لمحة عن المعادن
تعتبر المعادن مواد صلبة ذات بريق، يتم استخراجها من أعماق الأرض. تتكون أغلب هذه المعادن نتيجة لاندماج العناصر الطبيعية المختلفة. تتشكل المعادن بشكل طبيعي من خلال عمليات جيولوجية معقدة، وتمتلك تركيبًا كيميائيًا وبناءً بلوريًا محددًا. كما أن لكل معدن خصائصه الفيزيائية المميزة التي تعتبر ثابتة ولا تتغير.
أشار العلماء إلى وجود أكثر من ألفي معدن مختلف، إلا أن المعادن التي تدخل في تركيب الصخور لا تتجاوز المئتي معدن. تختلف المعادن في درجة صلابتها وكثافتها. من النادر العثور على معادن مستخرجة بشكل نقي كالراديوم، حيث تكون غالبية المعادن مكونة من عناصر أخرى. تعتبر المعادن مواد موصلة للكهرباء والحرارة. هناك أنواع عديدة من المعادن، ولكل نوع استخدامات مختلفة، مثل الذهب والنحاس والفضة، وغيرها من المعادن الهامة.
أساليب تشكل المعادن
تتشكل المعادن من خلال عدة عمليات طبيعية، ولكل عملية ظروفها الخاصة التي تساعد في تكوين أنواع معينة من المعادن. هذه العمليات تشمل:
- الضغط والحرارة
- التبلور من الصهير
- التسامي
- التقطير
- التشبع والتبخر
- إرساب المعادن
- التعرية
- التحول
تأثيرات الضغط والحرارة
تنتقل المعادن قبل أن تتخذ شكلها النهائي عبر عدة مراحل، تبدأ من الحالة الغازية ثم المنصهرة وصولاً إلى الحالة الصلبة. من الضروري حدوث رواسب في بعض المعادن. المعادن الأقل انصهارًا هي أول ما يترسب. يلعب الضغط دورًا حاسمًا في عملية انصهار المعادن، حيث تزداد عملية الانصهار بزيادة الضغط، والعكس صحيح.
التبلور من الماغما
الماغما عبارة عن كتلة مائعة شبه منصهرة تتشبع بعناصر أخرى عندما تبرد نتيجة انخفاض درجة حرارتها. بعض المعادن تتبلور مباشرة من الماغما نتيجة لانخفاض درجة الحرارة، مثل الماجنيتايت والكروميات.
عملية التسامي
التسامي هو تحول المعادن من الحالة الصلبة إلى الحالة الغازية نتيجة تعرضها لدرجات حرارة مرتفعة. غالبًا ما يحدث هذا بالقرب من فوهات البراكين.
التقطير ودوره
تتكون مادة البترول في أعماق الأرض عن طريق التقطير، نتيجة لترسب المواد العضوية التي تترسب من خلال الرواسب البحرية.
التشبع والتبخر
عندما تتعرض بعض المعادن للتبخر، يرتفع مستوى تشبعها وبالتالي تترسب. بهذه الطريقة تتشكل قشور الكبريتات فوق سطح الأرض في المناطق الجافة، مثل كبريتات النحاس والزنك في دولة تشيلي.
ترسيب المعادن
تتم عملية ترسيب المعادن بواسطة البكتيريا. من أمثلة المعادن التي تترسب بهذه الطريقة هو الحديد الخام.
التعرية كعامل مؤثر
التعرية من أهم الطرق التي تنتج المواد الرئيسية. تنقسم التعرية إلى قسمين: التعرية الميكانيكية والتعرية الكيميائية. على الرغم من أهمية التعرية الميكانيكية، إلا أنها لا تؤدي إلى إنشاء معادن جديدة تختلف في خصائصها الكيميائية. على عكس التعرية الكيميائية، فإنها تؤثر في المعادن الموجودة على سطح وباطن الأرض، وقد تحدث تغييرات في صفاتها.
التحول وأثره
يؤدي الضغط والحرارة إلى تبلور وتكوين بعض المواد المعدنية، مما يجعلها تختلف في خصائصها بشكل كبير، فتصبح صخورًا متحولة ذات فوائد اقتصادية. بعض هذه الصخور يستخدم في أعمال الصقل، وبعضها الآخر يستخدم في صناعة أقلام الرصاص.
