ما هو المعدن. كيف تختلف المعادن عن الصخور؟ أمثلة من الصخور والمعادن

كيف تختلف المعادن عن الصخور وكيف يستخدمها البشر؟ ستجد في مقالتنا إجابات على كل هذه الأسئلة.

المعادن والصخور: ما الفرق؟

تتكون القشرة الخارجية لكوكبنا (القشرة الأرضية) من العديد من الصخور والمعادن. كل واحد منهم هو موضوع الدراسة الأكثر تفصيلاً لطبقة خاصة من العلماء - الجيولوجيين وعلماء المعادن وصناع الصخور. ما هي هذه التكوينات الطبيعية؟ وما الفرق بين المعادن والصخور؟ دعنا نحاول الإجابة على هذه الأسئلة بأكبر قدر ممكن من البساطة.

تختلف المعادن والصخور عن بعضها البعض كما تختلف المواد الغذائية عن الوجبات الجاهزة. إذا كان لديك البيض والحليب والسكر والدقيق ، فيمكنك صنع الفطائر أو الكعك المعطر للشوربة من هذه المكونات. كل شيء يعتمد على النسب وتكنولوجيا التحضير.

مهما كان هذا القياس فظًا ، فإن الشيء نفسه يحدث تقريبًا مع المعادن والصخور. ومن الأمثلة على ذلك الكوارتز ، أحد أكثر المعادن شيوعًا على كوكبنا. بالاشتراك مع بعض المواد ، فإنه يشكل الجرانيت ، وبالاشتراك مع مواد أخرى - البازلت.

ومع ذلك ، لنعد إلى السؤال الرئيسي: كيف تختلف المعادن عن الصخور؟ الفرق الرئيسي هو أن الصخور تتكون من معادن مختلفة. هذه ، بدورها ، هي مركبات كيميائية أكثر تجانسا في تكوينها. من المثير للاهتمام أن نلاحظ أنه حتى بداية القرن التاسع عشر ، لم يميز العلماء بعد بين المعادن والصخور. ظهر هذا التقسيم في العلم مؤخرًا نسبيًا.

المعادن والصخور: تعريف المفاهيم

المعدن عبارة عن مركب كيميائي طبيعي له تركيبة معينة ، والتي ، كقاعدة عامة ، لها بنية بلورية. يأتي المصطلح من الكلمة اللاتينية المتأخرة minerale ، والتي تعني "خام". غالبًا ما يتم تقديم المعادن الموجودة في قشرة الأرض في حالة تراكمية صلبة. ومع ذلك ، هناك معادن سائلة (زئبق محلي) ومعادن غازية (على سبيل المثال ، كبريتيد الهيدروجين).

في الطبيعة ، تتشكل المعادن نتيجة لمجموعة متنوعة من العمليات الجيولوجية. يتم دراستها من قبل تخصص علمي منفصل - علم المعادن. تشمل الخصائص الفيزيائية والبصرية الرئيسية للمعادن الصلابة ، والهشاشة ، والكثافة ، والانقسام ، والكسر ، واللون ، واللمعان.

الصخر عبارة عن ركام طبيعي يتكون من معدن واحد أو أكثر. يمكن أن تكون صلبة أو طرية ، فضفاضة. كل من الصخور الموجودة لديها تركيبة معينة ، والملمس ، واللون وخصائص أخرى. يشارك علم الصخور في دراستهم المعقدة. تم استخدام مصطلح "الصخور" لأول مرة في عام 1798 من قبل الجيولوجي الروسي فاسيلي سيفيرجين.

الآن أنت تعرف كيف تختلف المعادن عن الصخور. لكن ما هي أنواعها المعروفة للعلم الحديث؟ المزيد عن هذا لاحقًا.

أنواع وأمثلة الصخور والمعادن

ما هو الكوارتز؟ هل الفلسبار معدن أم صخرة؟ ماذا عن الجرانيت والبازلت؟ دعنا نحاول فهم هذه المشكلة.

المعادن في الطبيعة - تنوع ضخم! حاليا ، تعرف البشرية حوالي 6 آلاف معدن. لكن 150 منهم فقط موزعة على نطاق واسع في الطبيعة. هناك عدة تصنيفات مختلفة للمعادن. لذلك ، وفقًا لدرجة الانتشار في قشرة الأرض ، فإنهم يميزون:

• تشكيل المدينة (تلك التي تشكل أساس معظم الصخور).
• ملحق (موجود في الصخور ، لكنه لا يشكل أكثر من 5٪ من كتلتها الإجمالية).
• المعادن النادرة (مظاهرها في الطبيعة قليلة للغاية).

يقسم التصنيف الجيني جميع المعادن إلى عدد من الفئات (الكربيدات ، الكبريتيدات ، السيليكات ، السيلينات ، الفلورايد ، الكرومات ، وغيرها).

تنقسم جميع صخور الأرض عادةً إلى ثلاث مجموعات كبيرة (بناءً على نشأتها):

1. الصخور الصخرية (تتكون من الصهارة المنصهرة نتيجة تبريدها وزيادة تصلبها).
2. رسوبية (تكونت نتيجة إعادة ترسيب نواتج التجوية على سطح قشرة الأرض).
3. متحولة (صخور تتشكل في سمك القشرة الأرضية تحت تأثير الضغط العالي جدا ودرجة الحرارة).

أمثلة معروفة عن المعادن: الكوارتز ، الفلسبار ، الميكا ، الزبرجد الزيتوني ، البيروكسين ، بلاجيوجلاز ، الكالسيت.

أكثر الصخور شيوعًا: الجرانيت ، البازلت ، الطين ، الملح الصخري ، الطباشير ، اللابرادوريت.

كوارتز

الكوارتز هو أكثر المعادن شيوعًا في الطبيعة. إنه جزء من العديد من الصخور. تبلغ نسبة الكوارتز في الكتلة الكلية لقشرة الأرض حوالي 60٪. الصيغة الكيميائية للمعادن: SiO 2.

يأتي اسم "الكوارتز" من الكلمة الألمانية ويترجم إلى "صلب". في شكله النقي ، هو معدن صلب إلى حد ما ، عديم اللون (أو أبيض). يمكن أن تمنحه شوائب مواد أخرى مجموعة متنوعة من الألوان. هناك عدة عشرات من أنواع الكوارتز (صوان ، جمشت ، كالسيدونى ، أونيكس وغيرها).

الفلسبار

هل الفلسبار معدن أم صخرة؟ يعتقد الكثير أن هذا الأخير. في الواقع ، إنه معدن ، وهو أحد أكثر المعادن شيوعًا. إنه ينتمي إلى فئة السيليكات.

الفلسبار هي المعادن الرئيسية المكونة للمدينة للعديد من الصخور ذات الأصل البركاني (على سبيل المثال ، الجرانيت). اليوم يستخدمها الإنسان على نطاق واسع: في الزجاج والسيراميك والصناعات الكيماوية. كما أنها تستخدم كمواد متدفقة في علم المعادن وكمواد مالئة في معاجين الأسنان.

جرانيت

الجرانيت صخرة من أصل ناري. تشمل تركيبته المعدنية الكوارتز والفلسبار والميكا. الجرانيت شائع للغاية في قشرة الأرض من النوع القاري. في الطبيعة ، غالبًا ما توجد الجرانيت الأحمر والوردي والرمادي.

هذه السلالة ، بسبب كثافتها الاستثنائية وقوتها ومقاومتها للصقيع ، تستخدم على نطاق واسع في البناء. يمكن العثور عليها غالبًا في زخرفة الجدران وسلالم الكسوة والمدافئ ونافورات الشوارع. كما أن معظم المعالم الأثرية والنصب التذكارية في المدينة مصنوعة من الجرانيت.

تطبيقات الصخور والمعادن

اليوم ، يستخدم الإنسان جميع معادن وصخور الأرض تقريبًا بدرجة أكبر أو أقل. علاوة على ذلك ، يعمل الآلاف من الجيولوجيين كل يوم لاكتشاف المزيد والمزيد من الرواسب الجديدة من مختلف المعادن حول العالم. إذن ، كيف يستخدم الإنسان المعادن والصخور المستخرجة من أحشاء الكوكب؟

لنبدأ بالموارد المعدنية للوقود. يستخدم الغاز الطبيعي والجفت والفحم على نطاق واسع لتدفئة المباني السكنية وتشغيل محطات الطاقة الحرارية ومنازل الغلايات والمؤسسات الصناعية الأخرى. ومع ذلك ، فإن الصخور الرسوبية الأكثر طلبًا في العالم الحديث هي النفط. لا يتم الحصول على البنزين فقط ، بل يتم الحصول على المواد البلاستيكية والبولي إيثيلين والمواد المفيدة الأخرى أيضًا مما يسمى "الذهب الأسود".

من المستحيل عدم ذكر الكوارتزات الحديدية التي تستخدم بعد تخصيب الكتلة الخام في إنتاج الحديد والصلب. الذهب والفضة والبلاتين هي المعادن الأكثر قيمة المستخدمة في المجوهرات والهندسة الدقيقة والإلكترونيات.

يستخدم عدد من المعادن والصخور في صناعة البناء. هذه هي الحجر الجيري والرمل والطين والطباشير والجبس والرخام وغيرها. يستخدم الكثير منهم أيضًا في الطب والتجميل. يتم الحصول على الأصباغ من بعض المعادن. من بين أشياء أخرى ، وجدت العديد من المعادن تطبيقاتها في الإلكترونيات الراديوية والبصريات والصناعات الكيماوية وحتى في صناعة الفضاء.

رأى كل شخص مرة واحدة على الأقل في حياته معادن - نتاج تفاعلات كيميائية طبيعية حدثت داخل قشرة الأرض منذ ملايين السنين. في الوقت نفسه ، لا يمكن لأي شخص أن يخبرنا عن ماهية المعدن وسبب الحاجة إليه. ستتناول مقالتنا بالتفصيل أنواع الرواسب المعدنية ، وكذلك كيفية استخدامها.

ما هو المعدن؟

المعادن هي مواد صلبة غير عضوية من أصل طبيعي. لديهم هيكل بلوري ، وهي السمة المميزة الرئيسية لهم. يمكن إنتاج بعض المعادن صناعيا. بغض النظر عن الأصل ، سيكون لديهم عدد من الخصائص المفيدة.

هل توجد معادن سائلة؟ إذا أخذنا ظروف الحياة المعتادة ، فعندئذ نعم. هذا ، على سبيل المثال ، هو الزئبق الطبيعي - مادة محلية لها صلابة فقط في درجات حرارة منخفضة. يصنف العلماء أيضًا بعض أنواع الجليد على أنها معادن. ومع ذلك ، لا يتم تضمين المياه في المجموعة قيد الدراسة.

لم يتم حل مسألة ماهية المعدن بشكل كامل حتى يومنا هذا. لذلك ، ينسب عدد قليل من الخبراء النفط والبيتومين والأسفلت إلى مجموعة المواد المعدنية. صحة مثل هذه الادعاءات أمر مشكوك فيه.

أنواع المعادن

وفقًا لبور وفيرسمان ، الكيميائيين في أواخر القرن التاسع عشر ، تنقسم جميع الصخور المعدنية إلى أحجار كريمة وأحجار عضوية ومواد غير حديدية. مثل هذا التصنيف له مظهر غريب بسبب الاقتناع العميق للأكاديميين البراغماتيين بأن جميع الأحجار والمعادن مخصصة لتصنيع مختلف المنتجات - الأدوات والمجوهرات.

من أجل فهم السؤال حول ماهية المعادن بشكل أفضل ، يجدر تقديم التصنيف العلمي الأكثر شيوعًا. وفقًا للمبدأ الإنشائي الكيميائي ، تنقسم المعادن إلى تشكيلات صخرية - تشكل غالبية الصخور ، بالإضافة إلى المعادن النادرة والخام والملحقات (لا تشكل أكثر من 5٪ من الصخور).

تشمل الطبقة الأصلية للمعادن المعادن والفلزات. تشكل مواد الخام الجزء الأكبر من المجموعة الأصلية. تتميز المعادن الملحقة بندرة خاصة.

التصنيف الكيميائي

التركيب الكيميائي لمعظم المعادن هو نفسه تقريبا. في الوقت الحاضر ، يتم قبول تقسيم المواد المدروسة إلى فئات. ينتج عن هذا التصنيف التالي:

• السيليكات. فئة عديدة ، بما في ذلك أكثر من 800 رواسب معدنية مختلفة. تشكل السيليكات غالبية الصخور المتحولة والبركانية. تتميز بعض المعادن هنا بهيكل وتكوين مشتركين. على سبيل المثال ، يجدر إبراز البيروكسين والميكا والفلسبار والأمفيبولات والمواد الطينية وغير ذلك الكثير. يشار إلى تكوين معظم السيليكات باسم سيليكات الألومنيوم.
• كربونات. تضم هذه الفئة حوالي 80 صخرة معدنية. الدولوميت والكالسيت والمغناطيس شائعة هنا. الأصل يرجع إلى المحاليل المائية الفردية. دمرت في الأحماض.
• الهاليدات هي مجموعة من مائة معدن مختلف. وهي قابلة للذوبان بسهولة وتتكون من الصخور الرسوبية. المادة الأكثر شيوعًا هي الهاليت.
• الكبريتيدات هي معادن يتم تدميرها في منطقة التجوية. ممثل نموذجي هو البيريت.
• كبريتات. لديهم لون فاتح ومستوى منخفض من الصلابة. الجبس هو الأكثر استخدامًا.
• أكاسيد وهيدروكسيدات. تشكل حوالي 17٪ من كتلة القشرة الأرضية. الأنواع الرئيسية هي الأوبال والليمونيت والكوارتز.

وبالتالي ، فإن جميع المعادن تقريبًا لها ميزات متشابهة ، على الرغم من اختلاف تكوين المواد.

مجموعة متنوعة من المعادن

ما هو المعدن؟ ليس من السهل الإجابة على هذا السؤال. يجب أن يؤخذ في الاعتبار أنه يوجد في عالم اليوم أكثر من 4 آلاف نوع مختلف من الثروة الجوفية. المعادن تفتح و "تغلق" سنويا. على سبيل المثال ، تثبت المادة الموجودة في الصخور من خلال وجودها عدم اتساق التصنيف الكامل الذي جمعه العلماء. مثل هذه الحالات ليست غير شائعة.

يتم عرض صورة السيليكات لاهتمامكم أدناه.

يجب أن يؤخذ في الاعتبار أن 4 آلاف معدن ليس رقمًا كبيرًا. إذا قارناه بالعدد الإجمالي للمركبات غير العضوية ، فسيكون الفرق واضحًا: تحتوي الأخيرة على حوالي مليون نوع. كيف يفسر الجيولوجيون مثل هذا التنوع الضعيف للثروة المعدنية؟ أولاً ، وفرة العناصر في النظام الشمسي. كوكبنا يهيمن عليه السيليكون والأكسجين. يؤدي الجمع بين هذه المواد إلى ظهور السيليكات - المجموعة المعدنية الهائلة على الأرض. من ناحية أخرى ، فإن المعادن مبعثرة لدرجة أن البحث عن عناصر جديدة سيكون عمل مئات الأجيال الأخرى. السبب الثاني لطبيعة المعادن المحدودة هو عدم استقرار معظم المركبات الكيميائية.

أصل المعادن

يسمي العلماء ثلاث طرق رئيسية لأصل معادن الجبال. الخيار الأول يسمى الذاتية. يتم إدخال السبائك الساخنة تحت الأرض ، والتي تسمى عادة المادة الصخرية ، في قشرة الأرض ، ثم تتصلب هناك. تتشكل الصهارة نفسها نتيجة للانفجارات البركانية. يمر بثلاث مراحل: من الحالة الساخنة ، تصبح الصهارة صلبة - وهذا نتيجة لعمليات البغماتيت. بعد ذلك ، تجمدت أخيرًا. هذا هو نتيجة لعمليات ما بعد البراغماتية.

هناك أيضًا نسخة خارجية من أصل المعادن. في هذه الحالة ، يحدث التحلل الفيزيائي والكيميائي للمواد. في الوقت نفسه ، يتم تشكيل تشكيلات جديدة متوافقة للغاية مع البيئة. مثال بسيط: نتيجة للعوامل الجوية للمواد الداخلية ، تتشكل البلورات.

الطريقة الأخيرة لأصل المعادن هي المتحولة. ستتغير جميع المواد تحت تأثير ظروف معينة - بغض النظر عن خيارات تكوين الصخور. في الواقع ، فإن العينة الأصلية تتغير - فهي تكتسب خصائص وعناصر تكوين جديدة.

خصائص المعادن

أهم خاصية لأي تكوين معدني هي وجود بنية كيميائية بلورية. كل الميزات الأخرى للسلالات المدروسة تتبع بالضبط من هذا.

حتى الآن ، تم تطوير تصنيف موحد للسمات التشخيصية المميزة للمواد المعدنية. من الضروري هنا إبراز الصلابة المحددة على مقياس موس ، وكذلك اللون واللمعان والكسر والانقسام والمغناطيسية والهشاشة والصبغة. سيتم دراسة كل خاصية من الصخور قيد الدراسة بالتفصيل أدناه.

مفهوم الصلابة

ما هي الصلابة؟ هناك عدة تعريفات لهذا المفهوم. يصف الوصف الأكثر شيوعًا الصلابة بأنها مستوى مقاومة جسم معين للخدش أو الضغط أو القطع. يتم تحديد مستوى الصلابة على مقياس موس. يحتوي على صخور خاصة كل منها يتميز بقدرته على خدش الأسطح بنهاية حادة. جعل موس العشرة الأوائل من أكثر العناصر شيوعًا. أنعم المواد هنا هي التلك والجبس. كما تعلم ، فإن دخول الجبس إلى الماء يزداد حجمه حتى 30٪. أصعب نوع وصخرة من المعدن هو الماس.

يجب أن يترك حمل المادة على الزجاج وراءه خدوشًا بأعماق مختلفة. حقيقة وجود خدش تسند بالفعل إلى المعدن على الأقل الدرجة الخامسة من أصل عشرة. توجد أصعب المواد في مجموعات من المعادن التي لها بريق غير معدني. اللمعان هو الخاصية المهمة الثانية للمعادن ، وهو مرتبط مباشرة بالصلابة.

يلمع

يتم التحقق من مستوى تألق المعادن عن طريق عكس أشعة الشمس منها. هناك مستويان من اللمعان - المعدني وغير المعدني. المجموعة الأولى تشمل الصخور التي تعطي خطاً أسود عند نحتها على الزجاج. هذه المواد غير شفافة حتى في شظايا رقيقة جدا. تشمل أنواع المعادن الجوفية ذات البريق غير المعدني الجرافيت والمغنتيت والفحم وبعض المواد الأخرى. تنعكس جميعها بشكل سيء في الشمس وتعطي خطًا مظلمًا. جزء صغير من المواد ذات لمعان معدني عبارة عن مواد تعطي خطًا لونيًا: أخضر (ذهبي) ، أحمر (نحاسي) ، أبيض (فضي) ، إلخ.

تعكس المعادن ذات اللمعان المعدني ضوء الشمس بشكل أفضل. في حد ذاتها ، لديهم صلابة عالية. يحتل الركاز مكانة خاصة هنا.

لون

اللون ، على عكس الصلابة واللمعان ، ليس سمة ثابتة لمعظم المعادن. وبالتالي ، تظل الصلابة أو اللمعان دون تغيير بمرور الوقت. يتغير اللون حسب ظروف التخزين. ومن أمثلة المعادن التي نادرًا ما يتغير لونها الملكيت ، الذي لا يغير لونه الأخضر أبدًا ، والذهب الذي يظل دائمًا أصفر.

يمكنك مشاهدة صورة الملكيت أدناه.

يتغير اللون أيضًا حسب حالة المعدن. على سبيل المثال ، في الجيولوجيا ، يعتبر مفهوم لون الخط أمرًا شائعًا. المعدن الذي يخدش سطح الزجاج يترك وراءه كمية صغيرة من المسحوق ، والتي تشكل خطاً. غالبًا ما يختلف لون هذا المسحوق عن اللون الطبيعي للحجر. يتعلق الأمر كله بتكوين المعدن: قد يشمل الكالسيت ، الذي يتغير لونه اعتمادًا على كمية وطريقة الاختلاط بالمواد الأخرى.

الكسر والانقسام

يشير الانقسام إلى خاصية المعدن في الانقسام أو الانقسام في اتجاه معين. لذلك ، بعد الاستراحة ، غالبًا ما يتم تشكيل سطح لامع ناعم. لتحقيق هذه النتيجة ، تحتاج إلى تقسيم المعدن على طول خط محدد بدقة. هناك خمسة تدرجات من الانقسام:

الميزة التشخيصية للعديد من المعادن هي وجود عدة اتجاهات انشقاق في وقت واحد. نتيجة للانقسام ، يحتوي المعدن على مكامن الخلل ، والتي لها أيضًا خصائص معينة. لذلك يميز العلماء خمسة أنواع من الكسور:

• محاري - يشبه القشرة.
• منشق - يتميز الكسر بمواد ليفية أو ليفية ؛
• غير متساو - وجود انقسام غير كامل (على سبيل المثال ، في الأباتيت) ؛
• صعد - وفقًا لنتائج الانقسام ، يتم تشكيل سطح أملس تمامًا تقريبًا (في الأماكن التي قد يكون لها ، مع ذلك ، مخالفات في شكل خطوات) ؛
• ناعم - وفقًا لنتائج اللحام ، لا توجد انحناءات أو مخالفات ملحوظة على سطح المعدن.

هناك عدد من العلامات الأخرى التي يمكن من خلالها التعرف على المعادن. هذا ، على سبيل المثال ، يشوه - وجود طبقة رقيقة ملونة على المادة نتيجة التجوية أو الأكسدة. ومن الضروري أيضًا إبراز الهشاشة ، مما يدل على قوة المعدن ، والمغناطيسية التي تتميز بمحتوى الحديدوز.

المعادن في الصناعة

في أي مجالات النشاط الاجتماعي تستخدم المعادن؟ هذه هي البناء والمعادن ، وكذلك الإنتاج الكيميائي.

غالبًا ما يتم تخفيف مواد البناء ببعض المعادن ، مما يسمح لك بضبط قوة المادة وجودتها. في الصناعة الكيميائية ، فإن وجود العناصر المعنية ليس نادرًا أيضًا. تستخدم المكونات المعدنية في مجالات التجميل والطب والغذاء. على سبيل المثال ، يوجد في الصيدليات العديد من الأدوية التي تحتوي على الفيتامينات والمعادن. يعمل هذان المكونان بشكل جيد معًا ويكمل كل منهما الآخر. أنها تساعد في تحسين صحة الناس وتحسين مظهرهم.

لطالما تم اعتبار استخراج المعادن ودراستها من الأنشطة المهمة وذات الصلة. من الضروري تقديم الدعم الكامل لإجراء البحوث العلمية في مجال الجيولوجيا ، وكذلك الاستخدام النشط للفيتامينات والمعادن في الحياة اليومية.

المعادن هي الأجزاء المكونة للصخور ، وتتميز بتكوين وتركيب كيميائي واحد. عادة ما تكون الصخور عبارة عن مزيج من معادن مختلفة.

يتكون كوكبنا وكل ما يحيط بنا تقريبًا بالكامل من المعادن.

على الرغم من هذا التنوع ، لا يستطيع الجميع تمييزها للوهلة الأولى ، علاوة على ذلك ، يخلط الكثير من الناس بين مفاهيم المعادن والصخور. لذلك ، في البداية ، نلاحظ ذلك تتكون الصخرة عادة من معادن أو أكثر.

كوارتز. يتم تقديمه في الجرانيت على شكل بلورات صغيرة شفافة أو شفافة. الكوارتز هو أكثر المعادن شيوعًا في قشرة الأرض. تظهر الصورة كوارتز حليبي.

ميكا. عادة ما يكون له لون لامع غامق. تُظهر الصورة مجموعة متنوعة من بيوتايت الميكا.

الفلسبار. معدن يوجد غالبًا في الصخور. يسمى التنوع في الصورة orthoclase ويتميز بلون فاتح يتراوح من الأبيض إلى الوردي الباهت.

التكوين والهيكل

الغالبية العظمى من المعادن هي مواد صلبة ، ولكن توجد أيضًا سوائل. عادة ما تتميز المعادن بتركيب كيميائي خاص وتركيب ذري مرتب.

شبيهة ومختلفة

يوضح الماس والجرافيت الفرق بين التركيب والهيكل. كلاهما كربون نقي. ولكن إذا كان الماس هو أقسى المعادن المعروفة ولا يمكن خدشه بمعدن آخر ، فإن الجرافيت يكون طريًا جدًا بحيث يستخدم في صنع خيوط القلم الرصاص. على الرغم من نفس التركيب الكيميائي ، فإن لديهم بنية مختلفة ، أي أن ذرات الكربون يتم تجميعها بشكل مختلف وتشكل معادن مختلفة.

أكثر المعادن شيوعًا في الأرض

اليوم ، أكثر من 3500 نوع من المعادن معروفة للعلم ، ولكن ما يزيد قليلاً عن مائتي نوع موجود على نطاق واسع في قشرة الأرض.

كانت بعض المعادن ذات يوم مادة عضوية. لذلك ، على سبيل المثال ، الكهرمان هو الراتينج المتحجر للأشجار الصنوبرية القديمة.

في كل عام ، يكتشف الجيولوجيون والعلماء معادن جديدة ، ومع ذلك ، فإن بعضها نادر جدًا بحيث لا يوجد سوى عدد قليل من النسخ. حتى الآن ، تم اكتشاف أكثر من 3500 معدن ، منها بضع عشرات فقط ، بقيادة الكوارتز ، منتشرة على نطاق واسع على سطح الأرض.

مجموعة السيليكات

هذه فئة من معادن ملح حمض السيليك. تمثل حصة السيليكات أكثر من 75٪ من كتلة قشرة الأرض وحوالي 28٪ من المعادن. في المجموع ، هناك أكثر من 700 نوع من السيليكات معروفة في الطبيعة ، بما في ذلك أهم الأنواع المكونة للصخور - الكوارتز ، الفلسبار ، البيروكسين ، الأمفيبولات ، الميكا وغيرها.

تتكون معظم المعادن من عنصرين أو أكثر. ومع ذلك ، هناك مجموعة من المعادن أحادية العنصر تسمى العناصر الأصلية، منها حوالي 20 نوعًا. العديد من هذه المعادن عبارة عن معادن مثل الذهب والفضة والبلاتين والنحاس والحديد وغيرها. بالإضافة إلى ذلك ، تشتمل المعادن أحادية العنصر على الألماس والجرافيت والكبريت والتيلوريوم.

أهلاً بكم!قررت اليوم أن أتحدث عن المجوهرات المصنوعة من أجل الإنسان. هذه أحجار كريمة يتم استخراجها من أحشاء الأرض ، حيث توجد المعادن. وفي هذا المنشور سنتحدث عن المعادن والمواد الخام التي تصنع منها هذه المجوهرات الجميلة ...

تتكون قشرة الأرض (المزيد عن قشرة الأرض) بشكل أساسي من مواد تسمى -. لعبت المعادن دورًا مهمًا للغاية في تطور البشرية وخلق الحضارات.

استخدم الناس في العصر الحجري أدوات الصوان. أتقن رجل منذ حوالي 10000 عام طريقة الحصول على النحاس من المعدن الخام ، ومع اختراع البرونز (سبيكة من القصدير والنحاس) ، بدأ عصر جديد - العصر البرونزي.

منذ بداية العصر الحديدي قبل 3300 عام ، أتقن الإنسان المزيد والمزيد من الطرق لاستخدام المعادن المستخرجة من قشرة الأرض. كما في السابق ، تعتمد الصناعة الحديثة على الموارد المعدنية للأرض.

يتطلب العثور على ودائع جديدة معرفة ماهيتها ، والقدرة على التمييز بينها ، وكيف انتهى بها المطاف حيث وجدناها.

تم إحصاء حوالي 3000 نوع من المعادن من قبل العلماء ، لكن 100 منها فقط منتشرة على نطاق واسع.

تنتمي المعادن إلى العالم غير العضوي (غير الحي).غالبا ما تكون صلبة. فقط الزئبق هو استثناء.

المواد العضوية وغير العضوية.

كل ما يتم استخراجه من الأرض ، يسميه الكثير بالمعادن. أيضًا ، تشمل الوقود الأحفوري والفحم على سبيل المثال في هذه الفئة.

علماء المعادن هم الأشخاص الذين يدرسون المعادن بشكل احترافي. يعتقدون أن النفط والفحم والغاز الطبيعي مواد عضوية ، لأنها تشكلت من بقايا حيوانات ونباتات حية ، وبالتالي فهي ليست معادن.

المعادن لها تركيبة كيميائية محددة.إنها دائمًا متجانسة ، بمعنى آخر ، جميع أجزاء المعدن متشابهة. وهي تختلف في هذا عن الصخور التي تتكون من عدة معادن.

تتكون المعادن من عناصر كيميائية ، أي مواد لم يعد من الممكن أن تتحلل إلى مواد أخرى بوسائل كيميائية. في شكله الطبيعي ، من أصل 107 عنصرًا معروفًا للعلم ، يوجد 90 عنصرًا في قشرة الأرض.

وبعضها في قشرة الأرض نقي أو شبه نقي. يطلق عليهم العناصر الأصلية.

هناك 22 عنصرًا أصليًا ، من بينها الفضة والذهب والماس (أحد أشكال الكربون).

قشرة الأرض.

تتكون 74٪ من كتلة القشرة الأرضية من عنصرين: السيليكون والأكسجين. 24.27٪ أخرى هي العناصر الستة الأخرى: الحديد والألمنيوم والصوديوم والكالسيوم والمغنيسيوم والبوتاسيوم. يشكلون معًا ما يقرب من 99 ٪ من قشرة الأرض.

أكثر المعادن شيوعًا هي هذه عبارة عن سيليكات ، وهي مركب كيميائي من السيليكون والأكسجين ، وغالبًا ما يكون مع مزيج من واحد أو أكثر من العناصر الستة الأخرى.

السيليكات مثل الميكا والكوارتز والفلسبار هي الأكثر شيوعًا. بنسب مختلفة ، الثلاثة هي المكونات الرئيسية لأنواع مختلفة من الجرانيت. غالبًا ما يتراكم الكوارتز المتآكل من الجرانيت على طول الساحل ويشكل الشواطئ الرملية.

تعريف المعادن.

المعادن الشائعة مثل الفلسبار والكوارتز والميكا تسمى المعادن المكونة للصخور. وهذا ما يميزهم عن المعادن التي توجد بكميات قليلة فقط.

معدن آخر مكون للصخور هو الكالسيت. تشكل صخور الحجر الجيري.

يوجد الكثير من المعادن في الطبيعة.طور علماء المعادن نظامًا كاملاً لتعريفهم ، والذي يعتمد على الخصائص الكيميائية والفيزيائية.

تساعد الخصائص البسيطة جدًا ، مثل الصلابة أو اللون ، في بعض الأحيان على التعرف على المعدن. وأحيانًا يتطلب ذلك اختبارات معملية معقدة باستخدام الكواشف.

يمكن التعرف على بعض المعادن من خلال اللون ، مثل الملكيت (الأخضر) واللازورد (الأزرق). لكن اللون غالبًا ما يكون خادعًا ، لأنه يختلف على نطاق واسع في العديد من المعادن.

تعتمد الاختلافات في اللون على درجة الحرارة والشوائب والإشعاع والإضاءة والتآكل.

السمة المعدنية والصلابة.

السمة المعدنية -إنه المسحوق الذي تحصل عليه عند كشط معدن. السمة هي خاصية مهمة: فهي تختلف في بعض الأحيان عن لون المعدن في العينة وعادة ما تكون ثابتة لنفس المعدن.

أيضًا ، لا تزال المعادن تختلف في الصلابة ، والتي تقدر على مقياس موس (سمي على اسم عالم المعادن النمساوي) من 1 إلى 10.

يتوافق التلك المعدني الناعم الموجود عليه مع 1 ، والماس ، أقسى المعادن الطبيعية ، يتوافق مع 10.

جاذبية معينة.

الثقل النوعي ، أو الكثافة ، هو النسبة بين وزن مادة ما ونفس كمية الماء. هذه القيمة للتعريف مهمة للغاية.

إذا أخذنا الثقل النوعي للماء على أنه 1 ، فإنه بالنسبة لمعظم المعادن يختلف من 2.2 إلى 3.2. الثقل النوعي لبعض المعادن (يوجد القليل منها) مرتفع جدًا أو منخفض جدًا.

على سبيل المثال ، يتم جرحه في الجرافيت 1.9 ، والذهب من 15 إلى 20 ، حسب درجة النقاء. لتعريف المعادن ، هناك مؤشر آخر هو الانقسام ، أي كيف يتفكك المعدن عند اصطدامه.

تسليط الضوء على المعدن ، يمكنك الحصول على معلومات عنه.تنقل المعادن الشفافة الضوء بسهولة بحيث يمكن رؤية كل شيء من خلالها.

لا تنقل المعادن غير الشفافة الضوء على الإطلاق ، بل تعكسه أو تمتصه. يتم استخدام هذه الخصائص أيضًا أثناء عملية التعريف. غالبًا ما تحتوي المعادن على لمعان قزحي أو معدني.

على سبيل المثال ، الجالين (خام الرصاص) له بريق معدني ، فهو يلمع تقريبًا مثل المعدن ، في حين أن معظم السيليكات تحتوي على زجاجي ، فهي تشبه الزجاج اللامع.

هناك أيضًا أنواع أخرى من التألق - ترابي (باهت) ، لؤلؤي ، حريري (أو ساتان) ، قوي (مثل الماس). قد تحتوي بعض المعادن على عدة أنواع من البريق.

يختلف بريق الكالسيت من الترابي إلى الزجاجي. العديد من المعادن لها خصائص محددة تسهل التعرف عليها. على سبيل المثال ، يعتبر التلك صابوني الملمس ، بينما الزرنيخ ، وهو عنصر أصلي والزرنيخ ، تنبعث منه رائحة الثوم عند تسخينه.

تحت الأشعة السينية أو الأشعة فوق البنفسجية ، تتألق بعض المعادن (يتغير لونها أو يتوهج). البعض الآخر ، تحت الضغط أو عند تسخينه ، يتم شحنه كهربائيًا.

هناك أيضًا معادن لا يمكن التعرف عليها إلا من خلال اختبارات خاصة في المعامل.يذوب بعضها في أحماض مركزة فقط ، ولكن ليس في الأحماض المخففة ، والبعض الآخر يذوب في الأحماض الساخنة فقط ، ولكن ليس في الأحماض الباردة.

بلورات.

المعادن لها تركيبتها الخاصة وتركيبتها الكيميائية. الهاليت (ملح الصخور) له الصيغة الكيميائية كلوريد الصوديوم. هذا يعني أن الهاليت مركب كيميائي للصوديوم (Na) و (Cl).

لذلك كل معدن له تركيبة معينة وثابتة ، فإن ذرات عناصره تبني الشبكة ثلاثية الأبعاد الصحيحة لبنيته الخاصة.

هذه المشابك البلورية عبارة عن أشكال هندسية ، وجوهها المسطحة مرتبة بشكل متماثل.

إذا تركت القليل من الماء المالح في طبق مسطح لفترة من الوقت ، فسوف يتبخر وتتكون بلورات الملح في القاع.

تظهر العدسة المكبرة أنها مكعبات عادية. تعتبر دراسة البلورات مهمة لتحديد المعادن ، لأن بلورات معظم المعادن لها شكل منتظم ومحدد.

هناك سبعة أنظمة أساسية في علم البلورات ، أو متساوي القياس ، تسمى التآزرات.على سبيل المثال ، ينتمي الفيروز إلى النظام الثلاثي ، والياقوت ينتمي إلى النظام السداسي ، والماس ينتمي إلى النظام المكعب.

يمكن وصف كل نظام وفقًا لخصائص تناظره - الخصائص التي ، عندما تدور بلورة حول محور ، تسمح لها بالظهور في شكل متطابق مرتين أو أكثر في دورة كاملة واحدة.

من خلال عدد محاور التناظر ، يمكنك تحديد البلورة.

المعادن الثمينة.

صنع الناس في العصر الحجري مجوهرات من الذهب ، في العصر البرونزي - من الفضة. العديد من المعادن تحت تصرف صائغي المجوهرات اليوم.

الماس (خاصة عديم اللون) هو أغلى الأحجار الكريمة.أيضًا ، تشمل أغلى الأحجار: الياقوت والزمرد والياقوت ، والتي يتم تقييمها أولاً وقبل كل شيء بسبب لونها.

هذه الحجارة غالية الثمن لدرجة أن وزنها يقاس بالقيراط. قيراط واحد يساوي 200 ملليغرام.

الماس هو نوع من الفحم النقي كيميائيا ولا يختلف في التركيب الكيميائي عن الجرافيت المعدني اللين العادي ، وهو مألوف لنا من أقلام الرصاص.

يتم تقدير الماس بسبب تألقه وصلابته.يكتسب تألقه عند القطع والتلميع. سبب هذا الاختلاف بين الجرافيت والماس هو أن ذراتهم مرتبة بشكل مختلف ، ولديهم بنية داخلية مختلفة.

تعدد الأشكال هو قدرة المادة على الوجود في شكلين أو أكثر بنفس التركيب الكيميائي.

على سبيل المثال ، مجموعة متنوعة نادرة وخضراء من البريل الزمرد. تم العثور على أجمل العينات في كولومبيا. تم العثور على أشهر الياقوت في العالم في ميانمار. يتم استخراج الياقوت الأزرق الناعم في تايلاند وسريلانكا.

حسنًا ، الآن ، أعتقد أنه عندما نشتري الأحجار الكريمة لأنفسنا ، سنعرف تكوينها وكيفية استخراجها. وسنفهم بالقيراط وهي قيمة الأحجار الكريمة. وسنعرف أيضًا كيف يتم تحديد المعادن ، وكيف يتم تحديد صلابتها ، وما إلى ذلك ...

تحتفظ الأرض بكنوز كثيرة في أحشاءها. تم اكتشافهم من قبل الجيولوجيين. ترتبط حياتنا كلها ارتباطًا وثيقًا باستخدام الموارد الطبيعية. ألقِ نظرة حولك: المنزل الذي نعيش فيه مصنوع من الحجارة والطوب والخرسانة ، والمواد الخام اللازمة لها مأخوذة من الأرض. الآلات اللازمة في الإنتاج وفي المنزل مصنوعة من الخامات التي يتم استخراجها في أحشاء الأرض. ماذا عن الفحم والنفط؟ إذا تذكرنا أزمة الطاقة التي عصفت بالعديد من البلدان ، فإن اعتماد حياة البشرية على الوقود الأحفوري ، الذي تكون احتياطياته محدودة وغير موزعة بالتساوي ، سيتضح بشكل خاص. الموجودة في قشرة الأرض؟

ابدأ التعدين مبكرًا قيادةواستخدامه للرصاص ، ولكن الآن هناك حاجة ماسة إليه للشاشات التي تحمي من الإشعاع المشع. ولكن هنا الرفيق الدائم للرصاص - الزنكلم يتم استخدامه لفترة طويلة ، وحتى الآن هو مثل ربيب في علم المعادن غير الحديدية - ليست هناك حاجة إليه حقًا ، باستثناء جلفنة حمامات الأطفال والدلاء وإنتاج الزنك الأبيض. ومع ذلك ، فإن تكلفة شوائب العناصر النادرة الموجودة في كبريتيد الزنك هي الهندو الكادميوم- يضاهي تكلفة الزنك نفسه! لذا فإن خامات الزنك لها قيمة كبيرة.

من المعروف أن اكتشاف العناصر المشعة والأرض النادرة والعناصر النادرة أحدث ثورة كبيرة في التكنولوجيا. والآن يستخدم الإنسان جميع عناصر الجدول الدوري تقريبًا.

المعادن كالصبغات

المعادنمنذ فترة طويلة مثل الأصباغ. رسم أقدم فناني العصر الحجري على الصخور أكسيد الرصاصالحيوانات البرية - وحيد القرن ، الماموث ، وكذلك مشاهد الحياة - الصيد والحرب. قبل فترة طويلة من عصرنا (في الألفية الثالثة) ، تطورت اللوحة المثالية تقنيًا لشمال إفريقيا ، ووصلت إلى ذروتها في صور الفيوم (مصر ، القرن الأول والثالث الميلادي) ، مدهشة بالواقعية ونقاء الألوان. و الأن الدهانات المعدنيةألمعها وأكثرها ثباتًا ونظيفًا على سبيل المثال الزبرجد الأزرق، لون أخضر الزمرد الأخضرو وولكونيكويت، أحمر فاتح سينابار، البرتقالي orpimentوإلخ.

مياه عذبة

مياه عذبة- هذه أيضًا هبة من الأرض ، قيمتنا ، التي يجب حمايتها وحمايتها بكل طريقة ممكنة. على مر السنين ، وخاصة مع النشاط الصناعي القوي للبشرية ، يحدث تلوث للمسطحات المائية والأنهار. يؤدي قطع الغابات إلى ضحالة الأنهار ، وبناء بعض الخزانات ، على العكس من ذلك ، يؤدي إلى غمر مساحات شاسعة من الأراضي الخصبة ذات يوم. مشكلة الحفاظ على موارد المياه العذبة وتحديد احتياطيات المياه العذبة التي يمكن الحصول عليها عن طريق حفر آبار عميقة لتوفير المياه للسكان هي الآن مشكلة حادة للغاية. كما أن هناك مشكلة دوران المياه في الاستخدام الصناعي مع عودة استخدامها مرة أخرى.

إنها ذات أهمية كبيرة كوسيلة لمعاملة الناس. موارد المياه المعدنية هائلة. يتم استكشاف احتياطيات إضافية من هذه المياه. المياه المعدنية تحصل على مكوناتها الخاصة - الأملاح الحمضية والقلوياتإلخ - عندما يتفاعلون بعمق مع الصخور ويخرجون العناصر منها. تتشكل من المياه القادمة من أعماق كبيرة ، وهي شائعة بشكل خاص في مناطق النشاط البركاني الحديث. تُستخدم المياه الساخنة (الحرارية) والبخار من هذه المصادر في إنشاء محطات توليد الطاقة والمنازل الحرارية والصوبات الزراعية (كامتشاتكا ، أيسلندا ، إلخ).

المعادن اللافلزية

المعادن اللافلزيةهي أيضًا متنوعة جدًا ومعانيها التكوينات المعدنيةلا شيء أقل من المعادن.

الأكثر إثارة للاهتمام الاسبستوس. من سمات الأسبستوس - سيليكات المغنيسيوم المائي - بلوراته الأنبوبية ذات المنشور الطويل ، والتي يمكن تقسيمها إلى أنحف "خيوط حجرية". يكون سمك "خيوط الأسبستوس" أحيانًا أقل من 0.0001 مم! يمكن نسج هذه الخيوط. الاسبستوس - مادة مقاومة للحرارة. وقد عرفت هذه السمات منذ العصور القديمة.

تستخدم أطول أنواع الألياف لهذا المعدن (طول الألياف أكثر من 8 سم) لإنتاج الأقمشة مع خيوط القطن. يتم استخدام خيوط الغزل مع خيوط الأسبستوس بشكل خاص لإنتاج الأقمشة اللامعة والثقيلة ، على سبيل المثال ، للستائر في المسارح.

يضاف الأسبستوس إلى القطن ليس فقط لإضفاء لمعان جميل على الأقمشة ، ولكن أيضًا قوة أكبر. يستخدم الأسبستوس في إنتاج أحزمة النقل. يستخدم الأسبستوس قصير الألياف لإنتاج مواد عازلة للحرارة. بعض الأصناف لها خصائص مقاومة للأحماض ، يتم استخدامها عزل الكابلات البحرية، لتصنيع الأنابيب والألواح من الأسمنت الأسبستي.

تعتبر بلورات المعادن المختلفة من الأوردة الحرارية المائية مهمة للتكنولوجيا: الكوارتز والكالسيت والفلورسبار. تستخدم الأنواع الشفافة من هذه البلورات في إنتاج أدوات بصرية.

بلورات الكالسيت الشفافة (الصاري الأيسلندي) لها انكسار مزدوج قوي. هذه الميزة سهلة التحقق. بالنظر إلى بعض النقاط أو الحروف على الورق من خلال بلورة الكالسيت الشفافة ، يمكنك رؤية نقطتين بدلاً من واحدة ، تم إنشاؤها بواسطة شعاعين ينحرفان بزاوية ، لهما سرعات مختلفة في مرور الضوء. هذه الخاصية من الكالسيت ، لها الانكسار، يستخدم في إنتاج لوحات خاصة لاستقطاب المجاهر.

في المقابل ، يتم تقييم الانكسار المنخفض للضوء في بلورات الكوارتز ، والتي تُستخدم أيضًا في الإنتاج البصري: يتم استخدامها لإنتاج أسافين الكوارتز المستخدمة لتحديد الخصائص البصرية للمعادن. مصنوعة من بلورات الكوارتز الشفافة عدسات بصرية.

إنها ذات أهمية كبيرة التأثير الكهروإجهادي لبلورات الكوارتز: تحت الضغط الموجه ، يتم تحفيز الشحنات الكهربائية فيها. تُستخدم بلورات الكوارتز الشفافة المثالية والمحفوظة جيدًا لتصنيع الألواح الكهرضغطية ، ومثبتات الموجات الراديوية ، ومرنانات الصدى. زجاج الكوارتز ينقل الأشعة فوق البنفسجية.

يتم تطبيق أنواع جميلة من بلورات الكوارتز الشفافة أحجار الزينةوللمجوهرات. العقيق- أيضًا معادن السيليكا - تُستخدم في حوامل الأدوات الدقيقة ، لتصنيع ملاط ​​العقيق ، إلخ. باختصار ، تُستخدم هنا خصائص مختلفة للمعادن: الصلابة ، الشفافية ، الخصائص الكهرضغطية ، خصائص الخصائص البصرية.

المعدن الثالث من هذه المجموعة هو الفلورسبار، أو الفلوريت، لديها بالفعل تطبيقات أكثر تنوعًا: في علم المعادن - لخفض نقطة انصهار المعدن ، في الكيمياء - في إنتاج حمض الهيدروفلوريك ، في الصناعة البصرية ، تُستخدم بلورات الفلوريت عديمة اللون والشفافة ، النادرة في الطبيعة ، في إنتاج خاصة عدسات بصرية عالية الجودة.

بلورات ذات قيمة فنية المعادن البصريةتزرع في مختبرات ومصانع خاصة حيث يصنع الناس بلورات كبيرة ومثالية للغاية. هذا الإنتاج التقني للمعادن يجعل من الممكن فهم ظروف تكوينها الطبيعي بشكل أفضل.

مواد بناء

أهمية كبيرة هي التقليدية المختلفة مواد بناء، معظمها من الصخور: الحجر الرملي والجرانيت والتوف والحجر الجيري.

الوقود الحفري

الوقود الحفري – الفحم والنفط والصخر الزيتيتستخدم ليس فقط في الطاقة ، ولكن أيضًا للحصول على مركبات عضوية قيمة ، تستخدم على نطاق واسع في إنتاج مواد تركيبية- الأقمشة وكذلك البلاستيك التي