کانی شناسی گوهرها ۱

دنیایی که در اطراف ما قرار دارد دنیایی است که سراسر خبر از تقارن و نظم دارد . دنیایی که بر اساس محاسبات دقیق . اندازه هایی دقیق . وشکلهایی که با این محاسبات و اندازه های  دقیق به وجود امده اند تشکیل شده است.

دنیای ما . دنیایی بلورین است . دنیایی سراسر شکل و نظم و قاعده که در برابر بعضی   غیر بلورین ها قرار دارد . بلور از نقطه نظر  علمی ماده  جامد و همگنی  (Homogen) است که دارای نظم درونی سه  بعدی می باشد و مطالعه مواد متبلور وقوانینی که بر رشد شکل خارجی و ساختمان انها حکمفرماست بلور شناسی (Crystallography) نامیده می شود با توجه به نیاز مبحث مورد مطالعه در این علم ودر ارتباط با گوهرها بیشتر  جنبه هایی از بلور شناسی مورد توجه است که به شکل خارجی بلور مربوط است .باید دانست که بسیاری از موادوچیزهایی  که  در  اطراف ما وجود دارند بلورین هستند . سنگ گرانیت .سنگ اهک . خاک . دانه های برف . دندان . استخوان و بسیاری از مواد دیگر از اجزاء بلورین تشکیل  می شود حتی در ترکیبات الی نیز مواد بسیار  زیادی  مثل سلولز . نفتالین .  کائو چو و ویتامین که بصورت بلورین یافت می شوند .

برای شناخت بلور  باید دانست بلورها موادی  همگن هستند یعنی  دارای  ساختمان فیزیکی یکنواخت می باشند یا به عبارت دیگر در یک بلور در جهت معین اختصاصات فیزیکی مثل سختی . سرعت  حرکت نور و هدایت حرارت همواره  یکسان  است .

ممکن است میزان هدایت حرارت ویا سایر اختصاصات  فیزیکی در جهات مختلف جسم متفاوت باشد که در اینصورت جسم همگن و انیزتروپ (Anisotrop) نامیده  می شود  و شاید هم  میزان   هدایت حرارت ویا سایر مشخصات فیزیکی نه  فقط در یک

جهت بلکه در تمام جهات غیر موازی با ان جهت نیز به طور مشابه انجام گیرد که در این صورت جسم همگن و ایزوتروپ نامیده می شود .  برای  روشن تر شدن این  مطلب باید بدانیم که شیشه که بلورین  نیست جسمی ایزوتروپ و بلور معمولا”

انیزو تروپ  می باشد .  وجود  سطوح  مختلف بلور  که در نتیجه نمو ازاد  ان به وجود  می اید خود دلیل بارزی  برانیزوتروپی ان

می باشد . برای معرفی شکل بلور ها  از اصطلاحات خاصی  استفاده  می  شود  که میزان رشد و چگونگی سطوح خارجی بلور  را  نشان می دهد اگر  یک  بلور دارای  سطوح  مشخص کامل و بدون  عیبی باشد به  ان ( Euhedral  ) و اگر  توسعه سطوح  بلور به صورت  ناقص باشد  (  Subhedral  ) و در صورتی  که  فاقد  سطوح  منظم و صاف باشد( Anhedral  ) می گویند

ممکن است مواد متبلور به صورت  ذرات  بسیار ریزی  باشند که  فقط بااشعه ایکس قابل  تشخیص  باشند به این دسته نهان بلور  می گویند و در صورتی که  بلور با میکروسکوپ قابل روئیت باشد به ان  ریز بلور  میگویند .

هر  جسمی  از  اجتماع اتمهای خنثی و یا یون های مثبت و منفی  (  کاتیون و انیون  ) ویا از تجمع انها  تشکیل  شده  است .

باید  توجه  داشت حتی  موادی  که کوچک ترین  بلورها را دارند کاملا”  فشرده  نیستند یعنیدر بین ذرات تشکیل دهنده  انها

فاصله وجود دارد  کوچکترین ذرات  ساختمانی بلور با فواصل  منظم از یکدیگر  جدا  هستند این ذرات موقعیت وزنی  یکسان داشته ونیروی  جاذبه  و دافعه  انها کاملا” مشخص  است فاصله این  اجزاء کوچک با واحدی به میزان  یک ضرب در ده  بتوان منفی هشت سانتیمتر اندازه  گیری  شده  است که ان را  بصورت واحدی  جهت  سنجش و برابر  یک  انگسترم(Angestrom)

در  نظر  گرفته اند .

تشکیل بلورها  بر  اثر به  وجود امدن نظم وترتیب معینی است که برای اتمهای ان  و به علت تغییر  فشار . حرارت و یا غلظت ترکیب  شیمیایی  به وجود  می اید  تشکیل  بلور یخ به علت  انجماد و بلور  نبات به  علت تغییر حرارت و غلظت بالا مثالهایی

از  تشکیل  بلورها  هستند . اولین  مرحله در  رشد  بلور ایجاد  هسته  اولیه است و اصولا” رشد بلورها پس  از تشکیل هسته های اولیه اغاز می گردد هسته های اولیه که در  نتیجه  تجمع یونهای  مختلف تشکیل دهنده بلور به  وجود  امده اند در کنار هم و با الگوی  ساختمانی منظم رشد مینمایند . در حقیقت رشد بیرونی  و پیوستگی درونی هر بلور را  می توان تکرار الگوهایی از هسته های  بوجود امده اولیه  در ابعاد وسیعتر  در نظر گرفت این نحوه تکرار  هسته ها که  همیشه منظم است

انواعی از بلورها را به وجود می اورد که بلور شناسان انها را به شش نوع تقسیم  میکنند:

۱٫کوبیک  (Cubic  ) ۲٫ تترا گونال (Tetragonal  )  ۳٫ مونوکلینیک   (Monoclinic  )   ۴٫ تری کلینیک  (  Triclinic  )

۵ . اور تورومبیک   (  Orthorhombic  )  ۶ . هگزا گونال  (  Hexagonal  )

قبل از اینکه در مورد سیستم های تبلور توضیح دهیم ذکر این  نکته  ضروری  است تکرار الگوهای فوق الذکر همیشه  بر  اثر وجود تقارن و ارایش  منظم  انهاست که اصطلاحا”  انها را عناصر  تقارن  می نامند  فهم دقیق مرکز تقارن . محور تقارن و صفحه تقارن و نحوه تشخیص  این  سه  برای  بحث های  کانی شناسی و در نهایت شناسایی  گوهر  به  خصوص  در حالت خام بسیار  با اهمیت است .

سطح تقارن که انرا  اینه  تقارن نیز می نامند سطحی است که در دو سوی ان نقاط متقارن با  فاصله ای مساوی وجوددارند مثل اینه که  سطح  تقارن  شیء مقابل ان  با تصویری است که در ان ساخته می شود .

بلورشناسان  تمام عناصر  تقارن (  مرکز . محور و سطح تقارن  ) را به محور ها رجعت می دهند . زیرا محور های تقارن از نظر

تعیین نوع سیستم  تبلور بسیار تعیین کننده هستند همانطور  که  ذکر  شد محور تقارن  می تواند حاصل از دوران تحت  زاویه ای  مشخص به وجود اید  این زاویه چرخش نمایانگر شکل  خارجی  بلور  بوده و میتواند درجه دو (  ۱۸۰  ) درجه  سه ( ۱۲۰  )

درجه چهار  (  ۹۰  ) و درجه شش (  ۶۰ )  باشد  فقدان   محور درجه پنج به  علت  محدودیتهای هندسی است که در بلور وجود دارد . بطور خلاصه وضعیت زاویه بین  محور ها و طول انها در سیستمهای تبلور  به  شرح  زیر است  :

کوبیک  : دارای سه  محور با طولهای یکسان که با یکدیگر زوایای مساوی  و  ۹۰ درجه می سازند

تتراگونال : دارای سه  محور عمود بر هم که  محورهای افقی ان با هم برابر و محور سوم بلند تر یا کوتاهتر از سایر محورهاست.

مونوکلینیک: دارای  سه محورباطولهای متفاوت که دو محور با هم زاویه مایل دارند ومحور سوم برسطحی که دو محور را در بر

می گیرد عمود است .

ارتورمبیک  :  دارای  سه  محور با طولهای مختلف که بریکدیگر عمود هستند .

تری کلینیک: دارای سه  محور با طولهای مختلف که با یکدیگر زاویه های مایل می سازند .

هگزاگونال :  بر خلاف انواع دیگر دارای ۴ محور بلور شناسی است سه محور افقی که با طوا برابرو تحت زاویه ۱۲۰ درجه همدیگر را قطع می کنند و محور چهارم  عمود بر سطحی است که  سه محور دیگر در ان قرار  می گیرند این محور  از نظر طول  نیز با سایر محورها متفاوت  است  .

لازم به ذکر است در بلورها  گاها” زوایای فرو رفته ای دیده  می شود که نمی توان انها را براساس  انچه  تاکنون  گفته  شد توضیح داد اجتماع دو یا  چند بلور هم نوع و رشد توءام  با تداخل بلور ها در هم  ماکل می گویند این  نوع  اجتماع در ماکلهای  ساده  بسیار  واضح است و گاهی  بعضی از ماکلها تنها راه  شناسائی بعضی از کانیها به خصوص در  مطالعات میکروسکوپی

هستندمانند ماکل دم پرستویی که  یکی از راههای  اصلی  تشخیص کانی ژیپس است .

کانی که ماده ای با فرمول  شیمیایی مشخص . جامد و طبیعی است و در اکثر موارد بلورین است که زیر بنای اصلی صنعت می باشد کانی ها طی فرایند های گوناگونی حاصل می شوند که دانشمندان کانی شناس این فرایندها را به دو گروه اصلی  فرایندهای اولیه و فرایندهای  ثانویه تقسیم مینمایند در فرایند های اولیه مهمترین عامل تشکیل کانی ها سرد  شدن موادمذاب درون زمین عنوان شده است  که خود به دو بخش اصلی درونی و بیرونی قابل تقسیم است در مواد مذاب درونی که در درون

زمین  سرد می شوند . بعلت سرد شدن تدریجی مذاب تشکیل بلورها کند بودهو زمان کافی برای جدایی ترکیبات مختلف از هم

و بوجود امدن بلورهای کامل و درشت وجود دارد . ولی مواد مذابی که در بیرون از سطح زمین  سرد  می شوند زمان کمی برای تبلور داشته و حتی در پاره ای از موارد فرصت تبلور  ندارند و تبدیل به شیشه  می شوند .

در فرایندهای ثانویه که ان نیز به دو  نوع اصلی قابل  تقسیم است تغییر شکل وترکیب شیمیایی و محل ونیز تجمع کانی بیشتر

دیده میشود کانی هایی که در فرایند های اولیه به وجود می ایندتحت تاثیر عوامل خارجی  قرار میگیرند که مهمترین این عوامل

عوامل شیمیایی هستند اب باران با     co2   ویا مواد دیگر  همراه  است وبر روی کانیهای اولیه تغییرات عمده ای ایجادمی نماید

همچنین عوامل فیزیکی  باران  .  باد . رودخانه . یخبندان و نیز ذوب مجدد به علت ورود مواد مذاب جدید به محدوده ء کانیهای اولیه  نیز باعث تخریب ساختمان فیزیکی و شیمیایی کانی  شده و گاهی باعث تجمع و تمرکز کانیها در مناطق بخصوصی میشود  . مواد مذابی که در کنار کانیهای با منشاء اولیه قرار  میگیرند هم به علت حرارت زیاد خود . باعث ذوب انها  شده وهم به علت  وجود انواع ترکیبات شیمیایی  در خود باعث  فعل  و انفعالات شیمیایی در کانیهای فوق و در نهایت تشکیل کانیهای جدید  می شوند به این عمل دگر گونی میگویند . به طور کلی توده های مواد  مذابی که در نزدیکی سطح زمین  یافت

می شوند محل مناسبی برای  تبلور کانیهای گرانبها  هستند .

خواص فیزیکی و شیمیایی کانیها  مثل  فرمول  شیمیایی .  سختی .  شکل  . وزن مخصوص . کلیواژ (  رخ  ) وسیستم تبلور مواردی هستند که  می توان از انها برای شناسایی کانی ها استفاده کرد.

از نقطه نظر شیمیایی کانیها به دو گروه  عمده  تقسیم  می شوند وجود یا عدم وجود  بنیان شیمیایی دی اکسیدسیلیسیم

در کانیها انها را به دو گروه سیلیکاتها(  واجد اکسید سیلیسیم  )   و غیر  سیلیکاتها  ( فاقد بنیان دی اکسید  سیلیسیم  ) تقسیم  می نماید . کانیهای گرانبها و نیمه گرانبها در هر دو  گروه  وجود  دارند .

غیر سیلیکاتها  عناصر مثل  الماس . .. اکسیدها مثل کروندوم… سولفیدها مثل پیریت … هالوژنها مثل فلوریت … کربناتها مثل

رودوکروزیت ومروارید …  فسفاتها  مثل  فیروزه … سیلیکاتها   مثل  زمرد . تورمالین و گارنت .

جهت مطالعه  کانیها از  نقطه نظر گوهرشناسی بیشتر خواص  فیزیکی کانیها مورد  توجه  است و ازمایش کانی هااز نقطه نظر خواص فیزیکی  می توانند نوعی کانی راهم در حالت  تراشیده شده وهم  به  صورت خام تعیین نماید .

مهمترین این خواص فیزیکی عبارتند از  : سختی . وزن مخصوص . کلیواژ . نوع شکست .  رنگ .  سیستم  تبلور  .  شکل ظاهری . خواص نوری که در ارتباط  با  کانی های  گرانبها اهمیت  ویژه ای  دارند .

سختی (  Hardness  )

مقاومتی که سطح صاف  کانی در برابر خراش از  خود نشان میدهدسختی  کانی است که با حرف (H) نشان داده می شود .

میزان این مقاومت که مقدار  سختی کانی خواهد بودبا جدولی که کانی شناس المانی بنام فردریک موهس ابداع کرده  است

سنجیده می شود . تقسیم بندی جدول فوق از واحد ۱ تا ۱۰ است . دراین جدول سختی تالک یک و سختی الماس ده است .

وزن مخصوص (  Specific  gravity  )

وزن مخصوص یا چگالی نسبی کمیتی است که نسبت وزن یک ماده  و وزن حجم اب مساوی با حجم ان ماده را در دمای ۴درجه

سانتی گراد بیان می کند . ویا بعبارت دیگر نسبت وزن هر ماده  در اب به نسبت وزن همان ماده در هوا وزن مخصوص  ان است

وهر قدرمقدار وزن مخصوصجسم بیشتر باشد سنگین تر احساس می شود بنابراین یک تکه کوچک از پیریت  که وزن مخصوص

۵/۲ را دارد خیلی  سنگین تر از یک تکه بزرگتر فلوریت با وزن مخصوص ۳/۱۸ به نظر میرسد.

یکی از مهمترین  ازمایشها ی  غیر تخریبی که در مطالعه گوهر کاربرد زیادی دارد تعیین وزن مخصوص کانی است که به دو عامل بستگی دارد ۱٫ نوع اتمهایی که کانی را تشکیل میدهد ۲ . پیوندی که بین اتمهای کانی وجود دارد .

شکستگی  (  Fracture  )

در بعضی از ساختمانهای داخلی کانی ها قدرت پیوندهای مولکولی در تمام  جهات یکسان است و شکسته شدن این کانی ها

تابع جهتی خاص در کانی  نیست . به  شکسته شدن کانیها در امتداد سطوحی غیر از سطوح رخ (  Cleavage   ) شکستگی

گفته می شود که می تواند برای شناسایی کانیها راهنمای  خوبی  باشد .انواع مختلف شکستگیعبارتند از:

_ صدفی که سطح شکسته شده . خمیده .هموار ومشابه سطح داخلی یک صدف است ودر انواع شیشه دیذه می شود .

_ ناهموار  که  سطح  شکسته شده مضرس با لبه های تیز است

_رشته ای که سطح  شکسته  شده بصورت  رشته های موازی با هم می باشد .

_ ناجور ونامنظم  که  سطح  شکسته  شده خشن  و  نامنظم است .

کلیواژ یا رخ  (  Cleavage  )

رخ عبارتست ازتمایل  کانی به گسیخته  شدن  در امتداد سطوح اتمی بلور . که کاملا” مشابه سطوح  ظاهری ان هستند وبعلت ضعف  پیوندهای اتمی جدایش  سطوح  کانی می تواند انجام گیرد . در بعضی  از کانیها ممگن است رخ خیلی خوب و کامل باشد (  رخ کامل  ) مانند رخ میکا  ویا  اینکه چندان  مشخص نباشد مثل رخ بریل (  رخ ناقص  ) باید توجه داشت در برخی از کانیها اساسا” رخ  وجود  ندارد .

لازم بذکر است در کانیهای گرانبها شناخت نوع و جهت رخ کانی بخصوص  به هنگام تراش کانی بسیار بااهمیت است .

شکل بلورها به صورت منفرد و دسته جمعی که به ان اصطلاحا”  اگرگات  نیز  گفته می شود نیز اهمیت زیادی  در شناسایی کانیها به خصوص  در حالت خام ان دارد مثل شکل دندریت که در بلورهای اکسید منگنز دیده  می  شود.

جلا  (Luster  )

واژه جلا به  ظاهر  عمومی  سطح یک  کانی در نور منعکسه  گفته  میشود . جلای  شیشه ای که در کوارتزو تورمالین  دیده می شود جلای  صمغی مثل جلای اسفالریت.  جلای مرواریدی مثل  جلای مروارید جلای  چرب که به نظر میرسد لایهء نازکی از روغن سطح کانی را پوشانده است . مثل یشم  و جلای الماسی که بیانگر بالا بودن ضریب  شکست  نوری است ودر الماس و سروزیت دیده می شود انواع مختلف  جلا  هستند .