استكشاف الخط ، والصلابة ، والانقسام ، والكسر ، والكثافة ، والمغناطيسية في تحديد خصائص المعادن
بالنسبة لخصائص تحديد العينات المعدنية ، يتم النظر بشكل عام في تكوينها وخصائصها الفيزيائية والكيميائية وخصائصها.
مورفولوجيا المعادن
1. مورفولوجيا المعادن الفردية
يمكن أن تظهر المعادن الفردية بأشكال مختلفة. تستطيل بعض المعادن في اتجاه واحد ، وتشكل أشكالًا عمودية أو تشبه الإبرة. يمتد البعض الآخر في اتجاهين ، مما يؤدي إلى أشكال بلاتي أو جدول. بعض المعادن لها أطوال متساوية في ثلاثة اتجاهات ويمكن أن تشكل أشكالًا مكعبة أو ثماني السطوح.
بصرف النظر عن النمو أحادي البلورة ، يمكن أيضًا توأمة البلورات ، حيث تنمو بلورتان أو أكثر من نفس النوع معًا في اتجاه معين. تنتج هذه التوأمة أشكالًا مميزة ، مثل توائم الذيل بشق الجبس (الشكل 1-1 أ) أو توائم ستوروليت المتصالبة (الشكل 1-1 ب).
تتكون المجاميع من وحدات معدنية فردية. غالبًا ما يُظهر كل مجمع معدني شكلًا معتادًا. إذا امتد المعدن في اتجاه واحد ، فغالبًا ما يكون مجموعه ليفيًا أو يشبه الإبرة.
إذا امتد في اتجاهين ، فإن الركام يميل إلى أن يكون صفيحيًا أو متقشرًا. إذا كان له أطوال متساوية في ثلاثة اتجاهات ، يظهر الركام حبيبي (عندما تكون حدود الحبوب مرئية للعين المجردة) أو ضخمة (عندما لا يمكن تمييز حدود الحبوب). ضمن التجمعات الضخمة ، يشار إلى المجاميع الأكثر كثافة على أنها مدمجة ، بينما تسمى الركام الأقل كثافة بالتراب. بالإضافة إلى ذلك ، هناك بعض الأشكال الخاصة للركام ، مثل:
الإشعاع: معادن طويلة عمودية أو شبيهة بالإبرة مرتبة قطريًا من نقطة مركزية ، كما هو موضح في رودوكروزيت (الشكل 1-1 ج).
Druse: عناقيد بلورية كاملة نمت في شقوق أو تجاويف صخرية ، مثل الكوارتز أو قوالب الكالسيت.
Oolitic و pisolitic: الركام المكون من معادن كروية. الركام الأوليت له طبقات متحدة المركز تشبه بيض السمك ، في حين أن الركام البيزوليتى يكون على شكل حبة الفول.
الهوابط: تشبه المخاريط الجليدية المتكونة تحت الطنف في الشتاء ، مع مقاطع عرضية دائرية وطبقات داخلية متحدة المركز ، وفي بعض الأحيان تظهر هياكل شعاعية.
Botryoidal و reniform: تسمى الأشكال الشبيهة بالعنب botryoidal ، وتسمى الأشكال الشبيهة بالكلى باسم reniform. كلاهما يحمل هياكل داخلية متحدة المركز أو شعاعية.
عقدي: أجسام كروية أو بيضاوية الشكل غير منتظمة الشكل مع هياكل داخلية متحدة المركز أو نصف قطرية.
الخصائص الفيزيائية للمعادن
تشمل الخصائص الفيزيائية للمعادن الخواص البصرية ، والخصائص الميكانيكية ، والمغناطيسية ، والتوصيل الكهربائي. تشير الخصائص البصرية إلى كيفية تصرف المعادن تحت الضوء المرئي ، بما في ذلك الشفافية واللمعان واللون والخط. تصف الخصائص الميكانيكية كيفية استجابة المعادن للقوى الخارجية ، مثل الصلابة والانقسام والكسر.
1. الشفافية:
يشير إلى قدرة المعدن على نقل الضوء المرئي. تسمى المعادن التي تسمح للضوء بالمرور من خلال أقسام رقيقة (بسمك 0.03 مم) بالشفافية ، بينما تسمى المعادن غير الشفافة.
2. بريق
يشير اللمعان إلى قدرة المعادن على عكس الضوء المرئي. يمكن تصنيفها بناءً على قوة الانعكاس على النحو التالي:
اللمعان المعدني: انعكاس قوي مماثل لانعكاس الضوء على سطح معدني مطلي بالكروم مثل بريق الجالينا.
اللمعان شبه المعدني: انعكاس معتدل يشبه انعكاس المعادن النموذجية ، مثل بريق المغنتيت.
اللمعان غير المعدني: ينقسم إلى بريق زجاجي وبريق أدامنتيني بناءً على خصائصهما الانعكاسية: (1) بريق أدامانتيني: انعكاس قوي ورائع ، مثل بريق الماس. (2) اللمعان الزجاجي: انعكاس ضعيف نسبيًا يشبه الانعكاس على سطح زجاجي ، مثل بريق الكالسيت أو وجوه بلور الكوارتز. تشير اللمعان المذكورة إلى اللمعان الذي تظهره المعادن الطازجة على الوجوه الكريستالية المسطحة أو الأسطح المتشققة أو الأسطح المصقولة. إذا لم يكن السطح المعدني مسطحًا أو يشكل تكتلات ، فقد يضعف اللمعان أو يظهر بريقًا معينًا مثل اللمعان الدهني أو اللمعان الترابي.
3. اللون
يشير لون الكائن عادة إلى اللون الذي يعرضه تحت الضوء الأبيض. في علم المعادن ، يمكن تصنيف الألوان إلى ثلاثة أنواع: اللون الجوهري واللون الخارجي واللون الزائف.
اللون الداخلي: يشير إلى اللون المرتبط مباشرة بالتركيب الكيميائي للمعدن. إنه مستقر نسبيًا ومميزًا لمعدن معين ، مثل لون الهيماتيت الأحمر الكرزي.
اللون الخارجي: يشير إلى الألوان التي تسببها عوامل أخرى غير التركيب المتأصل للمعدن. يمكن أن يكون ناتجًا عن شوائب ميكانيكية طفيفة مختلطة داخل المعدن ، أو استبدال عناصر الشوائب النزرة أثناء عمليات المحلول الصلب ، أو وجود عيوب شبكية بلورية معينة داخل المعدن. على سبيل المثال ، الكوارتز النقي عديم اللون ، ولكن يمكن أن يظهر ألوانًا مختلفة مثل اللون الأرجواني (بسبب وجود الحديد ثلاثي التكافؤ) عند احتوائه على عناصر شائبة.
اللون الكاذب: يشير إلى التلوين الناتج عن العمليات البصرية الفيزيائية مثل التداخل وانحراف الضوء. يمكن ملاحظة الألوان الزائفة على الأسطح المعدنية بسبب تكوين أغشية الأكسيد.
4. خط
يشير الخط إلى لون مسحوق معدني. إنه مهم بشكل خاص لتحديد بعض المعادن المعدنية. على سبيل المثال ، يحتوي البيريت على خط أسود مخضر ، بينما يُظهر الهيماتيت ألوانًا حمراء أو سوداء أو رمادية فولاذية ولكن دائمًا ما يحتوي على خط أحمر. عادة ما تكون خط المعادن الشفافة بيضاء أو بيضاء تقريبًا وليس لها أهمية تشخيصية.
5. صلابة
تشير الصلابة إلى مقاومة المعدن للقوى الخارجية. في التحديد البصري ، يشير بشكل أساسي إلى قدرة المعدن على مقاومة الخدش. يتم تحديد الصلابة بشكل أساسي من خلال قوة الروابط الذرية أو الأيونية أو الجزيئية داخل المعدن. يستخدم مقياس صلابة موس بشكل شائع كمعيار للقياس. يتكون مقياس موس من 10 معادن ذات صلابة متفاوتة (الجدول 2-1). التلك لديه أقل صلابة من 1 ، بينما الماس لديه أعلى صلابة من 10. لتحديد صلابة المعدن ، يتم مقارنته بالمعادن القياسية في مقياس الصلابة من خلال محاولة خدشها. على سبيل المثال ، إذا كان المعدن يمكن أن يخدش الكالسيت ولكن يمكن خدشه بالفلوريت ، فإن صلابته ستكون بين 3 و 4.
الجدول 2-1: مقياس موس للصلابة
مستوى الصلابة
يمثل المعدنية
مستوى الصلابة
يمثل المعدنية
1
تلك
6
أورثوكلاز الفلسبار
2
جبس
7
كوارتز
3
الكالسيت
8
توباز
4
الفلوريت
9
اكسيد الالمونيوم
5
الأباتيت
10
الماس
يمكن أيضًا استخدام الأشياء الأخرى الشائعة كبدائل للمعادن في مقياس الصلابة. على سبيل المثال ، تبلغ صلابة الظفر حوالي 2-2.5 ، والمفتاح النحاسي هو 3 ، والسكين الفولاذي الصغير حوالي 5-5.5 ، وزجاج النافذة 6.
يمكن لمقياس موس للصلابة فقط تحديد الصلابة النسبية للمعادن المختلفة ولا يمكنه تقديم قيم مطلقة. على سبيل المثال ، يتميز التلك بصلابة تبلغ 1 ، بينما تبلغ صلابة الكوارتز 7 ، لكن هذا لا يعني أن الكوارتز أصلب بسبع مرات من التلك. من حيث قيم الصلابة المقاسة ، يبلغ التلك 2.3 تقريبًا ، والكوارتز حوالي 300 ، مما يجعل الأخير أصعب بحوالي 130 مرة من السابق.
6. انشقاق
يشير الانقسام إلى قدرة البلورة على الانقسام على طول اتجاهات بلورية محددة عند تعرضها لقوى خارجية ، مما يؤدي إلى أسطح مستوية تسمى مستويات الانقسام. يتم تحديد هذه الخاصية من خلال البنية الداخلية للبلور. نظرًا لأن المسافات بين الذرات أو الأيونات أو الجزيئات لا تتساوى في اتجاهات مختلفة داخل البلورة ، فإن قوة الجذب بينها تختلف. تحدث طائرات الانقسام دائمًا على طول الاتجاهات التي تكون فيها القوى بين الكواكب أضعف. الطائرة ذات أعلى كثافة وأكبر مسافة بين النقاط بين الكواكب لديها أضعف ترابط ، مما يجعلها عرضة للانقسام (الشكل 2-2).
الشكل 2-2: اتجاهات الانقسام المحتملة على طول النقاط بين الكواكب.
يوضح الشكل ثلاثة اتجاهات بين الكواكب متعامدة على المستوى: ab و ac و ad. من بين هذه الاتجاهات ، تتمتع النقاط بين الكواكب على طول الاتجاه ab بأعلى كثافة وأكبر مسافة ، مما يجعل الانقسام على الأرجح يحدث على طول هذا الاتجاه.
تمتلك بعض المعادن ارتباطًا ضعيفًا في عدة اتجاهات ، مما يؤدي إلى تكوين طبقات انقسام متعددة ، كما يظهر في الكالسيت. المعادن التي تربطها روابط معدنية ، مثل الذهب الأصلي والنحاس الأصلي ، تشتت الإلكترونات الحرة داخل هياكلها. عندما تتعرض هذه المعادن لقوى خارجية ، يحدث فقط انزلاق شبكي داخلي ، ولا تنقسم في اتجاهات ثابتة. بدلا من ذلك ، فإنها تظهر ليونة عالية دون انقسام.
تختلف اتجاهات ودرجة الانقسام باختلاف المعادن. بناءً على كمال الانقسام ، يمكن تصنيفها إلى أربعة مستويات: الكمال ، الجيد ، العادل ، والفقير. الانقسام هو خاصية أساسية لتحديد المعادن. على سبيل المثال ، تُظهر الميكا انقسامًا مثاليًا في اتجاه واحد ، مما يجعل من السهل تقسيمها إلى صفائح رقيقة على طول هذا الاتجاه. يحتوي الكالسيت على ثلاثة اتجاهات من الانقسام التام ، مما يؤدي إلى حدوث كسور على طول هذه الاتجاهات الثلاثة ، وتشكيل سلسلة من الشظايا ذات الشكل المعين.
7. كسر
يشير الكسر إلى الطريقة التي ينكسر بها المعدن عند تعرضه لقوى خارجية دون الانقسام على طول الاتجاهات البلورية الثابتة. لا تحتوي أسطح الكسر على نمط محدد ، ويمكن أن يختلف شكل الكسر ، مثل القشرة الشبيهة بالصدفة أو غير المنتظمة أو المسننة أو المسطحة. لوحظ الكسر بشكل أساسي في المعادن ذات الانقسام المتخلف أو الركام المعدني ، مثل الكوارتز.
8. الكثافة
بالنسبة للمعادن غير المعدنية ، يمكن تصنيف الكثافة إلى ثلاثة مستويات: الضوء ، بكثافة أقل من 2.5 جم / سم 3 ، يُنظر إليها على أنها ضوء عند حملها باليد ؛ متوسط ، بكثافة تتراوح بين 2.5 و 4 جم / سم 3 ، يُنظر إليه على أنه ثقيل إلى حد ما أو متوسط الوزن عند حمله باليد ؛ ثقيل ، بكثافة أكبر من 4.0 جم / سم 3 ، ويُنظر إليه على أنه ثقيل جدًا عند حمله باليد.
9. المغناطيسية
المغناطيسية هي أيضًا خاصية تعريف مهمة لبعض المعادن. على سبيل المثال ، ينجذب المغنتيت والبيروتيت إلى مغناطيس مشترك ، بينما يتم صد البزموت الأصلي بمغناطيس.
بقلم Yangguang Translations في 24 يونيو 2023 ، بكين
