کانی ها و ویژگی هایشان

کانی ها  نوعی از مواد جامد، غیرآلی و طبیعی هستند که نقش بسیار مهمی در زندگی انسان‌ها دارند.

این مواد، با ساختار اتمی منظم و ترکیب شیمیایی مشخص شناخته می‌شوند.

کانی‌ها در صنایع مختلفی نظیر خودروسازی، هواپیماسازی، ساختمان‌سازی، داروسازی، غذاسازی، کشاورزی و بسیاری دیگر از حوزه‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرند.

دلیل کاربرد وسیع این مواد، تنوع در مشخصات فیزیکی/شیمیایی آن‌ها است.

به عنوان مثال، یک کانی، برای تولید کود شیمیایی و تقویت‌کننده رشد گیاهان استفاده می‌شود؛ در صورتی که کانی دیگر، برای تولید فولاد و ساخت ساختمان به کار می‌رود.

کانی‌های مختلف، ارزش‌های متفاوت دارند.

در این پست ،فرگاه دیزاین به معرفی انواع کانی ها به همراه ارائه مشخصات فیزیکی/شیمیایی، کاربردها و تصاویر آن‌ها می‌پردازد.

اولین سوال ما این است که کانی چیست ؟

کانی (Mineral)، یک ماده غیر آلی است که با ترکیب شیمیایی نسبتا ثابت در طبیعت یافت می‌شود.

این مواد، اجزای اصلی سنگ‌ها را تشکیل می‌دهند.

به عبارت دیگر، سنگ‌ها، ترکیبی از دو یا چند کانی متفاوت هستند. کانی‌ها، به طور گسترده در زندگی روزمره انسان‌ها و صنایع مختلف نظیر خودروسازی، کشتی‌سازی، هوافضا، کشاورزی و غیره به کار گرفته می‌شوند.

به کانی‌های ارزشمند و قابل استفاده در صنایع مختلف، «کانه» (Ore Mineral) می‌گویند.

کانه‌ها، از ذخایر معدنی یا اصطلاحا «کانسنگ» (Ore) استخراج می‌شوند و برای تبدیل شدن به ماده اولیه صنایع، در معرض فرآیندهای فرآوری و یا متالورژی قرار می‌گیرند.

کانی‌های متنوعی بر روی پوسته زمین وجود دارند.

وظیفه زمین‌شناسان، کانی‌شناسان و مهندسان اکتشاف معدن، مطالعه این کانی‌ها و شناسایی آن‌ها است.

سوال دوم این است که کانی شناسی چیست؟

«کانی‌شناسی» (Mineralogy)، مبحثی در زمین‌شناسی است که به مطالعه ترکیب شیمیایی، خواص فیزیکی و ساختار بلوری کانی‌ها برای شناسایی آن‌ها می‌پردازد.

کانی‌شناسی، با استفاده از روش‌ها و ابزارهای مختلفی انجام می‌گیرد.

شناسایی نسبتا دقیق ترکیب سنگ‌ها و کانی‌ها توسط میکروسکوپ پتروگرافی، با عنوان کانی‌شناسی نوری شناخته می‌شود.

در این قسمت درباره طبقه بندی انواع کانی ها صحبت میکنیم

همه کانی‌های موجود، بطور کلی به دو دسته اصلی تقسیم می‌شوند

این دو دسته عبارتند از:

1- سیلیکات ها

با توجه به این که بخش عمده‌ای از پوسته زمین از دو عنصر اکسیژن و سیلیسیوم تشکیل شده است، عمده‌ترین کانی‌های سازنده پوسته زمین، سیلیکات‌ها هستند.

سیلیکات‌ها حدود ٨٧ درصد پوسته زمین را تشکیل می‌دهند.

ساختمان اولیه همه سیلیکات‌ها را ساختمان‌های چهار وجهی حاصل از اکسیژن و سیلیسیوم تشکیل می‌دهد.

2- غیرسیلیکات‌ ها

با وجود این که کانی‌های غیر سیلیکاته از کانی‌های سیلیکاته بیشتر هستند، اما حجم کمی از پوسته زمین را به خود اختصاص داده‌اند.

برخی از این کانی‌ها، در مقیاس وسیع وجود دارند و می‌توانند سنگ‌ساز باشند.

این دسته از کانی‌ها اغلب به صورت کانی‌های فرعی در سنگ‌هایی که عمدتاً از سیلیکات‌ها درست شده‌اند، یافت می‌شوند.

کانی‌های غیرسیلیکاته از نظر اقتصادی بسیار اهمیت دارند، زیرا منابع فلزی و غیرفلزی معدنی از آن‌ها به دست می‌آید.

گروه‌های اصلی کانی‌های غیر سیلیکاته عبارتند از:

1- عناصر

این کانی‌ها در واقع از یک عنصر، خصوصاً عناصری که میل واکنشی ندارند.

اعضای این گروه از کانی‌ها، گرچه نقش چندانی در ساختمان پوسته زمین ندارند، ولی اغلب کانی‌های با ارزشی هستند. جلای فلزی، قابلیت انعکاس، چگالی نسبی بالا و قابلیت هدایت الکتریکی و حرارتی زیاد، از ویژگی‌های این کانی‌ها است. عناصر اغلب به صورت‌های گوناگون دیده می‌شوند.

به طور مثال کربن به دو صورت الماس و گرافیت یافت می‌شود.

از عناصر فلزی می‌توان به طلا، پلاتین و مس و از کانی‌های عنصری غیرفلزی می‌توان به گرافیت، الماس و گوگرد اشاره کرد.

3- سولفید ها

این گروه از کانی‌ها از پیوند عناصر فلزی با عنصر گوگرد تشکیل می‌شوند.

جلای کانی‌های سولفیدی اغلب فلزی، کدر و دارای سختی پایین (بین 2 تا 4) و چگالی نسبی بالا هستند.

گالن و پیریت نمونه‌هایی از این دسته هستند.

4- کربنات ها

بسیاری از کانی‌های کربناته، به خصوص کلسیت CaCO3 که جزء کانی‌های سنگ‌ساز محسوب می‌شود، جزء کانی‌های شاخص این گروه محسوب می‌شود.

کانیهای این گروه رخ خوب و رنگهای روشن دارند و

 و آراگونیت که هر دو دارای ترکیب مشابه هستند و فقط سیستم تبلور آنها متفاوت است، از فراوان‌ترین کانی‌های این گروه است که هر دو با اسید کلریدریک واکنش می‌دهند.

از دیگر کانی‌های کربناته که به وفور یافت می‌شود، دولومیت (کربنات کلسیم و منیزیم) است.

6- سولفات‌ها

سولفات‌ها، کانی‌هایی هستند که از ترکیب فلزات با بنیان شیمیایی SiO4 تشکیل می‌شود.

کانی‌های این گروه در طبیعت فراوان است.

از ویژگی‌های این گروه از کانی‌ها رنگ روشن، سختی کم  و چگالی کم (به جز موارد استثنا) است.

از مهم‌ترین کانی‌های این گروه می‌توان به گچ (ژیپس)  اشاره نمود.

7- فسفات‌ها

این کانی‌ها در وجود بنیان شیمیایی PO4 با هم مشترکند.

این کانی‌ها اغلب سختی بالایی ندارند و به آسانی در اسیدها حل می‌شوند.

از مشهورترین کانی‌های این گروه فیروزه است.

روش تشکیل کانی های بیرونی

یکی دیگر از روش های تشکیل کانی، روش تشکیل کانی های بیرونی میباشد که

بعد از کانی های درونی که توسط ماگماها تشکیل میشود، به وجود می آیند.

همان طور که گفتیم کانی های درونی در دما و فشار بالا تشکیل می شوند.

این کانی ها وقتی به سطح زمین می آیند تحت تاثیر دما، فشار و محیط آن جا قرار می گیرند و باید خود را با آن شرایط سازگار کنند.

همین تفاوت دما یا می توان گفت “هوازدگی” در کانی ها سبب می شود که
تغییراتی در کانی های درونی شکل گیرد و آن ها را تبدیل به کانی های بیرونی کند.

به عنوان مثال می توان به مس اشاره کرد که در این شرایط قرار گرفته و به کانی آزوریت تبدیل شده است.

روش تشکیل کانی های دگرگونی

وقتی کانی ها در برابر فشار و دمای بسیار بالا قرار می گیرند،
درون آن ها تغییرات و دگرگونی هایی شکل می گیرد که سبب تشکیل کانی های دگرگونی می شود.

ساختارهای درونی آن ها دچار تغییر و تحولاتی می شوند و
گاهی ممکن است حتی عنصرهای درون کانی ها با عناصر دیگری جا به جا شوند.

گرافیت نوعی کانی دگرگونی میباشد.

به وجود آمدن کانی از آب های زیرزمینی

دمای آب های زیرزمینی بسیار بالاست و به همین دلیل به راحتی می توانند با عناصر دیگر و سنگ های اطراف خود ترکیب شوند.

این آب ها درون پوسته ها و صخره های درون زمین جاری می شوند وبه مرور زمان سرد شده و سبب تشکیل رسوباتی در ترک های بین صخره ها می شوند.

کوارتز یک نوع از این کانی ها میباشد .

به وجود آمدن کانی از آب های سطح زمین

همان طور که آب های زیرزمینی دارای عناصر مختلف هستند وسبب ایجاد واکنش های متفاوت و در نهایت ایجاد کانی های مختلف می شوند،
آب های سطح زمین مانند اقیانوس ها نیز می توانند با عناصر خود سبب ایجاد کانی های متفاوتی شوند.

کانی کلسیت نوعی از این کانی می باشد .

طبقه بندی کانی ها

زمین شناسان ابتدا کانی ها یا مواد معدنی را بر اساس ترکیب شیمیایی اولیه آنها مانند آهن یا مس طبقه بندی می کردند.

در وسط قرن نوزدهم  زمین شناس، آمریکایی جیمز دوایت دانا یک سیستم طبقه بندی ایجاد کرد که کانی ها یا مواد معدنی را ابتدا از نظر شیمی و دوم از نظر ساختار اتمی یا تقارن آرایش اتمی مرتب کرد.

این سیستم را Dana’s System of Mineralogy می نامند.

سیستم طبقه بندی دانا در اصل ۹ کلاس معدنی اصلی را فهرست کرده بود.

با گذشت سال ها، با افزایش درک دانشمندان از کانی ها، سیستم طبقه بندی کانی ها بسیار رشد کرده است.

امروزه ۷۸ کلاس از مواد معدنی شناخته شده وجود دارد.

در اینجا ما از اصطلاحات قدیمی طبقه بندی دانا برای سادگی استفاده می کنیم.

اگرچه کانی ها از نظر شکل، رنگ، درخشندگی (نحوه انعکاس نور یک کانی) و سختی متفاوت هستند، اما همه کانی ها در دمای معین جامد هستند.

اگر یک ماده در حالت جامد نباشد، یک کانی محسوب نمی شود.

در مقیاس موهس، سختی مواد معدنی را از یک تا ۱۰ ارزیابی می کند.

الماس سخت ترین ماده معدنی یا کانی است. تالک یک کانی بسیار نرم است که درجه سختی آن ۱ است.

اکثر کانی ها به شکل کریستال در می آیند.

ذخایر کانی ها اغلب کوچک هستند، زیرا معمولا انواع مواد معدنی در همان مجاورت برای رشد در یک اتاق رقابت می کنند.

ساختار کریستالی یک کانی سختی، شکاف، نحوه شکستن رنگ آن را تعیین می کند.

سختی چگونه سنجیده میشود ؟

1- نمونه اول بر روی نمونه دوم خراش می‌اندازد. بنابراین نمونه اول سخت‌تر از نمونه دوم است.

2- نمونه اول بر روی نمونه دوم خراش نمی‌اندازد و نوک تیز آن، با تکرار آزمایش کمی صاف می‌شود. بنابراین نمونه دوم سخت‌تر از نمونه اول است.

3- نمونه‌ها تاثیری بر روی یکدیگر نمی‌گذارند و شاید خراش‌های جزئی بر روی هر دو ایجاد شوند. بنابراین، سختی دو نمونه تقریبا با هم برابر است.

خب حالا میخواهیم درباره کانی و سنگ هایی صحبت کنیم که در نمای ساختمان استفاده میشود

گرانیت و گابرو دو سنگی هستند که در نمای ساختمانی استفاده میشود سنگ های دیگری نیز مانند سنگ تراورتن هم میباشد که ما در یکی از پست هایمان به طور کامل درباره آن با شما بحث کردیم که در صورت نیاز برای مشاهده این پست به لینک زیر مراجعه کنید و به ادامه این پست درباره گرانیت و گابرو به ادامه این پست مراجعه کنید.

سنگ تراورتن و ویژگی های آن – فرگاه دیزاین (fargah-design.com)

سنگ گرانیت

گرانیت  یک نوع معمولی از سنگ های آذرین نفوذی است.

گرانیت ها می توانند عمدتا سفید، صورتی یا خاکستری باشند، بسته به نوع کانی شناسی آنها. واژه “گرانیت” از گرانیت لاتین، دانه ای، با توجه به ساختار درشت دانه مانند سنگ های هول کریستالی می آید.

بدیهی است که گرانیت سنگ سنگ آذرین است که بین 20 تا 60 درصد حجم کوارتز و حداقل 35 درصد از کل فلدسپات از فلدسپار قلیایی است، گرچه معمولا “گرانیت” برای اشاره به محدوده گسترده ای از درشت سنگ های آذرین سنگی حاوی کوارتز و فلدسپات.

اصطلاح “گرانیت” به معنای گرانیت است و برای گرانیت و گروهی از سنگ های آذرین نفوذی با بافت مشابه و تغییرات جزئی در ترکیب و منشا استفاده می شود.

موارد مصرف سنگ گرانیت:

گرانیت متراکم است و می تواند برش داده شود، حک شده و شکل داده شود.

 این به آب و آلودگی مقاوم است و طیفی از رنگ های مختلف دارد. 

نیمکت های آشپزخانه اغلب از گرانیت جلا ساخته شده است. 

گرانیت در بسیاری از کشورهای جهان یافت می شود. بعضی از کشورها دارای گرانیت زیبایی هستند که در معادن معدنی استخراج می شوند و برای مصالح ساختمانی به فروش می رسند.

گرانیت ها اغلب سخت و محکم هستند و در برابر نفوذ آب و همچنین ضربه بادوام هستند پس جزو مصالح بادوام ساختمانی قرار می گیرند.

 سنگ گرانیت به علت هزینه سنگین استخراج، برش و صیقل، نسبتاً گران است به همین دلیل بیشتر در نمای ساختمان های مهم به کار برده می شود.

از این سنگ برای کف سازی ، پیاده روسازی و راه سازی نیز استفاده می گردد.

سنگ گابرو:

گابرو سنگهای آذرین نفوذی است که از خنک کننده آهسته ماگما غنی از منیزیم و آهن به یک توده  عمیق در زیر سطح زمین تشکیل شده است.

 خنک کننده آهسته، گابروی زاویه دار به لحاظ شیمیایی معادل با خنک کننده سریع، بازالت ملایم است.

 اکثریت پوسته اقیانوس خورشید از گابرو ساخته شده است که در ارتفاعات اواسط اقیانوس تشکیل شده است. 

گابرو نیز به عنوان پلوتونهای مرتبط با آتشفشان های قاره ای یافت می شود. با توجه به ماهیت آن، اصطلاح “گابرو” به راحتی به طیف گسترده ای از سنگ های نفوذی اعمال می شود.

موارد مصرف سنگ گابرو:

گابرو اغلب حاوی مقادیر بالایی از کروم، نیکل، کبالت، طلا، نقره، پلاتین و سولفید های مس است. 

گونه های (متضاد) گابرو می تواند به عنوان سنگ های روغنی روغنی، سنگ های سنگفرش استفاده شود و همچنین با نام تجاری گرانیت سیاه شناخته شده است که نوعی سنگ قبر است که در مراسم تشییع جنازه استفاده می شود.

 همچنین در آشپزخانه و میزهای آشپزخانه خود نیز استفاده می شود، همچنین تحت نام غلط گرانیت سیاه است.

جهت دیدن بقیه پست های ما به لینک زیر مراجعه نمایید.

مقالات – فرگاه دیزاین (fargah-design.com)