شرح درس المعادن (جيولوجيا ثالثة ثانوى)
المعادن

• يجب التعرف على مكونات القشرة الأرضية لكي تستفيد من خيراتها وتتقي شرورها من زلازل وبراكين.
• صخور القشرة الأرضية تنقسم إلي نارية ، رسوبية ، متحولة.
• تتركب الصخور من معادن (المعدن وحدة بناء الصخر).
• قد يتركب الصخر من معدن واحد مثل (الكالسيت) الذي يكوِّن صخور الحجر الجيري ولكن غالبية الصخور تتكون من حبيبات من المعادن المتماسكة مع احتفاظ كل منها بخصائصه.
• عادة ما تشترك المعادن المكونة للصخر في صفات معينة.

◄المعادن
- مثال
◄ الصخر الناري الذي تبلور من صهير يتكون من معادن تبلورت في مدي منخفض من درجات الحرارة والضغط.
◄ الصخور الرسوبية التي نقلت وترسبت تشترك في خواص متقاربة بالنسبة لحجم الحبيبات ووزنها النوعي مثل رواسب السهل الفيضي لنهر النيل.

• تنقسم المعادن إلي مجموعات أكثرها شيوعاً مجموعة السليكات تليها الكربونات ثم المعادن الاقتصادية من أكاسيد وكبريتيدات ومعادن عنصرية منفردة.
• تقدر المعادن ذات الأهمية الاقتصادية والشائعة حوالي 200 معدن.




◄تطور استخدام الإنسان للمعادن :

عرف الإنسان المعادن منذ قديم الأزل.
(1) الإنسان الحجري القديم استخدم معدن الصوَّان في صناعة الحراب والسكاكين للصيد والدفاع عن النفس.
(2) استخدم أيضاً الإنسان القديم الأصباغ المعدنية مثل المغرة الحمراء والصفراء في الرسم على جدران الكهوف والمعابد.
(3) بعد اكتشاف النار ازدهرت صناعة الفخار من معادن الطين.
(4) كان الإنسان المصري القديم أول من استخدم الأحجار الكريمة كالفيروز والمالاكيت والزمرد كأحجار كريمة للزينة وكذلك استخدم النحاس والذهب.

◄تعريف المعدن:

أولاً:بالنسبة للشخص العادي :
مادة ذات قيمة اقتصادية تستخرج من باطن الأرض.
ثانياً:بالنسبة للجيولوجيي المتخصص في الجيولوجيا الاقتصادية :
الفحم والبترول ومواد الوقود هي مواد معدنية.

◄النقد:
لا يعتبر الفحم والبترول من الناحية الجيولوجية معادن لأن كلاهما مادة عضوية كما أن البترول سائل.




◄تعريف المعدن:

ثالثاً: بالنسبة للجيولوجي المتخصص في المعادن :
مادة صلبة غير عضوية لها شكل بللوري معين وتركيب كيميائي محدد.

◄النقد:
(1) ليست كل المعادن تركيبها الكيميائي ثابت فقد يتغير تركيب المعدن بإحلال عنصر محل عنصر آخر.
(2) المعادن ذات التركيب الكيميائي الثابت نادرة مثل الكوارتز (ثاني أكسيد السليكون).




◄التعريف الدقيق للمعدن:
مادة متبلرة يتحكم النظام البلوري لها في شكل المعدن وخصائصه الكيميائية والطبيعية من لون وصلابة وانفصام ومكسر.

◄تعريف البلورة المعدنية: (الهيكل البنائي للمعدن)
تراص ذرات العناصر المكونة للمعدن وترابطها في صفوف متكررة منتظمة في ترتيب هندسي.




◄خصائص البلورة المعدنية
(1) لها أسطح مستوية تعرف بالأوجه البلورية يتحدد وضعها تبعًا لطريقة ترتيب الذرات في الهيكل البنائي للمعدن.
(2) وضع الأوجه البلورية يكون ثابت لأن البناء الداخلي للمعدن يكون ثابتاً أيضاً.
(3) قد تكون البلورة متماثلة مثل بلورة المكعب ويظهر ذلك في وجود أوجه متشابهة أو حروف أو أركان البلورة الواحدة وقد تقل درجة التماثل البلوري باختلاف أطوال المحاور والزوايا بينها.
(4) يتوقف الشكل الخارجي للبلورة تبعاً لنموها في الاتجاهات الفراغية الثلاثة مما ينتج عنه تكورها أو استطالتها أو تفلطحها.



◄أشكال البلورات المعدنية:

◄ بلورة متساوية الأبعاد :
إذا نمت البلورة في الاتجاهات الفراغية الثلاثة بنفس الدرجة وتكون ذات درجة تكور عالية.
◄ بلورة عمدانية :
إذا نمت في اتجاه واحد أكثر من الاتجاهين الآخرين.
◄ بلورة إبرية:
تشبه العمدانية مع زيادة الاستطالة.
◄ بلورة قرصية:
إذا نمت البلورة في اتجاهين أكثر من الاتجاه الثالث.
◄ بلورة صفائحية :
تشبه القرصية مع زيادة التفلطح.

ملحوظة:
البلورة المكعبة تحتوي على أكبر قدر من عناصر التماثل حيث إنها متساوية الأبعاد ومحاورها في الاتجاهات الثلاثة متعامدة.

◄تكون المعدن
• قد تتكون المعادن من عنصر واحد «ذهب ، كبريت ، جرافيت».
• أغلب المعادن تتركب من عنصرين أو أكثر لتكون مركباً ثابتاً.
• هناك ثمانية عناصر تمثل أكثر من 98% بالوزن من صخور القشرة الأرضية وتترتب تنازلياً كما يلي :


• باقي العناصر المعروفة التي تدخل في تركيب المعادن الاقتصادية من نحاس ورصاص وقصدير أو النفيسة كالذهب والبلاتين والماس بل والوقود كالفحم والبترول لا تتعدي 1.5%.
• تشترك جميع المعادن«ما عدا العنصرية» في تكوينها نتيجة اتحاد العناصر كيميائياً إما في الصهير المجمائي السائل أو في المحلول الذي ترسبت منه في الصخور الرسوبية.
• ترتبط ذرات العناصر ببعضها تبعاً للقوانين الكيميائية الخاصة بالروابط.


جيولوجيا | المعادن

◄الخواص الفيزيائية للمعادن

من الأركان الأساسية في تعريف المعدن أنه عمومًا له تركيب كيميائي محدد وبناء ذري ثابت والخواص المميزة للمعدن ما هي إلا تعبير عن طريقة ترابط عناصره.



أولا: الخواص البصرية
« هي خواص تعتمد على تفاعل المعدن مع الضوء الساقط عليه والمنعكس منه » ، ومن أهم هذه الخواص :

◄خاصية البريــــــــق :
«درجة عكس المعدن للضوء»
وتنقسم المعادن من حيث البريق إلي :






◄ خاصية اللــــــــون :

«تعتمد على طول الموجة المنعكسة التي تعطي الإحساس باللون»
تعتبر صفة اللون قليلة الأهمية حيث يتغير لون المعدن تبعاً لاحتوائه على نسبة من الشوائب أو لتغير التركيب الكيميائي (في الحدود المسموح بها والتي لا يتغير من الترتيب الذري المميز للمعدن).
وتقسم المعادن من حيث اللون إلي :



◄أولاً: معادن ذات ألوان متغيرة.. مثل :

( أ ) الكوارتز.. تتنوع ألوانه كالتالي :
• الكوارتز اللبني (الأبيض): الذي يحتوي على شوائب من فقاعات غازية.
• الوردي والأرجواني (الأميثست): الذي يحتوي على شوائب من أكسيد الحديد أو المنجنيز.
• الكوارتز المدخن (الرمادي): نتيجة كسر الروابط بين ذرات العناصر.
• النقي (الشفاف) : ويسمي البللور الصخري


(ب) معدن السفاليريت (كبريتيد الزنك):
• لونه الأصلي أصفر شفاف وقد يتحول إلي اللون البني بزيادة عناصر الحديد فيه بنسبة قليلة حيث تحل محل بعض ذرات الزنك ولا تغير من الترتيب الذري لهذا المعدن.

◄ثانياً: معادن ذات لون متآصل :
هناك معادن ذات لون حقيقي (ثابت) مثل الكبريت ولونه أصفر والمالاكيت الأخضر (كربونات نحاس مائية أو الجنزارة).

- خاصية عرض الألوان : «تغير لون المعدن مع حركة العين في الاتجاهات المختلفة»
وتتضح هذه الخاصية في الأحجار الكريمة أو شبه الكريمة.. مثل :

( أ ) الماس : يفرق الضوء الساقط عليه نتيجة انكساره إلي اللونين الأحمر والبنفسجي ويعطي بريق في جميع الاتجاهات.
(ب) معدن الأوبال: الذي يتميز بخاصية اللألأة (عين الهر) حيث يتموج بريق المعدن ذو النسيج الأليافى باختلاف النظر إليه.



- خاصية الشفافية : «قدرة المعدن على إنفاذ الضوء خلاله»وتنقسم المعادن من حيث الشفافية إلي:
• معادن شفافة :يمكن الرؤية خلالها بوضوح.
• معادن شبه شفافة :تعطي صورة غير واضحة.
• معادن معتمة :لا تنفذ الضوء خلالها.

- خاصية المخدش : «لون مسحوق المعدن»
• يمكن الحصول على المسحوق بحك المعدن فوق قطعة من خزف غير مصقول.
• يتميز المخدش بأن لونه ثابت حتى لو كان المعدن ألوانه تتغير بتغير نوع الشوائب أو كميتها لذا فهو من الخواص التي يمكن الاعتماد عليها في التعرف على المعدن.

ثانيًا: الخواص التماسكية
- خاصية الصلادة : «درجة مقاومة المعدن للخدش أو البري»

مقياس موهس للصلادة:


• الفرق في الصلادة بين المعادن المرتبة (1 – 9) تقريباً متساوي ، فالفرق بين صلادة التلك والجبس تساوي تقريباً الفرق بين صلادة الكوارتز والتوباز بينما الفرق بين الكوراندوم والماس كبير جداً.
• تتميز الأحجار الكريمة والثمينة بأن صلادتها تزيد على 7.5 ولها ألوان زاهية.


وسائل قياس الصلادة:

( أ ) أقلام الصلادة :سبائك معدنية ذات درجات صلادة محددة.
(ب) ظفر الإنسان:صلادته 2.5 أي يخدش التلك والجبس ولا يخدش الكالسيت.
(جـ) نصل السكين أو قطعة الزجاج :صلادته 5.5
( د ) لوح المخدش الخزفي :صلادته 6.5.
(هـ) مبرد صلب :صلادته 7.
أهمية الصلادة : تستخدم خاصية الصلادة عملياً في التمييز بين الأحجار الكريمة الطبيعية (صلادتها أعلي من 7.5) والمقلدة المصنوعة من مواد زجاجية أو أكسيد ألومنيوم التي تتميز بألوان زاهية ولكن صلادتها أقل من (6).

خاصية الانفصام :
«قابلية المعدن للتشقق في مستويات ضعيفة الترابط فينتج عنها سطوح ملساء عند الضغط عليه أو كسره».

• تنقسم المعادن من حيث الانفصام إلي :


خاصية المكسر :
«الشكل الناتج عن كسر المعدن في مستوي غير مستوي الانفصام»

• وتنقسم المعادن من حيث المكسر إلي:

( أ ) مكسر محاري:كما في الكوارتز
(ب) مكسر خشن:غير منتظم السطح.
(جـ) مكسر مسنن:ينتج عنه شظايا وأسنان مدببة ويميز غالبية المعادن.
( د ) مكسر مستوي.

- خاصية القابلية للسحب والطرق

«قابلية المعدن للتشكيل إلي أسلاك ورقائق عند الطرق عليه»
• تنقسم المعادن من حيث القابلية للسحب والطرق إلي :

( أ ) معادن قابلة للسحب والطرق :مثل الذهب والفضة والنحاس.
(ب) معادن غير قابلة للسحب والطرق :وهي اللافلزات التي تتفتت عند طرقها.

الذهب قابل للسحب والطرق

ثالثًا: خواص فيزيائية أخرى
( أ ) الوزن النوعي :وتنقسم المعادن إلي ثقيلة ومتوسطة وخفيفة.
(ب) الخواص المغناطيسية:وتنقسم المعادن إلي مغناطيسية وغير مغناطيسية.
(جـ) الخواص الحرارية :وهي درجة انصهار المعادن.

رابعًا: خواص مساعدة
( أ ) المذاق ( ملحى / مر ).
(ب) الملمس.
(جـ) الرائحة.

◄لتحميل الدرس بصيغة PDF اضغط هنا..