المعادن والصخور : كيف يفرق العلماء بين المعدن والصغر جيولوجيًا؟

هنالك العديد من الخصائص التي تميز المعادن والصخور، ولولا وجود معادن الأرض وتنوعها بهذا الشكل فإننا لن نكون قادرين على الحياة بتلك الصورة التي نعيشها، فالمعادن تدخل في عدد كبير من الصناعات، وكانت عاملاً هامًا في تطور البشرية في العصور القديمة وبالتحديد العصر البرونزي الذي صنع فيه الإنسان أدواته الأولية، لكن هل تعرف كل الخصائص والمعلومات التي تخص الصخور والمعادن؟ سنجيب في الفقرات التالية عن كل ما تريد أن تعرفه، بدايةً من تعريف طبيعة معادن كوكبنا ومقياس موس لشدة الصلابة ثم سنذكر أهم الأحجار الكريمة، وسننتقل بعد المعادن إلى القسم الثاني من موضوعنا وهو الصخور وطبيعتها وأنواعها.

أشهر المعادن وأشهر الصخور

ما هو المعدن وما هو مقياس موس؟

يتشكل المعدن بشكل طبيعي من خلال العمليات الجيولوجية على مدار السنين، وعادةً ما يكون في الحالة الصلبة مع وجود البنية الكريستالية له بالإضافة إلى وجود بعض الخصائص الفيزيائية المميزة له والتكوين الكيميائي، بالنسبة للخصائص الفيزيائية فإن المعادن تملك قدرة مميزة على عكس الضوء واللون كما أنها تتباين في مستوى صلابتها، ويتم تحديد الصلابة بالاعتماد على مقياس متفق عليه يعرف باسم مقياس موس الذي يتدرج في عشرة درجات، في الدرجة الأولى نجد معادن هي الأكثر هشاشة مثل الطلق وفي الدرجة الخامسة نجد معادن متوسطة الهشاشة مثل الأباتيت وفي الدرجة العاشرة والأخيرة نجد معادن هي الأقوى مثل الألماس، وفي الغالب تزيد قيمة المعدن بزيادة صلابته، وتوجد بعض الخصائص الأخرى المتعلقة بالكثافة وغيرها.

معلومات هامة عن المعادن

يمكن أن يتكون المعدن في بعض الأحيان من مكون كيميائي واحد لكنه في العادة يكون عبارة عن مزيج من مكونين كيميائيين أو أكثر، فعلى سبيل المثال نجد أن الماس مكون من الكربون فقط في حين أن معدن الفلوريت مكون من خليط من الكالسيوم والفلورين. هناك أكثر من أربعة آلاف معدن في الأرض، وحوالي 30 فقط منهم يتواجدون بشكل كبير في القشرة الأرضية. من أمثلتها الكوارتز (المرو) والذهب والماس والجبس والكالسيت بالإضافة إلى معادن نفيسة مثل الياقوت واللؤلؤ التي يبرز فيها مادة السيليكا. أيضًا فإن 75% من عناصر الجدول الدوري هي معادن، مع العلم بأنه حتى العصور الوسطى لم يكتشف العلماء سوى 7 معادن وهم: الذهب والنحاس والفضة والرصاص والقصدير والحديد والزئبق، وقد تم اكتشافهم في عصور قبل الميلاد، ومرت قرون عديدة ولم يستطع العلماء اكتشاف أية معادن أخرى، ويجب أن تعلم أن المعدن في الغالب يكون ثقيل باستثناء بعض الأنواع مثل الليثيوم الذي يمكن أن يطفو فوق الماء، وفي درجة الحرارة العادية فإن كل المعادن صلبة باستثناء الزئبق الذي يكون سائلاً، والمعدن الأكثر شيوعًا في القشرة الأرضية هو الألومنيوم، لكن الحديد هو الأكثر انتشارًا في الكوكب كله، وهو يمثل نسبة كبيرة من لب الأرض. وعليك أن تعلم أن المعدن القلوي مثل الليثيوم أو البوتاسيوم أو الصوديوم يمتلك رد فعل عالي جدًا لدرجة أنه قد ينفجر إذا وضع في الماء.

أهم الأحجار الكريمة

الألماس: هو أكثر المواد الصلبة التي وجدها العلماء في الأرض حتى الآن، وفي العادة يكون أصفر اللون إلا أننا قد نجده في ألوان أخرى مثل البني والبرتقالي والأحمر، وهو في الدرجة العاشرة في مقياس موس من ناحية الصلابة، وبالإضافة إلى استخدامه في الحلي إلا أنه يدخل ضمن صناعات عديدة مثل الأجهزة الإلكترونية، والمميز أن الألماس يتكون من عنصر الكربون فقط وذلك بعد تعرضه إلى ظروف خاصة جدًا من الضغط ودرجة الحرارة، لذا فإن حلم العلماء هو تحويل المواد الكربونية الرخيصة إلى ماس وقد نجحوا بالفعل في تصنيع ألماس صناعي.

الياقوت: يتكون من أكسيد الألومنيوم وغالبًا ما يكون لونه أحمر أو بني، وهو في الدرجة التاسعة في مقياس موس أي أنه شديد الصلابة، ونظام بلوراته هو سداسي غير منتظم، ويتواجد بشكل وافر في بعض الدول الآسيوية والأفريقية ويندر وجوده في أوروبا لذا فإنه من أغلى الأحجار الكريمة هناك ومن أكثرها شيوعًا الآن.

الفيروز: هو في العادة ذو لون أزرق، ويتكون من الفوسفات مع الألومنيوم والنحاس، ونجده في صورة المحاليل المترسبة، وهو من أقدم الأحجار الكريمة استخدامًا ونجده في بعض الآثار العتيقة مثل قناع توت عنخ آمون الذي يشكل فيه الذهب النسبة الكبرى.

الكوارتز

هو معدن حديث الاكتشاف، حيث تم اكتشافه في أواخر القرن التاسع عشر عن طريق الصدفة، ويدخل في تصنيع الساعات بسبب ظاهرة الاهتزاز التي تحدث لبلوراته عند تعريضها إلى مجال كهربي حيث تهتز عبر ترددات منتظمة، ويتكون من ثاني أكسيد السيليكون وهو عديم اللون في الأصل، وهو غير قابل للانحلال إلا في ظروف خاصة جدًا.

ما هي الصخور؟

بعد أن وضحنا لك تعريف المعدن فإن التعريف العام والمبسط للصخور هو أنها مجموعة من المعادن المرتبطة ببعضها البعض بروابط مختلفة، والقشرة الأرضية هي عبارة عن أنواع مختلفة من الصخور.

طبيعة الصخور

تتواجد الصخور في كل الأماكن من حولنا، يمكنك أن ترى مختلف الصخور داخل منزلك، في فناء منزلك، في شارعك، في الطرق، في كل مكان تذهب إليه، ستجد التماثيل والطباشير والزجاج وشواهد القبور والرخام والطوب والجبال وحيطان المنازل والتربة والبراكين، كل هذه الأشياء تحتوي على الصخور (المكونة من المعادن في الأصل) بنسب مختلفة. وقد استخدم الإنسان القديم الصخور منذ ملايين السنين في صناعة الأدوات البدائية مرورًا بالأسلحة الحادة وغيرها وحتى أدوات ومكونات بناء المأوى، بل وقد امتد استخدام الإنسان للصخور ليشمل الجوانب الفنية والثقافية حيث أن أقدم الرسومات الموجودة تمت في صخور كهف لاسكو في فرنسا وكهف إل كاستلو في إسبانيا، وفي العصور المتوالية تطور استخدام الصخور ليشمل العديد من الأشياء المتنوعة مثل السيارات والطائرات والمجوهرات وغسالات الملابس بل وحتى مضارب البيسبول المصنعة من الألومنيوم الذي يعتبر ضمن المعادن الشائعة، الرمل والطين عبارة عن صخور ومعادن، لكن ليست كلها من نوع واحد وهذا ما سنتعرف إليه الآن.

الصخور الرسوبية

• طريقة التكون: تتشكل الصخور الرسوبية على مدى فترات طويلة جدًا من خلال تفتت الصخور والتربة عبر المياه ثم تتكون بعض الطبقات منها وتحتاج فترات أخرى طويلة لتتماسك تلك الطبقات وتتحول إلى صخور صلبة، وتكون طبقتها ناعمة وعادةً ما تحتوي على حفريات.
• أماكن الوجود: تتواجد في المحيطات والبحيرات أو في المسطحات المائية الأخرى أو حتى في الأماكن التي كانت توجد فيها مسطحات مائية لكنها اختفت بسبب عوامل طبيعية.
• أمثلة: الحجر الجيري – الطباشير – الفحم – الطَفل الصفحي – الصخر الرملي.

الصخور النارية

• طريقة التكون: هي الصخور التي تكونت في الغالب بسبب البراكين أو في بعض الأحيان بسبب زيادة درجة الحرارة وذوبان الصخور ثم برودها بعد ذلك بفترات طويلة، وفي العادة تكون ذات مظهر لامع وبرّاق.
• أماكن الوجود: في مناطق البراكين على سطح الأرض أو في باطنها.
• أمثلة: الجرانيت – البازلت – الكوارتز – السبج – الخفاف.

الصخور المتحولة

• طريقة التكون: مصدر الصخور المتحولة هو إما الصخور النارية أو الصخور الرسوبية وذلك عند تعرضها إلى عوامل الضغط ودرجة الحرارة العالية، وهي تحتوي في الغالب على بلورات كريستالية ويمكن أن تكون ذات شرائط أو طبقات.
• أماكن الوجود: في أغلب الأحيان تتواجد في باطن الأرض على عمق بالغ وذلك بسبب ارتفاع درجة الحرارة والضغط.
• أمثلة: الرخام – الشيست – الأردواز.