de ferro fundido do lado de fora que mal pode ser quebrada com britadeiras pneumáticas , mas dentro de uma construção muito mais frágil de grãos de ferro em uma forma quase pulverulenta, sinterizados juntos para formar um porosa , esponja de ferro tipo de material que pulveriza no ataque de um martelo.

Tipo 2

O ferro telúrico do tipo 2 também contém cerca de 0,05 a 4% de níquel, mas normalmente menos de 0,7% de carbono. O tipo 2 é um níquel-ferro maleável que responde bem ao trabalho a frio. O teor de carbono e níquel tem um grande efeito na dureza final da peça trabalhada a frio.

O tipo 2 é encontrado como pequenos grãos misturados na rocha basáltica . Os grãos têm geralmente 1 a 5 milímetros de diâmetro. Os grãos geralmente são encontrados individualmente, separados pelo basalto, embora às vezes sejam sinterizados para formar agregados maiores. As peças maiores também contêm pequenas quantidades de coenita, ilmenita , perlita e troilita. O tipo 2 foi usado pelos Inuit para fazer itens como facas e ulus . O basalto era geralmente esmagado para liberar os grãos do tamanho de ervilhas, que eram martelados em discos do tamanho de moedas. O metal é muito macio e pode ser martelado em placas muito finas. Esses discos planos eram geralmente inseridos em fendas longas esculpidas em cabos de osso, em fileiras de modo que eles se sobrepusessem ligeiramente, formando uma borda que lembrava uma combinação de uma faca e uma serra (uma borda recortada invertida ).

História

Além de um pequeno depósito de ferro telúrico em Kassel, Alemanha , que agora foi esgotado, e alguns outros depósitos menores de todo o mundo, os únicos grandes depósitos conhecidos existem na área de Disko Bay , na Groenlândia, e nas proximidades . Encontrado nas planícies vulcânicas de rocha basáltica, o material foi usado pelos inuítes locais para fazer arestas de corte para ferramentas como facas e ulus . Os Inuit foram as únicas pessoas a fazer uso prático do ferro telúrico.

Em 1870, Adolf Erik Nordenskiöld descobriu grandes rochas de ferro perto da área da Baía de Disko, na Groenlândia. Sabendo que os Inuit haviam feito ferramentas com o meteorito do Cabo York , principalmente devido à descoberta de Sir John Ross de que os nativos da Groenlândia usavam facas de ferro, Nordenskiöld pousou na Baía Fortune na Ilha Disko para procurar o material. O Inuit disse a Ross que eles conseguiram o ferro do alto de uma montanha, em um local onde estavam duas grandes pedras. Um era muito duro e não podia ser quebrado, mas o outro estava partido em pedaços menores dos quais bolas de ferro eram extraídas e marteladas em discos chatos para as facas. Nordenskiöld procurou sem sucesso pelo local, até ser conduzido por alguns dos Inuit locais a um lugar chamado Uivfaq , onde grandes massas de ferro metálico foram espalhadas pela área. Ele presumiu que o metal era de origem meteórica, uma vez que ambos contêm quantidades significativas de níquel e ambos tinham estruturas de Widmanstatten. A existência de ferro telúrico era posta em dúvida pela maioria dos cientistas da época, e poucos tinham motivos para questionar a descoberta de Nordenskiöld.

Em 1871, Gustav Nauckhoff fez uma expedição à Groenlândia. Armado com dinamite e equipamento de levantamento , sua expedição coletou três grandes amostras de ferro telúrico, também acreditando que eram meteóricas pelo exame de Nordenskiöld, e as trouxe de volta à Europa para estudos adicionais. Essas amostras podem ser encontradas atualmente na Suécia , Finlândia e Dinamarca . Um bloco de 25 toneladas agora repousa fora do Riksmuseum em Estocolmo, um bloco de 6,6 toneladas fora do Museu Geológico em Copenhague e um bloco de 3 toneladas pode ser encontrado no Museu de História Natural em Kumpula, Helsinque.

Acompanhando Nauckhoff em 1871 estava KJV Steenstrup . Devido a circunstâncias como o formato das pedras, que muitas vezes tinham cantos agudos ou bordas irregulares que não são características de meteoritos (que diminuem consideravelmente durante a entrada atmosférica ), ou ao fato de que muitos tinham áreas que estavam incrustadas com basalto, Steenstrup discordou de Nordenskiöld sobre a origem dos rochedos e partiu em sua própria expedição em 1878. Em 1879, Steenstrup identificou pela primeira vez o ferro tipo 2, mostrando que ele também continha estruturas de Widmanstatten. Steenstrup escreveu mais tarde sobre sua descoberta,

No outono de 1879, fiz uma descoberta relacionada a este assunto, pois em um antigo túmulo em Ekaluit ... encontrei 9 pedaços de basalto contendo bolas redondas e pedaços irregulares de ferro metálico. Essas peças estavam juntas com facas de osso, semelhantes às trazidas por Ross, bem como com as ferramentas de pedra usuais ... enquanto as 9 peças de basalto com as bolas de ferro eram evidentemente o material para as facas de osso. Este ferro é macio e mantém-se bem no ar, razão pela qual é adequado para ser utilizado da forma descrita por Ross. A rocha na qual o ferro aparece é um basalto-felspato típico de granulação grossa, e a descoberta tem um duplo significado, em primeiro lugar, porque é a primeira vez que vimos o material com o qual os Esquimaux [esquimós] fizeram facas artificiais e, em segundo lugar, porque mostrou que eles usaram ferro telúrico para esse fim.

Após a descoberta na sepultura, Steenstrup encontrou muitos afloramentos grandes de basalto ferrífero, contendo o ferro tipo 2. Como o tipo 2 estava localizado dentro do basalto vulcânico que combinava com o leito rochoso subjacente, Steenstrup foi capaz de mostrar que o ferro era de origem terrestre ou telúrica. Em seu tratado, Steenstrup acrescentou,

Essa camada peculiar de basalto é preenchida de cima a baixo com grãos de ferro de todos os tamanhos, de uma fração de milímetro a um comprimento de 18 mm. com uma largura de 14 mm., que é o maior que encontrei ... Quando polido, este ferro mostra belas figuras de Widmannstatten .... Foi provado agora que o níquel-ferro metálico com figuras de Widmannstatten também é um mineral telúrico, e a presença de níquel junto com uma certa estrutura cristalina, conseqüentemente, não são suficientes para dar o caráter de meteoritos a blocos de ferro soltos.

As descobertas de Steenstrup foram posteriormente confirmadas pelo especialista em meteoritos J. Lawrence Smith em 1879, e depois por Joh Lorenzen em 1882. O extremamente raro ferro telúrico tem sido estudado desde então.

Ocorrência

Ferro nativo da pedreira de basalto em Bühl, Weimar , distrito de Kassel, Alemanha (tamanho: 6,6 x 5,9 x 1,8 cm)

Além do depósito da Ilha Disko, ferro nativo foi relatado em Fortune Bay, Mellemfjord, Asuk e outros locais ao longo da costa oeste da Groenlândia. Outros locais incluem:

Ligas nativas de níquel-ferro com Ni 3 Fe a Ni 2 Fe ocorrem como depósitos de placer derivados de rochas ultramáficas . Awaruite foi descrito em 1885 na Nova Zelândia .

Referências

  1. ^ a b Manual de Mineralogia
  2. ^ Ferro nativo em Mindat
  3. ^ Ferro no Webmineral
  4. ^ a b The Mineralogical Magazine e Journal of the Mineralogical Society: Volume 6 por Joh Lorenzen - Simpkin, Marshall & Co. 1886 Página 14--38
  5. ^ a b Ferro e aço nos tempos antigos Por Vagn Fabritius Buchwald - Det Kongelige Danske Videnskabernes Selskab 2005 Página 35-37
  6. ^ a b Ferro meteorítico, ferro telúrico e ferro forjado na Groenlândia Por Vagn Fabritius Buchwald e Gert Mosdal - Kommissionen para videnskabelige Undersogelser i Gronland 1985 Página 19-23
  7. ^ The Mineralogical magazine and journal of the Mineralogical Society, Volume 6 pela Mineralogical Society (Grã-Bretanha), KJV Steenstrup, J. Lorenzen - Wessrs, Williams e Straham (1882), páginas 1-38
  8. ^ a b c d e f g Palache, Charles, Harry Berman e Clifford Frondel, sistema de mineralogia de Dana, vol. 1, pp. 114-118, Wiley, 1944 ed.
  9. ^ https://www.mindat.org/loc-106121.html , acessado em 04/01/2020
  10. ^ https://www.mindat.org/locentries.php?p=5602&m=2047 , acessado em 04/01/2020
  11. ^ Hatrurim Fm em Mindat.org