grains de sable magnétique dans sable de plage

[fishingmanager]

Bonsoir,
je viens de constater que sur la plage d' HOURTIN 33990 il y avait des grains de sable attiré par un aimant.
Ces grains de sable ferromagnétique se retrouvent aussi dans le sable éoliens que l'on retrouve sur le parking de la plage, à vue d’œil 10m au dessus.
Ils sont noirs et ont l'air d' être sphériques et brillants.

Sur l'image l'agrandissement 1mm fait apparaître que ces grains sont d'une taille plutôt inférieure à 0,2 mm.
Ils sont très friables et si on les écrase avec un plastique on obtient une poudre noire toujours ferromagnétique.
Le magnétisme n'est pas permanent car ces grains dans une boite plastique et soumis à un champ magnétique se collent sur une rondelle en acier doux mais retombent dans la minute qui suit.
Quel est le matériau qui compose ces grains.
D'avance merci.
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[Tawahi-Kiwi]

Bonjour,

il s'agit probablement de magnétite (Fe₃O₄) qui est un mineral magnétique tres courant dans de nombreuses roches (et qui peut donc finir dans le sédiment sous forme de sable). La magnétite est un mineral submetallique du systeme cubique qui cristallise souvent sous forme d'octaedres. Lorsque ces grains sont tres petits, erodés et/ou mal cristallisé, ils ont souvent une apparence générale arrondie.

La non-permanence du magnetisme est un peu étrange, et est sans doute plus le resultat d'éléctricité statique produite par la boite en plastique que la magnétite elle-meme.

Dans certaines régions du globe, certaines plages de sable noir sont faites majoritairement de magnétite. La plupart du temps, c'est un composant mineur du sable.

T-K

[fishingmanager]

Bonsoir,

Compte tenu de la remarque de Tawahi-Kiwi j'ai refait un essai en mettant un échantillon sur une feuille de papier.
Avec un noyau d'un petit électroaimant (certainement constitué de fer au silicium) je constate que certains grains se collent sur ce fer doux, je recommence l’essai à plusieurs reprises dans les deux sens et j'arrive ainsi à former deux tas, le premier ferromagnétique se comportant comme un aimant, le second paramagnétique.
grains aimantés.jpggrains non aimantés.jpg
Le tri n'est pas parfait mais il est suffisamment significatif pour démontrer qu'il y a, au moins du point de vue magnétique, deux matériaux différents quoique parfaitement semblables du point de vue couleur, formes et dimensions.
Le premier certainement de la magnétite (sans nickel: test Chemo Nickel Test).
Pour le second Fe3O4 ?

[Tawahi-Kiwi]

Le tri n'est pas parfait mais il est suffisamment significatif pour démontrer qu'il y a, au moins du point de vue magnétique, deux matériaux différents quoique parfaitement semblables du point de vue couleur, formes et dimensions.

La magnetite (Fe₃O₄) peut s'oxyder en hematite (Fe₂O₃) au contact de l'air, l'eau et d'autres milieux oxydants. Bien que l'hematite aie des proprietes mineralogiques differentes, pour des grains de cette taille, les criteres organoleptiques classiques ne sont pas vraiment tres utiles. Il s'agit typiquement d'une paramorphose ou l'aspect general du mineral inital est preserve.

L'hematite n'est pas magnetique dans des conditions normales et c'est cela qui permet la separation de ces grains en deux populations. Ce n'est pas parfait car ce remplacement est progressif et va donc donner des reponses magnetiques variables pour les differents grains.


Vue au microscope electronique d'un remplacement typique de magnetite par l'hematite
Credit: Drake et al., 2008

Le premier certainement de la magnétite (sans nickel: test Chemo Nickel Test).
Pour le second Fe3O4 ?

Fe₃O₄ est la magnetite. Le second, comme ecrit juste ci-dessus est vraisemblablement Fe₂O₃. Aucune raison particuliere de trouver du nickel dans ces mineraux (c'est possible, mais ce n'est pas particulierement habituel).

T-K

[A voir en vidéo sur Futura]

[fishingmanager]

Bonsoir,
Désolé Tawahi-Kiwi mais je pense qu'il y a une incompréhension entre nos deux précédents messages.
J'ai oublié de préciser que les deux tas étaient ferromagnétique; j'ai dit que le second tas était paramagnétique c'est à dire qu'il est attiré par l'aimant mais ne devient pas aimanté lorsqu'il est hors de portée de l'aimant contrairement au ferrimagnétique.
Il ne s'agit donc pas de Fe2O3 car en plus la couleur est vraiment noire.
D'autre part je reviens sur le terme très friable car si j'obtiens assez facilement la casse d'un grain je ne sais vraiment pas le transformer en poudre.

Pour le premier tas aimanté magnétite, définition Wikipédia :
La magnétite est une espèce minérale composée d'oxyde de fer(II,III), de formule Fe3O4 (parfois écrit FeO·Fe2O3), avec des traces de magnésium Mg, de zinc Zn, de manganèse Mn, de nickel Ni, de chrome Cr, de titane Ti, de vanadium V et d'aluminium Al. La magnétite est un matériau ferrimagnétique..(se comporte comme un aimant)
Sa densité est de l'ordre de 5.2 g/cm3.
Le fait que je trouve pas de trace de Ni laisse à supposer que la magnétite pourrait se présenter avec plusieurs compositions.


Sur internet on trouve de la poudre de Fe3O4 qui est paramagnétique et avec une densité de 3.58 g/cm3.
Compte tenu des remarques précédente la présence d'une magnétite paramagnétique est elle possible dans le cas ou les additifs qui confèrent le caractère ferrimagnétique soient absents ?

D'avance merci.

JPP

[Tawahi-Kiwi]

J'ai oublié de préciser que les deux tas étaient ferromagnétique; j'ai dit que le second tas était paramagnétique c'est à dire qu'il est attiré par l'aimant mais ne devient pas aimanté lorsqu'il est hors de portée de l'aimant contrairement au ferrimagnétique.

Les mineraux paramagnétiques sont rarement attirés par un bete aimant, C'est une propriété qui est utilisée pour des séparations magnétiques fines, mais l'induction du champ nécessaire est de ~10000 a 20000 Gauss. Ce que tu observes sont donc probablement des grains partiellement ferrimagnétiques et des reorientations de ces grains dans le voisinage d'un aimant.

Dans les minéraux communs qui réagissent a un bete aimant, il y a les ferrimagnetiques : la magnétite s.l., la pyrrhotite, la maghemite et quelques minéraux contenant du fer du groupe des spinelles (dont la magnetite fait partie, voire plus bas)...., certains métaux natifs (qui sont ferromagnétiques) et l'hématite, la goethite, l'ilménite, l'ulvöspinelle etc. sont anti-ferromagnetiques et donnent une reponse magnétique dans certaines conditions spécifiques.

Il ne s'agit donc pas de Fe2O3 car en plus la couleur est vraiment noire.

L'hématite peut etre noire. C'est un mineral tres variable en terme de couleur. Meme chose pour la goethite. La seule chose fixe en terme de couleur est la trace: brun-noir pour la magnétite, rouge-brun pour l'hématite et brun-orange pour la goethite.


Hématite gris métallique.
Crédit: Wiki

Meme chose pour la goethite:

Goethite botryodale noire
Credit: Cochise College

D'autre part je reviens sur le terme très friable car si j'obtiens assez facilement la casse d'un grain je ne sais vraiment pas le transformer en poudre.

La friabilité d'un grain dépend de pas mal de parametres. Pour un grain polyphasé comme cela semble etre le cas ici, cela peut dependre en grande partie des microtextures.

Le fait que je trouve pas de trace de Ni laisse à supposer que la magnétite pourrait se présenter avec plusieurs compositions.

Pourquoi?!?
Dans la magnétite sédimentaire, il est tres probable que la concentration en nickel (inclue dans la structure spinelle) est inférieure a 50 ppm. Il est peu probable de détecter cela avec test commercial au dimethylglyoxime.

Sur internet on trouve de la poudre de Fe3O4 qui est paramagnétique et avec une densité de 3.58 g/cm3.

et alors? Je ne sais pas trop ce que c'est, mais Fe₃O₄, quelque soit sa structure, a une densité aux alentours de ~5. Avec une densité de 3,6, c'est soit autre chose, soit un materiau poreux. Il n'existe pas de polymorphe naturel de la magnétite.

Compte tenu des remarques précédente la présence d'une magnétite paramagnétique est elle possible dans le cas ou les additifs qui confèrent le caractère ferrimagnétique soient absents ?

Non. La magnetite est ferrimagnétique, rien d'autre (sauf au dessus de T_c évidemment). Si elle ne l'est pas, ce n'est pas de la magnétite. Les éléments en trace n'ont aucune influence sur le caractere magnétique général d'une espece minérale; et dans le cas de la magnétite, meme des remplacements complets de sites cristallins dans la structure spinelle-inverse (structure cristalline de la magnétite) ne change rien au caractere magnétique. Ainsi, la franklinite (ZnFe₂O₄) , la jacobsite (MnFe₂O₄) la trevorite (NiFe₂O₄), la magnesioferrite (MgFe₂O₄) et la titanomagnetite ((Fe(Ti,Fe)₂O₄) sont ferrimagnetiques. L'ulvöspinelle (Fe₂TiO₄), la titanohématite (Fe(Fe,Ti)O₃, l'ilménite ((FeTiO₃) sont antiferromagnetiques. L'hercynite (FeAl₂O₄), l'hématite (Fe₂O₃ et la goethite (FeOOH) le sont également parfois.

L'oxidation de la magnétite en hématite ou goethite est un phénomene extrement courant et tout ce que tu décris est en accord avec ce genre de processus tres fréquent.

T-K

[fishingmanager]

Bonsoir,

En ce qui concerne le terme paramagnétique je vois que je me suis complètement planté. Pour ce qui est de mes grains je me contenterais des termes que l'on utilise en métallurgie et qui sont vérifiables aisément à savoir: "ferromagnétique fort" assimilable à ferrimagnétique et "ferromagnétique faible" assimilable au fer doux (en particulier fer au silicium couramment employé pour les électroaimants et les moteurs) qui est magnétisé à proximité d'un aimant et qui perd son magnétisme en dehors du champ magnétique de cet aimant.

Pour ce qui concerne mes grains de sable je me retrouve face à deux tas:

Le premier qui sont ferrimagnétiques fort ce qui caractérise la magnétite (sur internet j'ai trouvé plusieurs articles qui mentionnent la présence de grains de sables magnétite dans les sables de plages)

Pour le second il est ferromagnétique faible et se présente du point de vue aspect et dimensions sensiblement identique au premier.Il n'y a pas non plus de différence sensible par rapport à l’attraction avec un aimant. Éventuellement quel pourrait être ce matériau ?

En ce qui concerne la poudre de Fe3O4 qui est utilisée comme colorant dans les peintures (utilisée aussi pour pour peindre des panneaux sur lesquels on peut coller des aimants) la densité que j'ai mentionnée est une densité apparente c'est à dire avec les vides entre les grains, sa densité réelle est donc aussi de l'ordre 5, par contre elle est mentionnée comme ferromagnétique faible.(à mon avis obtenue chimiquement)

J'ai lu dans divers articles que la "Magnétite" pouvait provenir de diverses sources minéralogiques: calcaires, siliceuses, volcaniques, marécageuses; dans ces conditions il me semble que la composition et, ou, la cristallisation puissent être sensiblement différentes pour donner des "Magnétites" avec des variations mineures de comportement magnétiques ou autres.

Qu'en pensez vous ?

Merci

[Tawahi-Kiwi]

Salut,

Le premier qui sont ferrimagnétiques fort ce qui caractérise la magnétite (sur internet j'ai trouvé plusieurs articles qui mentionnent la présence de grains de sables magnétite dans les sables de plages)

Comme je l'ai dit au message #2, il y a certaines régions du globe ou des plages de sable noir sont essentiellement faites de magnétite. La magnétite est un composant mineur tres frequent des dépots sableux.

Pour le second il est ferromagnétique faible et se présente du point de vue aspect et dimensions sensiblement identique au premier.Il n'y a pas non plus de différence sensible par rapport à l’attraction avec un aimant. Éventuellement quel pourrait être ce matériau ?

Restons on en a ferrimagnetique, au vu des descriptions, je doute que tu aies l'equipement pour distinguer le ferrimagnetisme du ferromagnetisme. Le ferromagnetisme dans les mineraux naturels est tres rare et le nombre d'especes minérales se compte sur les doigts d'une main (peut etre deux mains, mais certainement pas plus). Pour éviter une confusion de terme (et parce que c'est a peu pres inutile dans ce topic), la simple expression "magnétique" est suffisante.

J'ai lu dans divers articles que la "Magnétite" pouvait provenir de diverses sources minéralogiques: calcaires, siliceuses, volcaniques, marécageuses; dans ces conditions il me semble que la composition et, ou, la cristallisation puissent être sensiblement différentes pour donner des "Magnétites" avec des variations mineures de comportement magnétiques ou autres.

La magnétite (je le repete a nouveau) est un minéral extrement commun, on l'a trouve a peu pres partout lorsque l'on cherche un petit peu. Les variations d'intensité dans l'attraction magnétique d'une magnétite va etre principalement influencée par la quantité de magnétite présente (la quantite d'impuretés, notamment de l'hématite, mais aussi du spinelle ou de l'ilménite) et sa cristallinité. A nouveau, je ne pense pas que tu aies l'equipement (sous réserve d'explications supplémentaires ) pour mettre en évidence une supposée variation du magnétisme basée sur une suposée variation de composition suffisante pour avoir une effet significatif.

Qu'en pensez vous ?

Pourquoi veux-tu absolument que ta magnétite ne soit pas une magnétite s.s.; en l'absence de données permettant de supporter cette hypothese, il n'y a vraiment aucune raison de ne pas favoriser les deux autres hypotheses beaucoup beaucoup plus probable d'une presence d'impuretés (hématite en particulier, compte-tenu du site d'échantillonage) ou d'assemblage polycristallin (l'état de cristallinité pourrait sans doute jouer, mais a nouveau, c'est une hypothese beaucoup beaucoup moins probable). Ces deux hypotheses (inclusions/exsolutions & polycristallinité) sont tres faciles a verifier au microscope a lumiere réflechie.

T-K

[fishingmanager]

Bonsoir,

Je cite ci-dessous une partie de ton message (je ne sais pas faire les encadrés)

Pourquoi veux-tu absolument que ta magnétite ne soit pas une magnétite s.s.; en l'absence de données permettant de supporter cette hypothese, il n'y a vraiment aucune raison de ne pas favoriser les deux autres hypotheses beaucoup beaucoup plus probable d'une presence d'impuretés (hématite en particulier, compte-tenu du site d'échantillonage) ou d'assemblage polycristallin (l'état de cristallinité pourrait sans doute jouer, mais a nouveau, c'est une hypothese beaucoup beaucoup moins probable). Ces deux hypotheses (inclusions/exsolutions & polycristallinité) sont tres faciles a verifier au microscope a lumiere réflechie..

Je n'ai pas de moyens de verification scientifique; je m'en tiens donc au fait que mes deux tas sont donc composés de grains de magnétite.

Merci de tes réponses car elles vont me permettre d'éclairer sous un jour nouveau une discussion que j'avais abandonnée il y a quelques années pour raison de santé et qui mérite une réponse.

JPP

[Tawahi-Kiwi]

Je n'ai pas de moyens de verification scientifique; je m'en tiens donc au fait que mes deux tas sont donc composés de grains de magnétite.

Alors il faut s'en tenir a l'hypothese la plus probable (oxydation de la magnetite en hematite), qui a priori explique toutes tes observations.

Une variation de la composition chimique de la magnetite necessite des conditions geologiques (de la source en particulier) specifiques, qui sont tres tres rarement sedimentaires.
En Gironde, sous reserve d'information supplementaire, je vois tres mal une source qui pourrait fournir des magnetites qui varient considerablement de la composition ideale Fe²⁺Fe³⁺₂O₄. La solution solide la plus courante est magnetite-ulvöspinelle, donnant les titanomagnetites (Fe²⁺(Fe³⁺, Ti⁴⁺)₂O₄, souvent d'origine magmatique, et cette substitution ne change pas grand chose au magnetisme (toujours ferrimagnetique fort).


Table des susceptibilite magnetique de quelques mineraux communs que j'avais etablie pour des separations mineralogiques fines. Comme tu peux le voir, la distinction entre magnetite s.s., titanomagnetite et hemoilmenite (les seuls mineraux courants dans un contexte non specifique) necessite une resolution de susceptibilite qui n'est pas atteignable sans un equipement specialise.

(sur internet j'ai trouvé plusieurs articles qui mentionnent la présence de grains de sables magnétite dans les sables de plages)

Juste pour illustrer, ci-dessous est un exemple de sable de plage (en Irlande) avec un contenu en magnetite consequent.

Credit: Sand Atlas

T-K

[fishingmanager]

Bonsoir,

Il est évident qu'une oxydation de la magnétite en hématite est une réalité, mais dans ce cas mes grains qui ne se comportent pas comme des aimants ne seraient pas aussi fortement attirés par l'aimant comme c'est le cas.

Par contre le sable de la plage d' Hourtin provient essentiellement du bassin de la Gironde donc du Périgord (calcaire), du Massif central (avec ses volcans et ses sources chaudes) des Pyrénées (ses minéraux et ses sources chaudes) et de la vallée de la Garonne très large et qui a du au cours des millénaires changé de nombreuses fois de cours avec formation puis destructions de tourbières.

Tout ceci en passant de périodes tropicales à périodes de glaciations ce qui veux dire que deux grains de magnétite trouvés dans une poignée de sable peuvent avoir des origines différentes tant du point de vue géographique et géologique que du point de vue formation dans le temps.

J'ai trouvé en vente sur internet de la poudre de Fe3O4(sa composition réelle n'est pas mentionnée) dont les propriétés magnétiques étaient ainsi définies: "se magnétise sous l'effet d'un aimant mais perds ses propriétés magnétiques lorsque l'aimant est retiré" (cela corresponds en gros à la définition de l'acier doux et aux grains de mon deuxième tas).

Ce qui m’intéressait au départ c'est de savoir s'il existe dans la nature une "magnétite" (minerai naturel dont la composition majoritaire est le Fe3O4) qui possède des propriétés magnétiques identique au fer doux.

Je pense qu'elle existe mais ,dans ce cas, elle est considérée comme minerai de fer et n’intéresse que le sidérurgistes en tant que telle et n'est pas mentionnée comme magnétite.

JPP

[Tawahi-Kiwi]

Il est évident qu'une oxydation de la magnétite en hématite est une réalité, mais dans ce cas mes grains qui ne se comportent pas comme des aimants ne seraient pas aussi fortement attirés par l'aimant comme c'est le cas.

Preuve de cela?, avec 90% de remplacement, un grain d'oxydes de fer sera toujours "assez bien" attiré par un aimant. A nouveau, tu aboutis a une conclusion tres binaire, sur base de données qu'on ne peut meme pas qualifier de semi-quantitatives....

Par contre le sable de la plage d' Hourtin provient essentiellement du bassin de la Gironde donc du Périgord (calcaire), du Massif central (avec ses volcans et ses sources chaudes) des Pyrénées (ses minéraux et ses sources chaudes) et de la vallée de la Garonne très large et qui a du au cours des millénaires changé de nombreuses fois de cours avec formation puis destructions de tourbières.

Il faut une source proximale pour supporter cette option de composition chimique differente. Les magnétites du "Périgord", du "Massif Central", des "Pyrenées" et de la "Garonne" sont statistiquement a 99,9% des magnétites s.s. Ce que tu décris sont des magnétites détritiques distales, tout ce qu'il y a de plus banal.

Tout ceci en passant de périodes tropicales à périodes de glaciations ce qui veux dire que deux grains de magnétite trouvés dans une poignée de sable peuvent avoir des origines différentes tant du point de vue géographique et géologique que du point de vue formation dans le temps.

Tu élimines toi-meme cette option de populations de magnétites distinctes en deux groupes....

Ce qui m’intéressait au départ c'est de savoir s'il existe dans la nature une "magnétite" (minerai naturel dont la composition majoritaire est le Fe3O4) qui possède des propriétés magnétiques identique au fer doux.

Non, mais tu peux te tromper sur ce que tu interpretes avec une bete barre aimantée sans autre moyen d'analyse. Un grain (magnétiquement anisotropique) composé de 10% de magnétite dans 90% d'hématite va coller a un aimant (moyennement fort) mais ne vas pas coller a du fer doux; cela n'a rien a voir avec le flux magnétique émis par la magnétite elle-meme (qui ne varie pas), mais le moment magnétique dipolaire maximum disponible entre les grains (qui serait donc limité par la quantité d'hématite présente autour de ceux-ci). C'est aussi pour cette raison que les grains de magnétite pure ne se collent pas naturellement l'un a l'autre.

Je pense qu'elle existe mais ,dans ce cas, elle est considérée comme minerai de fer et n’intéresse que le sidérurgistes en tant que telle et n'est pas mentionnée comme magnétite.

Ce que tu penses importe peu; Futura-Sciences est un forum ou l'on se base sur des données scientifiques, et dans le cas de la magnétite; la structure cristalline du mineral interdit un tout autre comportement que du ferrimagnétisme classique en dessous de Tc (<585ºC). Vu qu'il n'existe pas dans la nature de polymorphe a la magnétite, de ce point de vue, la discussion est close.

Je ne vois pas du tout pourquoi cela interesserait les sidérurgistes uniquement. Si c'était le cas, ce serait tres connu dans le milieu de la géologie, et tout particulierement les paléomagnéticiens, les gitologues et n'importe quelle operateur d'un équipement de separation mineralogique dans un champ magnétique.

T-K

[fishingmanager]

Bonsoir,

Sur internet j'ai trouvé le document ci-dessous:

http://divex.ca/wp-content/uploads/2...arnes-2010.pdf

De ce document qui est assez long à lire 14 magnétites provenant de différents laboratoires du monde ont été analysées.

Cette analyse très pointue avait pour but de tester un appareil de mesure "LA-ICP-MS" qui nécessitait la présence de grains de magnétite pure de dimension supérieure à 200 µm. Voir ci-dessous une partie des conclusions de ce rapport.

Il en découle, en ce qui concerne notre discussion, qu'aucun de ces échantillons n'était constitué de magnétite pure. Ce qui veux dire que la réponse à ma dernière question est nulle et non avenue car le pourcentage d'impuretés va influer sur le magnétisme d'un minerai même appelé magnétite.

Par contre je tiens à remercier Tawahi-Kiwi pour sa patience à répondre à mes questions et que ses réponses en particulier sur la présence de magnétite dans le calcaire (ce que j'ignorais) m'ont permis de résoudre une question que je me posais dans une autre discussion abandonnée depuis quelques années faute de réponse et aussi de problèmes santé ; je vais donc pouvoir la réactiver dans quelques jours.

[Tawahi-Kiwi]

Il en découle, en ce qui concerne notre discussion, qu'aucun de ces échantillons n'était constitué de magnétite pure.

Tout a fait vrai, si tu te demandes d'ou je sors mes infos des messages precedents, j'ai ete responsable scientifique et technique de LA-ICP-MS* pendant 7 ans, et l'analyse de magnetite est routine. A ce niveau d'analyse, rien de naturel n'est pur, un spectro de masse peut detecter des concentrations de l'ordre du ppb de maniere routiniere (c'est 0,0000001%). De telles concentrations que l'on nomme typiquement des traces (en dessous de 0,1%) n'ont pas d'influence majeure sur un mineral. En mineralogie, si aucun des elements en subsititution n'est superieur a 0,1%, le compose est sans equivoque considere comme pur. Quant a la taille, un grain de 10 microns peut tout a fait etre analyse sans trop de souci.

*ce qui est encore plus marrant, c'est que certaines donnees de references pour l'article que tu donnes, c'est en partie moi qui les aie fournies (magnetites de Sept-Iles)

Ce qui veux dire que la réponse à ma dernière question est nulle et non avenue car le pourcentage d'impuretés va influer sur le magnétisme d'un minerai même appelé magnétite.

Je vais arreter ma discussion ici car tu n'ecoutes pas, ou tu ne veux pas comprendre et reste entranché dans tes croyances. Je ne vois aucune raison cristallochimique et observation empirique que ce serait le cas, et tu n'as aucune preuve (ou alors j'attends une publication scientifique pour que tu me le montres) que les éléments en trace influe de maniere significative sur le magnetisme de la magnetite. Vu que ca fait maintenant 13 messages qu'on tourne plus ou moins en rond. Je te laisse a tes croyances.

Cordialement,

T-K