磁赤铁矿（英文：Maghemite，化学式：γ-Fe₂O₃），是一种常见的亚铁磁性矿物，属立方晶系，多呈粒状集合体，致密块状，颜色及条痕均为褐色，硬度5，相对密度4.88，强磁性，与磁铁矿晶体结构高度相似，化学组分与赤铁矿（α-Fe₂O₃）相同，因矿物学特征差异被冠以 γ 标识区分。常与磁铁矿相伴随，广泛分布于热带、亚热带高度风化的氧化型土壤，以及干旱地区、冻原地区，是氧化透水通气环境的很好指示矿物。​

磁赤铁矿存在超顺磁（SP）、单畴（SD）和多畴（MD）等不同粒级，对应不同的磁学特点；部分磁学特性可通过磁滞回线、高温磁化强度、低温热退磁和低温磁化率等指标表征。磁赤铁矿受热不稳定，加热至250℃之后会不同程度转变成为赤铁矿。人工合成磁赤铁矿样品受热可以部分热稳定，居里点约为645℃；超细粒级（假单畴（PSD）和多畴细粒）磁铁矿在快速加热过程中，可形成完全热稳定的磁赤铁矿；用同样样品在加热炉中快速加热到700℃并停留10min后冷却，也能达到相同效果。受热后部分稳定和完全稳定的磁赤铁矿应当具备携带热剩磁的能力。此外，磁赤铁矿受热后稳定与否可能与多种因素有关，如纯度大小、受热温度高低和时间长短等，粒度大小可能也是重要因素之一。​

磁赤铁矿一般由磁铁矿通过在低于300℃的氧化环境中加热几个小时甚至几天时间来形成，是制造音乐和录像盒式录音磁带的重要磁性材料，在工业上有很广泛的用途。纳米磁赤铁矿也被广泛应用于医药、信息存储、水处理等工业领域​。2025年11月消息，中国科研团队通过分析月背南极-艾特肯盆地月球样品，首次发现大型撞击事件成因的微米级赤铁矿（α-Fe2O3）和磁赤铁矿晶体，揭示了月球氧化反应机制。

矿物学特征​

物理性质

磁赤铁矿（英文：Maghemite）是一种常见的亚铁磁性矿物，晶体结构为立方体阳离子不足的尖晶石结构，与磁铁矿晶体结构高度相似。磁赤铁矿晶体中的氧作立方最紧密堆积，理论化学式是Fe₂O₃。实际上磁赤铁矿中常含有少量二价铁，晶体结构中一半Fe³+占据四面体空隙，另一半Fe³+和Fe²+一起占据八面体空隙。晶体X射线衍射的特征峰d值（nm）为0.252，0.295。

【晶体结构】：立方晶系。a₀=0.5421nm，α=55°17′；Z=2。主要玫瑰晶谱线：具有尖晶石型结构。

【晶体形态】五角三四面体晶类，多呈粒状集合体，致密块状，常具磁铁矿假象。

【物理性质】颜色及条痕均为褐色，硬度5，相对密度4.88，强磁性。

【显微镜下特征】矿相显微镜下为灰蓝色，反射率高。

化学性质

磁赤铁矿（化学式：γ-Fe₂O₃）的铁离子以三价铁（Fe³⁺）为主，通过阳离子空缺补偿氧化数的二价铁（Fe²⁺），这是其与磁铁矿（Fe₃O₄，含二价与三价铁离子）的核心区别；晶体结构与磁铁矿极为相似，磁学性质也相近，仅在热稳定性上存在显著差异。​化学组分与赤铁矿（α-Fe₂O₃）相同，因矿物学特征差异被冠以γ标识区分。​

磁学性质​

基本磁学特点

与磁铁矿类似，磁赤铁矿存在超顺磁（SP）、单畴（SD）和多畴（MD）等不同粒级，对应不同的磁学特点；部分磁学特性可通过磁滞回线、高温磁化强度、低温热退磁和低温磁化率等指标表征。​

热稳定性

传统认知中，磁赤铁矿受热不稳定，加热至250℃之后会不同程度转变成为赤铁矿，因此实际上无法测量其居里点。后续研究发现，人工合成磁赤铁矿样品受热可以部分热稳定，居里温度约为645℃；超细粒级（假单畴（PSD）和多畴细粒）磁铁矿在快速加热过程中，可形成完全热稳定的磁赤铁矿；用同样样品在加热炉中快速加热到700℃并停留10min后冷却，也能达到相同效果，由此形成的磁赤铁矿从室温加到700℃的居里温度测量过程几乎达到百分之百可逆。此外，磁赤铁矿受热后稳定与否可能与多种因素有关，如纯度大小、受热温度高低和时间长短等，粒度大小可能也是重要因素之一；受热后部分稳定和完全稳定的磁赤铁矿应当具备携带热剩磁的能力。​

特殊现象

细粒PSD氧化的人工磁铁矿在低温磁学测量中显示为 Verwey转换被“抑制” 的现象，其根本原因可能是，氧化后磁铁矿的内核直径实际上已经达到或者接近该矿物的SD粒径，所以它的Verwey转换显得被 “抑制”。​

自然形成

除与磁铁矿共生形成外，还可作为天然森林和草原大火的最终产物；或在成土过程中由水铁矿转化生成（如磷酸盐化水铁矿在150℃恒温环境中120天内可生成含水磁赤铁矿，粒度10~30nm，随时间从顺磁向单畴转变）；磁铁矿颗粒表面经长期风化氧化也可形成磁赤铁矿或磁赤铁矿化的磁铁矿，细粒磁铁矿因表面积大，比粗粒磁铁矿更易被氧化。

分布

作为地表十分常见的矿物，常与磁铁矿相伴随，广泛分布于热带、亚热带高度风化的氧化型土壤，以及干旱地区（如中国黄土高原、欧洲捷克黄土堆积），甚至高纬度高湿度的冻原地区（如阿拉斯加州、西伯利亚地区的黄土和古土壤），是氧化透水通气环境的很好指示矿物。​

磁赤铁矿存在于有机质含量较高的土壤表层及磁性铁锰结核中。土壤中有磁赤铁矿存在的地方，可以认为该处曾经是富含有机质的还原环境。

分类

根据受热稳定性及表现形式，可细分为4种类型：​四类磁赤铁矿从A到D，粒径呈从小到大的趋势。​

磁赤铁矿A

磁赤铁矿A（完全热不稳定型）：受热250℃以上转变为赤铁矿，无法测量居里点，可能为超顺磁（SP）粒级，常见于天然黄土、古土壤样品。​

磁赤铁矿B

磁赤铁矿B（热不稳定型）：居里温度约640℃，冷却后完全转变为赤铁矿，如音乐盒式录音磁带用磁赤铁矿、部分人工合成磁赤铁矿。​

磁赤铁矿C

磁赤铁矿C（部分热稳定型）：居里温度约640℃，冷却后部分强度损失，热磁曲线部分可逆（可逆率65%~80%）。

磁赤铁矿D

磁赤铁矿D（完全热稳定型）：居里温度约640℃，热磁曲线几乎100%可逆，由超细粒级磁铁矿快速加热氧化形成。​

合成方式

一般由磁铁矿通过在低于300℃的氧化环境中加热几个小时甚至几天时间来形成。​最佳的氧化条件为氧化温度300℃、氧化时间5min、空气流量500mL/min。在最佳条件下,氧化冷却产物中磁赤铁矿含量为17.74%，磁选精矿铁品位为55.34%、铁回收率为90.31%。焙烧产物的氧化冷却过程按两条路径同时进行，一是四氧化三铁→α—氧化铁,二是Fe3O4→γ—Fe2O3→α—Fe2O3；氧化温度高于300℃时,磁铁矿主要被氧化为赤铁矿。因此,焙烧产物在氧化冷却时,应先在N2中冷却至300℃，再经空气氧化冷却至室温,以获得较高的磁赤铁矿含量。

通过超细粒级磁铁矿快速加热氧化，可制备出完全热稳定、居里点测量可逆的磁赤铁矿；人工合成磁赤铁矿的温度与其反应时间可能有个互补关系；合成产物可通过 X 衍射和穆斯堡尔谱技术鉴定确认。​

磁赤铁矿可由磁铁矿氧化或纤铁矿脱水而成。

鉴定方法​

X 射线衍射（XRD）：可检测磁赤铁矿的矿物相，但其与磁铁矿空间群相同，仅晶格参数存在细微差别，细小粒度样品的衍射峰变宽会增加区分难度；加热形成的磁赤铁矿样品经 XRD 检测可确认磁铁矿已完全转化，仅检测到磁赤铁矿和赤铁矿两种矿物相。​

穆斯堡尔谱：可在295K、80K、15K等温度下测量，通过超精细磁场等参数区分磁赤铁矿与磁铁矿、赤铁矿，能粗略估算不同矿物的相对含量（如15K 温度下可估算赤铁矿与磁赤铁矿的铁含量比值）；原磁铁矿样品的穆斯堡尔谱可检测到磁赤铁矿的两组分，加热形成的磁赤铁矿样品图谱可通过两个六线峰拟合，分别对应赤铁矿和磁赤铁矿。

工业用途

工业应用：是制造音乐和录像盒式录音磁带的重要磁性材料，在工业上有很广泛的用途。纳米磁赤铁矿也被广泛应用于医药、信息存储、水处理等工业领域。了解磁赤铁矿的矿物学特性及形成和转化过程，以及与之关联的矿物磁学特性，在古地磁学、岩石磁学、环境磁学及矿物工业应用上有重要意义​。

环境指示

作为氧化环境的指示矿物，其形成与保存环境可通过矿物鉴定分析；成土作用中形成的超顺磁的磁赤铁矿被认为是古土壤磁化率增强的主要因素之一，且成土作用中形成的磁赤铁矿是水铁矿（ferrihydrite）向赤铁矿转化的中间产物，常与赤铁矿伴生。​

发现研究

2025年11月消息，中国科研团队通过分析嫦娥六号探测器采回的月背南极-艾特肯盆地月球样品，取得月球科学研究重大突破——首次发现大型撞击事件成因的微米级赤铁矿（α-Fe2O3）和磁赤铁矿（γ-Fe2O3）晶体，揭示了全新的月球氧化反应机制，为环绕南极-艾特肯盆地磁异常的撞击成因提供了样品实证。该成果已发表在国际综合性期刊Science Advances，为后续月球科学研究提供科学依据。

磁赤铁矿的几种类型与特点分析.中国科学网.2025-11-22

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