و علم المعادن هو فرع من فروع الجيولوجيا الذي يدرس الشكل والهيكل، وتكوين وخصائص والرواسب المعدنية. تتكون الأرض بشكل رئيسي من الصخور. من المعادن والصخور الموجودة على سطح الأرض ، يتم الحصول على جزء كبير من الموارد اللازمة لحياة الكائنات الحية على هذا الكوكب. استخدم الإنسان البدائي الصوان والسجاد والمعادن أو الصخور الأخرى في صناعة الأسلحة ، كما قام بتزيين الكهوف بلوحات مصنوعة من أصباغ تم الحصول عليها من المعادن المسحوقة حتى اليوم.
ما هو علم المعادن
جدول المحتويات
بالإضافة إلى ما سبق ، فإن علم المعادن هو العلم المسؤول عن دراسة أو التحقيق في المعادن فيما يتعلق بسلوكها وعلاقتها بالمكونات الطبيعية الأخرى. يعد تعريف علم المعادن ذا أهمية قصوى ليس فقط لدراسة واستخراج المعادن ، بل إنه يدرس أيضًا أنواع التضاريس المختلفة والمخاطر التي يمكن أن تتعرض لها بعض أسطح الأرض.
يلعب علم المعادن دورًا مهمًا جدًا في علوم المعادن مثل: علم البترول وتكوين المعادن.
المعادن هي مواد صلبة غير عضوية ذات أصل طبيعي لها بنية شبكية داخلية مرتبة وتركيب كيميائي محدد. وفقًا لذلك ، لا يتم تضمين المنتجات التي تم الحصول عليها صناعيًا ضمن المعادن ، كما هو الحال في حالة التبلور في المختبرات ، ولا توجد مواد طبيعية موجودة في حالة سائلة ، مثل الماء والزئبق الأصلي ، إلخ. كما أنها مستبعدة جزئيًا من المعادن غير العضوية مثل العظام أو الصدف التي ينتجها الإنسان.
عند إجراء تحليل لكل ما يحيط بالإنسان ومعظم الأشياء التي يستخدمها في حياته اليومية ، يمكن ملاحظة أنها كلها مصنوعة من مواد تأتي بشكل مباشر أو غير مباشر من المعادن.
أصل علم المعادن
من وجهة نظر عملية ، بدأ علم المعادن في عصور ما قبل التاريخ ، خلال العصر الحجري القديم ، بدأ الإنسان في البحث عن معادن معينة لصنع الأسلحة والأواني وكذلك لصنع الألوان التي رسموا بها جدران الكهوف وأجسادهم. كانت المواد المفضلة لصناعة هذه الأسلحة والأدوات هي الصوان أو الصوان ، بالإضافة إلى استخدام الكوارتز والجرانيت والأكتينوليت الليفي وبعض الشست والحجر الجيري الصلب والسجاد.
في وقت لاحق ، بدأ في استخدام المعادن ليس فقط في صنع الأسلحة ، ولكن أيضًا في صنع المجوهرات وأدوات الزينة وعبادة الآلهة. سرعان ما اكتشف أن جمالهم يزداد مع استخدام الأحجار الكريمة. ومن المعادن المستخدمة لإضفاء اللمعان واللون على الزخارف: الفيروز والعقيق والعقيق الأحمر والهيماتيت والعقيق وغيرها.
عندما تم استنفاد الصوان الذي كان على السطح ، بدأ الرجل من خلال عمليات المسح في البحث في باطن الأرض. بحلول نهاية العصر الحجري القديم وبداية العصر الحجري الحديث ، تم عمل ثقوب بعمق ومعرض معينين للوصول إلى مستويات الصوان الواقعة بين الحجر الجيري الأيوسيني. في أماكن مختلفة في أوروبا تم العثور على هذا النوع من المناجم في ألمانيا وبلجيكا وفرنسا وإنجلترا وكذلك في وادي النيل في مصر.
كان اكتشاف المعادن في حالتها الأصلية علامة بارزة في تاريخ البشرية. انتشر استخدام الذهب والفضة والنحاس ، بسبب خصائصها ، في صناعة أدوات الزينة وبعض الأواني المنزلية. ومع ذلك ، لا يمكن استخدامها في تصنيع الأسلحة والأدوات. لذلك ، كان من أهم المعالم اكتشاف المعادن الموجودة في المعادن ، على الرغم من عدم وجود دليل واضح على كيفية إجراء هذا الاكتشاف ، كل شيء يشير إلى أنه في مرحلة ما تم استخدام الصخور ذات المحتوى العالي في الأكاسيد أو الكربونات أو الكبريتيدات لبناء المنازل.
تشير التقديرات إلى أنه منذ حوالي 5000 عام ، مارس المصريون وبلاد ما بين النهرين التعدين تحت الأرض من أجل استخراج المعادن التي يمكن استخدامها في تحضير البرونز. لقد عرفوا أن البرونز الأفضل جودة هو الذي يتكون من جزء من 9 أجزاء من النحاس لكل من القصدير ، على الرغم من أنهم عملوا مع أجزاء أخرى ومع معادن أخرى غيرت بعض الخصائص.
في الغرب ، يبدأ تاريخ علم المعادن المكتوب بالفلاسفة أرسطو (384-322 قبل الميلاد) وثيوفراستوس من أفسس (378-287 قبل الميلاد) ، قدم أرسطو في كتابه "أطروحة حول الأحجار" التصنيف الذي ميزوا فيه المعادن المعدنية وغير المعدنية ، وكذلك الفرق بين الأحجار والأرض.
في القرن الرابع قبل الميلاد. بدأ أرسطو في تنظيم المواد عن طريق تقسيمها إلى أحافير أو غير فلزات وإلى معادن. تم جمع كل المعارف القديمة في التاريخ الطبيعي لبليني الأكبر ، القرن الأول قبل الميلاد. انتقلت هذه المعرفة إلى الخيميائيين خلال العصور الوسطى وفقد الكثير منهم.
مجالات علم المعادن
أدرج علم المعادن كواحد من أقدم العلوم. كانت المعادن مصدرًا للمعادن والطاقة والمواد منذ العصور القديمة. علم المعادن هو علم أساسي في دراسة المواد المعدنية التي يكون مصدرها طبيعي. يجب على المهندسين المتخصصين معرفة الخصائص الجوهرية لمجموعات الأحجار الطبيعية ، وكذلك المركبات المعدنية الاصطناعية
علم المعادن العام
عندما يطرح السؤال ، ما الذي يدرس علم المعادن العام ؟ ، يمكن القول أن هذا المجال من علم المعادن يدرس الجوانب البلورية. يُعرف أيضًا باسم علم البلورات ، وهو العلم المسؤول عن دراسة البلورات في بنيتها الداخلية وشكلها الخارجي والقوانين التي تحكم نمو البلورات. منذ تطورها وبدءها ، ترتبط ارتباطًا وثيقًا بعلم المعادن ، ولكن نظرًا لتحضيرها في ترتيب المادة ، والتي تشمل المادة العضوية ، فإنها تتخصص وتظهر كعلم مستقل ينقسم إلى أربعة أجزاء هي:
- علم البلورات الهندسي: وهو مسؤول عن دراسة الشكل الخارجي للبلورات.
- علم البلورات الإنشائي: يتعلق بتحديد ووصف هندسة التركيب الداخلي للبلورات.
- علم البلورات الكيميائي: وصف ودراسة التوزيع الهيكلي للأيونات أو الذرات ، وكذلك الاتحادات بينهما.
- علم البلورات الفيزيائي: هذا هو المسؤول عن شرح ووصف خصائص البلورات.
يتم تجميع البلورات في ستة أنظمة تناظر هي: متساوي القياس أو تكعيبي ، رباعي الزوايا ، سداسي ، معيني متعامد ، أحادي الميل وثلاثي الميل.
تضع دراسة المعادن أداة مساعدة مهمة في فهم تكوين الصخور. هذا يرجع إلى حقيقة أن جميع المواد غير العضوية المستخدمة في التجارة هي معادن أو مشتقاتها ، أي أن علم المعادن له تطبيق اقتصادي مباشر.
علم المعادن المحدد
علم المعادن المحدد هو علم وفن تحديد المعادن من خلال دراسة خصائصها:
1. الخصائص الفيزيائية: تمت دراستها بالتفصيل في دورات علم المعادن ، وخاصة علم البلورات والصلابة والسطوع والتقشير واللون والخط والكثافة ، وفي بعض الحالات حتى المذاق والملمس. الغرض من هذا النوع من الدراسة هو القدرة على تصنيف بعض الأنواع بطريقة نهائية ، والقدرة على تحديد موقعها ضمن مجموعات محدودة ذات طبيعة مماثلة. على الرغم من ذلك ، يحدث أحيانًا أن دراسته الفيزيائية فقط تترك شكوكًا حول هويته ، لذلك من الضروري اللجوء إلى الاختبارات الكيميائية.
2. الخواص الكيميائية: الاختبارات الكيميائية المستخدمة في هذا النوع من علم المعادن هي نفسها المستخدمة في التحليل النوعي والكمي للمعادن ، ولكن عند تنفيذها من الضروري استخدام حد أدنى من المعدات والعديد من الكواشف التي في معظمها بسيط ويقدم معلومات دقيقة عن وجود الكاتيونات والأنيونات ، أي وجود أو عدم وجود عناصر أو مجموعات محددة من هذه. تسمح الدراسات الكيميائية بما يلي:
- تأكيد هوية العينة أو المعدن.
- قم بالتمييز بين المعادن البديلة.
- تعرف على بعض عناصر مكونات العينة التي ترشدك إلى حل المشكلة.
تكوين المعادن
تكون عملية تكوين المعادن مسؤولة عن تحليل حالة إنتاج المعدن والطريقة التي يتجلى بها على الأرض وطرق استخراجه. تشكل العمليات الجيولوجية معادن وتنقسم حسب مصادر الطاقة إلى مجموعتين هما:
1. الداخلية: هي من أصل داخلي ، وهي مرتبطة بالطاقة الداخلية للأرض وتتشكل في عمليات الطاقة الحرارية الداخلية للكرة الأرضية. علاوة على ذلك ، ترتبط هذه العملية بالتحولات metasomatic أو النشاط المغناطيسي للصخور. تتأرجح درجة حرارة الصخور المغناطيسية بين 1200 و 700 درجة مئوية وهذا يعتمد على تكوين الكتل.
2. خارجية المنشأ: وهي ذات أصل خارجي ترتبط ارتباطًا وثيقًا بعمل الغلاف المائي والغلاف الجوي والمحيط الحيوي على الغلاف الصخري وتحت تأثير الطاقة الشمسية. تحدث هذه العملية على سطح الأرض أو قريبة جدًا منها ، وكذلك على الغلاف الجوي والغلاف المائي. يتجلى هذا النوع من العمليات في التدمير الكيميائي والفيزيائي للصخور والمعادن والخامات ، وبالتالي في تكوين المعادن في ظل ظروف مستقرة على سطح الأرض. تشمل هذه المجموعة أيضًا العمليات الحيوية للتكوين المعدني المرتبطة بنشاط الكائنات الحية. تشمل العمليات الخارجية أيضًا عمليات التجوية والترسيب.
المعادن الاقتصادية
يشمل مفهوم علم المعادن الاقتصادي كل ما يتعلق بعلم المعادن فيما يتعلق بدراسة التنقيب عن الموارد المعدنية واستغلالها. ويشمل البحث والتطوير في مجال المعادن الحيوية والنظائر التركيبية والمواد الصناعية الناتجة عن التحول ، إما إلى درجة أقل أو أكبر من المعادن. تدرس وتحمي صحة الإنسان من خلال حماية البيئة والحفاظ عليها ، وذلك من خلال الأنشطة الناشئة عن الحصول على الموارد المعدنية وتعديلها وتحويلها ، بالإضافة إلى المشاكل التي يمثلها تخزين وإدارة النفايات.
بالإضافة إلى ما سبق ، فإن علم المعادن الاقتصادي يطور تطبيقات المواد المعدنية ، وتطبيقها في الاقتصاد الصناعي ، وعلم الأحجار الكريمة ، إلخ.
لذلك ، يمكن بلورة معدن ، مثل الكربون ، في هياكل مختلفة ، مثل علم البلورات ، من خلال النظام المكعب ؛ في هذه الحالة يسمى الماس إذا تبلور في نظام سداسي الشكل وشكل الجرافيت. مظهرهم كافٍ لإدراك أنهما معدنان مختلفان ، على الرغم من ضرورة إجراء مزيد من الدراسة لفهم أن لديهم نفس التركيب الكيميائي.
يعتمد التصنيف الأكثر قبولًا للأداء الاقتصادي للمعادن على وجود عنصر أو مجموعة فلزية كيميائية والتي يتم دراستها بشكل منفصل عن الرواسب أو المعادن التي تحتوي على عنصر أو أكثر من العناصر غير المعدنية.
علم المعادن الطبوغرافي
علم المعادن الطبوغرافي هو المسؤول عن دراسة الرواسب المعدنية في بلد أو منطقة معينة ، ومن خلالها يمكن وصف المعادن الموجودة في تلك المناطق ، وكذلك الأحداث التاريخية والثقافية المتعلقة بها واستغلالها.
يعتبر حاليًا تخصصًا ثانويًا مقارنة بعلم المعادن الفيزيائية والكيميائية أو مع ذلك المطبق على استغلال الرواسب. ومع ذلك ، فهو أقرب شيء إلى ما يُعتبر تقليديًا "ثقافة" ، نظرًا لعلاقته بالمشاعر المحلية ومعرفة طبيعة البلد نفسه.
في القرن الثامن عشر ، تم نشر بعض المعادن الطبوغرافية لمناطق واسعة إلى حد ما ، لكنها كانت في النصف الثاني من القرن التاسع عشر ، مع التطور. علم المعادن كعلم (وربما أيضًا مع تطور المفهوم الحديث للحالات ، الذي لعبت فيه المعرفة الفيزيائية دورًا ملزمًا) عندما تم نشر أطروحات موسعة ومصممة بدقة تغطي حالات بأكملها.
علم المعادن في المكسيك
في نهاية القرن الماضي ، بدأت الأبحاث لتطوير علم المعادن في المكسيك في المكسيك ، حيث كان من أولويات المتخصصين في هذا المجال تحقيق مستوى أكثر انسجامًا مع تطور علم المعادن المتقدم في البلدان الأخرى في المستقبل القريب.
المكسيك دولة تتمتع بموارد معدنية وغير معدنية هائلة ، ولهذا السبب ، لديها مجال كبير من دراسة علم المعادن. أدرك العلماء والجيولوجيون المكسيكيون المرموقون أورتيغا جوتيريز ، و Enciso de la Vega ، وفيكتوريا موراليس ، في نهاية الألفية الثانية ، أن علم المعادن كان تخصصًا تخلت عنه الجامعات المكسيكية تقريبًا ، بسبب قلة عدد المتخصصين والباحثين المكرسين لذلك. طورها.
لهذا السبب ، في بداية عام 2000 ، ظهرت مشكلة التنمية المحدودة والحاجة إلى تفعيلها في مجالات العلوم المكسيكية. من خلال برنامج التميز لكراسي التراث من المستوى الثاني CONACYT ودعم جامعة ميتشواكان ، بدأ إجراء العديد من التحقيقات المعدنية من أجل الوصول إلى مستوى علم المعادن المتقدم بما يتماشى مع مستوى البلدان الأخرى.
المكسيك لديها ثروة معدنية يحددها تاريخها الجيولوجي ، وتقع أهم مراكز التعدين في المناطق الجبلية في شمال البلاد. تضاءلت أهمية هذا النشاط الإنتاجي ، ولكن على الرغم من ذلك ، لا تزال المكسيك تحتل المرتبة الأولى في إنتاج الفضة وهي واحدة من أكبر منتجي الجرافيت والبزموت والأنتيمون والباريت والزرنيخ والكبريت ، وهي أيضًا منتج مهم للزنك والذهب والحديد والنحاس. بالإضافة إلى ما سبق ، تعد المكسيك سادس أكبر منتج للنفط في العالم ، وهذا هو قطاع التصدير في هذا البلد.
وقد تأثر قطاع التعدين وتطوره بحالة القطاعات الأخرى التي تطلب منتجاتها كمدخلات ، بالإضافة إلى الضعف المستمر في الأسواق الدولية. ازداد استخراج خام الحديد وأرباحه بفضل نمو الطلب على صهر هذا المعدن في الصناعة التحويلية.
من أهم المعادن في هذا البلد: الفيروز ، الجمشت ، عباد الشمس الشرقي ، الكريزوبيريل ، الماس ، الياقوت ، الزمرد ، الهليوتروب ، العقيق ، الماس سبار ، الياقوت ، عين القط ، عين النمر ، السربنتين ، الزبرجد ، سبج ، بين الكثير.
تتميز معظم الأراضي المكسيكية (باستثناء شبه جزيرة يوكاتان) بالنشاط التكتوني والبركاني الكبير الذي حدث منذ عشرات الملايين من السنين حتى الوقت الحاضر. لقد ترك هذا النشاط بصماته دائمًا في جميع أنحاء البلاد في شكل أنظمة بركانية وأنظمة مائية حرارية ، أحفورية ونشطة.
النشاط التكتوني البركاني ، على الرغم من أنه يؤدي إلى نتائج كارثية في العديد من الظواهر التي يولدها ، مثل الزلازل والانفجارات البركانية ، إلا أنه كان أيضًا مصدرًا للثروة الكبيرة مثل الموارد المعدنية والطاقة الحرارية الأرضية.
حاليًا ، تم اكتشاف أكثر من 60 معدنًا جديدًا في الأراضي المكسيكية ، مما يعني أنها تتحدث عن إمكانات كبيرة في مجال علم المعادن في هذا البلد.
يقع متحف علم المعادن في المركز الثقافي لجامعة لا جارزا ، وهو من تراث المكسيك ، وهو أيضًا أقدم متحف في الكيان وواحد من أطول المتاحف في البلاد في تخصصه. هناك ، يتم عرض مجموعة كبيرة من المعادن المستخرجة من باطن الأرض من جميع أنحاء العالم ، بالإضافة إلى مومياء وجدت في هيدالجو منذ أكثر من 130 عامًا.
إن العينات التي تم العثور عليها في هذا المتحف تتجاوز آلاف العينات المصنفة بين المعادن والصخور النارية والرسوبية والاستعارية والحفورية من تلك المنطقة وبقية العالم.
