کانی و کانی شناسی
کانی به ماده ایی می گویند که به طور طبیعی از معدن به دست می آید ، با ساختاری جامد و غیر آلی و متشکل از اتم های منظم است. هر کانی ترکیب شیمیایی ثابتی دارد. البته، در برخی کانی ها ممکن است نسبت برخی عنصرها تغییر کند. کانی ها در ترکیب سنگ های پوسته زمین یافت می شود. این مواد از نظر فیزیکی و شیمیایی اجسام طبیعی و همگن هستند که تقریباً به صورت بلور و یا لااقل توده بلورین حاوی ذرات ظریف و ریز تا درشت تشکیل می گردند. کانی در واقع از یک واژه فارسی به نام کان گرفته شده که در عربی معدن نام دارد.
ویژگی کانی‌ها:
کانی‌ها همگن اند؛ یعنی ویژگی‌های فیزیکی و شیمیایی همهٔ ذره‌های سازندهٔ آنها، یکسان است. برای مثال، اگر یک قطعه هالیت یا نمک خوراکی را به تکه‌های بسیار کوچکی بشکنیم، همهٔ ذره‌های به‌دست آمده، مزهٔ شوری دارند، به‌سادگی در آب حل می‌شوند و دیگر ویژگی‌های نمک را نشان می‌دهند. کانی‌ها جامد و بلوری‌اند؛ یعنی، ذره‌های سازندهٔ آنها براساس نظم و قانون معینی کنار هم قرار گرفته‌اند؛ به نحوی که، همه سطح‌های بیرونی یک کانی، صاف است. شکل بلوری و منظم کانی‌ها از آرایش اتم‌ها و مولکول‌های درونی آنها ناشی می‌شود.
کانی‌ها در ابتدا به همان صورت که از پوسته زمین به دست می‌آمدند، استفاده می شدند. برخی از این کانی‌ها که بلورهای ظریف و پایدار در برابر فرسایش داشتند، پس از صیقل کاری و تراش خوردن، به عنوان آرایش به کار می‌رفتند. به این کانی‌ها، سنگ‌های قیمتی یا جواهر می‌گوییم. الماس، فیروزه، یاقوت کبود، زمرد، زبرجد، لعل، عقیق و مروارید از مهم‌ترین کانیهای قیمتی هستند. با توجه به همگن بودن شیمیایی این مواد، ترکیب آنها را می‌توان به وسیله فرمول نشان داد. برای معرفی کانی‌ها علاوه بر فرمول آنها، تمام خواص فیزیکی مانند خواص نورانی، الکتریکی، مقاومت، سختی و بالاخره خاصیت بلورشناسی نیز مورد بررسی قرار می‌گیرد.
کاربرد:
مواد اولیه مورد نیاز برای ساخت خودروها، هواپیماها، ساختمان ها و دیگر قطعات یا سازه های فلزی از طریق کانیهای حاوی عناصر فلزی، تامین می شود. علاوه براین، مواد دارویی (داروهای شیمیایی)، کودهای کشاورزی و برخی از مواد غذایی نیز توسط کانی‌ها تولید می‌شوند. ناگفته نماند، نمکی که تقریبا هر روز در غذای خود استفاده می‌کنید، یک نوع کانی است. کاربرد گسترده این مواد، اهمیت مطالعه بر روی آنها (کانی‌شناسی) را دو چندان می‌کند.
یونانی‌ها نخستین مردمانی بودند که جنبه علمی کانی‌ها را بررسی کردند مثل تالس ملطی که ۴۸۵ سال قبل از میلاد به خاصیت کهربایی کانی‌ها اشاره کرد. در حدود شش هزار سال قبل از میلاد مصریان باستان در صحرای سینا، فیروزه را به خاطر رنگ زیبایش استخراج می‌کردند. انسان‌های عهد حجر، سنگ آتشزنه را که دارای سطح شکست تیز است، به عنوان چاقو و سرنیزه، جهت تراشیدن چوب و تهیه نوک‌تیز کمان به کار می‌برند.
پایان عهد حجر با تهیه مفرغ یا برنز که در نتیجه تجارب گوناگون از مس و قلع آلیاژی بود، خاتمه یافت. در طی عهد برنز انسان قرن‌ها تجربه اندوخت تا سرانجام حدود ۱۰۰۰ سال قبل از میلاد مسیح به کشف و تهیه آهن توفیق یافت. به روایت دیگر حدود ۲۷۰۰ سال قبل عصر مفرغ آغاز شد که در این عصر بشر ابزار خود را از این آلیاژ تهیه می‌نموده است. حدود ۳۰۰۰ سال ق.م مصری‌ها از ذوب سیلیس، شیشه تهیه نمودند. همچنین قرن‌ها پیش از میلاد مسیح چینی ها در فسیل‌ها از کائولن ابزار چینی می‌ساخته‌اند. در طول تاریخ اطلاعات بسیاری در رابطه با چگونگی شکل‌گیری، جنس، ساختمان و سایر خصوصیات کانی‌ها به دست آمده است.
انواع کانی ها:
تقریبا همه کانی ها ساختاری بلوری دارند یعنی به واسطه نحوه قرارگرفتن اتم های سازنده، دارای نظم سه بعدی درونی هستند. اندازه بلورهای یک کانی به مدت زمان تشکیل بستگی دارد. هر چه طولانی تر باشد، بلورهای درشت تری به وجود می آید.
در خاک، کانی های متفاوتی با خصوصیات متفاوت وجود دارند. این کانی ها بر روی ویژگی های شیمیایی و فیزیکی خاک تاثیر می گذارند. کانی های سیلیکاتی، کانی هایی هستند که بیشترین سطح ویژه تاثیر مثبت بر ویژگی های شیمیایی خاک دارند. طبقه بندی کانی ها بر حسب اندازه بلور:
- کانی های درشت بلور
- کانی های ریز بلور
- کانی های مخفی بلور
کانی های درشت بلور با چشم، کانی های ریز بلور با میکروسکوپ و کانی های مخفی بلور با پرتو های ایکس قابل رویت هستتند.
طبقه بندی کانی ها بر حسب خواص شیمیایی:
- کانی های سیلیکاتی
- کانی های غیر سیلیکاتی
کانی شناسی:
منابع بیشماری به صورت طبقه‌بندی‌شده و براساس ساختار و شیمی کانی‌ها نوشته شده‌اند، امروزه یافته‌های تازه و کاربردی‌تر براساس دستگاه‌های میکروسکوپی و آنالیز پیشرفته، جایگاه و طرفداران خاص خود را دارد. کانی‌شناسی در علوم گوناگونی نظیر رسوب‌شناسی، اکتشافات ژئوشیمیایی و ژئوفیزیکی، زمین‌شناسی‌پزشکی، زمین شناسی‌مهندسی، مهندسی‌مواد، مهندسی‌معدن، گوهرشناسی و محیط زیست استفاده‌های متنوع و وسیعی دارد.
به عنوان مثال، گوهر کاوان از نظر گوهرشناسی، به هر سنگی که پیش روی خود می‌بینند توجهی ویژه دارند، چون می‌دانند هزاران کانی مثل اپیدوت، آمتیست، اوپال، آندالوزیت و یا انواع گارنت و تورمالین از ارزش صادراتی و گوهرشناسی خوبی در دنیای امروز برخوردارند.
مقصود کانی شناسی خاک، بررسی و تفهیم فاز معدنی خاک است که حدود ۹۰ درصد حجم جامد خاک های معدنی را تشکیل می دهد. این رشته علمی طیف گسترده ایی از موضوعات را در بر می گیرد از جمله:
۱) پیدایش و توزیع مواد معدنی خاک
۲) ترکیب شیمیایی و خواص کریستالوگرافی آنها
۳) پایداری، تبدیل ها و برهم کنش های مواد معدنی خاک در محیط های طبیعی
۴) تأثیر آنها بر خواص فیزیکی و شیمیایی خاک و تنظیم شیمی خاک و آب
فرآیند تشکیل:
خواص فیزیکی – شیمیایی کانیهای خاک که این فرآیندها را سازمان دهی می‌کنند تا حد زیادی توسط ماهیت فازهای معدنی ثانویه که از تجزیه کانیهای سیلیکات اولیه تشکیل می‌شوند و از مواد مادری به ارث می‌رسند، در طول هوازدگی تعیین می‌شوند. مواد معدنی ثانویه مانند فیلوسیلیکات ها و اکسیدهای فلزی، هیدروکسیدها و اکسی هیدروکسیدها معمولاً در بخش رسی (کمتر از ۲ میکرومتر) خاک چیره هستند و این کانی ها غالبا در خاک های تکامل یافته و خاک هایی که در مناطق مرطوب و معتدل یا گرم تر تشکیل شده اند، وجود دارند. کانیهای ثانویه معمولاً دارای اندازه ذرات کوچک، سطح ویژه زیاد و بار سطحی منفی هستند، و این ویژگی‌های کلوئیدی به آنها توانایی فوق‌العاده‌ای برای شرکت در بسیاری از واکنش‌های سطحی (مانند تبادل یون، جذب و غیره) می‌دهد. علاوه بر اثر گذاری آنها بر رفتار خاک، کانیهای رسی به‌عنوان پوشش‌های کاغذی، گسترش‌دهنده در رنگ‌ها، پلاستیک‌ها و لاستیک‌ها، به‌عنوان اجزای تشکیل‌دهنده سیالات حفاری (برای اکتشاف نفت/گاز) و کاتالیزورهای مورد استفاده در صنعت نفت، به‌عنوان رنگدانه قابل استفاده هستند. به دلیل اهمیت فراوان کانیهای رسی برای صنعت، کشاورزی و محیط زیست، و به دلیل فراوانی و خواص بی‌نظیر واکنش سطحی که به خاک و رسوبات می‌دهند، بسیاری از بررسی های کانی‌شناسی خاک به طور ویژه شامل کانی‌شناسی رسی می‌شود. ترکیب کانی‌شناسی خاک عمدتاً به ماهیت ماده مادری، سن و پایداری سطح ژئومورفیک، و شدت هوازدگی پدوشیمیایی بستگی دارد. بخش های رسی خاک مخلوط های پلی معدنی بسیار پیچیده ای هستند که اغلب از بیش از ۱۰ یا ۱۵ گونه مختلف تشکیل شده اند که هر کدام دارای تنوع قابل توجهی هستند.
بیشتر علم کانی شناسی خاک بر شکل گیری و خواص کانی های ثانویه یا کانی های رسی تمرکز دارد. کانیهای رسی نه‌تنها واکنش‌پذیرترین اجزای معدنی خاک هستند که عمدتاً بر رفتارها و ویژگی‌های خاک تاثیر می گذارند ، بلکه درجه بالایی از تنوع ترکیبی و ساختاری را نشان می‌دهند که ناشی از هوازدگی شدید پدوژنیک است. این گوناگونی، شناسایی و تعیین کمیت رشته های معدنی، به‌ویژه مجموعه‌های معدنی رسی را بسیار دشوار می‌کند. با این حال، کانی شناسی خاک به طور فزاینده ای تمرکز خود را به مشکلات زیست محیطی، و مدل سازی کامپیوتری واکنش های سطحی و رفتار کلوئیدی در سطوح اتمی و مولکولی تغییر می دهد.
در ایران:
ایران از نظر وجود کانی ها، گوهرها و مواد معدنی مختلف، دارای پتانسیل بالایی می باشد. آشنایی با کانی ها، سنگ ها، ویژگی ها و کاربرد آنها باعث درک بیشتر قدرت جاوید الهی می شود.
