Contenu
- Qu'est-ce que l'ilménite?
- Occurrence géologique
- Composition chimique d'ilménite
- Propriétés physiques de l'ilménite
- Utilisations de l'ilménite
- Ilménite sur la lune
Ilménite: Un spécimen d'ilménite massive de Saint-Urbain, Québec, Canada. L'ilménite massive peut être formée comme matériau de remplissage des veines ou lors de la ségrégation magmatique. Ce spécimen mesure environ 4 pouces (10 centimètres) de diamètre.
Qu'est-ce que l'ilménite?
L'ilménite est un minéral accessoire commun dans les roches ignées, les sédiments et les roches sédimentaires dans de nombreuses régions du monde. Les astronautes d’Apollo ont trouvé une abondance d’ilménite dans les roches lunaires et le régolithe lunaire. L’ilménite est un oxyde de fer-titane noir avec une composition chimique de FeTiO3.
L'ilménite est le principal minerai de titane, un métal nécessaire à la fabrication de divers alliages à haute performance. La majeure partie de l’ilménite extraite dans le monde est utilisée pour la fabrication de dioxyde de titane, TiO2, un pigment important, le merlan et l’abrasif de polissage.
Sable minéral lourd: Des fouilles peu profondes à Folly Beach, en Caroline du Sud, exposent de fines couches de sables de minéraux lourds. La majorité de l'ilménite extraite aujourd'hui provient de sables fortement concentrés en minéraux. Photographie de Carleton Bern, United States Geological Survey.
Extraction de minéraux lourds: Des excavatrices retirent des sables minéraux lourds à la mine Concord, dans le centre-sud de la Virginie. Des sables faiblement consolidés contenant environ 4% de minéraux lourds sont extraits et traités pour éliminer l'ilménite, le leucoxène, le rutile et le zircon. Les sables ont été altérés et érodés par une exposition à l’anorthocite située à proximité. Photo de la United States Geological Survey.
Occurrence géologique
La plupart des formes d'ilménite se forment lors du refroidissement lent des chambres magmatiques et se concentrent lors du processus de ségrégation magmatique. Une grande chambre de magma souterraine peut prendre des siècles à refroidir. En refroidissant, des cristaux d'ilménite vont commencer à se former à une température donnée. Ces cristaux sont plus lourds que la masse fondue environnante et coulent au fond de la chambre magmatique.
Il en résulte que l’ilménite et des minéraux de température similaire, tels que la magnétite, s’accumulent dans une couche située au fond de la chambre magmatique. Ces roches contenant de l'ilménite sont souvent du gabbro, de la norite ou de l'anorthosite. L'ilménite cristallise également dans les veines et les cavités et se présente parfois sous forme de cristaux bien formés dans les pegmatites.
L'ilménite a une grande résistance aux intempéries. Lorsque les roches contenant de l’ilménite sont exposées au climat, des grains d’ilménite se dispersent avec les sédiments. La densité élevée de ces grains les amène à se séparer pendant le transport des cours d'eau et à s'accumuler sous forme de "sables minéraux lourds". Ces sables sont de couleur noire et facilement reconnaissables par les géologues. La "prospection de sable noir" est depuis longtemps une méthode de recherche de gisements de minéraux lourds. La plupart de l'ilménite produite commercialement est récupérée par excavation ou dragage de ces sables, qui sont ensuite traités pour éliminer les grains de minéraux lourds tels que l'ilménite, le leucoxène, le rutile et le zircon.
Ilménite: Un spécimen d'ilménite massive de Normanville, Australie du Sud. Le spécimen mesure environ 7,6 cm (3 pouces).
Composition chimique d'ilménite
La composition chimique idéale d'ilménites est FeTiO3. Cependant, il s'écarte souvent de cette composition en contenant des quantités variables de magnésium ou de manganèse. Ces éléments se substituent au fer en solution solide complète. Il existe une série de solutions solides entre l’ilménite (FeTiO et3) et geikielite (MgTiO3). Dans cette série, des quantités variables de magnésium se substituent au fer dans la structure cristalline des minéraux. Une deuxième série de solutions solides existe entre l’ilménite et la pyrophanite (MnTiO3), le manganèse se substituant au fer. A des températures élevées, une troisième série de solutions solides existe entre l’ilménite et l’hématite (Fe2O3).
Ilménite: Un spécimen d'ilménite massive de Kragero, en Norvège. Le spécimen mesure environ 4 pouces (10 centimètres) de diamètre.
Ilménite de sable noir: Sable à l'ilménite de Melbourne, en Floride. Les spécimens sont des grains de la taille d'un sable.
La meilleure façon d'apprendre sur les minéraux est d'étudier avec une collection de petits spécimens que vous pouvez manipuler, examiner et observer pour en connaître les propriétés. Des collections de minéraux peu coûteux sont disponibles dans le magasin.
Propriétés physiques de l'ilménite
L'ilménite est un minéral noir au lustre métallique à métallisé. En un coup d'œil, vous pouvez facilement le confondre avec l'hématite et la magnétite. La différenciation est facile. L'hématite a une traînée rouge, tandis que l'ilménite a une traînée noire. La magnétite est fortement magnétique, alors que l'ilménite n'est pas magnétique. L'ilménite est parfois faiblement magnétique, probablement à partir de petites quantités de magnétite incluse.
L'ilménite est généralement plus durable que les autres minéraux des roches ignées dans lesquelles il est abondant. Pour cette raison, les débris dus à l’altération atmosphérique résultant de l’altération de ces roches sont particulièrement riches en ilménite. En raison de sa densité relativement élevée, il se concentre dans des dépôts placérieux comme l’or, des gemmes et d’autres minéraux lourds.
Pigments et composés de polissage: La poudre de dioxyde de titane est soigneusement traitée pour éliminer les impuretés et classée par taille de particules. Il est ensuite vendu pour être utilisé comme merlan, pigments et composés de polissage. L'image est un baril de gobelet de roche qui vient d'être ouvert avec une épaisse mousse blanche polie à l'oxyde de métal.
Basalte Ilménite Lunaire: Les astronautes d’Apollo ont découvert des basaltes riches en ilménite à plusieurs endroits de la Lune. Le bloc de référence en bas à droite correspond à un centimètre cube. Image de la NASA.
Utilisations de l'ilménite
L'ilménite est le principal minerai de titane métallique. La combinaison de petites quantités de titane et de certains métaux produira des alliages légers, durables et à haute résistance. Ces alliages sont utilisés pour fabriquer une grande variété de pièces et d’outils hautes performances. Exemples: pièces d'avion, articulations artificielles pour l'homme et équipements sportifs tels que les cadres de bicyclettes. Environ 5% de l'ilménite extraite est utilisée pour produire du titane métallique. Une partie de l’ilménite est également utilisée pour produire du rutile synthétique, une forme de dioxyde de titane utilisée pour produire des pigments blancs hautement réfléchissants.
La majeure partie de l'ilménite restante est utilisée pour fabriquer du dioxyde de titane, un matériau inerte, blanc et hautement réfléchissant. L'utilisation la plus importante du dioxyde de titane est le merlan. Les produits blanchissants sont des matériaux blancs hautement réfléchissants, réduits en poudre et utilisés comme pigments. Ces pigments produisent une couleur blanche et une brillance dans la peinture, le papier, les adhésifs, les plastiques, le dentifrice et même les aliments.
Le dioxyde de titane est également utilisé pour fabriquer des poudres avec une plage de tailles de particules étroitement contrôlée. Ces poudres sont utilisées comme abrasifs de polissage peu coûteux dans une variété de travaux lapidaires comprenant le dégringolade, le rodage, le cabbing, la fabrication de sphères et le facettage. Les abrasifs à l'oxyde de titane sont utilisés dans de nombreuses autres industries.
Régolite lunaire d'ilménite: Les astronautes d’Apollo ont découvert des dépôts de régolithe lunaire composés principalement d’ilménite (noir) et de verre mafique (orange). Image de la NASA.
Ilménite sur la lune
Les astronautes d’Apollo ont découvert des basaltes riches en ilménite à plusieurs endroits de la Lune. La plupart de ces basaltes étaient extrêmement âgés et se formaient il y a au moins 3 milliards d'années. Ces roches contiennent souvent plus de 10% de dioxyde de titane (TiO2). Les minéraux présents dans ces roches étaient principalement des feldspaths et des pyroxènes, suivis de l’ilménite en abondance.
Certains échantillons de régolithe lunaire contenaient des quantités importantes d’ilménite. Il s'est produit dans des particules allant du limon fin au sable grossier. L'ilménite aurait été libéré des basaltes lunaires lors des événements d'impact.
Des échantillons de régolithe lunaire recueillis à Shorty Crater contenaient un mélange de sphères de verre volcaniques et de grains d'ilménite. Le dépôt était stratifié avec une couche inférieure composée principalement d'ilménite et d'autres matériaux opaques noirs. Celui-ci était gradué vers le haut en une couche supérieure, connue sous le nom de "sol orange", qui était principalement composée de perles sphériques de verre volcanique orange avec de petites quantités d'ilménite. Les grains avaient généralement une taille inférieure à 1/2 millimètre. On pensait que ce régolithe avait été produit par la fonte des éruptions volcaniques au début de l'histoire lunaire.