정의

자철석은 Fe₃O₄ 화학식을 가진 산화철로, 역 스피넬 구조로 결정화됩니다. 간단히 말해, 철 원자가 두 개의 부분격자에 위치하여 자기 모멘트가 완벽히 상쇄되지 않아 강한 순자화(강자성)를 나타냅니다.

이름 & 전설

이름은 고대 그리스 마그네시아에서 유래한 “magnetis lithos”(마그네시아의 돌)에서 왔습니다. 자연 자화된 표본은 자철석이라 불리며 인류 최초의 나침반으로, 방향을 가리키는 돌입니다.

화성암 & 누적암

자철석은 마피-중간질 마그마에서 초기에 결정화됩니다. 층상 관입암에서는 자철석-일메나이트 띠(티타노마그네타이트)로 농축되어 때로는 경제적 층을 형성합니다.

변성 & 스카른

철이 풍부한 탄산염이나 셰일의 접촉 변성 동안, 자철석은 가넷, 휘석, 에피도트, 각섬석과 함께 스카른 내에서 형성되며, 종종 밀집된 광석 등급의 체를 이룹니다.

퇴적 철광층

띠 철광층(BIFs)에서는 자철석이 헤마타이트와 셰르트와 층을 이루어 세계 철강 산업의 원료가 되는 유명한 적회색 줄무늬를 만듭니다.

열수 & 풍화

열수 유체는 자철석을 직접 침전시킬 수 있으며, 지표에서는 자철석이 부분적으로 산화되어 마그헤마이트(γ‑Fe₂O₃)와 헤마타이트로 변할 수 있습니다.

생물학적 & 우주적 등장

자기주행 박테리아는 지구 자기장을 따라 이동하기 위해 나노미터 크기의 자철석(“자기소체”) 사슬을 만듭니다. 자철석은 특히 탄소질 콘드라이트를 포함한 일부 운석에서도 발견됩니다.

해양 기록자

현무암 속 티타노마그네타이트 입자들이 식으면서 지구 자기장의 방향을 “고정”하여 해저에 자기 역전의 얼룩말 무늬를 만듭니다.

전형적인 모습

• 색상: 철-검정에서 강철-회색까지.
• 광택: 금속성에서 준금속성; 풍화된 곳은 흐림.
• 형태: 뾰족한 팔면체, 십이면체; 과립상에서 덩어리형; 플레이서에서 자철석 “모래”.
• 선색: 제트 블랙(매우 진단적).

결정 세부사항

면에는 삼각형 줄무늬나 부식 구멍이 나타날 수 있습니다. 일메나이트 분출은 연마된 단면에서 격자 라멜라(티타노마그네타이트)로 나타날 수 있으며, 이는 광석 현미경학자들의 관심사입니다.

전시 팁: 선반 아래에 숨겨진 작은 네오디뮴 자석이 느슨한 자철석 모래를 뾰족한 패턴으로 “서게” 하여 즉각적인 대화 시작점이 됩니다.

손 렌즈 단서

• 금속성 검은색, 때때로 팔면체 면 포함.
• 줄무늬 판에서 즉시 검은색 선을 나타냄.
• 크기에 비해 무게감이 큼 (비중 약 5.2).

자석 테스트

작은 조각도 자석에 달라붙음. 일부 표본(자석석)은 자석을 다시 끌어당김—영구 자성을 가짐.

연마 단면

반사광 아래에서 마그네타이트는 밝고 등방성; 일메나이트의 미세한 분출 층이 섬세한 격자 무늬를 만들 수 있음(티타노마그네타이트).

헤마타이트

강철 회색에서 검은색까지 될 수 있으나 줄무늬는 붉은색입니다. 최대한 약한 자성. 반짝이는 적철석 반사광; 마그네타이트는 더 균일하게 금속성.

일메나이트

철-티타늄 산화물; 약하게 자성이 있거나 무자성. 종종 갈색 빛깔과 낮은 밀도를 보임. 줄무늬는 검은색이지만 광택은 덜 밝음.

크로마이트

어두운, 고비중 스피넬; 약한 자성과 갈색 줄무늬. 초염기성암에서 흔함—맥락이 중요.

마그헤마이트 & 마르타이트

마그헤마이트 (산화된 마그네타이트)는 검은색을 유지하지만 자성이 약해질 수 있습니다; 마르타이트는 마그네타이트를 대체한 적철석 의사형상—팔면체 모양, 붉은 줄무늬.

자기 슬래그

산업 부산물은 자성을 띠고 기포가 있는 유리질일 수 있습니다. 광물 결정에는 자연스럽지 않은 거품 질감과 흐름 소용돌이를 찾아보세요.

빠른 점검표

• 강한 자석 흡인력.
• 검은 줄무늬(결정적 시험).
• 팔면체 결정 또는 덩어리 입상 광석.

세계 철 자원

주요 철 생산은 자철석과 적철석이 규암과 교대로 나타나는 띠 철광층(호주 필바라 & 해머슬리, 브라질 카라자스, 남아프리카, 북미 수페리어 호 지역)에서 나옵니다.

기타 주목할 만한 환경

• 자철석-아파타이트(IOA) 광상(예: 스웨덴 키루나 지구).
• 스카른 자철석이 석회암-화강암 접촉부 근처에 있습니다.
• 층상 관입암에 티타노자철석 띠가 있습니다.
• 플레이서 모래(“검은 모래”)가 해변과 강가를 따라 있습니다.

철과 산업

철의 주요 광석. 곱게 간 자철석은 석탄 선별에서 밀도 매체로, 그리고 검은 안료(Fe₃O₄)로도 사용됩니다.

전자공학 및 재료

Fe₃O₄ 나노입자는 페로플루이드와 코어 및 RF 응용에 사용되는 많은 페라이트의 중심에 있습니다(종종 다른 금속 양이온과 함께).

지구의 기억

자철석 입자는 냉각되는 용암과 퇴적물에서 지자기장의 방향과 세기를 "기록"하여 고자기학과 판구조 재구성의 핵심이 됩니다.

일상적인 취급

• 금속 표면은 지문이 보이므로 부드럽고 마른 천으로 닦으세요.
• 부드러운 이웃을 긁히지 않도록 별도로 보관하세요(밀도가 높고 약간 연마성이 있습니다).
• 강한 자석은 자기 띠 카드와 나침반에서 멀리 두세요(의도적인 시연이 아닌 한!).

세척

• 부드러운 브러시로 먼지를 털고, 약간 젖은 천도 괜찮으며—즉시 건조시키세요.
• 산/표백제는 피하세요; 풍화된 표면은 거친 처리로 붉어질 수 있습니다(산화).

간단한 실험

• 흑사 춤: 자철석 모래가 담긴 얇은 접시 아래에 자석을 놓고; 스파이크가 형성되고 자석과 함께 움직이는 것을 관찰하세요.
• 자석석 테스트: 표본이 스스로 종이 클립을 들어올릴 수 있는지 확인하세요—가능하다면 자연 자화된 조각입니다.
• 선과 유사체 구분: 검은 자철석 선과 적철석의 붉은 선을 비교하면 즉시 식별이 가능합니다.