الأردواز slate هوصخر استحالي metamorphic دقيق الحبيبات ذوبنية نضيدة schistose تسمح بانفصامه إِلى صفائح رقيقة وفق مستويات متوازية، يتميز بمقاومته للعوامل الجوية ومتانة صفائحه وعدم نفاذ الماء والرطوبة فيه وتعدد ألوانه، وهذا ما يجعله مرغوباً في كثير من الاستعمالات الصناعية والعمرانية.

الأصل الجيولوجي

يتكون الأردواز من تحول الصخور الرسوبية الغضارية الواقعة تحت شروط بيئات الاستحالة المنخفضة الدرجة low grade metamorphism التي تتحقق فيها ضغوط عالية وحرارات منخفضة نسبياً.

ويحدث هذا التحول حين تقع هذه الصخور تحت غطاء صخري ثخين، أوحين تخضع لضغوط الطي الشديد المصاحب للحركات المولدة للجبال حيث يؤدي الضغط الشديد الموجه إِلى اعتصار الصخور الغضارية وإِحداث تغيرات في هجريبها وبنيتها الأصلية، تتمثل بتكون فلزات minerals جديدة مثل الميكا والكلوريت وظهور بنية نضيدة تتوجه فيها الفلزات الصفائحية أوالمتطاولة والإِبرية وفق مستويات تقع عمودياً على اتجاه الإِجهاد stress المطبق على الصخور وتوازي المستويات المحورية لطياتها، وهذه البنية هي التي تكسب الأردواز قابلية انشطاره إِلى صفائح رقيقة، وهي تدعى بالانفصام الأردوازي (الشكل 1).

وهنا يجب التفريق بين هذا الانفصام وانفصام البلورات، إِذ يعتمد الأخير على نمط ترتيب الذرات في الشبكة البلورية. ويحتفظ الأردواز عادة بشيء من الهجريب الغضاري الأصلي وبظواهر التطبق الرسوبي. ويندر حتى تتوافق مستويات الانفصام مع سطوح التطبق، وكثيراً ما تتقاطع معها بزاوية كبيرة، وهذا ما يميز الأردواز من الغضار الصفحي shales الرسوبي. ويتوضح التطبق في الأردواز بوجود تداخلات طبقية ذات ألوان مميزة أوتراكيب تميل إِلى الطبيعة الرملية، تبدوعلى تكشفاته بشكل عصائب مشوهة في معظم الأحيان. ويمكن حتى يحتفظ الأردواز كذلك بالمستحاثات ولاسيما مستحاثات الغربتوليت Graptolite التي يساعد وجودها على ملاحظة التطبق الأصلي وتتبعه. ومن الممكن حتى يسهم توجيه الحبيبات في الأردواز بتشكل اتجاه آخر للانفصام يقع في زاوية قائمة على مستوي الانفصام الأصلي ويوازي اتجاه الفلزات المتطاولة والإِبرية وحواف الفلزات الصفائحية، ويدعى باتجاه التجزع أوالحبة grain أوبالانفصام الزائف، الذي يتعمق أحياناً ليجعل من بعض الأردواز أنواعاً غير مرغوب فيها. وينسب تطور الانفصام الزائف إِلى تأثر الأردواز بإِجهادات ضاغطة لاحقة للتشكل (الشكل 2).

الهجريب الكيميائي

يتألف الأردواز من مجموعة فلزية معقدة ذات حبيبات بلورية دقيقة تقاس أبعاد معظمها بالمكرونات (المكرون = 10-6م) وقد لوحظ حتى سهولة الانفصام الأردوازي تزداد مع ازدياد نعومة هذه الحبيبات. ويتم تحديد الهجريب الفلزي للأردواز عن طريق الفحص بالمجهر الاستقطابي مع الاستعانة بتقنيات أكثر تعقيداً مثل التحليل التفاضلي الحراري differential thermal analysis والفحص بالمجهر الإِلكتروني.

وقد عثر حتى الأردواز الوسطي يتألف بوجه رئيسي من فلزات السيليكات مثل السيريسيت sericite والإِيليت illite والبلاجيوكلاز plagioclase والسيليكا (ممثلة بالكوارتز) إِضافة إِلى نسب قليلة متفاوتة من فلزات أخرى متنوعة مثل الكلسيت calcite والدولوميت dolomite والبيريت pyrite والهيماتيت hematite والسيدريت siderite والروتيل rutile والتورمالين tourmoline والغرافيت graphite وبعض الفحوم الهدروجينية. وتظهر بنية الأردواز بالتكبير القوي على شكل شبكة معقدة من وريقات وحراشف ميكاوية متوازية تتوزع في داخلها الحبيبات الفلزية الأخرى. ويبين الجدول (1) الهجريب الكيمياوي لبعض الأردواز، ويبين الجدول (2) الهجريب الفلزي (المينيرالوجي) لبعض الأردواز.

الخصائص الفيزيائية

يعد اللون أبرز ظاهرة وصفية للأردواز. فألوانه الشائعة تقع بين الرمادي والأسود، أما ألوانه الأخرى فهي الأخضر والأحمر والأرجواني والبني والأصفر، وذلك تبعاً لأنواع الفلزات الملونة الموجودة فيه ونسبها.

وتعود الألوان الرمادية والسوداء إِلى الغرافيت والفحوم الهدروجينية والبيريت، كما تعود ألوان الأحمر والبني والأصفر إِلى أكاسيد الحديد (الهيماتيت والليمونيت limonite) أما اللون الأخضر فيعود إِلى الكلوريت والبيريت والسيدريت. وتتغير ألوان الأردواز بسبب تعرضه للعوامل الجوية، وأكثر الألوان تأثراً هي ألوان الأخضر والأحمر بسبب أكسدة مركبات الحديد الثنائي، ويحصل العكس بنتيجة الإِرجاع. أما تغيره من اللون الأحمر إِلى البني أوالأصفر فيحصل بسبب إِماهة أكسيد الحديد النصفي (الهيماتيت).

أما الانفصام الأردوازي فهوأبرز صفة تُدْخلها الاستحالة على الصخور الغضارية، وحيثقد يكون الانفصام جيداً فإِنه يسمح بالحصول على صفائح أردوازية رقيقة (الشكل 1). وتعود متانة صفائح الأردواز إِلى تنضيد حبيباته الفلزية وتلاحمها وارتفاع نسب الفلزات الثابتة أثناء الاستحالة. وتزيد مقاومة الأردواز للعوامل الجوية حين ينخفض محتواه من الفلزات القليلة الثبات، مثل البيريت والكلسيت والدولوميت والبلاجيوكلاز.

وتراوح مقاومة الأردواز للانضغاط بين 492-844كغ/سم2. وأما مقاومته للتكسر فلها أهميتها في استعمالات صفائح الأردواز، وتقاس باتجاه عرضاني على مستوى الانفصام، وتدعى بالمقاومة العرضانية transvers sterngth. فمثلاً يحتاج كسر صفيحة من الأردواز طولها 20سم وثخنها 1.25سم إِلى قوة ضاغطة على منتصفها تقرب من 546كغ/سم2. ويتصف الأردواز بمسامية ضعيفة لا تتجاوز بأي حال 2٪، وهي تراوح عادة بين 0.2٪ و0.5٪.

أما الوزن النوعي (الكتلة الحجمية) الوسطي للأردواز فيقرب من 2.8غ/سم3، كما تقرب قساوته من الدرجة الثالثة بحسب سلم موس Mohs.

استخدامات الأردواز

الأردواز في المباني

استخدامات أخرى

إستخراج الأردواز

يشاهد الأردواز في مناطق مختلفة من العالم، منها:

الولايات المتحدة الأمريكية

وتعد أول دولة منتجة للأردواز، وأشهر التوضعات فيها ما يقع في الجزء الشرقي من ولاية بنسلفانية، وفي المنطقة الحدودية لولايتي فرمونت ونيويورك. وهذه التوضعات تؤلف نحو75٪ من إِنتاج الولايات المتحدة.

فرنسا

وتتوزع فيها التوضعات في مناطق مختلفة، وأشهرها توضعات تريلازي Trélazé التي تؤلف وحدها نصف الإِنتاج الفرنسي من الأردواز.

بريطانية

وتشتهر فيها توضعات بانغور Bangor في منطقة الغال، وتعد أغنى توضعات الأردواز في العالم، إِذ تصل ثخانة تشكيلاتها إِلى 280م.

ألمانيا

وأهم التوضعات فيها توضعات مايين Mayen في وادي المزل، وتوضعات وستفالية Westphalia وتوضعات تورينغ Thuring وتوضعات فرانكونية Franconie. وهناك توضعات أخرى تستثمر على نطاق ضيق في بلجيكة ولوكسمبرغ والنروج وسويسرة وإِيطالية وإِسبانية ويوغسلافية وتشيكوسلوفاكية والمغرب.

الاستخدامات

يباع الأردواز تجارياً على شكل صفائح أومطحوناً بحالة مسحوق أوحبيبات. وتستعمل الصفائح في التغطية والتغليف والعزل والتزيين، ويستعمل الأردواز المسحوق والحبيبي في مجالات الصناعة.

تغطية السقوف

يعد السقف بالأردواز من أكثر الاستعمالات شيوعاً، ويتم عادة برصف صفائح الأردواز الرقيقة والمتساوية على السطح العلوي للبناء وفق مستويين متعاكسي الانحدار وبكيفية تراكبية تمنع تسرب مياه الأمطار والثلوج. ويفضل لهذا الغرض الأردواز الرمادي والأسود لثبات ألوانه ولاسيما الأنواع المتميزة بالانفصام الجيد.

التغطية والتزيين

وتستخدم لذلك أنواع الأردواز الضعيفة الانفصام بمختلف أنواعها. وتبتر عادة بأشكال صفيحية وتستعمل في بلاط الأرضيات ودرجات السلالم ومصاطب النوافذ والحدائق والمختبرات. وتحضر منها أيضاً صفائح واسعة لتغطية طاولات البليارد وألواح السبورة، أوتزين بها قابلات الأبنية. وهناك أنواع خاصة من الأردواز تتميز بناقلية كهربائية شبه معدومة، تستعمل في لوحات القواطع الكهربائية، وتكون عادة ذات ألوان فاتحة تفتقر في تراكيبها إِلى المواد الفحمية والبيريت وأكاسيد الحديد.

الصناعة

يستفاد من بتر الأردواز الصغيرة وكسارته ومن بقايا العمل في الموضوعع والمناجم، في تحضير حبيبات الأردواز ومسحوقه. أما الحبيبات فتستعمل في إِنتاج صفائح أردواز صنعية، كما تستعمل في تزيين الجدران الداخلية والخارجية في المباني. ويستعمل المسحوق في تحضير الأردواز الصنعي، كما يستعمل في صناعات اللدائن والدهان مادة حَشْوٍ ويدخل أحياناً في هجريب أنواع خاصة من المنظفات.

وقد أمكن الحصول في الصناعة على حبيبات أردواز خفيفة الوزن بمعالجته حرارياً في درجات حرارة تراوح بين 1100ْ-1200ْ درجة مئوية. ويمكن استعمال الحبيبات الخفيفة في تحضير صبات إِسمنتية تمتاز بالمتانة والخفة، كما يمكن الاستفادة منها في إِنتاج لبنات عازلة للحرارة. وقد أمكن الحصول على أنواع خاصة من الصوف الصخري العازل بدمج مسحوق الأردواز مع خبث الحديد في حرارة عالية تحت تأثير تيار قوي من الهواء الساخن.

تصنيع الأردواز

كانت صناعة الأردواز في القديم محدودة جداً وتنحصر محلياً في أماكن وجوده. فهي لم تتعد، في معظم الأحوال، جمع الصفائح الأردوازية التي حطمتها العوامل الجوية أوتقطيعها يدوياً من تكشفاتها لتستعمل بحسب أشكالها المتاحة في تغطية البيوت الريفية البسيطة. ثم أخذت عمليات تقطيع الأردواز وتشطيره إِلى أشكال نظامية بالتطور في منتصف القرن الثالث عشر، حين بدأ المعماريون في استعماله أحجار زينة للمباني والقصور. وبقي استثمار الصخور الأردوازية مقتصراً على التوضعات القريبة من وسائط النقل النهرية أوالبحرية. ثم بدأت صناعة الأردواز بالتطور السريع في منتصف القرن التاسع عشر إِذ توسعت مع إِنشاء الخطوط الحديدية، ووصلت إِلى أوجها وازدهارها في نهاية القرن التاسع عشر وبداية القرن العشرين مستفيدة من الأجور المنخفضة للأيدي العاملة.

وفي المدة الواقعة بين الحربين العالميتين بدأت صناعة الأردواز تقابل صعوبات عدة أهمها ازدياد الكلفة في الاستخراج والتصنيع، ووصلت نسبة أجور اليد العاملة إِلى 75٪ من الكلفة، كما أدى إِدخال المكننة في العمليات المقلعية والمنجمية إِلى ازدياد نسب التلف والنفايات، يضاف إِلى ذلك التزاحم والتنافس بين صفائح الأردواز والبدائل المصنعة مثل الآجر والأترنيت ولدائن مشتقات البترول.

وبصورة عامة تتمثل صناعة الأردواز بوجه رئيس في مرحلتين، فترة الاستخراج من المقلع أوالمنجم، وفترة التحضير بحسب الأشكال المطلوبة.

استخراج الأردواز

يتم استخراج الأردواز من الموضوعع والمناجم، ففي الموضوعع الحديثة لا تستخدم عمليات الحفر والتفجير إِلا حين فتح المقلع لإِزالة الصخور التي تغطيه، أوحين يراد التخلص من أجزاء فاسدة من التوضع. ويفتح المقلع عادة بهندسة تناسب الوضع الجيولوجي للتوضع. وبصورة عامة يبدأ الاستثمار مع بداية فتح المصاطب الاستثمارية المناسبة للتقطيع والتحميل.

تبتر كتل الأردواز بأشكال مكعبة أوموشورية تقاس أبعادها بالأمتار. ويتم البتر عادة بطريقة القناة أوبطريقة المنشار السلكي. ففي طريقة القناة تحفر قناة ضيقة وعميقة بطريقة آلية حول الكتلة المراد بترها، ثم تضغط جانبياً لتفصل عن الصخر الأم. وأما النشر السلكي فيتم بحفر ثقوب عميقة في الزوايا الداخلية للكتلة المقرر بترها، ويمرر من هذه الثقوب سلك فولاذي ذوتسننات دقيقة ويحرك السلك تحريكاً دورانياً ليبتر الجزء المطلوب. ومع حتى هذه العمليات قد تبدوللوهلة الأولى سهلة وبسيطة، إِلا حتى تطبيقها يحتاج تقنيات متطورة، لأن صخور الأردواز ليست على جانب كبير من التجانس أوالتماسك. ويتم تقطيعها الاستثماري بشكل انتقائي من توضعات معقدة جيولوجياً.

وتأخذ وضعية التطبق وتتبع الطبقات دوراً مهماً في عمليات الاستثمار الانتقائي للأردواز لأن الأنواع الجيدة منه تقع في طبقات لها مواصفات معينة تتوجه الأعمال الهندسية في المقلع لمتابعتها، ويعطى في هذا المجال أهمية لاتجاهات الانفصام والانفصام الزائف. وتقود متابعة الاستثمار المقلعي أحياناً إِلى التعمق تحت سطح الأرض بالعمل المنجمي الذي يحتاج مهارة وخبرة وتقنية وأعمالاً أكثر تعقيداً. وفي بعض التوضعات يبدأ الاستثمار مباشرة في العمل المنجمي.

وتصمم عمليات الاستثمار المنجمي عادة لتناسب استغلال الجزء المهم من التوضع. فهي تضم حفر فتحة منجمية shaft شاقولية أومائلة تخترق التوضع، وتوجه منها أنفاق جانبية استثمارية تتصل بفتحات تهوية. ويهجر عادة بين التجاويف التي يخلفها التقطيع أجزاء داعمة من التوضع نفسه. ويسير الاستثمار عادة باتجاه تراجعي من المحيط إِلى المركز، ومن الأسفل إِلى الأعلى، مع ردم النفايات في الفجوات التي يخلفها الاستثمار.

تحضير الأردواز بحسب الأشكال المطلوبة: يتم هذا التحضير خارج نطاق المنجم أوالمقلع، وهويعتمد بوجه رئيسي على خاصة الانفصام الأردوازي. وتشتمل عمليات التحضير هذه تقطيع الأردواز إِلى شرائح وفق سطوح الانفصام بثخانات تراوح بين 8و12 سم ثم قص هذه الصفائح بمنشار القرص الدوار إلى عدد من الصفائح المتساوية، ثم تفصم جميع صفيحة إِلى صفائح أكثر رقة تراوح ثخانتها بين 12و16مم، تفصم أيضاً إِلى صفائح رقيقة بثخانة دنيا تراوح بين 3و4مم.

وتطرح صفائح الأردواز الرقيقة في الأسواق لتستعمل في السقف وفق نماذج متنوعة أهمها:

النماذج الفرنسية

وهي رقيقة نسبياً تبلغ ثخانتها نحو3مم، وتناسب سقف المباني في المناطق السهلية القريبة من البحر.

النماذج البريطانية

وهي أثخن من الفرنسية وأكثر متانة وتبلغ ثخانتها 4مم، وهي تستخدم في تغطية سقوف المباني في المناطق الباردة ذات الأمطار والثلوج الغزيرة.

النماذج المربعة

وصفائحها متينة تناسب تغطية المباني والمنشآت الزراعية والصناعية.

النماذج التاريخية

وهي صفائح كبيرة نسبياً تراوح ثخانتها بين 5ـ6مم وتستعمل لإِصلاح الآثار والنصب التاريخية وترميمها.

المصادر

• Page, William (ed.) (1906) The Victoria History of the County of Cornwall; vol. I. (Chapter on quarries.) Westminster: Constable

المراجع

• BATES, Geology of the Industrial Rocks and Minerals, (doover Ppublication Inc., U.S.A. 1969).

وصلات خارجية

• AditNow - Photographic database of mines
• History of the Welsh slate industry
• John T F Turner - A Familiar Description of the Old Delabole Slate Quarries, 1864
• History of the Scottish Slate Islands
• Granville Slate Museum

انظر أيضا

• قائمة أنواع الصخور
• بلاطة
• متحف الأردواز القومي
• Fell Exhibition Slate Mine
• صناعة الأردواز في ويلز
• Slate and stylus