أهم المعادن. المعادن وخصائصها المادية وتصنيفها. أشكال حضورهم في الطبيعة

المعادن مفهوم واسع جدا. تسمى المعادن أجزاء متجانسة في التركيب والبنية. الصخور وخام. وهي مركبات كيميائية طبيعية ناتجة عن عمليات جيولوجية مختلفة. هناك الكثير من المعادن في الطبيعة. للدراسة والبحث ، يتم دمجها في مجموعات متجانسة وفقًا لتركيبها الكيميائي وخصائصها الفيزيائية.

تم العثور على معظم المعادن في قشرة الأرض في حالة صلبة. ومع ذلك ، هناك سائل (الزئبق الأصلي) وحتى المعادن الغازية (ثاني أكسيد الكربون وكبريتيد الهيدروجين). تنوع لافت للنظر هي العلامات الخارجية التي تختلف بها المعادن عن بعضها البعض. بعضها شفاف ، والبعض الآخر غائم ، شفاف أو يمر بشكل كامل.

الكالسيت (الصخور الكلسية) هو واحد من أكثر المعادن شيوعًا في القشرة الأرضية. في بعض الأحيان تكون الجبال كلها مصنوعة من الكالسيت النقي.

ميزة مهمة للعديد من المعادن هي لونها. لذا ، فإن الزنجفر دائمًا أحمر قرمزي ، والمالكيت هو أخضر فاتح ؛ يمكن التعرف بسهولة على بلورات البيريت المكعبة من خلال لونها الذهبي المعدني. السمة الخارجية الهامة للمعادن هي شكلها. في كثير من الأحيان يكون بلوريًا ، ولكن بالنسبة للبعض هو شكل مكعب (البايرايت) ، بالنسبة للبعض الآخر هو منشور سداسي (البريل) ، بالنسبة للآخرين هو متعدد الوجوه (العقيق) ، إلخ. العديد من المعادن تشكل كتلًا غريبة لا علاقة لها بالبلورات. مثل ، على سبيل المثال ، إفرازات على شكل الكلى لنمو الليمونايت والمشابه للركالات.

بعض المعادن شديدة الصلابة بحيث تترك خدوشًا بسهولة على الزجاج (الكوارتز ، الفلسبار ، العقيق) .. يتم خدش البعض الآخر بشظايا زجاجية أو حافة سكين (كالسيت). لا يزال البعض الآخر ناعمًا ، ويمكن تتبعه بأظافر الأصابع (الجرافيت).

في علم المعادن ، يتم استخدام أبسط طريقة لتحديد الصلابة - عن طريق خدش معدن بآخر. لتقييم الصلابة ، يتم استخدام ما يسمى مقياس موس ، ممثلة بعشرة معادن. الرقم التسلسلي يتوافق مع وحدة صلابة تقليدية. ها هم:

1. التلك
2. الجص
3. الكالسيت
4. الفلوريت
5. الأباتيت
6. Orthoclase
7. الكوارتز
8. توباز
9. اكسيد الالمونيوم
10. الماس

كل معادن لاحقة في خدوش مقياس موس مع نهايتها الحادة جميع السابقة.

لتحديد صلابة معدن غير معروف ، حدد أي من معايير المعادن التي يخدشها مؤخرًا. على سبيل المثال ، خدوش معدنية غير معروفة أباتيت ، وخدش بواسطة orthoclase ، ثم صلابتها بين 5 و 6.

تتصرف المعادن بشكل مختلف عند تصدعها. يتم تقسيم بعضها بسهولة في طائرات معينة ، وتشكيل شظايا شكل منتظمعلى غرار البلورات (galena ، الكالسيت) ؛ البعض الآخر يعطي منحنيات ، أسطح خرسانية (الكوارتز). تسمى خاصية المعادن للتصدع في اتجاهات معينة بالانشقاق. الانقسام المتميز مثالي للغاية ، حيث تكون البلورة قادرة على الانقسام إلى أوراق رقيقة (الميكا) ؛ الكمال ، عندما تتشكل شظايا عند التأثير تبدو مثل بلورات حقيقية (كالسيت ، جالينا) ؛ في الوسط - لوحظت على شظايا المعادن طائرات منتظمة هندسيا والكسور غير المستوية (hornblende) ؛ غير كامل - يتم تمثيل الكسور ، كقاعدة عامة ، بأسطح غير مستوية (زيتوني ، أباتيت) ؛ غير كاملة تمامًا ، عندما يكون الانقسام غائبًا عمليًا ويكون للشظايا كسر خرساني (مثل الزجاج).

تختلف المعادن أيضًا في لون الخط ، أي لون المسحوق الناعم الذي يترك المعدن على السطح الباهت (غير المزجج) للوحة الخزف. في بعض الأحيان يتزامن لون الخط مع لون المعدن نفسه ، على سبيل المثال ، في الزنجفر. ولكن في بعض الحالات ، يختلف لون المعدن ولون معالمه بشكل حاد. لذا ، فإن معدن الهيماتيت لونه رمادي فولاذي ، وخطه أحمر ، والبيريت أصفر نحاسي ، ويترك خطًا أسود.

الجاذبية النوعية والمغناطيسية والنشاط الإشعاعي وعدد من الخصائص الأخرى هي أيضًا ميزات مهمة يحددها الجيولوجيون أو يشخصون المعادن.

تعتمد خصائص المعادن على تركيبها الكيميائي وبنيتها البلورية ، أي هذا الشكل المكاني ، الذي يتكون من الذرات والأيونات التي يتكون منها المعدن ، ومن طبيعة وقوى الالتصاق بينهما.

بالتركيب الكيميائي والهيكل الكيميائي ، تنقسم جميع المعادن إلى مجموعات كبيرة ، أو أقسام.

نذكر هنا فقط بعض المعادن التي توجد غالبًا في قشرة الأرض وهي جزء من الصخور المنتشرة.

الكالسيت (أو الصاري الجيرية) هو واحد من أكثر المعادن شيوعًا. هناك جبال في الطبيعة. تتكون من الحجر الجيري أو الرخام ، والتي تتكون من الكالسيت النقي.

وفقا للتركيب الكيميائي ، الكالسيت هو ملح كربوني - CaCO3. تسمى أصنافها الشفافة عديمة اللون بصمة آيسلندية. ما يسمى بالكالسيت الدرزي جميل جدا ، ويمثل تراكم بلورات جيدة التكوين نشأت في فراغات الصخور.

بالنسبة للجزء الأكبر ، الكالسيت عديم اللون أو أبيض حليبي. ولكن هناك أيضًا ألوان مختلفة من الرمادي والأصفر والأحمر والبني والأسود. صلابة الكالسيت 3 (خدش بسهولة بواسطة طرف سكين أو إبرة) ، انشقاق مثالي (متصدع بسهولة إلى أجزاء من الشكل الصحيح). إحدى السمات التشخيصية الهامة للكالسيت هي تفاعله مع حمض الهيدروكلوريك: من إحدى قطراته التي سقطت على المعدن ، يبدأ الغليان السريع - تطور ثاني أكسيد الكربون.

وتتكون كتل ضخمة من الكالسيت في أحواض بحرية على شكل طميات كلسية ونباتات بحرية ميتة وحيوانات لافقارية ذات هيكل عظمي كلسي. في وقت لاحق ، تتحول هذه المواد إلى صخور - من الحجر الجيري أو الرخام.

الكوارتز ، مثل الكالسيت ، هو واحد من أكثر المعادن انتشارًا. تكوينه بسيط - إنه أكسيد السيليكون SiO2. تم العثور على بلورات كوارتز بأحجام كبيرة جداً يصل وزنها إلى 40 طناً ، وتتميز أشكال البلورات بتنوعها الشديد ، إلا أنها تتميز بوجوه منشورية ، يمكن ملاحظتها على شكل أفقي.

في معظم الأحيان ، يكون لون الكوارتز أبيض حليبيًا أو رماديًا. تسمى بلورات الكوارتز العديمة اللون والمائية للشفافية بلورات الصخور ، والأصناف الأرجوانية - الجمشت ، والدخان - الراوشتوباز ، والأسود - الموريون.

صلابة الكوارتز هي 7 ، والانشطار غير كامل للغاية (عندما يتم تشققها ، تتميز الشظايا بكسر محدب).

الكوارتز هو في الغالب جزء من الصخور النارية الحمضية - الجرانيت ، الدهون ، الجرانيت الجرانيت ، إلخ.

الفلسبار هي الصوديوم والبوتاسيوم والالومنيوم سيليكات. من بين جميع السليكات المعروفة في الطبيعة (أملاح حمض السيليك) ، يمثل الفلسبار حوالي 50 ٪ من الوزن. يميز التركيب الكيميائي بين فلسبار الصوديوم والبوتاسيوم والصوديوم.

الفلسبار الكالسيوم الصوديوم ، أو بلاجيوكلاز ، التي تتكون من جزيئين مختلفين إلى حد كبير - NaAISi 3 O 8 و CaAI 2 Si 2 O 8 ، أكثر شيوعًا. يمكن أن تكون النسبة الكمية بين هذه الجزيئات في المعدن مختلفة. يسمى الفلسبار الصوديوم النقي (NaAISi 3 O 8) بالألبايت ، الكالسيوم النقي (CaAI 2 Si 2 O 8) anorthite. Plagioclases هي جميع أنواع التكوين المتغير باستمرار ، otalbitol إلى anorthite (تتميز بأرقام تتناسب مع نسبة محتوى anorthite).

بلورات البلاجيوكلاز جيدة التكوين نادرة جدًا ؛ مظهرها جدولي أو جدولي منشوري. لون بلاجيوكلازيس أبيض أو رمادي-أبيض ، وأحيانًا بلون أخضر ، مزرق ونادرًا ما يكون محمرًا. زجاج لامع ، صلابة 6-6.5. انقسام الكمال في اتجاهين.

البلاجيوكلاز هي جزء أساسي من الصخور النارية.

كالي - الفلسبار الصوديوم أقل شيوعًا في القشرة الأرضية من البلاجيوكلاز. يتم التعبير عن تكوينها بواسطة الصيغة KAISi 3 O 8 (بوتاسيوم الفلسبار النقي). عادة ، يتم خلط كمية معينة من جزيء البايت (NaAISi 3 O 8) مع مكون البوتاسيوم في المعدن. يميز هيكل الفلسبار البوتاسيوم الصوديوم بين orthoclase imicrocline. مظهر بلورات البوتاسيوم - فلدسبار الصوديوم غالبًا ما يكون منشوريًا - اللون - وردي فاتح ، بني مصفر ، أبيض محمر ، أحيانًا أحمر لحم. زجاج لامع. صلابة 6-6.5. انقسام الكمال في اتجاهين.

الفلسبار البوتاسيوم - الصوديوم جزء من الصخور النارية الحمضية.

ميكا تجمع هذه المجموعة بين المعادن ذات التكوين المعقد والمتغير. هنا نركز فقط على الميكا الداكنة المغنسية - الألمنيوم البيوتايت والألمنيوم المسكوفيت الخفيف. يحتوي الميكا على مركبات متطايرة.

الصيغة الكيميائية للبيتايت معقدة للغاية K (Mg 1 Fe) 3 ؛ يتكون من البوتاسيوم والمغنيسيوم والحديد والألمنيوم والسيليكون والأكسجين. كمواد متطايرة ، يحتوي البيوتايت على الماء (بشكل أكثر دقة ، مجموعة الهيدروكسيل - OH) والفلور. لون البيوتايت هو الأسود والبني وأحيانًا بلون برتقالي أو محمر أو أخضر. زجاج لامع ، على طائرات انقسام مع وميض لؤلؤي. الصلابة 2-3 ، الانقسام مثالي للغاية (يمكن تقسيم بلورة البيوتايت بسهولة إلى أوراق منفصلة ، أجود) ، وظهور البلورات مجدول ، غالبًا عمودي أو هرمي. توجد في الغالب في كتل صفيحية متواصلة - أو حبيبات متقشرة. تم العثور على البيوتايت في العديد من الصخور النارية والمتحولة.

الميكا الخفيفة - المسكوفيت - حصلت على اسمها من الاسم الإيطالي القديم لمدينة موسكو - مسك. في العصور القديمة ، تم تصدير صفائح كبيرة من المسكوفيت تسمى زجاج موسكو ، والتي تم إدخالها في إطارات نوافذ المنازل ، من موسكو إلى أوروبا الغربية.

المسكوفيت - KAI 2 [AISi 3 O 10] 2 - يتكون من البوتاسيوم والألمنيوم والسيليكون والأكسجين. من المركبات المتطايرة ، يوجد الماء (مجموعة الهيدروكسيل). عادة ما يكون ظهور البلورات جدوليًا أو صفائحيًا. الوجوه الجانبية مظللة بقوة في اتجاهات أفقية. مثل البيوت ، غالبًا ما يوجد المسكوفيت في الكتل الورقية الحبيبية أو المتقشرة المستمرة.

في أوراق رقيقة ملحومة ، يكون المسكوفيت عديم اللون. اللمعان زجاجي ، على طائرات الانقسام والفضة اللؤلؤية. صلابة 2-3. منشورات المسكوفيت ، مثل جميع الميكا ، مرنة ومرنة عند ثنيها. الانقسام مثالي (ينقسم بسهولة إلى أوراق شفافة رقيقة).

يوجد المسكوفيت في قشرة الأرض أكثر من الميكا الأخرى. وهي جزء من العديد من الصخور النارية والمتحولة.

من بين المجموعة الكبيرة من المعادن الموحّدة تحت الاسم العام لبرمائيات ، نذكر فقط هورنبلند الأكثر شيوعًا. يتكون من الكالسيوم والصوديوم والمغنيسيوم والحديد والألمنيوم والسيليكون والأكسجين. جزء إلزامي من hornblende هو الماء. تركيبه الكيميائي ليس ثابتًا ، وتختلف النسب الكمية بين المغنيسيوم والحديد والحديد والألمنيوم والبوتاسيوم بشكل كبير. ظهور البلورات منشوري أو عمودي. يتم طلاء المزيج العادي باللون الأخضر أو \u200b\u200bالبني بظلال مختلفة. زجاج لامع ، صلابة 5.5-6. انشقاق مثالي في اتجاه واحد فقط وغير كامل في اتجاهات أخرى.

Hornblende هو معدن نموذجي لعدد من الصخور النارية والعديد من الصخور المتحولة.

تتحد مجموعة كبيرة من المعادن ، التي تحتوي على سيليكات المغنيسيوم الحديدية والكالسيوم المغنيسيوم والحديد الكالسيوم ، تحت الاسم العام pyroxenes. وفقًا للسمات البلورية ، تتميز البيروكسينات المعينية والموحدة.

Enstatite - Mg 2 ينتمي إلى البيروكسينات المعينية.

أصناف منه ، حيث توجد كميات ملحوظة من أكاسيد الحديد ، تسمى برونزيت.

غالبًا ما توجد على شكل حبيبات ذات شكل مستطيل غير منتظم. Enstatite عديم اللون أو أبيض رمادي مع لون مخضر ، وأقل لونًا بنيًا أخضر. بريقها زجاج ، على طائرات انقسام مع وميض لؤلؤي. صلابة 5.5 ، متوسط \u200b\u200bالانقسام.

Enstatite هو معدن نموذجي للصخور النارية المتكونة من الصهر الماغماتي المخصب بالمغنيسيوم (الصهارة من التكوين الرئيسي). جنبا إلى جنب مع olivine ، الذي سنناقشه لاحقًا ، يعد enstatite جزءًا من الصخور الصخرية مثل الجابرو والبازلت.

مثال على البيروكسينات أحادية الإكلينيك هو الأوجيت - ألمنيوموسيليكات الكالسيوم المغنسيوم الحديدي.

تركيبته الكيميائية أكثر تعقيدًا بكثير من تكوين البيروكسينات الأخرى. شكل البلورات قصير الأعمدة. تتميز الأقسام بمخططات المثمن مع جوانب أكثر أو أقل تطورًا. غالبا ما توجد في شكل الركام الحبيبي. اللون أسود ، أسود مخضر وبني ، أقل في كثير من الأحيان أخضر داكن أو بني. زجاج لامع. صلابة 5-6. الانقسام متوسط.

غالبًا ما يتم العثور على Augite في الصخور النارية للتكوين الأساسي والثانوي - البازلت ، الجابرو ، الأنديسايت ، الديوريت.

وأخيرًا ، يعد الزيتوني شائعًا جدًا - سيليكات المغنيسيوم الحديدية (Mg ، Fe) 2 SiO 4. في بعض الأحيان يطلق عليه أيضًا الكريسوليت.

يتم العثور على Olivine عادة في شكل الركام الحبيبي. لونه أصفر مع لون مخضر ، ولكن الأصناف عديمة اللون متكررة. اللمعان زجاجي ، زيتي. صلابة 6.5-7. الانقسام غير كامل (عندما يتم تصدعه ، فإنه يعطي استراحة غير متساوية). Olivine هو معدن من أصل magmatic. إنها مميزة للصخور النارية المتكونة من فقيرة في السليكون وغنية بالمغنيسيوم والحديد المنصهر من التركيبة الرئيسية - الكثيفة ، الجابرو والبازلت.

الفلورايت هو معدن رائع آخر يستخدم في البصريات. هذه بلورات نقية شفافة عديمة اللون أو باهتة. وخصائصها القيمة هي متناحٍ ، ومشتت منخفض ، ومؤشر انكسار منخفض ، ومثل الكريستال الصخري ، نفاذية عالية للأشعة تحت الحمراء والأشعة فوق البنفسجية. يستخدم الفلوريت لتصنيع عدسات التلسكوب والميكروسكوب ، لتصنيع المنشور الطيفي وغيرها من الأدوات البصرية.

أكثر أهمية عظيمة لديه استخدام الخصائص البصرية للمعادن الرائعة المرتبطة باختراع الليزر - مولد الكم البصري. كلمة "ليزر" هي اختصار للكلمات الإنجليزية تضخيم الضوء عن طريق الإشعاع المنبعث من الإشعاع ot - مكبر للصوت للضوء الناتج عن الإشعاع. إن مبدأ تشغيل الليزر معقد للغاية ، لتوليد إشعاع كهرومغناطيسي يستخدم الطاقة التي تحدث عندما تنتقل الذرات أو الإلكترونات من حالة طاقة إلى أخرى.

تم إنشاء أول ليزر في عام 1960 على ياقوت. يصدر هذا الليزر ضوءًا ساطعًا بطول موجة 694.3 نانومتر. بمساعدة ليزر الياقوت ، تعريف دقيق (الموقع) المسافة من الأرض إلى القمر. لم تتجاوز تكاليف الطاقة في هذه الحالة طاقة الاحتراق لعشرات التطابقات. في الوقت الحالي ، يتزايد استخدام الليزر في التكنولوجيا. يتم استخدامها لدراسة فيزياء البلازما ، أثناء العمليات الجراحية ، في التلفزيون ، لالتقاط الصور ونقلها ، لحفر المعادن ولحامها ، وما إلى ذلك. وعلى الرغم من ظهور الليزر أيضًا مؤخرًا على مواد أخرى ، مثل الليزر أو أشباه الموصلات ، فإن معدن الياقوت لا تزال واحدة من أكثر المواد استخدامًا. مزايا الياقوت هي خواصه الميكانيكية البارزة ، التي تحدثنا عنها سابقًا: صلابته ومقاومته للحرارة واستقراره في ظل ظروف عدوانية للغاية. من المواد البلورية الأخرى للليزر ، يتم استخدام عقيق الألمنيوم والإيتريوم والفلوريت وعدد من البلورات الأخرى الاصطناعية بشكل أساسي.



المعادن وعلم المعادن
المعادن هي تكوينات طبيعية صلبة تشكل جزءًا من صخور الأرض والقمر وبعض الكواكب الأخرى ، بالإضافة إلى النيازك والكويكبات. المعادن ، كقاعدة عامة ، هي مواد بلورية متجانسة إلى حد ما مع بنية داخلية مرتبة وتركيبة معينة ، والتي يمكن التعبير عنها من خلال المقابلة صيغة كيميائية. المعادن ليست مزيجًا من أصغر الجسيمات المعدنية ، مثل الصنفرة (التي تتكون أساسًا من اكسيد الالمونيوم والمغنيتيت) أو الليمونيت (مجموعة من الغيتايت وهيدروكسيدات الحديد الأخرى) ، وتشمل أيضًا مركبات الهياكل غير المنتظمة مثل الزجاج البركاني (حجر السج. .). المعادن هي عناصر كيميائية أو مركباتها التي تشكلت نتيجة للعمليات الطبيعية. يتم استبعاد أهم أنواع المواد الخام المعدنية ذات الأصل العضوي ، مثل الفحم والنفط ، من عدد المعادن. علم المعادن هو علم المعادن وتصنيفها وتكوينها الكيميائي وخصائص وأنماط الهيكل (الهيكل) والمنشأ والظروف في الطبيعة والتطبيق العملي. لتفسير أعمق الهيكل الداخلي المعادن وارتباطها بتاريخ علم المعادن الأرض يجذب الرياضيات والفيزياء والكيمياء. إلى حد أكبر من العلوم الجيولوجية الأخرى ، فإنه يستخدم بيانات كمية ، لأن الوصف المناسب للمعادن يتطلب تحليلاً كيميائيًا خفيًا وقياسات فيزيائية دقيقة.
تاريخ علم المعادن
تم استخدام رقائق الصوان ذات الحواف الحادة من قبل الرجل البدائي كأدوات موجودة بالفعل في العصر الحجري القديم. ظلت فلينت (مجموعة متنوعة من الكوارتز الحبيبات) لفترة طويلة المورد المعدني الرئيسي. في العصور القديمة ، عرف الإنسان معادن أخرى. تم استخدام بعضها ، مثل الهيماتيت الكرز ، تان غيتايت وأكسيد المنغنيز الأسود ، كطلاء للرسم الصخري وطلاء الجسم ، في حين تم استخدام البعض الآخر ، مثل العنبر ، اليشم ، الذهب الأصلي ، لصنع الطقوس والمجوهرات والتمائم. في مصر ، عرفت فترة ما قبل الأسرات (5000-3000 قبل الميلاد) بالفعل الكثير من المعادن. تم استخدام النحاس الأصلي والذهب والفضة للمجوهرات. بعد ذلك بقليل ، بدأ صنع الأدوات والأسلحة من النحاس وسبائكه - البرونزية. تم استخدام العديد من المعادن كصبغات ، والبعض الآخر للمجوهرات والعلامات (الفيروز ، اليشم ، الكريستال ، العقيق الأبيض ، الملكيت ، الرمان ، اللازورد والهيماتيت). في الوقت الحاضر ، تعمل المعادن كمصدر للمعادن ، ومواد البناء (الأسمنت والجص والزجاج ، وما إلى ذلك) ، والمواد الخام للصناعات الكيماوية ، إلخ. هـ) تم تقسيم المعادن إلى معادن وتراب وأحجار. بعد حوالي 400 عام ، لخص بليني الأكبر (23-79 م) في الكتب الخمسة الأخيرة للتاريخ الطبيعي جميع المعلومات المتاحة عن علم المعادن في ذلك الوقت. في أوائل العصور الوسطى في بلدان الشرق العربي ، التي أخذت معرفة اليونان القديمة والهند القديمة ، ازدهرت العلوم. قام موسوعي آسيا الوسطى بيروني (973 - 1050) بتجميع الأوصاف أحجار الكريمة (علم المعادن) وابتكار طريقة لقياسها بدقة الثقل النوعي. عالم بارز آخر ، ابن سينا \u200b\u200b(ابن سينا) (ج 980-1037) ، في أطروحة عن الحجارة ، أعطى تصنيفًا لجميع المعادن الشهيرةوتقسيمها إلى أربع فئات: الحجارة والأرض والوقود الأحفوري والأملاح والمعادن. في العصور الوسطى في أوروبا كان هناك تراكم للمعلومات العملية حول المعادن. أصبح عامل المنجم والمنقب ، بحكم الضرورة ، ممارسين للمعادن ونقلوا خبرتهم ومعرفتهم إلى الطلاب والمتدربين. كانت أول مجموعة من المعلومات الواقعية حول علم المعادن والتعدين والتعدين العملي هي عمل G. Agricola على المعادن (De re metallica) ، الذي نُشر عام 1556. بفضل هذه الدراسة والعمل السابق حول طبيعة المعادن (De natura fossilium، 1546) ، الذي يحتوي على تصنيف المعادن على أساس خصائصها الفيزيائية ، كان أجريكولا معروفًا باسم والد علم المعادن. لمدة 300 عام بعد نشر عمل أجريكولا ، تم تخصيص البحث في مجال علم المعادن لدراسة البلورات الطبيعية. في عام 1669 ، أسس عالم الطبيعة الدنماركي ن. ستينون ، الذي عمم ملاحظاته على مئات من بلورات الكوارتز ، قانون ثبات الزوايا بين وجوه البلورات. بعد قرن من الزمان (1772) ، أكدت روما دي ليل استنتاجات ستينون. في عام 1784 ، وضع Abbot R. Gayui أسس الأفكار الحديثة حول البنية البلورية. في عام 1809 ، اخترع W Wollaston مقياس الزوايا العاكس ، والذي سمح بقياسات أكثر دقة للزوايا بين وجوه البلورات ، وفي عام 1812 طرح مفهوم الشبكة المكانية كقانون البنية الداخلية للبلورات. في عام 1815 ، اقترح P. Cordier الدراسة الخواص البصرية شظايا من المعادن المسحوقة تحت المجهر. مزيد من التطوير دراسات ميكروسكوبية مرتبطة بالاختراع في عام 1828 بواسطة يو نيكولاس للحصول على ضوء مستقطب (منشور نيكولاس). تم تحسين المجهر المستقطب في عام 1849 بواسطة G.Sorby ، الذي طبق عليه لدراسة الأجزاء الرقيقة الشفافة من الصخور. كانت هناك حاجة لتصنيف المعادن. في عام 1735 ، نشر K. Linney نظام عمل الطبيعة (Systema naturae) ، حيث تم تصنيف المعادن حسب علامات خارجية، بمعنى آخر. مثل النباتات والحيوانات. ثم اقترح العلماء السويديون - A.Kronstedt في 1757 و J. Berzelius في 1815 و 1824 - عدة خيارات التصنيفات الكيميائية المعادن. التصنيف الثاني لـ Berzelius ، تم تعديله من قبل K. Rammelsberg في 1841-1847 ، تم تأسيسه بشكل ثابت بعد أن وضعه عالم المعادن الأمريكي J. Dana على أساس الإصدار الثالث من نظام Dana's Mineralogy ، 1850. مساهمة كبيرة في تطوير علم المعادن في 18 - تم تقديم النصف الأول من القرن التاسع عشر من قبل العلماء الألمان A.G. Werner و I.A Breithaupt والعلماء الروس M.V. Lomonosov و V.M. Severgin. جعل من الممكن الحصول على بيانات أكثر دقة عن الأنواع المعدنية الفردية ، وعندما تمت دراسة البلورات باستخدام تحليل الأشعة السينية ، ظهر فهم أعمق لهيكل المعادن. في عام 1912 ، أسس الفيزيائي الألماني M. Laue تجريبيًا أنه يمكن الحصول على معلومات عن البنية الداخلية للبلورات عن طريق تمرير الأشعة السينية من خلالها أحدثت هذه الطريقة ثورة في علم المعادن: أصبح العلم الوصفي بشكل رئيسي أكثر دقة وعلم المعادن لربط المادية و الخواص الكيميائية المعادن بهياكلها البلورية. في أواخر القرن التاسع عشر - أوائل القرن العشرين. تم تسهيل تطوير علم المعادن إلى حد كبير من خلال عمل العلماء الروس البارزين N.I. Koksharov ، V.I. Vernadsky ، E.S. Fedorov ، A.E. Fersman ، A.K. Boldyrev and others. في النصف الثاني من القرن العشرين. اعتمدت Mineralogy طرق بحث جديدة لفيزياء الحالة الصلبة ، على وجه الخصوص ، مطياف الأشعة تحت الحمراء ، وسلسلة من طرق الرنين (الرنين الإلكتروني المغنطيسي ، ورنين جاما النووي ، وما إلى ذلك) ، التحليل الطيفي ، وما إلى ذلك ، بالإضافة إلى أحدث الطرق التحليلية ، بما في ذلك تحليل المجهر الإلكتروني ، المجهر الإلكتروني بالاشتراك مع حيود الإلكترون ، إلخ. إن تطبيق هذه الطرق يجعل من الممكن تحديد التركيب الكيميائي للمعادن "عند نقطة" ، أي على حبيبات المعادن الفردية ، لدراسة السمات الدقيقة لبنيتها البلورية ، ومحتوى وتوزيع عناصر الشوائب ، وطبيعة اللون والتألق. أدى إدخال طرق البحث الفيزيائي الدقيق إلى ثورة حقيقية في علم المعادن. ترتبط أسماء العلماء الروس مثل N.V. Belov ، D.S. Korzhinsky ، DP Grigoriev ، II Shafranovsky وغيرها بهذه المرحلة في تطوير علم المعادن.
الخصائص الرئيسية للمعادن
لفترة طويلة ، كانت الخصائص الرئيسية للمعادن شكل خارجي بلوراتها وإفرازات أخرى كذلك الخصائص الفيزيائية (اللون ، اللمعان ، الانقسام ، الصلابة ، الكثافة ، إلخ) ، والتي لها أهمية كبيرة في الوقت الحاضر في وصفها والتشخيص البصري (على وجه الخصوص ، الميداني). تعتمد هذه الخصائص ، بالإضافة إلى الخصائص البصرية والكيميائية والكهربائية والمغناطيسية وغيرها من الخصائص التركيب الكيميائي والهيكل الداخلي (التركيب البلوري) للمعادن. تم تحقيق الدور الأساسي للكيمياء في علم المعادن بحلول منتصف القرن التاسع عشر ، لكن أهمية البنية أصبحت واضحة فقط مع إدخال التصوير الشعاعي. تم تنفيذ أول فك رموز الهياكل البلورية في عام 1913 من قبل الفيزيائيين البريطانيين W.G. Bragg و W.L. Bragg. المعادن هي مركبات كيميائية (باستثناء العناصر الأصلية). ومع ذلك ، حتى العينات الخالية من اللون والشفافية البصرية من هذه المعادن تحتوي دائمًا على كميات صغيرة من الشوائب. عادة ما تتكون المحاليل أو الذوبان الطبيعي التي تتبلور منها المعادن من العديد من العناصر. أثناء تكوين المركبات ، يمكن لعدد قليل من ذرات العناصر الأقل شيوعًا استبدال ذرات العناصر الرئيسية. هذا الاستبدال شائع جدًا لدرجة أن التركيب الكيميائي للعديد من المعادن نادرًا ما يقترب من تكوين مركب نقي. على سبيل المثال ، يختلف تكوين زيت الزيتون المعدني المشترك في تكوين الصخور في تكوين اثنين مما يسمى الأعضاء النهائيون في السلسلة: من فورستريت ، سيليكات المغنيسيوم Mg2SiO4 ، إلى سيليكات الحديد Fe2SiO4. النسب Mg: Si: O في المعدن الأول و Fe: Si: O في الثاني هي 2: 1: 4. في olivines التكوين المتوسط \u200b\u200b، تكون قيم العلاقات هي نفسها ، أي (Mg + Fe): Si: O هي 2: 1: 4 ، والصيغة مكتوبة كـ (Mg، Fe) 2SiO4. إذا كانت الكميات النسبية للمغنيسيوم والحديد معروفة ، فيمكن أن ينعكس ذلك في الصيغة (Mg0.80Fe0.20) 2SiO4 ، والتي تظهر أن 80 ٪ من ذرات الفلز تمثلها المغنيسيوم ، و 20 ٪ - بالحديد.
بناء. جميع المعادن ، باستثناء الماء (والتي ، على عكس الجليد ، لا تصنف عادة كمعادن) والزئبق ، يتم تمثيلها بمواد صلبة في درجات حرارة عادية. ومع ذلك ، إذا تم تبريد الماء والزئبق بقوة ، فإنها تصلب: الماء عند 0 درجة مئوية ، والزئبق عند -39 درجة مئوية في درجات الحرارة هذه ، تشكل جزيئات الماء وذرات الزئبق بنية بلورية منتظمة ثلاثية الأبعاد مميزة (المصطلحين "بلوري" و "صلب" "في هذه الحالة تكاد تكون متكافئة). وبالتالي ، فإن المعادن هي مواد بلورية يتم تحديد خصائصها من خلال الترتيب الهندسي للذرات المكونة لها ونوع الروابط الكيميائية بينهما. تم بناء خلية الوحدة (أصغر تقسيم فرعي للبلورة) من ذرات مرتبة بانتظام يتم تجميعها معًا بواسطة روابط إلكترونية. هذه الخلايا الصغيرة ، التي تتكرر بلا نهاية في الفضاء ثلاثي الأبعاد ، تشكل بلورة. تختلف أحجام الخلايا في المعادن المختلفة وتعتمد على حجم الذرات وعددها وموقعها النسبي داخل الخلية. يتم التعبير عن معلمات الخلية في angstroms () أو نانومتر (1 \u003d 10-8 سم \u003d 0.1 نانومتر). تتكون الخلايا الوحدوية للبلورة بشكل كثيف ، بدون فجوات ، تملأ الحجم وتشكل شبكة بلورية. يتم تقسيم البلورات وفقًا لتناظر خلية الوحدة ، والتي تتميز بالنسبة بين حوافها وزواياها. عادة ما يتم تمييز 7 تآزرات (من أجل زيادة التناظر): ثلاثي ، أحادي ، معيني ، رباعي الزوايا ، ثلاثي ، سداسي ومكعب (متساوي القياس). في بعض الأحيان لا يتم فصل سينغمات ثلاثية أو سداسية ويتم وصفها معًا تحت اسم سينجوني سداسية. تنقسم Syngonia إلى 32 فئة بلورية (نوع من التماثل) ، بما في ذلك 230 مجموعة مكانية. تم تحديد هذه المجموعات لأول مرة في عام 1890 من قبل العالم الروسي E.S. Fedorov. باستخدام تحليل حيود الأشعة السينية ، يتم تحديد أحجام خلايا الوحدة من المعدن ، وتناغمها ، وفئة التماثل ، ومجموعة الفضاء ، ويتم فك بنية البلورة ، أي الترتيب المتبادل في الفضاء الثلاثي الأبعاد للذرات التي تتكون منها خلية الوحدة.
الهندسة الكهربية (الصرفية)
لقد جذبت البلورات ذات الوجوه المسطحة الناعمة اللامعة انتباه الإنسان منذ فترة طويلة. منذ ظهور علم المعادن كعلم ، أصبح علم البلورات الأساس لدراسة مورفولوجيا وبنية المعادن. تم العثور على أن وجوه البلورات لها ترتيب متناظر ، مما يسمح بإسناد البلورة إلى تآزر معين ، وأحيانًا إلى إحدى الفئات (التماثل) (انظر أعلاه). أظهرت دراسات حيود الأشعة السينية أن التماثل الخارجي للبلورات يتوافق مع الترتيب الداخلي المنتظم للذرات. تختلف أحجام بلورات المعادن في نطاق واسع جدًا - من عمالقة يزنون 5 أطنان (كتلة بلورة كوارتز جيدة التشكيل من البرازيل) إلى صغيرة جدًا بحيث لا يمكن تمييز وجوههم إلا تحت المجهر الإلكتروني. قد يختلف الشكل البلوري حتى نفس المعدن في عينات مختلفة قليلاً ؛ على سبيل المثال ، تكون بلورات الكوارتز متساوية القياس تقريبًا أو على شكل إبرة أو مسطحة. ومع ذلك ، يتم تشكيل جميع بلورات الكوارتز ، الكبيرة والصغيرة ، ذات القمة والمسطحة ، عند تكرار خلايا وحدة متطابقة. إذا كانت هذه الخلايا موجهة في اتجاه معين ، فإن البلورة لها شكل ممدود ، إذا كان في اتجاهين على حساب الثالث ، فإن شكل البلورة يكون جدوليًا. نظرًا لأن الزوايا بين الوجوه المقابلة لنفس البلورة ذات قيمة ثابتة ومحددة لكل نوع من أنواع المعادن ، فإن هذه الميزة مدرجة بالضرورة في خاصية المعدن. المعادن التي تمثلها بلورات فردية ذات أوجه جيدة نادرة. في كثير من الأحيان يتم العثور عليها في شكل حبيبات غير منتظمة أو الركام البلوري. في كثير من الأحيان ، يتميز المعدن بنوع معين من الركام ، والذي يمكن أن يكون بمثابة علامة تشخيصية. هناك عدة أنواع من المجاميع. تشبه المجاميع المتفرعة التغصنية أوراق السرخس أو الطحلب وهي مميزة ، على سبيل المثال ، من البيرولوسيت. تعتبر الركام الليفية التي تتكون من ألياف متوازية محكمة الإغلاق نموذجية لكريسوتيل وأسبست الأمفيبول. تتكون الركام المجمعة ذات السطح المستدير الأملس من ألياف تشع بشكل شعاعي من مركز مشترك. الكتل المستديرة الكبيرة هي الخشاء (الملكيت) ، والأصغر منها على شكل الكلى (الهيماتيت) أو تشبه الكتلة (السيلوميلان).
وتتميز الركام المتقشرة ، التي تتكون من بلورات الألواح الصغيرة ، بالميكا والباريت. الهوابط هي تكوينات بالتنقيط معلقة على شكل رقاقات ، أنابيب ، مخاريط أو "ستائر" في كهوف كارست. تنشأ من تبخر المياه المعدنية التي تتسرب من خلال شقوق الحجر الجيري ، وغالبًا ما تتكون من الكالسيت (كربونات الكالسيوم) أو الأراغونيت. Oolites - توجد الركام التي تتكون من كرات صغيرة وتشبه بيض السمك في بعض الكالسيت (الحجر الجيري الزيتي) ، والجويت (الحديد الخام) وتكوينات أخرى مماثلة.
كيمياء كريستال
بعد تراكم بيانات الأشعة السينية ومقارنتها بنتائج التحاليل الكيميائية ، أصبح من الواضح أن سمات البنية البلورية للمعادن تعتمد على تركيبها الكيميائي. وهكذا ، تم إرساء أسس علم جديد - كيمياء الكريستال. يمكن تفسير العديد من الخصائص التي تبدو غير ذات صلة بالمعادن على أساس تركيبها البلوري وتركيبها الكيميائي. تم العثور على بعض العناصر الكيميائية (الذهب والفضة والنحاس) في الأصل ، أي نظيف ، لطيف. وهي مصنوعة من ذرات محايدة كهربائيًا (على عكس معظم المعادن التي تحمل ذراتها شحنة كهربائية وتسمى أيونات). ذرة مع نقص الإلكترونات مشحونة بشكل إيجابي وتسمى الكاتيون. للذرة التي تحتوي على فائض من الإلكترونات شحنة سالبة تسمى أنيون. يسمى التجاذب بين الأيونات المشحونة بالعكس الرابطة الأيونية ويعمل كقوة ربط رئيسية في المعادن. في نوع مختلف من الروابط ، تدور الإلكترونات الخارجية حول النوى في المدارات المشتركة ، وتربط الذرات ببعضها البعض. السندات التساهمية هي النوع الأكثر ديمومة من السندات. عادة ما تحتوي المعادن المرتبطة تساهميًا على صلابة عالية ونقطة انصهار (مثل الماس). يلعب دور van der Waals الضعيف الناشئ بين الوحدات الهيكلية المحايدة كهربائيًا دورًا أصغر بكثير في المعادن. يتم توزيع طاقة الربط لهذه الوحدات الهيكلية (طبقات أو مجموعات من الذرات) بشكل غير متساو. توفر رابطة van der Waals جاذبية بين المواقع المشحونة في الاتجاه المعاكس بشكل أكبر الوحدات الهيكلية. لوحظ هذا النوع من الروابط بين طبقات الجرافيت (أحد أشكال الكربون الطبيعية) التي تشكلت بسبب الرابطة التساهمية القوية لذرات الكربون. بسبب الروابط الضعيفة بين الطبقات ، يحتوي الجرافيت على صلابة منخفضة وانشقاق مثالي جدًا موازٍ للطبقات. لذلك ، يتم استخدام الجرافيت كمواد تشحيم. تقترب الأيونات المشحونة بشكل متعارض من بعضها البعض إلى مسافة حيث توازن القوة البغيضة قوة الجذب. بالنسبة لأي كاتيون محدد - زوج أنيون ، هذه المسافة الحرجة تساوي مجموع "نصف قطر" أيونين. من خلال تحديد المسافات الحرجة بين الأيونات المختلفة ، كان من الممكن تحديد أحجام نصف قطر معظم الأيونات (في نانومتر ، نانومتر). نظرًا لأن معظم المعادن تتميز بروابط أيونية ، يمكن تصور هياكلها في شكل كرات متجاورة. تعتمد هياكل البلورات الأيونية بشكل رئيسي على حجم وعلامة الشحنة والأحجام النسبية للأيونات. نظرًا لأن البلورة ككل محايدة كهربائيًا ، يجب أن يكون مجموع الشحنات الموجبة للأيونات مساوياً لمجموع السالب. في كلوريد الصوديوم (كلوريد الصوديوم ، معدن الهالايت) ، يحتوي كل أيون صوديوم على شحنة +1 ، وكل شحنة من أيون الكلور لها شحنة -1 (الشكل 1) ، أي يقابل كل أيون صوديوم أيون الكلور. ومع ذلك ، في الفلوريت (فلوريد الكالسيوم ، CaF2) ، يحتوي كل أيون كالسيوم على شحنة +2 ، وأيون الفلور -1. لذلك ، للحفاظ على الحياد الكهربي الكلي لأيونات الفلور ، يجب أن يكون ضعف أيونات الكالسيوم (الشكل 2).

تعتمد إمكانية دخولها إلى بنية بلورية معينة أيضًا على حجم الأيونات. إذا كانت الأيونات من نفس الحجم والمعبأة بحيث يكون كل أيون على اتصال مع 12 آخرين ، فإنهم في تنسيق مناسب. هناك طريقتان لتعبئة الكرات من نفس الحجم (الشكل 3): التعبئة المكعبة الأكثر كثافة ، والتي تؤدي بشكل عام إلى تكوين بلورات متساوي القياس ، والتعبئة السداسية الأقرب ، والتي تشكل بلورات سداسية. كقاعدة ، تكون الكاتيونات أصغر من الأنيونات ، ويتم التعبير عن أحجامها في كسور نصف قطر الأنيون ، التي يتم أخذها كوحدة. عادة ما تستخدم النسبة التي تم الحصول عليها عن طريق قسمة نصف قطر الكاتيون على نصف قطر الأنيون. إذا كانت الكاتيون أصغر قليلاً فقط من الأنيونات التي تم دمجها معها ، فيمكن أن تتلامس مع الأنيونات الثمانية المحيطة بها ، أو ، كما يقولون ، في التنسيق الثامن فيما يتعلق بالأنيونات الموجودة ، كما كانت ، عند رؤوس المكعب من حولها. هذا التنسيق (يسمى أيضًا المكعب) مستقر لنسب نصف القطر الأيوني من 1 إلى 0.732 (الشكل 4 ، أ). مع نسبة أصغر من نصف القطر الأيوني ، لا يمكن وضع ثمانية أنيونات لمس الكاتيون. في مثل هذه الحالات ، تسمح هندسة التعبئة بالتنسيق السداسي للكاتيونات مع ترتيب الأنيونات عند القمم الستة من الثماني السطوح (الشكل 4 ب) ، والتي ستكون مستقرة عند نسب نصف قطرها من 0.732 إلى 0.416. مع انخفاض إضافي في الحجم النسبي للكاتيون ، فإن الانتقال إلى التنسيق الرباعي أو رباعي السطوح ، يكون مستقرًا عند قيم نسب نصف القطر من 0.414 إلى 0.225 (الشكل 4 ج) ، ثم إلى تنسيق ثلاثي داخل نسب نصف القطر من 0.225 إلى 0.155 (الشكل. د) ومزدوج - بنسب نصف قطر أقل من 0.155 (الشكل 4 ، هـ). على الرغم من أن عوامل أخرى تحدد أيضًا نوع التنسيق متعدد السطوح ، بالنسبة لمعظم المعادن ، فإن مبدأ نسبة نصف قطر أيونات هو أحد وسيلة فعالة التنبؤ بالهيكل البلوري.

يمكن أن تحتوي المعادن ذات التركيبة الكيميائية المختلفة تمامًا على هياكل متشابهة ، والتي يمكن وصفها باستخدام نفس التنسيق متعدد الوجوه. على سبيل المثال ، في كلوريد الصوديوم ، NaCl ، تكون نسبة نصف قطر أيون الصوديوم إلى نصف قطر أيون الكلور 0.535 ، مما يشير إلى التنسيق ثماني السطوح ، أو الترس. إذا تم تجميع ستة أنيونات حول كل كاتيون ، فمن أجل الحفاظ على نسبة الكاتيون / الأنيون تساوي 1: 1 ، يجب أن يكون هناك ستة كاتيونات حول كل أنيون. هذا يشكل بنية مكعبة ، تعرف باسم هيكل نوع كلوريد الصوديوم. على الرغم من أن نصف القطر الأيوني للرصاص والكبريت يختلف اختلافًا حادًا عن نصف القطر الأيوني للصوديوم والكلور ، فإن نسبتهما تحدد أيضًا تنسيق ستة ، وبالتالي فإن PbS galena له هيكل مثل كلوريد الصوديوم ، أي أن الهاليت والغالينا متساويان في الهيكل. عادة ما توجد الشوائب في المعادن في شكل أيونات تحل محل أيونات المعدن المضيف. هذه البدائل تؤثر إلى حد كبير على حجم الأيونات. إذا كان نصف قطر أيونين متساويًا أو مختلفًا بنسبة أقل من 15٪ ، فيمكن استبدالهما بسهولة. إذا كان هذا الاختلاف 15-30 ٪ ، فإن هذا الاستبدال محدود ؛ بفارق يزيد عن 30٪ ، يكاد يكون من المستحيل الاستبدال. هناك العديد من الأمثلة على أزواج من المعادن متساوية البنية ذات تركيبة كيميائية مماثلة ، والتي يحدث استبدال الأيونات بينها. لذا ، فإن كربونات Siderite (FeCO3) و rhodochrosite (MnCO3) لهما بنية متشابهة ، ويمكن للحديد والمنغنيز استبدال بعضهما البعض في أي نسب ، مما يشكل ما يسمى حلول صلبة. بين هذين المعدنين هناك سلسلة مستمرة من الحلول الصلبة. في أزواج أخرى من المعادن ، فإن إمكانية الاستبدال المتبادل محدودة. بما أن المعادن محايدة كهربائيًا ، فإن شحنة الأيونات تؤثر أيضًا على استبدالها المتبادل. إذا كان هناك استبدال بواسطة أيون مشحون بالعكس ، فعندئذ في جزء ما من هذا الهيكل ، يجب إجراء استبدال ثانٍ ، حيث تعوض شحنة أيون الاستبدال عن انتهاك الحياد الكهربائي الناتج عن الأول. لوحظ هذا الاستبدال المترافق في الفلسبار - البلاجيوكلاز ، عندما يستبدل الكالسيوم (Ca2 +) الصوديوم (Na +) بتشكيل سلسلة مستمرة من المحاليل الصلبة. يتم تعويض الشحنة الموجبة الزائدة الناتجة عن استبدال أيون Ca2 + بواسطة Na + أيون بواسطة الاستبدال المتزامن للسيليكون (Si4 +) بالألمنيوم (Al3 +) في الأجزاء المجاورة من الهيكل.
الخصائص الفيزيائية للمعادن
على الرغم من أن الخصائص الرئيسية للمعادن (التركيب الكيميائي والبنية البلورية الداخلية) يتم تحديدها على أساس التحليلات الكيميائية وطريقة حيود الأشعة السينية ، فإنها تنعكس بشكل غير مباشر في الخصائص التي يمكن ملاحظتها أو قياسها بسهولة. لتشخيص معظم المعادن ، يكفي تحديد بريقها ولونها وانشقاقها وصلابتها وكثافتها. اللمعان - خاصية نوعية للضوء ينعكس بواسطة المعدن تعكس بعض المعادن غير الشفافة الضوء بقوة ولها بريق معدني. هذا هو سمة من معادن الخام ، على سبيل المثال ، galena (معدن الرصاص) ، chalcopyrite والبورونيت (معادن النحاس) ، والأرجنتيت والأقنايت (معادن الفضة). تمتص معظم المعادن أو تنقل جزءًا كبيرًا من حادث الضوء عليها ولها بريق غير معدني. تنتقل بعض المعادن من المعدني إلى غير المعدني ، وهو ما يسمى شبه معدني. عادة ما تكون المعادن التي تحتوي على لمعان غير معدني فاتح اللون ، وبعضها شفاف. الكوارتز والجبس والميكا الخفيفة غالبا ما تكون شفافة. المعادن الأخرى (على سبيل المثال ، كوارتز أبيض حليبي) التي تنقل الضوء ، ولكن من خلالها من المستحيل تمييز الأشياء بوضوح ، تسمى شفافة. المعادن التي تحتوي على المعادن تختلف عن غيرها في انتقال الضوء. إذا كان الضوء يمر من خلال معدن ، حتى في أنحف حواف الحبوب ، فإنه عادة ما يكون غير معدني ؛ إذا لم يمر الضوء ، فهو خام. ومع ذلك ، هناك استثناءات: على سبيل المثال ، غالبًا ما تكون sphalerite ذات اللون الفاتح (معدن الزنك) أو الزنجفر (الزئبق المعدني) شفافة أو شفافة. تختلف المعادن في الخصائص النوعية للبريق غير المعدني. كلاي لديه لمعان ترابي باهت. الكوارتز على الوجوه الكريستالية أو على الأسطح المكسورة هو الزجاج ، التلك ، الذي ينقسم إلى أوراق رقيقة على طول طائرات الانقسام ، هو لؤلؤي. اللمعان اللامع ، مثل الماس ، يسمى التألق بالماس. عندما يسقط الضوء على معدن مع بريق غير معدني ، ينعكس جزئيًا على سطح المعدن ، وينكسر جزئيًا عند هذا الحد. تتميز كل مادة بمؤشر انكسار محدد. نظرًا لأنه يمكن قياس هذا المؤشر بدقة عالية ، فهو ميزة تشخيصية مفيدة جدًا للمعادن. تعتمد طبيعة السطوع على مؤشر الانكسار ، وكلاهما على التركيب الكيميائي والبنية البلورية للمعادن. في الحالة العامة ، تتميز المعادن الشفافة التي تحتوي على ذرات الفلزات الثقيلة بلمعان قوي ومؤشر انكسار مرتفع. تتضمن هذه المجموعة معادن شائعة مثل anglesite (كبريتات الرصاص) ، القصدير (أكسيد القصدير) ، و titanite ، أو sphene (سيليكات الكالسيوم والتيتانيوم). يمكن أن تحتوي المعادن التي تتكون من عناصر خفيفة نسبيًا أيضًا على بريق قوي ومؤشر انكسار مرتفع إذا كانت ذراتها معبأة بإحكام وتحملها روابط كيميائية قوية. والمثال المدهش هو ماسة تتكون من عنصر واحد من الكربون الخفيف. إلى حد أقل ، هذا ينطبق أيضًا على معدن اكسيد الالمونيوم (Al2O3) ، الأصناف الملونة الشفافة منها - الياقوت والياقوت - هي أحجار كريمة. على الرغم من أن اكسيد الالمونيوم يتكون من ذرات الألمنيوم والأكسجين الخفيفة ، إلا أنهما مرتبطان بشدة بحيث يكون للمعدن بريق قوي إلى حد ما ومؤشر انكسار مرتفع نسبيًا. تعتمد بعض اللمعان (دهني ، شمعي ، غير لامع ، حريري ، إلخ) على حالة سطح المعدن أو على الهيكل. الركام المعدني؛ يتميز لمعان الراتنج بالعديد من المواد غير المتبلورة (بما في ذلك المعادن التي تحتوي على عناصر مشعة من اليورانيوم أو الثوريوم). اللون هو ميزة تشخيصية بسيطة ومريحة. تشمل الأمثلة البيريت الأصفر النحاسي (FeS2) ، والرصاص غالينا الرمادي (PbS) ، والأرسنوبيريت الفضي الأبيض (FeAsS2). معادن خام أخرى ذات بريق معدني أو شبه معدني لون مميز يمكن إخفاءه من خلال تشغيل الضوء في طبقة رقيقة من السطح (تغير اللون). هذا أمر شائع في معظم المعادن النحاسية ، ولا سيما البورنيت ، والتي تسمى "خام الطاووس" بسبب لون قوس قزح الأزرق والأخضر ، الذي ينشأ بسرعة على كسر جديد. ومع ذلك ، يتم طلاء المعادن النحاسية الأخرى بألوان مألوفة: الملكيت - باللون الأخضر والأزوريت - باللون الأزرق. يمكن التعرف على بعض المعادن غير المعدنية بشكل واضح من خلال اللون بسبب العنصر الكيميائي الرئيسي (الأصفر - الكبريت والأسود - الرمادي الداكن - الجرافيت ، إلخ). تتكون العديد من المعادن غير المعدنية من عناصر لا توفر لها لونًا محددًا ، ولكن لديها أصناف ملونة يرجع لونها إلى وجود شوائب العناصر الكيميائية بكميات صغيرة لا يمكن مقارنتها بكثافة اللون الذي تسببه. تسمى هذه العناصر chromophores. تتميز أيوناتها بالامتصاص الانتقائي للضوء. على سبيل المثال ، الجمشت الأرجواني الكثيف يدين بلونه إلى خليط غير مهم من الحديد في الكوارتز ، وسميك اللون الاخضر يرتبط الزمرد بمحتوى منخفض من الكروم في البريل. يمكن أن يظهر تلوين معادن عديمة اللون عادة بسبب عيوب في البنية البلورية (بسبب المواضع الذرية غير المملوءة في الشبكة أو دخول الأيونات الأجنبية) ، والتي يمكن أن تسبب امتصاصًا انتقائيًا لأطوال موجية معينة في طيف الضوء الأبيض. ثم يتم طلاء المعادن بألوان تكميلية. الياقوت والياقوت والكسندريت مدينون بألوانهم لمثل هذه التأثيرات الضوئية. يمكن تلوين المعادن عديمة اللون بشوائب ميكانيكية. لذا ، فإن التشريب الرقيق المنتشر للهيماتيت يعطي لون الكوارتز الأحمر والكلوريت الأخضر. الكوارتز الغامق في اللبن يغمره شوائب الغازات السائلة. على الرغم من أن لون المعادن هو أحد أكثر الخصائص التي يمكن تحديدها بسهولة في تشخيص المعادن ، يجب استخدامه بحذر ، لأنه يعتمد على العديد من العوامل. على الرغم من تنوع لون العديد من المعادن ، فإن لون المسحوق المعدني ثابت للغاية ، وبالتالي فهو علامة تشخيصية مهمة. عادة ، يتم تعيين لون المسحوق المعدني وفقًا للخط (ما يسمى "لون الخط") ، والذي يتركه المعدن إذا تم رسمه على لوح خزفي غير مزجج (بسكويت). على سبيل المثال ، يمكن تلوين الفلوريت المعدني ألوان مختلفةلكن خطه دائمًا أبيض.
انقسام. خاصية مميزة للمعادن هي سلوكها المتصدع. على سبيل المثال ، الكوارتز والتورمالين ، سطح الكسر الذي يشبه الزجاج المقسى ، لهما كسر خرساني. بالنسبة للمعادن الأخرى ، يمكن وصف الكسر بأنه خشن أو غير مستو أو منشط. بالنسبة للعديد من المعادن ، فإن الانقسام ليس خاصية مميزة ، ولكنه انقسام. هذا يعني أنها انقسمت على طول الطائرات الملساء المرتبطة مباشرة ببنيتها البلورية. يمكن أن تختلف قوى الترابط بين مستويات الشبكة البلورية اعتمادًا على الاتجاه البلوري. إذا كانت في بعض الاتجاهات أكبر بكثير من غيرها ، فسوف ينقسم المعدن عبر الروابط الأضعف. بما أن الانقسام متوازي دائمًا مع الطائرات الذرية ، يمكن الإشارة إليه باتجاهات بلورية. على سبيل المثال ، يحتوي الهاليت (NaCl) على انقسام لكل متر مكعب ، أي ثلاثة اتجاهات متعامدة بشكل متبادل للانقسام المحتمل. يتميز الانقسام أيضًا بسهولة المظهر وجودة السطح المشقوق الناشئ. يحتوي ميكا على انقسام مثالي جدًا في اتجاه واحد ، أي ينقسم بسهولة إلى أوراق رقيقة جدا مع سطح لامع ناعم. في الانقسام توباز الكمال في اتجاه واحد. يمكن أن تحتوي المعادن على اتجاهين أو ثلاثة أو أربعة أو ستة اتجاهات للانقسام ، بحيث يتم تقسيمها بسهولة على قدم المساواة ، أو عدة اتجاهات للانقسام بدرجات متفاوتة. بعض المعادن ليس لديها انقسام على الإطلاق. لأن الانقسام كمظهر الهيكل الداخلي المعادن هي خاصية ثابتة ، فهي بمثابة علامة تشخيصية مهمة. الصلابة هي المقاومة التي يمارسها المعدن عند خدشه. تعتمد الصلابة على البنية البلورية: كلما كانت الذرات في بنية المعدن أقوى ، كلما كان من الصعب خدشها. التالك والجرافيت عبارة عن معادن رقائقية ناعمة مبنية من طبقات من الذرات مرتبطة ببعضها البعض بقوى ضعيفة جدًا. إنها دهنية عند اللمس: عند فركها على جلد اليد ، تنزلق طبقات أرق فردية. معظم معدن صلب - الماس الذي ترتبط فيه ذرات الكربون بإحكام شديد بحيث لا يمكن خدشه إلا بماسة أخرى. في بداية القرن التاسع عشر رتب عالم المعادن النمساوي F. Moos 10 معادن من أجل زيادة صلابة. منذ ذلك الحين ، تم استخدامها كمعايير للصلابة النسبية للمعادن ، ما يسمى مقياس موس (علامة التبويب 1). الجدول 1.
مقياس صلابة موسى

الصلابة النسبية المعدنية
Talc ______1 الجبس _______2 الكالسيت ____3 الفلوريت ____4 الأباتيت _____5 Orthoclase ___6 \u200b\u200bالكوارتز ______7 توباز ______8 Corundum _____9 Diamond _____10

لتحديد صلابة المعدن ، من الضروري تحديد أقسى معدن يمكن أن يخدش. ستكون صلابة المعدن المدروس أكبر من صلابة المعدن المخدوش به ، ولكن أقل من صلابة المعدن التالي على مقياس موس. يمكن أن تختلف قوى الربط اعتمادًا على الاتجاه البلوري ، وبما أن الصلابة هي تقدير تقريبي لهذه القوى ، فقد تختلف في اتجاهات مختلفة. عادة ما يكون هذا الاختلاف صغيرًا ، باستثناء الكيانيت ، الذي له صلابة 5 في الاتجاه الموازي لطول البلورة و 7 في الاتجاه العرضي. في الممارسة المعدنية ، يتم أيضًا استخدام قياس قيم الصلابة المطلقة (ما يسمى الصلابة الدقيقة) بمساعدة جهاز مقياس الصلابة ، والذي يتم التعبير عنه بالكيلوجرام / مم 2.
كثافة. تختلف كتلة ذرات العناصر الكيميائية من الهيدروجين (الأخف) إلى اليورانيوم (الأثقل). عندما تكون الأشياء الأخرى متساوية ، فإن كتلة مادة تتكون من ذرات ثقيلة أكبر من مادة تتكون من ذرات خفيفة. على سبيل المثال ، يحتوي كربونات - أراجونيت وسيروسيت - على بنية داخلية مماثلة ، لكن ذرات الكالسيوم الخفيفة هي جزء من أراغونيت ، وذرات الرصاص الثقيلة جزء من سيروسيت. ونتيجة لذلك ، تتجاوز كتلة السيروسيت كتلة الأراغونيت من نفس الحجم. تعتمد كتلة حجم وحدة معدنية أيضًا على كثافة تعبئة الذرات. الكالسيت ، مثل الأراجونيت ، هو كربونات الكالسيوم ، ولكن الذرات أقل كثافة في الكالسيت ، لأنه يحتوي على كتلة أصغر لكل وحدة حجم من الأراغونيت. تعتمد الكتلة أو الكثافة النسبية على التركيب الكيميائي والهيكل الداخلي. الكثافة هي نسبة كتلة المادة إلى الكتلة من نفس حجم الماء عند 4 درجات مئوية.لذا ، إذا كانت كتلة المعدن 4 جم وكتلة نفس حجم الماء 1 جم ، فإن كثافة المعدن هي 4. في علم المعادن ، من المعتاد التعبير عن الكثافة في جم / سم 3. الكثافة هي ميزة تشخيصية مهمة للمعادن ويسهل قياسها. أولاً ، يتم وزن العينة في الهواء ، ثم في الماء. نظرًا لأن قوة طفو موجهة لأعلى تعمل على عينة مغمورة في الماء ، فإن وزنها هناك أقل من الهواء. إن فقدان الوزن يساوي وزن الماء النازح. وبالتالي ، يتم تحديد الكثافة من خلال نسبة كتلة العينة في الهواء إلى فقدان وزنها في الماء.
تصنيف المعادن
على الرغم من أن التركيب الكيميائي خدم كأساس لتصنيف المعادن من منتصف القرن التاسع عشر ، إلا أن علماء المعادن لم يلتزموا دائمًا برأي موحد حول ما يجب أن يكون عليه ترتيب ترتيب المعادن فيه. وفقًا لإحدى طرق إنشاء التصنيف ، تم تجميع المعادن من نفس المعدن الأم أو الكاتيون. في الوقت نفسه ، سقطت معادن الحديد في مجموعة واحدة ، معادن الرصاص في مجموعة أخرى ، ومعادن الزنك في المجموعة الثالثة ، إلخ. ومع ذلك ، مع تطور العلم ، اتضح أن المعادن التي تحتوي على نفس المواد غير المعدنية (أنيون أو مجموعة أنيون) لها خصائص متشابهة وأكثر تشابهًا مع بعضها البعض من المعادن ذات المعدن المشترك. بالإضافة إلى ذلك ، توجد المعادن ذات الأنيون المشترك في نفس البيئة الجيولوجية وهي قريبة المنشأ. نتيجة لذلك ، في التصنيف الحديث (انظر الجدول 2) ، يتم دمج المعادن في فئات على أساس أنيون مشترك أو مجموعة أنيون. الاستثناء الوحيد هو العناصر الأصلية ، التي توجد في الطبيعة بمفردها ، دون تكوين مركبات مع عناصر أخرى.

الجدول 2.
تصنيف المعادن

تنقسم الفئات الكيميائية إلى فئات فرعية (وفقًا للكيمياء والدافع البنيوي) ، والتي تنقسم بدورها إلى عائلات ومجموعات (وفقًا للنوع الهيكلي). يمكن للأنواع المعدنية الفردية التي تتكون منها المجموعة أن تشكل صفوفًا ، ويمكن أن يكون للأنواع المعدنية عدة أنواع. حتى الآن تقريبا. 4000 من المعادن المعترف بها على أنها مستقلة الأنواع المعدنية. تتم إضافة معادن جديدة إلى هذه القائمة عند فتحها ، ويتم استبعادها المعروفة منذ فترة طويلة ، ولكنها فقدت مصداقيتها مع تحسين طرق البحث المعدنية.
أصل وشروط البحث عن المعادن
علم المعادن لا يقتصر على تحديد خصائص المعادن ، ولكنه يستكشف أيضًا أصل المعادن وظروف حدوثها والارتباطات الطبيعية للمعادن. منذ ظهور الأرض قبل حوالي 4.6 مليار سنة ، تم تدمير العديد من المعادن نتيجة السحق الميكانيكي أو التحولات الكيميائية أو الذوبان. لكن العناصر التي تشكل هذه المعادن نجت ، أعادت تجميعها وشكلت معادن جديدة. وبالتالي ، فإن المعادن الموجودة حاليًا هي نتاج العمليات التي تطورت عبر التاريخ الجيولوجي للأرض. معظم تتكون قشرة الأرض من صخور نارية ، والتي يتم تغطيتها في بعض الأماكن بغطاء رقيق نسبيًا من الصخور الرسوبية والمتحولة. لذلك ، فإن تكوين قشرة الأرض من حيث المبدأ يتوافق مع متوسط \u200b\u200bتكوين الصخور النارية. تشكل ثمانية عناصر (انظر الجدول 3) 99٪ من كتلة القشرة الأرضية ، وبالتالي 99٪ من كتلة المعادن المكونة لها.

الجدول 3.
العناصر الرئيسية في قشرة الأرض

التكوين الأولي لقشرة الأرض هو هيكل إطار يتكون من أيونات الأكسجين المرتبطة بأيونات السيليكون والألمنيوم الأصغر. وبالتالي ، فإن المعادن الرئيسية هي السليكات ، والتي تمثل تقريبا. 35٪ من جميع المعادن المعروفة وتقريبا. 40٪ هم الأكثر شيوعًا. وأهمها الفلسبار (عائلة من الألومينات سيليكات تحتوي على البوتاسيوم والصوديوم والكالسيوم ، والباريوم الأقل شيوعًا). السليكات الشائعة الأخرى التي تشكل الصخور هي الكوارتز (ومع ذلك ، فهي تشير في كثير من الأحيان إلى الأكاسيد) ، الميكا ، الأمفيبولات ، البيروكسينات والأوليفين.
الصخور النارية. تتشكل الصخور البركانية أو النارية عند التبريد وتبلور الصهارة المنصهرة. تعتمد نسبة المعادن المختلفة ، وبالتالي نوع الصخور المتكونة على نسبة العناصر الموجودة في الصهارة أثناء التصلب. عادة ما يتكون كل نوع من الصخور النارية من مجموعة محدودة من المعادن تسمى تشكيل الصخور الرئيسية. بالإضافة إلى ذلك ، قد تكون المعادن الثانوية والإكسسوارات موجودة بكميات أقل. على سبيل المثال ، يمكن أن تكون المعادن الرئيسية في الجرانيت هي فلسبار البوتاسيوم (30 ٪) وفلسبار الصوديوم والكالسيوم (30 ٪) والكوارتز (30 ٪) والميكا وهورنبلند (10 ٪). كمعادن ثانوية ، قد يكون الزركون ، والاسفين ، والأباتيت ، والمغنتيت ، والإلمنيت موجودين. عادة ما يتم تصنيف الصخور البركانية وفقًا لنوع وكمية كل من الفلسبار الموجودة فيها. ومع ذلك ، في بعض السلالات يكون الفلسبار غائبًا. علاوة على ذلك ، يتم تصنيف الصخور النارية حسب هيكلها ، مما يعكس ظروف تصلب الصخور. تتسبب الصهارة التي تتبلور ببطء في أحشاء الأرض في تكوين صخور بلوتونية تدخلية ذات بنية خشنة أو متوسطة الحبيبات. إذا اندلعت الصهارة إلى السطح في شكل حمم ، فإنها تبرد بسرعة وتنشأ صخور بركانية دقيقة (محببة ، أو مسكوبة). في بعض الأحيان تبرد بعض الصخور البركانية (على سبيل المثال ، حجر السج) بسرعة كبيرة بحيث لا يتوفر لها الوقت لتتبلور. هذه الصخور لها مظهر زجاجي (زجاج بركاني).
صخور رسوبية. عندما تتآكل الصخور الأساسية أو تتآكل ، يتم تضمين المواد البلاستيكية أو الذائبة في الصخور الرسوبية. نتيجة التجوية الكيميائية للمعادن التي تحدث عند حدود الغلاف الصخري والجو ، تتشكل معادن جديدة ، على سبيل المثال ، معادن طينية من الفلسبار. يتم إطلاق بعض العناصر عند إذابة المعادن (مثل الكالسيت) في المياه السطحية. ومع ذلك ، فإن المعادن الأخرى ، مثل الكوارتز ، حتى المجزأة ميكانيكيًا ، تحتفظ بمقاومة العوامل الجوية الكيميائية. المعادن المستقرة ميكانيكيًا وكيميائيًا التي تم تحريرها أثناء التجوية بكثافة عالية بما يكفي من الترسبات الغرينية على سطح الأرض. يتم استخراج الذهب والبلاتين والماس والأحجار الكريمة الأخرى والحجر الصفيح (القصدير) ومعادن المعادن الأخرى من اللآلئ ، وغالبًا ما تكون نهرية. في ظروف مناخية معينة ، تتشكل قشور قوية للعوامل الجوية ، وغالبًا ما يتم إثراءها بمعادن خام. ترتبط رواسب البوكسيت الصناعية (خامات الألمنيوم) وتراكم الهيماتيت بالقشور الجوية. خام الحديد) ، سيليكات مائية من النيكل ، معادن النيوبيوم والمعادن النادرة الأخرى. يتم حمل الجزء الأكبر من منتجات التجوية من خلال نظام المجاري المائية إلى البحيرات والبحار ، والتي تشكل في أسفلها طبقة طبقات رسوبية. تتكون الصلصال الصلصالية بشكل رئيسي من معادن الصلصال ، ويتكون الحجر الرملي بشكل رئيسي من حبيبات الكوارتز الأسمنتية. يمكن إزالة المواد المذابة من الماء بواسطة الكائنات الحية أو ترسبها نتيجة التفاعلات الكيميائية والتبخر. يتم امتصاص كربونات الكالسيوم من مياه البحر عن طريق الرخويات ، التي تبني قشورها الصلبة منه. تتشكل معظم الأحجار الجيرية نتيجة لتراكم الأصداف والهيكل العظمي للكائنات البحرية ، على الرغم من أن كربونات الكالسيوم تترسب جزئياً بالوسائل الكيميائية. تتشكل رواسب التبخر نتيجة لتبخر مياه البحر. التبخرات هي مجموعة واسعة من المعادن ، والتي تشمل هالايت ( ملح) ، والجبس والأنهيدريت (كبريتات الكالسيوم) ، سيلفين (كلوريد البوتاسيوم) ؛ لديهم كل شيء مهم الاستخدام العملي. تتسارع هذه المعادن أيضًا أثناء التبخر من سطح البحيرات المالحة ، ولكن في هذه الحالة ، يمكن أن تؤدي زيادة تركيز العناصر النادرة إلى ترسيب إضافي لبعض المعادن الأخرى. في مثل هذه البيئة تتشكل البورات.
الصخور المتحولة. التحول الإقليمي. تخضع الصخور النارية والرسوبية المدفونة في أعماق كبيرة تحت تأثير درجة الحرارة والضغط لتحولات تسمى التحول ، حيث تتغير الخصائص الأولية للصخور ، وتتبدل المعادن الأولية أو تتحول بالكامل. ونتيجة لذلك ، توجد المعادن عادة على طول الطائرات الموازية ، مما يمنح الصخور مظهر الصخر الزيتي. تسمى الصخور الرخامية المتحولة رقيقة بالصخور. وغالبًا ما يتم إثراءها بمعادن سيليكات الصفائح (الميكا أو الكلوريت أو التلك). الصخور المتحولة الأكثر خشونة هي الصخور. تتناوب فيها خطوط من الكوارتز والفلسبار والمعادن الغامقة. عندما تحتوي الصخر والصخور على بعض المعادن المتحولة عادة ، ينعكس ذلك في اسم الصخرة ، على سبيل المثال ، الصخر سيليانيت أو الصخر ستولوليت أو الكيانيت أو العقيق.
اتصل بنا. عندما ترتفع الصهارة إلى الطبقات العليا من قشرة الأرض في الصخور التي اندمجت فيها ، تحدث التغييرات عادة ، ما يسمى اتصل بنا. تتجلى هذه التغييرات في إعادة بلورة الأصل أو تشكيل معادن جديدة. تعتمد درجة التحول على نوع الصهارة ونوع الصخور التي تتخللها. يتحول الطين الطيني والصخور القريبة منها في التركيب الكيميائي إلى قرون ملامسة (البيوتايت ، الكورديريت ، العقيق ، إلخ). تحدث التغييرات الأكثر شدة عندما تخترق الصهارة الجرانيتية الحجر الجيري: يؤدي التعرض الحراري إلى إعادة بلورة وتشكيل الرخام ؛ نتيجة للتفاعل الكيميائي مع محاليل الحجر الجيري المنفصلة عن الصهارة ، يتم تشكيل مجموعة كبيرة من المعادن (سيليكات الكالسيوم والمغنيسيوم: العقيق wolastonite ، العقيق الخام والراديت ، vesuvian ، أو idocras ، epidote ، tremolite و diopside). في بعض الحالات ، يُدخل التحول عن طريق الاتصال معادن خام ، مما يجعل الصخور مصادر قيمة للنحاس والرصاص والزنك والتنغستن.
ميتاسوماتية نتيجة للتحول الإقليمي والاتصالي ، لا يوجد تغيير كبير في التركيب الكيميائي للصخور المصدر ، ولكن فقط تغير تكوينها المعدني ومظهرها. عندما تقدم الحلول بعض العناصر وتنفذ عناصر أخرى ، يحدث تغيير كبير في التركيب الكيميائي للصخور. تسمى هذه الصخور المشكلة حديثًا metosomatic. على سبيل المثال ، يؤدي تفاعل الحجر الجيري مع المحاليل التي تطلقها الصهارة الجرانيتية أثناء التبلور إلى تكوين خامات ميتاسوماتية - الأوشحة ، والتي غالبًا ما تحتوي على التمعدن - حول كتل الجرانيت.
ودائع وخصام خام
يمكن أن يختلف التركيب الكيميائي للجرانيت الخشن بشكل كبير عن تكوين الصهارة الأصلية. أظهرت دراسة الصخور أنه يتم استخراج المعادن من الصهارة في تسلسل معين. تتبلور المعادن الغنية بالحديد والمغنيسيوم ، مثل الأوليفين والبيروكسين ، وكذلك المعادن الثانوية ، في المقام الأول. نظرًا للكثافة الأعلى من الذوبان المحيط ، نتيجة الفصل الصهاري ، يستقرون. ويعتقد أنه بهذه الطريقة يتشكل الغطاسون - الصخور التي تتكون بالكامل تقريبًا من الزيتوني. ويعزى أصل مماثل إلى بعض التراكمات الكبيرة من المغنتيت والإلمنيت والكروميت ، وهي صفوف من الحديد والتيتانيوم والكروم ، على التوالي. ومع ذلك ، فإن تكوين الذوبان المتبقي بعد إزالة المعادن عن طريق الفصل الصهاري لا يتطابق تمامًا مع تكوين الصخور التي تتكون منها. أثناء تبلور الذوبان ، يزداد تركيز الماء والمكونات المتطايرة الأخرى (على سبيل المثال ، مركبات الفلور والبورون) ، ومعه العديد من العناصر الأخرى التي تكون ذراتها كبيرة جدًا أو صغيرة جدًا لدخول الهياكل البلورية للمعادن المكونة للصخور. يمكن أن ترتفع سوائل الماء المنبعثة من الصهارة المتبلورة على طول الشقوق على سطح الأرض إلى منطقة درجات الحرارة المنخفضة والضغوط. هذا يسبب ترسب المعادن في الشقوق وتشكيل رواسب الوريد. تتكون بعض الأوردة بشكل رئيسي من معادن غير معدنية (الكوارتز والكالسيت والباريت والفلوريت). تحتوي الأوردة الأخرى على معادن من معادن مثل الذهب والفضة والنحاس والرصاص والزنك والقصدير والزئبق ؛ وفقًا لذلك ، يمكن أن تكون رواسب خام قيمة. حيث يتم تشكيل هذه الودائع بمشاركة ساخنة محاليل مائيةتسمى بالحرارة المائية. يجب أن يقال أن أكبر رواسب حرارية مائية ليست وريدية ، بل ميتاسوماتية. وهي عبارة عن طبقات أو أشكال أخرى من الرواسب التي تشكلت عن طريق استبدال الصخور (في معظم الأحيان من الحجر الجيري) المحاليل التي تحمل الخام. ويقال أن المعادن التي تتكون منها هذه الرواسب ذات منشأ حراري مائي. ترتبط Pegmatites وراثيا ببلورة صهارة الجرانيت. يمكن التخلص من كتلة السوائل عالية الحركة ، التي لا تزال غنية بالعناصر التي تشكل المعادن التي تشكل الصخور ، خارج غرفة الصهارة في الصخور المضيفة ، حيث تتبلور مع تكوين أجسام حبيبات خشنة تتكون بشكل رئيسي من معادن تشكيل الصخور - الكوارتز والفلسبار والميكا. هذه الأجسام الصخرية ، تسمى pegmatites ، متغيرة للغاية في الحجم. يبلغ الحد الأقصى لطول معظم أجسام pegmatite عدة مئات من الأمتار ، ولكن أكبرها يصل إلى 3 كم ، ويتم قياسه بالأجسام الصغيرة بالأمتار الأولى. تحتوي Pegmatites على بلورات كبيرة من المعادن الفردية ، بما في ذلك أكبر الفلسبار في العالم بطول عدة أمتار ، الميكا يصل إلى 3 أمتار ، والكوارتز يصل وزنه إلى 5 أطنان. وتتركز العناصر النادرة في بعض السوائل التي تشكل pegmatite (غالبًا في شكل بلورات كبيرة) على سبيل المثال ، البريليوم - في البريل والكريسبريل والليثيوم - في سبودومين وبتاليت وأمبيجليت وليبيدوليت وسيزيوم - في نصف سايت وبورون - في التورمالين والفلور - في الأباتيت والتوباز. تحتوي معظم هذه المعادن على أصناف المجوهرات. ترجع الأهمية الصناعية لل pegmatites جزئيًا إلى حقيقة أنها مصدرًا للأحجار الكريمة ، ولكن بشكل أساسي فلدسبار البوتاسيوم والميكا ، بالإضافة إلى خامات الليثيوم والسيزيوم والتنتالوم ، وجزءًا من البريليوم.