فهم المعادن Mineralogy هوأحد علوم الأرض الذي يركز على الكيمياء، البنية البلورية، وخصائص المعادن الطبيعية (بما فيها الضوئية). وهناك دراسات محددة داخل نطاق فهم المعادن تتضمن عمليات أصل المعدن وتشكله، تصنيف المعادن، توزيعها الجغرافي، وكذلك استخداماتها.

يختص فهم المعادن Mineralogy بدراسة تلك المواد المتجانسة التي توجد في الطبيعة وتتكون بواسطتها مثل الألماس والمضى والتي نعهدها باسم المعادن. لقد استرعت المعادن انتباه الإنسان منذ قديم الزمان ، حيث ساهمت في بناءحضارته المتطورة بصورة أوبأخرى. إننا نجد في آثار قدماء المصريين (منذ 5000 سنة ) مايدلنا على أ،هم فتحوا مناجم المضى حيث استخلصوا هذا المعدن النفيس من العروق الحاملة له. ويوجد في الصحراء الشرقية بجمهورية مصر العربية أكثر من 40 منجما فتحها القدماء واستخرجوا منها المضى الذي صنعوا منه التماثيل والحلي. وكذلك استخدموا مغرة الحديد الحمراء (معدن الهيماتيت) في طلاء مقابرهم ، كما استخلصوا النحاس من معادن النحاس الخضراء والزرقاء التي استرعت إنتباههم في شبه جزيرة سيناء (حيث يوجد بقايا أول فرن في العام لصهر خامات النحاس) ، ومن النحاس صنعوا الأدوات المتنوعة. ولم يقف القدماء عند هذا الحد ، بل ساحوا في الصحراء بحثا وراء الأحجار الكريمة ، وهي معادن نادرة جذابة (منها الأخضر مثل الزمرد والملاكيت والفيروز والابيرز) واستخدموها في صناعة عقودهم وزينتهم ، ومنذ ذلك التاريخ والمعادن تسهم بنصيب كبير في نموالحضارة ، حتى حتى جميع عصر كان يعهد باسم المعدن الشائع فيه ، فكان عصر الحديد وعصر النحاس ، حتى عصرنا الحاضر. عصر الذرة ، حيث يستخلص الإنسان عنصر اليورانيوم من معادن اليورانيوم المتنوعة ليستعمله في إنتاج الطاقة الذرية . وبالرغم من إعتماد الإنسان منذ القدم إعتمادا كليا على المعادن في صناعة أسلحته ، ووسائل راحته ، وزينته ، وعموما في ضرورياته ، فإنه من المدهش حقا حتى نجد عددا كبيرا من الناس لديهم فقط فكرة غير واضحة عن طبيعة المعادن ، وأن هناك فهما متخصصا في دراستها ومتعمقا في أبحاثها.

إن صخور الجبال ، ورمال الشاطئ ، وتربة الحديثة يتكون معظمها أوجزء كبير منها من المعادن. كذلك فإن جميع المنتجات التجارية غير العضوية التي نتداولها في حياتنا اليومية ، إما حتى تكون تعبير عن معادن اوصنعت من مود معدنية ، فمواد البناء ، والصلب والأسمنت ، والزجاج – على سبيل المثال لا الحصر – نحصل عليهم من المعادن.

التاريخ

اوروبا والشرق الأوسط

The theory of exhalations was the point of departure for later ideas on the generation of metals in the earth, which we meet with Proclus, and which reigned throughout the middle ages.

پليني الأكبر

فهم المعادن عند العرب والمسلمين

يعتبر ابن سينا (هوأبوعلي الحسين بن عبد الله بن سينا المتوفي عام 428 هجرية ،يا ترى؟ 1049 ميلادية) وهوالمؤسس الرئيسي لفهم الأرض (الجيولوجيا) أول من تفهم المعادن دراسة فهمية فقد قسمها إلى أقسام أربعة هي: الأحجار والذئبات والكباريت (أوالكبريتيدات) والأملاح (أوالمتبخرات). ويأتي بعده العالم العبقري العربي البيروني (هوأبوالريحان محمد بن أحمد البيروني المتوفى بغزنة بالهند عام 440 هجرية ؟1061 ميلادية) ويعتبر كتابه "الجماهر في فهم الجواهر ، أورع ما خطه العرب في فهم المعادن ، فبالإضافة إلى العدد الكبير من المعادن والاحجار الكريمة والفلزات التي وصفها العالم الفذ ، فإن البيروني فرق بين المعادن والفلزات. ويأتي بعد البيروني العالم التفاشي (هوشهاب الدين أبوالعباسي أحمد بن يوسف التيفاشي القيسي المتوفى بالقاهرة عام 651 هجرية؟1271 ميلادية) الذي نهج منهجا فهميا في وصف المعادن والأحجار الكريمة في كتابه "أزهار الأفكار في جواهر الأ؛جار" فوصف جميع معدن وحجر كريم بالنسبة لجيده وردئه ، خواصه ومنافعه ، قيمته وثمنه ، ثم تكون الحجر من المعادن. ويأتي بعده ابن الأكفاني (هومحمد بن ابراهيم بن ساعد السنجاري المعروف بابن الأكفاني المتوفى بالقاهرة عام 7469 هجرية/1369 ميلادية) الذي ألف كتاب "نخب الذخائر في أحوال الجواهر" وقدم فيه وصفا لاربعة عشر حجرا من الأحجار الكريمة والمعادن.

إن العرب في الحقيقة هم أول من درسوا المعادن دراسة فهمية ، قدموا في مؤلفاتهم الأسس الفهمية الأولية لفهم المعادن. لقد وصفوا المعادن بالنسبة لخواصها البلورية وخواصها الطبيعية (اللون ، الشفافية ، المخدش أوالمحك) والوزن النوعي (الثقل النوعي) والاختبارات الكيميائية ونشأة المعادن وأسمائها.

Georgius Agricola, 'Father of Mineralogy'

الصين والشرق الأقصى

The most precious things in the world are stored in the innermost regions of all. For example, there is orpiment. After a thousand years it changes into realgar. After another thousand years the realgar becomes transformed into yellow gold.

نظريات شن كو

فهم المعادن المعاصر

فهم المعادن الطبيعي

فهم المعادن الطبيعي is the specific focus on physical attributes of minerals. Description of physical attributes is the simplest way to identify, classify, and categorize minerals, and they include:

يمكننا حتى ننظر إلى المعادن – بصفة عامة – على أنها المواد التي تتكون منها صخور القشرة الأرضية ، وعلى هذا الأساس تعتبر المعادن أبرز صلة طبيعية متيسرة بين أيدينا لفهم تاريخ الأرض ، أوبعبارة أخرى إنها لاسجل الذي سجلت فيه الحوادث المتنوعة لتكون تاريخ الأرض. ويعتبر الجيولوجي المعادن التي يجدها في الصخور والعروق منتجات نهائية لعمليات طبيعية كثيرة ومتشعبة ، ووظيفته الأولى هي الكشف وإزاحة الستار عن غوامض هذه العمليات. وأول ما يقوم به جيولوجي المعادن في هذه الوظيفة هودراسة خواص أنواع المعادن (بلورية ، فيزيائية ، كيميائية) ونشأتها ، وعلاقتها الزمانية والتسلسل الزمني لتكونها أوما نسميه بالنشأة التتابعية. إذا معظم أنواع الصخور تتكون من مخاليط معادن عدة ، ولكن قلة من الصخور ، مثل الحجر الجيري تتكون أساسا من معدن واحد. والغالبية العظمى من المعادن توجد في الطبيعة مكونة الصخور المتنوعة ، أما الباقي فيوجد في الطبيعة مكونا العروق ومالئا الفجوات ، ومعظم معادن هذا النوع الأخير من الظهور والتواجد في الطبيعة ذوفائدة اقتصادية ، وتعهد هذه المعادن باسم الخامات Ores ، ومنها استخرج الفلزات المتنوعة التي تستفيد الحضارة البشرية منها.

وبما حتى هدف جيولوجي المعادن هوالوصول إلى الحقائق الفيزيائية والكيميائية والتاريخية للقشرة الأرضية ، لذلك كان لفظ "معدن" ، والدراسات المعدنية محصورا في المواد التي توجد وتتكون في الطبيعة. فمثلا الصلب والأسمنت والزجاج ولوأ،ها مواد ناتجة من وحدات معدنية توجد في الطبيعة ، إلا أنه لا تعتبر معادن لأن الإنسان قام بتجهيزها ، وكذلك الحال بالنسبة لجوهرة صناعية مثل الياقوت ، فلوأنها تشابه تماما جوهرة الياقوت الطبيعية كيميائيا وفيزيائيا إلا أنه تعتبر معدنا.

ولا يدخل في اختصاص جيولوجي المعادن تلك المواد الناتجة من النشاط الحيواني والنباتي مثل الفحم وزيت البترول والكهرمان الخ ، ولوحتى هذه المواد توجد طبيعيا في القشرة الأرضية. فاللؤلؤ والصدفة ولوأنهما يشبهان تماما معدني الإراجونيت Aragonite ، الكالسيت Calcite ، إلا أنهما لا ينتظمان تحت صنف المعادن. هذا بالنسبة لجيولوجي المعادن. ولكن الجيولوجي الاقتصادي لا يتقيد بهذا التحديد فعندما يتحدث عن الثروات المعدنية لبلد ما فإنه يضم البترول والفحم وكلاهما منتجات عضوية.

وربما كان أبرز تحديد وضعه جيولوجي المعادن عن تعريفه للمعدن هوحتى المعدن لابد حتىقد يكون عنصرا أومركبا كيميائيا ، أي لابد حتى نكون قادرين على التعبير عن الهجريب الكيميائي للمعدن بواسطة قانون كيميائي. وعلى هذا الأساس يستثنى من المعادن جميع المخاليط الطبيعية (الميكانيكية) مهما كانت متجانسة ومنظمة. ولقد نتج هذا التحديد من الصورة التي يعهدها جيولجي المعادن عن المواد المتبلورة ألا وهي ذلك الهيكل أوالبناء من الذرات والأيونات ومجموعاتها اذي يمتد بصورة منظمة هندسية في جميع أنحاء المادة الصلبة المتبلورة. مثل هذه المادة الصلبة المتبلورة لابد حتى تخضع لقوانين النسب الثانية والمضاعفة ، وكذلك يجب حتى تكون المادة في كليتها متعادلة كهربيا. فإذا أحللنا ذرة محل أخرى في هذه المادة الصلبة المتبلورة – وكثيرا ما يحدث هذا في الطبيعة – فإن هذا لا يؤثر أوينقس من التعريف بل ينطبق على مثل هذه المادة ، طالما حتى البناء الذري (الهيكل الذري) لم يتعير وطالما حتى الحالة الكهربية متعادلة ، ولهذا السبب فإننا نجد المعادن في بعض الأحيان ذات هجريب كيميائي متغير – ولكن في نطاق محدود = وذلك بسبب إحلال ذرة عنصر محل ذرة عنصر آخر في بناء المعدن.

ومن ناحية أخرى نجد حتى مادة مثل إمري Emery ، توجد في الطبيعة ولها هجريب كيميائي غير عضوي ثابت تقريبا لا ينطبق عليها التعريف أعلاه ، وبالتالي لا تعتبر معدنا ، لما ،يا ترى؟ لأنه يمكن فصل هذه المادة إلى مركبين كيميائيين مختلفين تمام الاختلاف عن بعضهما البعض في خواصهما الفيزيائية والكيميائية هما كوراندوم Corundum Al2O3 ، وماجنتيت Magnetite Fe3O4.

وعلى ذلك نجد حتى الهجريب الكيميائي للمعدن المكون من عدة عناصر يمكن التعبير عنه بقانون تتحدد فيه العناصر بنسب ثابتة. فمثلا في المعدن الشائع العروف باسم كوارتز Quartz نجد حتى النسبة هي 1 ذرة سليكون إلى 2 ذرة أكسجين ، وينتج عنها القانون SiO2. وكذلك الحالة بالنسبة لمعدن خام الحديد المعروف باسم هيماتيت Hematite نجد القانون Fe2O3 ، يشير على حتى النسبة هي 2 ذرة حديد إلى ثلاثة ذرة أكسجين. وهذه النسب ثابة لا تتغير مهما تغير المكان الذي نجد في الكوارتز أوالهيماتيت. أما المعدن المكون للصخور والمعروف باسم أوليفين Olivine ، فنحد حتى قانونه كما تدل عليه التحاليل الكيميائية هو(Mg2Fe)2 SiO4 . مثل هذا القانون يشير على حتى المغنسيوم والحديد يوجدان في جميع معادن الأوليفين بنسب تختلف من مكان لآخر ، ولكن النسبة بين مجموع ذرات المغنسيوم والحديد إلى عدد ذرات السليكون والأكسحين ثابتة. وهذا يعني بالنسبة لجيولوجي المعادن حتى ذرات المغنسيوم والحديد حرة في إحلالها محل بعضها البعض في أماكنها المتشابهة في البناء الذري المميز لمعدن الأوليفين. ومثل هذا الاختلاف في الهجريب الكيميائي ، نتيجة لإحلال ذرة عنصر آخر ، لا يتعارض مع قانون النسب الثابتة في المركبات الكيميائية.

وعندما يتكون المعدن وينموفإن نسب الذرات المكونة له تظل محفوظة ، وينتج عن ذلك ترتيب الذرات ترتيبا هندسيا منتظما في الأبعاد الثلاثة. ويمكننا في الوقت الحاضر التعهد على هذا النظام الذري الداخلي بواسطة طرف فنية أستعمل فيها الأشعة السينية والميكروسكوب. ولكن قبل استعمال هذه الطرق كانت دراسة الأسطح الخارجية للمعدن هي التي تعطينا فكرة عن الترتيب الذري الداخلي ، وعندماقد يكون المعدن حرا في نموه كما يحدث في فجوة واسعة مثلا ، فإن الذظام الذري الداخلي يعكس نفسه في الخارج عن طريق السطوح التي تحد المعدن من الخارج وينتج عن ذلك تكوين بلورة المعدن.

وعلى ذلك يمكننا تعريف المعدن بأنه جميع مادة صلبة متجانسة تكونت بعمل عوامل طبيعية غير عضوية وله هجريب كيميائي محدود ونظام بلوري مميز.

ولفهم المعادن صلة وثيقة بعلوم الجيولوجيا والفيزيائي والكيمياء ، فجيولوجي المعادن يرسم الخرائط الجيولوجية في الحقل ويبين عليها الرواسب المعدنية والظواهر البنائية للقشرة الأرضية ، ويجمع العينات من هنا وهناك. ثم يحللها في مختبره ، ويجري عليها الطرق المتنوعة التي يستعملها الكيميائي والفيزيائي.

ولوحتى فهم المعادن فهم متكامل الوحدات ، إلا أنه لغرض الدراسة ومعالجة موضوع المعادن في هذا الخطا بطريقة بسيطة يمكننا تقسيم الفهم إلى أفرع البلورات والخواص البلورية للمعادن Crystallography ، والخواص الفيزيائية للمعهادن ، والخواص الكيميائية للمعادن. ونشأة المعادن وتكونها في الطبيعة سواء أكان ذلك في الرواسب المعدنية المعروفة باسم الخامات أم في أنواع الصخور المتنوعة ، ثم وصفها وطرق التعهد عليها والتمييز بينها.

• بنية بلورية
• هيئة البلورة crystal habit
• توأمة البلورات Crystal twinning
• انفصام cleavage
• بريق luster
• اللون
• مخدش streak
• الصلادة
• الجاذبية النوعية

فهم المعادن الكيميائي

فهم المعادن الحيوي

فهم المعادن الضوئي

عبارة عن دراسة خصائص المعادن البصرية تحت المجهر المستقطب الضوئي (polarized microscope).

البنية البلورية

بيئات الترسيب

هي الظروف الفيزيائية والكيميائية التي تتفاعل مع الصخور والاحداث المحيطة لتشكل بيئات مختلفة (تسمى بيئات الترسيب)

الاستعمالات

فهم المعادن الوصفي

Descriptive mineralogy summarizes results of studies performed on mineral substances. It is the scholarly and scientific method of recording the identification, classification, and categorization of minerals, their properties, and their uses. Classifications for descriptive mineralogy includes:

• native elements
• sulfides
• oxides and hydroxides
• halides
• carbonates, nitrates and borates
• sulfates, chromates, molybdates and tungstates
• phosphates, arsenates and vanadates
• silicates
• organic minerals

فهم المعادن Determinative

Determinative mineralogy is the actual scientific process of identifying minerals, through data gathering and conclusion. When new minerals are discovered, a standard procedure of scientific analysis is followed, including measures to identify a mineral's formula, its crystallographic data, its optical data, as well as the general physical attributes determined and listed.

انظر أيضاً

الهامش

المصادر

• Bandy, Mark Chance and Jean A. Bandy (1955). De Natura Fossilium. New York: George Banta Publishing Company.
• Chan, Alan Kam-leung and Gregory K. Clancey, Hui-Chieh Loy (2002). Historical Perspectives on East Asian Science, Technology and Medicine. Singapore: Singapore University Press ISBN 9971692597
• Needham, Joseph (1986). Science and Civilization in China: Volume 3. Taipei: Caves Books, Ltd.
• Ramsdell, Lewis S. (1963). Encyclopedia Americana: International Edition: Volume 19. New York: Americana Corporation.
• Sivin, Nathan (1995). Science in Ancient China. Brookfield, Vermont: VARIORUM, Ashgate Publishing.

وصلات خارجية

• International Mineralogical Association
• mindat.org mineralogical database
• Mineralogical Society of America
• Mineralogical Association of Canada
• Virtual Museum of the History of Mineralogy
• Georg Agricola's "Textbook on Mineralogy" on gemstones and minerals Translated from Latin by Mark Bandy. Original title: "De Natura Fossilium".
• مشروع البلورة العملاقة
• الجمعية الجيولوجية الأمريكية

تعريف

يمكن تعريف المعدن (Mineral) بأنه تعبير عن مادة صلبة وغير عضوية توجد في الأرض بصورة طبيعية , ذات هجريب كيميائي مميز أومتغير في نطاق محدود وله هجريب بلوري داخلي ثابت ويظهر أحياناً على شكل بلورات ويوجد على شكل متبلور في أغلب الأحيان. ويلاحظ من التعريف السابق حتى المعدن هومادة توجد في الطبيعة وليس للإنسان أوالحيوان أوالنبات ولج في تكوينها. كما نلاحظ حتى الهجريب الكيميائي ليس كافياً لتحديد المعدن حيث أنه لا بد حتى نعهد الهجريب البلوري الذي يتحكم في كثير من الصفات الطبيعية للمعدن مثل الصلابة والمخدش والوزن النوعي واللون. وتوجد المادة الكيميائية على صورة معدن أوأكثر يختلف جميع منهما تمام الإختلاف عن الآخر فمثلاً يوجد الكربون في الطبيعة على صورة معدن الألماس وهوأصلب المعادن المعروفة كما يوجد على صورة معدن الجرافيت وهومن أقل المعادن صلابة. وقد تمكن الفهماء حتى الآن من وصف أكثر من ألفين معدن مختلف إلا حتى جميع المعادن الشائعة التي تدخل في هجريب الصخور وكذلك المعادن الاقتصادية لا تتجاوز مئتي معدن فقط.

الأنظمة البلورية

توجد المعادن في أشكال بلورية مختلفة والبلورة تعبير عن جسم من وسط صلب متجانس الهجريب الكيميائي ويحدها أسطح ومستويات طبيعية تعهد باسم أوجه البلورة وتتميز بوجود علاقات تماثل معينة. ويمكن تقسيم البلورات عادة إلى سبعة نظم بلورية وذلك على أساس أطوال المحاور البلورية أ ، ب ، ج ، والزوايا البلورية α ، β ، γ ، والنظم البلورية السبعة هي:

1- نظام المكعب:

ويمتاز هذا النظام بثلاثة محاور بلورية متساوية ومتعامدة.أي إن:

أ  =  ب  =  ج  ،   α =  β  =   γ = 90° وتمثل هذا النظام بلورة الألماس.

2- نظام الرباعي :

ويمتاز هذا النظام بثلاثة محاور بلورية متعامدة، المحوران الأفقيان متساويان والمحور الثالث رأسي وهوأطول وأقصر منهما، أي إن:

    أ =  ب  ≠  ج  ، α  = β   =  γ  = 90° ويمثل هذا النظام الزيركون.

2- نظام السداسي :

ويمتاز هذا النظام بأربعة محاور بلورية ، ثلاثة منها أفقية ومتساوية ومتبادلة وتتقاطع في زوايا مقدارها 120° درجة والمحور الرابع رأسي أطول أوأقصر منها وعمودي على مستواها، أي إن:

أ1 =  أ 2 =  أ ثلاثة ≠ 90°،  γ  = 120° ويمثل هذا النظام بلورة البيريل.

4- نظام الثلاثي:

ويمتاز هذا النظام بأربعة محاور بلورية مثل النظام السداسي. وهما متشابهان من حيث عدد

المحاور البلورية وكيفية توزيعها والاختلاف الوحيد بينهما هوحتى المحور ( ج ) في النظام الثلاثي

محور تماثل بينما في النظام السداسي محور تماثل سداسي. وتمثل هذا النظام بلورة الكوراندوم.

5- نظام المعيني القائم :

ويمتاز هذا النظام بثلاثة محاور بلورية غير متساوية ولكنها متعامدة، أي أن:

أ  ≠  ب ≠ ج ،  γ  =  β =  α = 90° وتمثل هذا النظام بلورة الكبريت المعين.

6- نظام احادي الميل:

ويمتاز هذا النظام بثلاثة محاور 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 النظام بلورة الأورثوكليز.

7- نظام ثلاثي الميل:

ويمتاز هذا النظام بثلاثة محاور بلورية 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 ولكنهما يحددان أيضاً خواصه الطبيعية والكيميائية والضوئية. ويمكن التعهد على المعادن لإما بواسطة فحصها بالعين المجردة أوإختبارات طبيعية أوكيميائية أوضوئية. وتعتبر الخواص الطبيعية مهمة جداً للتعهد على المعادن ويمكن تقسيمها إلى التالي :

الخواص البصرية

وهي مجموعة من الخواص التي تعتمد على الضوء مثل اللون والمخدش والشفافية والبريق والتضوء (التفلور والتفسفر).

الخواص التماسكية

وهي مجموعة من الخواص التي تتوقف على مقدار تماسك المعدن مثل الصلابة والانفصام والانفصال والمكسر وكذلك قابلية المعدن للسحب والطرق والتشكيل.

الوزن النوعي

وتتوقف هذه الخاصية على كيفية رص وترابط جزيئات وذرات المعدن.

الخواص الحسية

وهي مجموعة من الخواص التي تعتمد على الحواس مثل الطعم والملمس والرائحة.

الخواص الحرارية

وهي الخواص التي تعتمد على الحرارة مثل قابلية المعدن للانصهار.

خواص أخرى

الخواص التي تعتمد على المغناطيسية والكهربائية والنشاط الإشعاعي للمعدن.

الخواص التي تعتمد على الشكل البلوري للمعدن.

وفيما يلي استعراض موجز ومبسط للخواص الطبيعية :

الخواص البصرية

وأهمها ما يلي:

1- اللون:

يعد اللون من الصفات الطبيعية المهمة لتمييز المعادن خارجياً وخاصة في المعادن الفلزية ولكن اللون لا يعد صفة ثايتة للمعادن في أغلب الأحيان ولذلك لا يمكن الاعتماد على اللون لفهم المعادن. ويمكن تقسيم المعادن من حيث اللون إلى قسمين: معادن ذات ألوان ثابتة مثل اللون الأزرق لمعدن الأزيورايت واللون الأصفر للمضى والبيريت واللون الأحمر للنحاس. ومعادن ذات ألوان غير ثابتة مثل معدن

الفلوريت الذيقد يكون غالباً ذا لون أخضر أوأصفر أولون أبيض أوبني أوقرمزي أوعديم اللون نتيجة لوجود مواد ملونة على هيئة شوائب أومواد دخيلة، ويتوقف اللون على نوع الضوء الذي يمتصه أويعكسه المعدن.

2- المخدش:

وهولون ما مسحوق المعدن الناعم. ويمكن الحصول عليه بواسطة حك المعدن المراد فحصه على السطح غير اللامع ببترة من الخزف تعهد بلوح المخدش. وتعطي معادن الحديد السوداء اللون مثل الماجناتيت والهيماتيت والألمناتيت مخدشاً مميزاً لكل واحد منهم، فالهيماتيت مخدشه أحمر بينما الماجناتيت أسود بينما الألمناتيت مخدشه محمر. وقد يتشابه لون المخدش مع لون المعدن كما هوالحال في جميع من معدني الليمونايت والجرافايت ويلاحظ حتى معظم المعادن ذات البريق اللافلزي لها مخدش ذولون أبيض أوفاتح ولهذا فإن خاصية المخدش ليست بالصفة التي يمكن الاعتماد عليها عند الرغبة في التفريق بين المعادن ذات البريق اللافلزي.

3- الشفافية:

تعتمد هذه الخاصية على قدرة المعدن على إنفاذ الضوء خلاله وتنقسم المعادن من حيث الشفافية إلى ثلاثة أنواع:

أ‌- معادن الشفافية :

وهي المعادن التي تسمح بمرور معظم الضوء الساقط عليها ويمكن رؤية لأجسام من خلالها بسهولة مثل أنواع الكوارتز والكالسيت.

ب‌-معادن نصف شفافية:

وهي معادن تنفذ الضوء بكمية أقل من المعادن الشفافة ولا تسمح برؤية الأجسام خلالها مثل معدن الأوبال.

ج- معادن معتمة:

وهي المعادن التي لا تسمح بمرور الضوء حتى من خلال شرائحها الرقيقة مثل معادن الماجنايت والبايرايت والجالينا.

4- البريق:

وهومظهر سطح المعدن عندما ينعكس عليه الضوء. ويمكن تقسيم المعادن تبعاً لهذه الخاصية لقسمين:

(أ) معادن ذات بريق فلزي مثل بريق المضى والبارايت.

(ب) معادن ذات بريق لافلزي.

ويمكن تقسيم البريق اللافلزي إلى أنواع 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.

الخواص التماسكية

وهي الخواص التي تعتمد على قوة ترابط جزيئات المعدن. وتضم الصلابة والمكسر والانفصام والانفصال ةالتماسكية.

1- الصلادة:

وهي مقدار المقاومة التي يبديها المعدن للخدش وقد اتفق على عشر درجات ثابتة للصلادة تميز جميع درجة منها معدناً معيناً، ويضم هذه الدرجات العشر مقياس عالمي يسمى مقياس قوة الصلادة. ويمكن ترتيب المعادن حيب صلابتها كالتالي:

-1- التلك

-2- الجبس

-3- الكالسيت

-4- الفلورايت

-5- الأباتايت

-6- الأرثوكليز

-7-الكوارنز

-8- التوباز

-9- الكوراندم

-10- الألماس

2-الانفصام:

وهوقابلية بعض المعادن للانفصام أوالتشقق عند مستويات معينة منتظمة ومتوازية عند طرقها طرقاً خفيفاً بحيث تكون الأسطح الناتجة عن هذا الانفصام مستوية تقريباً، ويطلق على هذه الأسطح مستويات الانفصام. وترتبط اتجاهات مستويات الانفصام ارتباطاً وثيقاً بالهجريب البلوري للمعدن فتكون هذه المستويات موازية لوجه بلوري معين أوعدة أوجه مميزة في المعدن القابل للانفصام.

3- الانفصال:

هي الخاصية التي لا ترتبط بالهجريب البلوري للمعدن عندما يتفتت أويتكسر إلى أجزاء صغيرة. ذلك لأن تفتت المعدنقد يكون بسبب مستويات الضعف في المعدن وتنتج هذه المستويات عن عوامل خارجية حدثت للمعدن بعد تبلوره مثل الضغظ والتكسير.

4- المكسر:

وهوتعبير عن الشكل الذيقد يكون عليه سطح المعدن 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 بين ذرات المعدن وتعهد بأنها مقاومة المعدن للثني أوالسحب أوالكسر أوالطحن.

6- الثقل النوعي:

وتعد هذه الصفة من أبرز الصفات الطبيعية للمعدن. ويمثل الثقل النوعي النسبة بين كتلة المعدن وكتلة حجم مساوله من الماء. ويمكن تحديد الثقل النوعي لأي معدن بتطبيق المعادلة التالية:

الثقل النوعي للمعدن = ه

                                 ه   -   ه1

حيث إذا ه = وزن المعدن في الهواء و ه1 = وزن المعدن في الماء

ويمكن تقسيم المعادلة من ناحية الثقل النوعي إلى : خفيف مثل معدن الجرافيت (2,2). متوسط مثل معدن الكوارتز (3,6). وثقيل مثل معدن البارايت (4,5). وثقيل جداً مثل معدن الجالينا (7,6).

الاشعاع الذري

تمتاز بعض المعادن بإطلاق إشعاعات نتيجة للتحلل الذاتي لذراتها ويمكن الكشف عن هذا الاشعاع بواسطة أجهزة خاصة مثل عداد جايجر ومن أبرز المعادن المشعة اليورانينايت والثورايت والمونازايت والبتشلبلند.

المغناطيسية:

وهي الخاصية التي تجعل بعض المعادن تتأثر بالمغناطيس مثل معدن الماجنتايت والبيروهوتايت. بينما لا تتأثر بعض المعادن بذلك إطلاقاً مثل معدن الكوارتز وغيره من المعادن.

الخواص الكهربائية

تتميز بعض المعادن مثل التوباز والكبريت بأن لها قابلية لأخذ شحنات كهربائية عندما تتعرض للاحتكاك أودلكها ببترة من الحرير حيث تلتقط قصاصات الورق أوبتر صغيرة من القش. ويتم فصل المعادن القابلة للتكهرب من المعادن العديمة القابلية بطريقة الفصل الكهروستاتيكي.

الانصهارية :

ويمكن حتى تساعد هذه الخاصية في التعهد على المعادن حيث حتى معظم المعادن لها درجات انصهار ثابتة إذا كانت نقية فالمضى ينصهر عند 1062°م بينما تنصهر الفضة عند 960°م .. إلخ.

الخواص الحسية:

1- الرائحة:

تتميز بعض المعادن برائحة خاصة عندما تتعرض للاحتكاك أوالتسخين أوالتنفس عليها مثل:

أ‌- رائحة طينية: وهي الرائحة التي تنتج عند وضع الماء على معدن الكاولين.

ب- رائحة زنخة: عند تسخين بعض عينات حجر الجير القطراني.

ج- رائحة ثومية : وتصدر عن بعض المعادن الزرنيخية عند حكها أوتسخينها مثل معدن ارزنيوبايرايت.

د- رائحة كبريتية : عندما ينطلق غاز كبريتيد الهيدروجين بتسخين معدن البايرايت.

2- الملمس:

وهوالتأثير الناتج عن لمس المعدن باليد، ويوصف المعدن بأنه ذوملمس :

أ- بارد : وهومميز للمعادن العنصرية مثل المضى والنحاس.

ب- شحمي : وهومميز لمعدن التلك.

ج- ناعم : وهومميز لمعدن الأوبال.

3- الطعم :

تتميز بعض المعادن بطعم معين، وقد أمكن فهم الأنواع الآتية :

أ- طعم قلوي.

ب- طعم ملحي.

ج- طعم مر.

د- طعم رطب.

ويميز جميع طعم معدن معين، وهي صفة لا ينصح 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 هذا الشعاع ينكسر عند نفاذه من العينة. فإذا كانت زاوية السقوط هي ق ، وزاوية الانكسار هي ك ، فإن معامل الانكسار يمكن كتابته بالشكل التالي:-

معامل الانكسار (م) =    جا ق/ جا ك

وتسمى هذه المعادلة قانون سنل.

ومعمل الانكسارقد يكون ثابتاً للمعدن الواحد مهما اختلفت زاوية السقوط، ويختلف هذا المعامل باختلاف المعادن، فمعامل الانكسار لمعدن الزركون يساوي 1,93 وتتراوح قيمة معامل الانكسار لمعدن الكوارتز من 1,553 إلى 1,544 أما معامل الانكسار لمعدن الفلورايت فيساوي 1,43 .

ب- الانكسار المزدوج:

وهوحتى ينكسر الشعاع الساقط عند نفاذه من المعدن إلى شعاعين لكل منهما زاوية انكسار تختلف عن الأخرى، والمعادن التي لها خاصية كسر الشعاع الساقط إلى شعاعين منكسرين تسمى المعادن ذات الانكسار المزدوج. ومن أمثلة هذه المعادن، معدن الكالسايت ومعاملا الانكسار لهذا المعدن هما 1,658 و1,486 بفارق قدره 0,172 .

وتسمى المعادن التيقد يكون لها معامل انكسار ثابت مهما اختلف اتجاه سقوط الضوء، تسمى هذه المعادن متجانسة ضوئياً, والمعادن المتجانسة ضوئياً لا تفصل الشعاع الساقط إلى شعاعين، وإنما ينكسر الشعاع الساقط إلى شعاع واحد فقط.

التصنيف الكيميائي للمعادن

يوجد المعدن على شكل مركب كيميائي يمكن بواسطة التحليل الكيميائي تحديد العناصر المكونة له وأيضاً فهم معادلته الكيميائية وتوجد عدة طرق لتقسيم المعادن، بيد حتى التصنيف الكيميائي يعد من أبسط وأضم الطرق لتقسيم المعادن، وهوالتصنيف المتبع في معظم جامعات ومتاحف الجيولوجيا في الوقت الحاضر. وتقسم المعادن من حيث هجريبها الكيميائي إلى عدة مجموعات كنا يلي:

1- مجموعة المعادن العنصرية : مثل المضى والماس والكبريت.

2- مجموعة معادن الكبريتيدات : وهي المعادن التي يتحد فيها الكبريت مع العناصر الأخرى، مثل الجالينا والبايرايت.

3- مجموعة معادن الأكاسيد : وهي المعادن الناتجة عن اتحاد الكسجين 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 معادن الكربونات : وهي المعادن التي تتحد عناصرها مع مجموعة الكربونات، مثل الكالسايت والدولومايت.

7- مجموعة معادن الكبريتات : وهي المعادن التي تتحد عناصرها مع مجموعة الكبريتات مثل الانهيدرايت والجبس.

8- مجموعة معادن السيليكات : وهي المعادن التي تتكون نتيجة اتحاد مجموعة السيليكا مع عنصر أوأكثر. وتعد السيليكات من أكبر مجموعات المعادن, وتنقسم بدورها إلى عدة مجموعات أخرى, أهمها ما يلي:-

أ‌- الفلسبارات : ومنها الفلسبارات البوتاسية مثل الأرثوكليز ومنها الفلسبارات الصودية مثل الألبايت وكذلك الفلسبارات الكلسية مثل الأنورثايت.

ب‌- الأوليفينات : مثل معدن الأوليفين.

ج‌- البيروكسينات : مثل الأوجايت.

د‌- الأمفيبولات : مثل الهورنبلند.

أنظر أيضا

1. قائمة المعادن
2. فهم الفلزات
3. الكوارتز .
4. الماجنتيت .
5. الفلسبار .
6. الكبريت .
7. أوليفين .
8. البيروكسين .

المصادر

• محمد المتولي (علوم) mohamed_metwally2001@yahoo.com
• ويكيبيديا الإنجليزية