حسام الحلبي
جنرال
- إنضم
- Oct 3, 2008
- المشاركات
- 6,719
- مستوى التفاعل
- 69
- المطرح
- دمشق باب توما
الجيولوجيا
المقدمة:
الجيولوجياهيالعلم الذي يبحث في كل ما يختص بالكرة الأرضية من حيث تركيبها الكيميائي والمعدنيوالصخري وخواصها الطبيعية والكيميائية والميكانيكية والعمليات الداخلية والخارجيةالتي أثرت وتؤثر عليها منذ نشأتها الأولى إلى وقتنا الحاضر. كما أن الجيولوجيا هيدراسة ما جرى من أحداث في الماضي السحيق وعن من سكن سطح الأرض وأعمق البحار منأحياء نباتية وحيوانية عاشت وازدهرت ثم ماتت واندثرت ومعرفة تطورها بالتفصيل على مرالزمن. والجيولوجيا مصطلح معرف عن الكلمة الانجليزية geology المشتقة من الكلمتينالإغريقيتين ؛ (ge) ومعناها الأرض و(logus) ومعناها الكلام المنطقي أو العلم . وعلىهذا الأساس فإن المرادف لكلمة الجيولوجيا المعربة هو (علم الأرض) .
المعادن:
يمكن تعريفالمعدن بأنه عبارة عن مادة طبيعية ذات تركيب كيميائي مميز أو متغير في نطاق محدودوله تركيب بلوري داخلي ثابت ويظهر أحياناً على شكل بلورات ويوجد على شكل متبلور فيأغلب الأحيان. ويلاحظ من التعريف السابق أن المعدن هو مادة توجد في الطبيعة وليسللإنسان أو الحيوان أو النبات دخل في تكوينها. كما نلاحظ أن التركيب الكيميائي ليسكافياً لتحديد المعدن حيث أنه لا بد أن نعرف التركيب البلوري الذي يتحكم في كثير منالصفات الطبيعية للمعدن مثل الصلابة والمخدش والوزن النوعي واللون. وتوجد المادةالكيميائية على صورة معدن أو أكثر يختلف كل منهما تمام الإختلاف عن الآخر فمثلاًيوجد الكربون في الطبيعة على صورة معدن الألماس وهو أصلب المعادن المعروفة كما يوجدعلى صورة معدن الجرافيت وهو من أقل المعادن صلابة. وقد تمكن العلماء حتى الآن منوصف أكثر من ألفين معدن مختلف إلا أن جميع المعادن الشائعة التي تدخل في تركيبالصخور وكذلك المعادن الاقتصادية لا تتجاوز مئتي معدن فقط.
الأنظمةالبلورية :
توجد المعادن في أشكالبلورية مختلفة والبلورة عبارة عن جسم من وسط صلب متجانس التركيب الكيميائي ويحدهاأسطح ومستويات طبيعية تعرف باسم أوجه البلورة وتتميز بوجود علاقات تماثل معينة. ويمكن تقسيم البلورات عادة إلى سبعة نظم بلورية وذلك على أساس أطوال المحاورالبلورية أ , ب , ﺟ , والزوايا البلورية α ، β ، γ ،والنظم البلورية السبعة هي:
1- نظام المكعب:
ويمتازهذا النظام بثلاثة محاور بلورية متساوية ومتعامدة.أي إن:
أ = ب = ﺟ , α = β = γ = 90° وتمثل هذا النظام بلورة الألماس.
2- نظامالرباعي :
ويمتاز هذا النظام بثلاثةمحاور بلورية متعامدة، المحوران الأفقيان متساويان والمحور الثالث رأسي وهو أطولوأقصر منهما، أي إن:
أ = ب ≠ ج ، α = β = γ = 90° ويمثل هذا النظامالزيركون.
2- نظامالسداسي :
ويمتاز هذا النظام بأربعةمحاور بلورية ، ثلاثة منها أفقية ومتساوية ومتبادلة وتتقاطع في زوايا مقدارها 120° درجة والمحور الرابع رأسي أطول أو أقصر منها وعمودي على مستواها، أي إن:
أ1 = أ 2 = أ 3 ≠ 90°، γ = 120° ويمثل هذا النظام بلورة البيريل.
4- نظامالثلاثي:
ويمتاز هذا النظام بأربعة محاوربلورية مثل النظام السداسي. وهما متشابهان من حيث عدد
المحاور البلورية وكيفيةتوزيعها والاختلاف الوحيد بينهما هو أن المحور ( ﺟ ) في النظام الثلاثي
محورتماثل بينما في النظام السداسي محور تماثل سداسي. وتمثل هذا النظام بلورةالكوراندوم.
5- نظام المعيني القائم :
ويمتاز هذا النظامبثلاثة محاور بلورية غير متساوية ولكنها متعامدة، أي أن:
أ ≠ ب ≠ ﺟ ، γ = β = α = 90° وتمثل هذا النظام بلورة الكبريت المعين.
6- نظاماحادي الميل:
ويمتاز هذا النظام بثلاثةمحاور غير متساوي والمحور ( ب ) عمودي على مستوى أ ، ﺟ لكن المحور ميل على مستوالمحورين ب ، ﺟ ، أي أن:
أ ≠ ب ≠ ﺟ ، γ = α = 90° ≠ β ، وتمثل هذا النظامبلورة الأورثوكليز.
7- نظام ثلاثيالميل:
ويمتاز هذا النظام بثلاثة محاوربلورية غير متساوية وتتقاطع في زوايا غير متساوية أيضاً، أي إن :
أ ≠ ب ≠ ﺟ، α ≠ β ≠ γ = 90° ويمثل هذا النظام بلورة الميكروكلين.
الخواص الطبيعية للمعادن :
إن نوع الذرات وترتيبها الداخلي في أي معدن لا يحددان شكله البلوري فقط ولكنهمايحددان أيضاً خواصه الطبيعية والكيميائية والضوئية. ويمكن التعرف على المعادن لإمابواسطة فحصها بالعين المجردة أو إختبارات طبيعية أو كيميائية أو ضوئية. وتعتبرالخواص الطبيعية مهمة جداً للتعرف على المعادن ويمكن تقسيمها إلى التالي :
1- الخواصالبصرية:
وهي مجموعة من الخواص التيتعتمد على الضوء مثل اللون والمخدش والشفافية والبريق والتضوء (التفلوروالتفسفر).
2- الخواص التماسكية:
وهي مجموعة من الخواصالتي تتوقف على مقدار تماسك المعدن مثل الصلابة والانفصام والانفصال والمكسر وكذلكقابلية المعدن للسحب والطرقوالتشكيل.
3- الوزنالنوعي :
وتتوقف هذه الخاصية على كيفيةرص وترابط جزيئات وذرات المعدن.
4- الخواص الحسية:
وهيمجموعة من الخواص التي تعتمد على الحواس مثل الطعم والملمس والرائحة.
5- الخواص الحرارية:
وهي الخواص التي تعتمدعلى الحرارة مثل قابلية المعدن للانصهار.
6- الخواصالتي تعتمد على المغناطيسية والكهربائية والنشاط الإشعاعيللمعدن.
7- الخواص التي تعتمد على الشكل البلوريللمعدن.
وفيما يلي استعراض موجز ومبسطللخواص الطبيعية :
- الخواص البصرية: وأهمها مايلي:
1- اللون:
يعد اللون من الصفات الطبيعية المهمةلتمييز المعادن خارجياً وخاصة في المعادن الفلزية ولكن اللون لا يعد صفة ثايتةللمعادن في أغلب الأحيان ولذلك لا يمكن الاعتماد على اللون لمعرفة المعادن. ويمكنتقسيم المعادن من حيثاللون إلى قسمين: معادن ذات ألوان ثابتة مثل اللون الأزرق لمعدنالأزيورايت واللون الأصفر للذهب والبيريت واللون الأحمر للنحاس. ومعادن ذات ألوانغير ثابتة مثل معدن
الفلوريت الذي يكون غالباً ذا لون أخضر أو أصفر أولون أبيض أو بني أو قرمزي أو عديم اللون نتيجة لوجود مواد ملونة على هيئة شوائب أومواد دخيلة، ويتوقف اللون على نوع الضوء الذي يمتصه أو يعكسه المعدن.
2- المخدش:
وهو لون ما مسحوق المعدن الناعم. ويمكن الحصولعليه بواسطة حك المعدن المراد فحصه على السطح غير اللامع بقطعة من الخزف تعرف بلوحالمخدش. وتعطي معادن الحديد السوداء اللون مثل الماجناتيت والهيماتيت والألمناتيتمخدشاً مميزاً لكل واحد منهم، فالهيماتيت مخدشه أحمر بينما الماجناتيت أسود بينماالألمناتيت مخدشه محمر. وقد يتشابه لون المخدش مع لون المعدن كما هو الحال في كل منمعدني الليمونايت والجرافايت ويلاحظ أن معظم المعادن ذات البريق اللافلزي لها مخدشذو لون أبيض أو فاتح ولهذا فإن خاصية المخدش ليست بالصفة التي يمكن الاعتماد عليهاعند الرغبة في التفريق بين المعادن ذات البريق اللافلزي.
3- الشفافية:
تعتمد هذه الخاصية على قدرة المعدنعلى إنفاذ الضوء خلاله وتنقسم المعادن من حيث الشفافيةإلى ثلاثةأنواع:
أ- معادن الشفافية :
وهي المعادن التي تسمحبمرور معظم الضوء الساقط عليها ويمكن رؤية لأجسام من خلالها بسهولة مثل أنواعالكوارتز والكالسيت.
ب- معادن نصفشفافية:
وهي معادن تنفذ الضوء بكمية أقل منالمعادن الشفافة ولا تسمح برؤية الأجسام خلالها مثل معدن الأوبال.
ج- معادن معتمة:
وهي المعادن التي لا تسمح بمرورالضوء حتى من خلال شرائحها الرقيقة مثل معادن الماجنايت والبايرايتوالجالينا.
4- البريق:
وهو مظهر سطح المعدن عندما ينعكس عليهالضوء. ويمكن تقسيم المعادن تبعاً لهذهالخاصيةلقسمين:
( أ ) معادن ذات بريق فلزي مثل بريق الذهبوالبارايت.
(ب) معادن ذات بريق لافلزي.
ويمكن تقسيمالبريق اللافلزي إلىأنواع مختلفة أهمها:
- البريق الزجاجي : مثل بريق معدن الكوارتز.
- البريق الؤلؤي : مثل بريق معدن التلك.
- البريق الحريري : مثل بريق معدن الأسبستوس.
- البريق الصمغي : مثل بريق معدن السفاليرات والكبريت.
- البريق الماسي : مثل بريق معدن الألماس.
- البريق الترابي : مثل بريق معدن البوكسايت.
الخواصالتماسكية :
وهي الخواص التي تعتمد علىقوة ترابط جزيئات المعدن. وتشمل الصلابة والمكسر والانفصام والانفصالةالتماسكية.
1- الصلابة:
وهي مقدار المقاومة التي يبديها المعدنللخدش وقد اتفق على عشر درجات ثابتة للصلابة تميز كل درجة منها معدناً معيناً،ويشمل هذه الدرجات العشر مقياس عالمي يسمى مقياس قوة الصلابة. ويمكنترتيب المعادن حيب صلابتها كالتالي:
-1- التلك ; -6- الأرثوكليز
-2- الجبس ; -7-الكوارنز
-3- الكالسيت ; 8-التوباز
-4- الفلورايت ; 9- الكوراندم
-5- الأباتايت ;10- الألماس
2-الانفصام:
وهو قابلية بعض المعادن للانفصام أو التشقق عند مستويات معينة منتظمة ومتوازية عندطرقها طرقاً خفيفاً بحيث تكون الأسطح الناتجة عن هذا الانفصام مستوية تقريباً،ويطلق على هذه الأسطح مستويات الانفصام. وترتبط اتجاهات مستويات الانفصام ارتباطاًوثيقاً بالتركيب البلوري للمعدن فتكون هذه المستويات موازية لوجه بلوري معين أو عدةأوجه مميزة في المعدن القابلللانفصام.
- الانفصال:
هي الخاصية التي لا ترتبطبالتركيب البلوري للمعدن عندما يتفتت أو يتكسر إلى أجزاء صغيرة. ذلك لأن تفتتالمعدن يكون بسبب مستويات الضعف في المعدن وتنتج هذه المستويات عن عوامل خارجيةحدثت للمعدن بعد تبلوره مثل الضغظ والتكسير.
4- المكسر:
وهو عبارة عن الشكل الذي يكون عليه سطحالمعدن عند كسره صناعياً في اتجاهات تختلف عن الاتجاهات التي ينفصم المعدن فيها،وهناك عدة أشكال للأسطح المعدنية التي تتعرض للكسر صناعياً مثل المكسر الحراري (معدن الكوارتز) والمكسر الترابي ( معدن الكاولين).
5- التماسكية :
وهي الصفة التي تعتمد على قوة الترابط بينذرات المعدن وتعرف بأنها مقاومة المعدن للثني أو السحب أو الكسر أو الطحن.
الثقلالنوعي:
وتعد هذه الصفة من أهم الصفاتالطبيعية للمعدن. ويمثل الثقل النوعي النسبة بين كتلة المعدن زكتلة حجم مساو له منالماء. ويمكن تحديد الثقل النوعي لأي معدن بتطبيق المعادلة التالية:
الثقلالنوعي للمعدن = ﻫ
ﻫ - ﻫ1
حيث إن ﻫ = وزن المعدن في الهواء
ﻫ1 = وزن المعدن في الماء
ويمكن تسيم المعادلة من ناحية الثقل النوعي إلى : خفيف مثل معدن الجرافيت (2,2). متوسط مثل معدن الكوارتز (3,6). وثقيل مثل معدنالبارايت (4,5). وثقيل جداً مثل معدن الجالينا (7,6).
الاشعاعالذري:
تمتاز بعض المعادن بإطلاق إشعاعاتنتيجة للتحلل الذاتي لذراتها ويمكن الكشف عن هذا الاشعاع بواسطة أجهزة خاصة مثلعداد جايجر ومن أهم المعادن المشعة اليورانينايت والثورايت والمونازايتوالبتشلبلند.
المغناطيسية:
وهي الخاصيةالتي تجعل بعض المعادن تتأثر بالمغناطيس مثل معدن الماجنتايت والبيروهوتايت. بينمالا تتأثر بعض المعادن بذلك إطلاقاً مثل معدن الكوارتز وغيره من المعادن.
الخواصالكهربائية:
تتميز بعض المعادن مثلالتوباز والكبريت بأن لها قابلية لأخذ شحنات كهربائية عندما تتعرض للاحتكاك أودلكها بقطعة من الحرير حيث تلتقط قصاصات الورق أو قطع صغيرة من القش. ويتم فصلالمعادن القابلة للتكهرب من المعادن العديمة القابلية بطريقة الفصلالكهروستاتيكي.
الانصهارية :
ويمكن أنتساعد هذه الخاصية في التعرف على المعادن حيث أن معظم المعادن لها درجات انصهارثابتة إذا كانت نقية فالذهب ينصهر عند 1062°م بينما تنصهر الفضة عند 960°م .. إلخ.
الخواصالحسية:
1- الرائحة:
تتميز بعض المعادن برائحة خاصة عندماتتعرض للاحتكاك أو التسخين أو التنفس عليها مثل:
أ- رائحة طينية: وهي الرائحة التي تنتج عند وضع الماء على معدنالكاولين.
ب- رائحة زنخة: عند تسخين بعض عينات حجر الجير القطراني.
ج- رائحة ثومية : وتصدر عن بعض المعادن الزرنيخية عند حكها أو تسخينهامثل معدن ارزنيوبايرايت.
د- رائحة كبريتية : عندما ينطلق غاز كبريتيد الهيدروجينبتسخين معدن البايرايت.
2- الملمس:
وهو التأثير الناتج عن لمس المعدنباليد، ويوصف المعدن بأنه ذو ملمس :
أ- بارد : وهو مميز للمعادن العنصرية مثل الذهبوالنحاس.
ب- شحمي : وهو مميز لمعدن التلك.
ج- ناعم : وهو مميز لمعدن الأوبال.
3- الطعم :
تتميز بعض المعادن بطعم معين، وقد أمكن معرفةالأنواع الآتية :
أ- طعمقلوي.
ب- طعمملحي.
ج- طعممر.
د- طعم رطب.
ويميز كل طعم معدن معين، وهي صفة لاينصح بالاعتماد عليها.
الخواص الضوئية للمعادن:
ويمكن تلخيص هذه الخواص بإيجاز في ما يلي:-
أ- معامل الانكسار: إذا سقط شعاع ضوئي على سطح معدن ما، فإن هذاالشعاع ينكسر عند نفاذه من العينة. فإذا كانت زاوية السقوط هي ق ، وزاوية الانكسارهي ك ، فإن معامل الانكسار يمكن كتابته بالشكل التالي:-
معامل الانكسار (م) = جا ق
جا ك
وتسمى هذه المعادلة قانون سنل.
ومعملالانكسار يكون ثابتاً للمعدن الواحد مهما اختلفت زاوية السقوط، ويختلف هذا المعاملباختلاف المعادن، فمعامل الانكسار لمعدن الزركون يساوي 1,93 وتتراوح قيمة معاملالانكسار لمعدن الكوارتز من 1,553 إلى 1,544 أما معامل الانكسار لمعدن الفلورايتفيساوي 1,43 .
ب- الانكسارالمزدوج:
وهو أن ينكسر الشعاع الساقط عندنفاذه من المعدن إلى شعاعين لكل منهما زاوية انكسار تختلف عن الأخرى، والمعادن التيلها خاصية كسر الشعاع الساقط إلى شعاعين منكسرين تسمى المعادن ذات الانكسارالمزدوج. ومن أمثلة هذه المعادن، معدن الكالسايت ومعاملا الانكسار لهذا المعدن هما 1,658 و 1,486 بفارق قدره 0,172 .
وتسمى المعادن التي يكون لهامعامل انكسار ثابت مهما اختلف اتجاه سقوط الضوء، تسمى هذه المعادن متجانسة ضوئياً, والمعادن المتجانسة ضوئياً لا تفصل الشعاع الساقط إلى شعاعين، وإنما ينكسر الشعاعالساقط إلى شعاع واحد فقط.
التصنيف الكيميائيللمعادن:
يوجد المعدن على شكل مركبكيميائي يمكن بواسطة التحليل الكيميائي تحديد العناصر المكونة له وأيضاً معرفةمعادلته الكيميائية وتوجد عدة طرق لتقسيم المعادن، بيد أن التصنيف الكيميائي يعد منأبسط وأشمل الطرق لتقسيم المعادن، وهو التصنيف المتبع في معظم جامعات ومتاحفالجيولوجيا في الوقت الحاضر. وتقسم المعادن منحيث تركيبها الكيميائي إلى عدة مجموعات كنايلي:
1- مجموعة المعادن العنصرية : مثل الذهب والماسوالكبريت.
2- مجموعة معادن الكبريتيدات : وهي المعادن التي يتحد فيها الكبريت مع العناصرالأخرى، مثل الجالينا والبايرايت.
3- مجموعة معادن الأكاسيد : وهي المعادن الناتجة عن اتحادالكسجين بالعناصر الأخرى، مثل الكوارتز والهيماتايت والليمونايت.
4- مجموعة الهاليدات : وهي المعادن التي تتحد عناصرها مع عناصر الهالوجين (فلور, كلور, بروم, يود) مثل معدن الهالايت والفلورايت.
5- مجموعة معادن الفوسفات : وهي المعادن التي تتحد عناصرها مع مجموعة الفوسفات, مثل معدن الأباتايت.
6- مجموعة معادنالكربونات : وهي المعادن التي تتحد عناصرها مع مجموعةالكربونات، مثل الكالسايتوالدولومايت.
7- مجموعة معادن الكبريتات : وهي المعادن التي تتحد عناصرها مع مجموعة الكبريتاتمثل الانهيدرايت والجبس.
8- مجموعةمعادن السيليكات : وهي المعادن التي تتكون نتيجة اتحادمجموعة السيليكا مع عنصر أو أكثر. وتعد السيليكات من أكبر مجموعات المعادن, وتنقسم بدورها إلى عدة مجموعات أخرى, أهمها مايلي:-
أ- الفلسبارات : ومنها الفلسبارات البوتاسية مثلالأرثوكليز ومنها الفلسبارات الصودية مثل الألبايت وكذلك الفلسبارات الكلسية مثلالأنورثايت.
ب- الأوليفينات : مثل معدن الأوليفين.
ج- البيروكسينات : مثل الأوجايت.
د- الأمفيبولات : مثل الهورنبلند.
ه- الميكا : مثل الميكا البيضاء (مسكوفايت) والميكا السوداء (بيوتايت).
