کانی ها و شکل گیری کریستال های بلوری

کانی ها و شکل گیری کریستال های بلوری


  • ۲۱ آبان ۹۹
  • 126 بازدید
  • برای امتیاز به این نوشته کلیک کنید!
    [کل: 0 میانگین: 0]

به جز تعداد معدودی، بیشتر گوهرها کانی و غیر آلی هستند و مسئله مورد علاقه گوهر شناسان شناخت ساختار و منشاء آنهاست. کانی ها به اشکال متفاوت، شکل می گیرند. بعضی از ماگمای مذاب و گازهای درونی زمین و یا گدازه های آتشفشانی که در سطح زمین جاری می شوند، متبلور می شوند که به آنها کانیهای آذرین یا igneous minerals می گویند.

بعضی دیگر از محلول های دارای آب و یا با کمک موجودات زنده روی زمین و یا نزدیک به سطح زمین ایجاد شده کانی های رسوبی Sedimentary minerals نام دارند. نهایتا، کانیهای جدید، بوسیله تبلور مجدد کانیهایی که در لایه های زیرین پوسته زمین تحت فشار و حرارت زیادی قرار دارند، ایجاد می شوند و به آنها کانیهای دگرگونی یاMetamorphic minerals می گویند.

* ترکیب شیمیایی کانی ها در فرمول شیمیایی نشان داده می شود. ولی ناخالصیها در این فرمول نشان داده نمی شوند حتی اگر وجود آنها باعث تغییر رنگ در سنگ شود.

تقریبا همه کریستال ها شکل کریستالی معینی دارند. آنها ساختمان بیرونی همگن و ساختمان اتمی و یونی و مولکولی و شکل هندسی منظم دارند و شکل بیرونی آنها دارای سطوح کریستالی مسطح می باشد. بیشتر کریستالها کوچک و حتی گاهی در ابعاد میکروسکوپی هستند. با این حال برخی نمونه های بسیار بزرگی نیز وجود دارند. عموما کوچکترین کانی ها به علت ابعاد کوچکشان و کانی های بسیار بزرگ به علت داشتن ناپاکی یا علائم رشد بی قاعده ی آنها، گوهرهای نامناسبی هستند. ترکیبات شیمیایی کانی و ساختار داخلی آن ( شبکه کریستالی) تعیین کننده خواص فیزیکی کریستال ( شکل ظاهری و سختی و رخ و نوع شکستگی و وزن مخصوص) است. و همینطور ، ویژگی های نوری کریستال را معین می کند. بیشتر کریستال ها شکل هندسی و فرم منظم ندارند چون بعضی از صفحات کریستالی رشد بهتری نسبت به بقیه صفحات دارند. با این حال زاویه بین صفحات همیشه ثابت باقی می مانند.

شبکه کریستالی اسفالریت

 

شبکه کریستالی کوارتز

 

کریستال rubellite از Madagascar

 

وقتی یک کریستال فرم با سایر فرم های کریستالی ترکیب می شوند ، (مثلا کریستال هشت وجهی با کریستال شش وجهی). شناسایی نوع کانی براساس شکل کریستالی می تواند بسیار پیچیده شود. فرم مشخصی که کریستال تمایل دارد در طبیعت به آن فرم رشد کند را Habit می گویند. برای مثال، پیریت اغلب با Habit دوازده وجه پنج ضلعی(Dodecahedron) و گارنت با Habit دوازده وجه لوزی شکل (Rhomb – Dodacahhedron) دیده می شود.

Habit یک کریستال می تواند تخته ای و سوزنی و ورقه ای و ستونی و یا متراکم باشد. معمولا اصطلاحاتی مثل Form , habit برای اینکه افراد غیر حرفه ای به آسانی دریابند، ساختار می نامند. گاهی هنگام رشد ترکیب شیمیایی یا ساختار کریستالی بدون اینکه تغییری در شکل وجوه ایجاد شود، تغییر می یابد. (جایگزین شدن یک کانی در کریستال فرم کانی دیگر) و به آن “Pseudomorph’ و یا شکل دروغین می گویند. وقتی دو یا چند کریستال هماهنگ باهم، رشد درونی داشته باشند می گویند دوقلویی و سه یا چهار قلویی اتفاق افتاده است و اگر کریستال ها باهم رشد کرده باشند به آن دوقلوی تماسی  “Contact twins”و اگر رشد درونی داشته باشند به آن نفوذی “penetration twin” می گویند.

علاوه بر دوقلویی که نظم معینی دارد، بعضی کریستالها بطور نامنظم و متراکم ” Aggregates ” رشد می کنند و بستگی به نوع عملیات رشد که “filiform” سیم مانند یا “fibrous” الیافی و یا “radial شعاعی و یا ورقه ای leaf- like و یا صدفی shell like و یا پولکی Scaly و یا دانه ای grainy باشد، دارد. معدنچی ها به کانی Aggregate که از کریستالهای ریز کنار هم تشکیل شده است، Step می گویند.  کانی هایی که کامل رشد کرده باشند بصورت druses مجموعه هایی در سطح داخلی دهانه های سنگی که geodes نام دارند، تشکیل می شوند. این سنگهای توخالی در اثر در حبابهای گاز در سنگهای آتشفشانی ایجاد می شوند و یا بازمانده سنگهایی که محتوی مواد رسوبی بوده و آن مواد از درون این سنگها بیرون ریخته شده اند، هستند.

 

 Crystal System: در علم کریستالوگرافی، کریستالها به هفت سیستم تقسیم می شوند :

۱- Cubic: گاهی سیستم isometric هم نامیده می شود. سه محور کریستالی دارد که هر سه محور مساوی و تقاطع آنها زوایای ۹۰ دارد و به شکل بلورهای cube و octahedron و rhombic dodecahedron (دوازده وجه لوزی) , pentagonal dodecahedron (دوازده وجه پنج ضلعی) icosi-tethahedron (بیست و چهار وجه چهار ضلعی) و hexacisochedron دیده می شود.

۲- Tetragonal: دارای سه محور طولی با زوایای ۹۰ درجه است. دو محور مساوی در یک صفحه قرار دارند و محور اصلی ممکن است بلندتر و کوتاه تر باشد. شکل بلور آن چهار ضلع یک منشور و هرم است. به اشکال کریستالی Trapezohedron (وجه ذوزنقه ای) وeight -side pyramids (هرم هشت وجهی) دیده می شود.

۳Hexagonal: دارای چهار محور کریستالی است که سه تای آن در یک صفحه قرار دارند و با هم برابرند و تقاطع آنها زوایای ۱۲۰ درجه دارند، محور چهارم نامساوی با سه محور دیگر است و با آنها زاویه ۹۰ درجه ایجاد می کند. به اشکال کریستالی Hexagonal Prisms و ( منشور شش ضلعی)Twelve – sided Pyramids (هرم دوازده وجهی) و double Pyramids ( هرم دو سر) دیده میشود.

۴Trigonal : سیستم rhombohedral نیز نامیده می شود. دارای چهار محور کریستالی است که سه محور آن در یک صفحه قرار دارد و طولهای مساوی دارند و با هم زوایای ۱۲۰ درجه ایجاد کرده اند. محور چهارم عمود بر سه محور دیگر و طول نامساوی با آنها دارد.

۵Orthorhombic: سیستم rhombic نیز نامیده می شود. دارای سه محور نامساوی با زوایای۹۰ درجه می باشد. اشکال کریستالی دارای نامهای «basal Pinacoids» و rombic prisms لوزی هرمPyramids و «rhombic double Pyramids» هستند.

۶Monoclinic: دارای سه محور کریستالی متفاوت است که دوتای آنها دارای زاویه ۹۰ درجه و محور

سوم مورب است به اشکال کریستالی prisms (منشور) و basal pinacoid با صفحات انتهایی مورب دیده می شود.

۷Triclinic: سه محور کریستالی دارای طولهای متفاوت و مورب هستند به اشکال کریستالی که صفحات آنها دو به دو با هم برابرند دیده می شود.

میکروسکوپ افقی گوهرشناسی

ویژگی گوهرها

اطلاعات دقیق درباره ویژگی گوهرها نه تنها برای تراشکار و مخراجکار بلکه برای کلکسیونرها و استفاده کنندگان جواهرات نیز ارزشمند می باشد. زیرا فقط با اطلاعات درست می توان استفاده مناسب از گوهر بعمل آورد.

Hardness

اهمیت سختی در گوهر به دو علت خراش سنگ و تراش سنگ است. گوهر شناس اهل وین به نام Friedrich Mohs که بین سالهای ۱۸۳۹-۱۷۷۳ زندگی می کرد، شدت خراش را بررسی و مقاومت سنگ را در برابر خراش، تعریف سختی سنگ دانست. او یک مقیاس مقایسه ای که عبارت بود از ده کانی، با درجات سختی مختلف (Mohs , hardness Scale) که هنوز در بسیاری از موارد، مورد استفاده قرار می گیرد، تنظیم کرد. شماره ۱ نرم ترین و شماره ۱۰ سخت ترین کانی است و هر کانی از کانی ماقبل خود سخت تر است و آن را خراش می دهد. امروزه همه کانی ها و گوهرهایی که می شناسیم در جدول سختی Mohs قرار دارند.

 

کانیهای شماره ۱ و ۲ نرم و شماره ۳، ۴ ،۵ دارای سختی متوسط و شماره ۶ و ۷ دارای سختی خوب و شماره ۸ ، ۹ ، ۱۰ جزو کانی های سخت هستند. گوهرهای گرانبهایی هم وجود دارند که سختی بالا ندارند. صیقل و جلای کانیها در درجه زیر ۷ می تواند با گرد و غبار هوا که دارای ذرات کوارتز با سختی ۷ است به مرور خراش داده شود و در نتیجه کدر به نظر برسد نگهداری و استفاده از این سنگها باید با دقت انجام شود. مقیاس سختی Mohs نسبی است و فقط نشان می دهد که کدام سنگ سخت تر از دیگری است.

 

 

آزمایش سختی

در گذشته که روشهای متداول علمی پیشرفت نکرده بود آزمایش سختی نقش بزرگی را در شناسایی سنگها ایفاء می کرد. ولی امروزه فقط در موارد بسیار نادر و توسط گوهر شناس انجام می شود چون آزمایش نادرستی است و باعث صدمه زدن به سنگ می شود. این آزمایش با یک وسیله نوک تیز که سختی آن مشخص است باید روی کریستال خام (Rough) انجام شود و هرگز نباید بر روی یک کریستال تراشدار و فرم گرفته انجام گیرد. موجدار شدن و یا ورقه شدن نشان دهنده سختی پایین سنگ است. در سنگهای کدر نیز در قسمتهای زیرین سنگ که در معرض دید قرار ندارند ممکن است آزمایش انجام گیرد.

 

 

بهترین جهت برای تراش سنگ:

برای تراشکار سختی سنگ، نقش مهمی را هنگام تراش ایفاء می کند. بعضی سنگها در صفحات کریستالی متفاوت و جهات متفاوت سختی یکسان ندارند، در بلور کیانایت (Kyanite) درجه سختی در قسمت طول کریستال ۴ / ۵-۴ و در قسمت عرضی آن ۷-۶ است. متاسفانه اطلاعات مفید کمی در دسترس تراشکاران است و این افراد باید این اطلاعات را از تجربیات خود به دست آورند. برای متخصصان تراش سنگهای نرم تریک هنر واقعی است. اگر سنگی در جهات مختلف کریستالی دارای سختی های متفاوت باشد، اینکه لبه همه صفحات تیز و گوشه دار باشد، مهارت خاصی لازم دارد. سنگهای سخت صیقل بهتری از سنگهای نرم تر دارند.

 

 

رخ و شکستگی

گاهی سنگها در امتداد برخی از صفحات ترک برمی دارند و به دو سطح مسطح تقسیم می شوند کارشناسان به آن رخ ( Cleavage) می گویند. رخ به نظم شبکه اتمی کریستالی و چسبندگی بین اتمها بستگی دارد. تعریف مشخصی برای نامگذاری Cleavage وجود ندارد و ممکن است هر کس از اسامی کاملا متفاوتی استفاده کند. سهولت رخ در یک کریستال می تواند Perfect ( کامل) مثل euclase و یا good (خوب) مثل sphene و یا ناقص (imperfect) مثل peridot باشد. بعضی سنگها مثل کوارتز اصلا رخ ندارند. گوهر شناسان و مخراجکاران، باید به رخ اهمیت دهند، اغلب یک ضربه و یا یک فشار کافی است که در سنگ ایجاد ترک کند. موقع جوشکاری نیز حرارت می تواند در امتداد سطح رخ، ایجاد ترک کند تا جائیکه سنگ در امتداد این ترک کاملا بشکند. رخ باعث تقسیم کریستالهای بزرگ به کوچک تر می شود و یا قسمتهای معیوب سنگ برداشته می شود. در سنگهایی که رخ کامل دارند، صفحات باید اریب بر صفحات رخ تراش داده شوند وگرنه سنگها در معرض خطر شکستن قرار می گیرند. سوراخ کردن سنگ بهتر است عمود بر سطح رخ انجام گیرد.

بزرگترین الماسی که تاکنون یافت شده Cullinan نام داشت که ۳۱۶ قیراط بود و در سال ۱۹۰۸ با Cleavage به سه قسمت، و سپس به قسمتهای کوچکتر بسیار زیادی تقسیم شد. امروزه، قطعه های کوچک معمولا برای جلوگیری از رخ، ناخواسته اره می شوند تا از شکل سنگ حداکثر استفاده برده شود. جدایی محل اتصالات دوقلویی Parting نام دارد. شکستن سنگ با یک ضربه که ایجاد ترک نامنظم کند Fracture نام دارد. سطح شکستگی می تواند به شکل صدف (Shell-like یا -conchoi dal) باشد و یا ناهموار و ناصاف (uneven) و یا صاف (Smooth) ویا الیافی (fibrous) و یا تراشه  دار و ریزریز (splintery) و یا دانه ای (grainy) باشد. گاهی نوع  fractureمی تواند به ما در شناسایی کانی کمک کند مثلا ترک صدفی شکل در شیشه و در همه ی کوارتزها اتفاق می افتد.

 

 

چگالی (وزن مخصوص)

نسبت وزن سنگ به حجم همان سنگ، مقدار چگالی سنگ است و واحد آن گرم بر سانتی متر مکعب (gr / cm3) است. عدد بدست آمده نشان می دهد که سنگ مورد نظر، در حجم برابر، چند برابر آب وزن دارد.

وزن در حقیقت یک ویژگی ثابت نیست و بستگی به مقدار جاذبه زمین در هر محل و بستگی به اندازه جسم دارد. فرق قابل توجهی بین عبارت چگالی و وزن مخصوص وجود ندارد زیرا در واقع برای یک جسم، هر دو یک مقدار را نشان می دهند و عبارت چگالی بجای وزن مخصوص نیز بکار می رود. در تجارت وقتی از سنگینی گوهر صحبت می شود منظور ” وزن سنگ است نه چگالی آن. وزن مخصوص گوهرها بین ۸-۱ نوسان دارد. گوهرهای سبک چگالی زیر ۲ دارند مثل کهربا( Amber) که وزن مخصوص آن حدود ۱ می باشد. گوهرهای با وزن مخصوص متوسط بین ۴-۲ هستند مثل کوارتز که چگالی آن ۲ / ۶ می باشد. گوهرهایی که چگالی آنها بالای ۴ است جزو گوهرهای سنگین هستند. گوهرهای با ارزش مثل الماس و یاقوت قرمز و یاقوت کبود چگالی بیشتری از کانیهای Rock – minerals ( کوارتز و فلدسپار) دارند. کانیهای سنگین قبل از ماسه های مملو از کوارتز، ته نشین می شوند و به این ترتیب معادن ثانویه بوجود می آیند.

 

تعیین چگالی

در شناسایی سنگها، تعیین وزن مخصوص می تواند مفید واقع شود ولی برای گوهرشناسان استفاده از دیگر وسایل آزمایشگاهی عمومیت دارد. برای تعیین چگالی دو روش وجود دارد :

یکی روش خاصیت سبکی در آب با استفاده از قانون ارشمیدس است و دیگری استفاده از محلولهای سنگین. روش اول، زمان بر ولی ارزان است و برای سنگهای کوچک معمولا جواب درستی به ما نمی دهد. روش دوم، روش گرانقیمت ولی در زمان کوتاه نتیجه خوبی دارد. بخصوص در مورد سنگهایی که تعدادشان زیاد است. در ضمن مایعات سنگین همگی سمی و برای سلامتی مضر هستند.

 

ترازوی وزن مخصوص

این روش بر اساس خاصیت سبکی اجسام در آب طبق قانون ارشمیدس است. حجم سنگها تعیین می گردد و چگالی بدست می آید و سنگ شناسایی می شود. کارشناسان بهتر است از انواع ترازوهایی که شیمیدانها و دارو سازها استفاده می کنند در آزمایشگاه خود داشته باشند. ابتدا وزن سنگ را در کفه زیر پل (در هوا) اندازه گیری می کنیم و سپس سنگ را در آب در سبد مشبک درون لیوان آب، اندازه می گیریم. تفاوت این دو وزن بدست آمده حجم سنگ است. نسبت وزن سنگ در هوا بر حجم سنگ تا دو رقم اعشار، مقدار چگالی آن سنگ است.

هنگام اندازه گیری وزن سنگ در هوا، سنگ باید خشک باشد و روی کار سوار نباشد.

منبع: Gemstones of the world اثر والتر شومن-ترجمه ی رویا یحیوی

برای امتیاز به این نوشته کلیک کنید!
[کل: ۰ میانگین: ۰]
modir

modir

اخبار

پاسخ دهید.

دیدگاه‌های این نوشته

هنوز پاسخی ارسال نشده است.

مطالب زیر را حتما بخوانید

هنوز هیچ مطلب مرتبطی برای این قسمت نشر داده نشده است.

دوره‌های آموزشی گوهرشناسی تحسین