كيف تتشكل المعادن؟

تتوزع الموارد الطبيعية بين الدول بنسب مختلفة حيث تكون دولة ما غنية بالمعادن مثل النفط والذهب، لكن كيف تتشكل المعادن؟ في هذه الدول وما هي متطلبات حتى تتشكل المعادن في الطبيعة؟ سنتعرف في هذه المقالة إلى جواب سؤالنا كيف تتشكل المعادن؟

كيف تتشكل المعادن في باطن الأرض؟:

يعرف الجيولوجيون المعدن بأنه مادة صلبة بلورية غير عضوية. يتكون المعدن من خلال عمليات طبيعية وله تركيبة كيميائية محددة. يمكن التعرف على المعادن من خلال خصائصها الفيزيائية المميزة مثل التركيب البلوري والصلابة والخط  والانقسام.

تتشكل المعادن من صخور ذائبة في باطن الأرض بدرجة حرارة تزيد عن 1000 درجة مئوية حيث تبرد الصهارة ببطء داخل الأرض، مما يمنح البلورات المعدنية وقتًا لتنمو بشكل كبير بما يكفي لتظهر بوضوح في الصخرة. فعندما تنفجر الصهارة على سطح الأرض لتتشكل الحمم البركانية فإنها تبرد بسرعة أكبر على سطح الأرض مما لو كانت في باطن الأرض. يمكن تسخين الصخور الموجودة بدرجة كافية بحيث تنطلق الجزيئات من بنيتها ويمكنها التحرك، قد تتطابق الجزيئات مع جزيئات مختلفة لتكوين معادن جديدة بينما يبرد الصخور. ^[1]

تتشكل معادن جديدة على حساب المعادن السابقة بسبب تأثيرات التغيير مثل  زيادة درجة الحرارة أو الضغط أو كليهما على بعض أنواع الصخور الموجودة وهاذ ما تسمى  بالمعادن المتحولة. تستجيب للظروف المتغيرة من خلال التفاعل مع بعضها البعض لإنتاج مجموعة معدنية جديدة مستقرة ديناميكيًا حراريًا تحت ظروف الضغط ودرجة الحرارة الجديدة. تحدث هذه التفاعلات في الحالة الصلبة ولكن يمكن تسهيلها من خلال وجود طور مائع يبطن حدود حبيبات المعادن. تحدث عملية تحول المعادن بالقرب من حافة المحيط الهادئ وهوامش القارات ومناطق جبلية لسبب زيادة نشاطها الزالزالي والبركاني. ومن أمثلة على هذه المعادن؛ الرخام والنيس والشيست والكواراتزيت. ^[1]  

يعتبر الكوارتزيت في الأصل حجرًا رمليًا يخضع للتحول عن طريق الحرارة الشديدة والضغط. يتم ضغط حبيبات الكوارتز بشكل كبير مما ينتج عنه صخرة كثيفة. يحتوي الكوارتزيت على درجة عالية من الكوارتز بنسبة تزيد عن 90%. توجد الكوارتزيت عادةً على حواف القارات، ويستخدم الكوارتزيت لصنع الطوب ومواد البناء القوية الأخرى كما تزداد شعبيتها كحجر زخرفي.

كيف تتشكل المعادن في الطبيعة؟:

تتكون المعادن في ظل مجموعة هائلة من الظروف الجيولوجية. ربما تكون هناك طرق أكثر لتكوين المعادن أكثر من أنواع المعادن نفسها، كما يمكن أن تتكون المعادن من الغازات البركانية أو تكوين الرواسب أو الأكسدة أو التبلور من الصهارة.

يمكن أن تتشكل المعادن من المياه المالحة إذ إنها تحتوي على عناصر كيميائية مختلطة من المعادن والأملاح الذائبة في محلول يمكن أن تتسبب العمليات المختلفة في أن تتحد هذه العناصر لتكوين رواسب معدنية صلبة. عندما يتبخر الماء فإنه يترك ورائه ترسبات صلبة من المعادن؛ تتجمع الجزيئات معًا لتشكيل مواد صلبة معدنية تترسب في قاع المحيطات والبحار. تحتوي بحيرى الملح الكبرى في يوتا وبحيرة مونو في كاليفورنيا على العديد من الرواسب المعدنية.

تتشكل المعادن كذلك بسبب تسخين المياه الجوفية القريبة من سطح الأرض والتي تتفاعل مع الصخور المحيطة بها لالتقاط الجسيمات الذائبة، فعندما تبرد هذه المياه مليئة بالرواسب عبر الشقوق في الصخور فإنها تتكون معادن تسمى بالأوردة. يمكن العثور على أمثلة من الرواسب المعدنية المتكونة بهذه الطريقة في الكهوف إذ يمكن أن تتجمع المياه الجوفية المشبعة بالكالسيت ببطء في الهوابط والصواعد بمرور الوقت. عادة ما تتشكل المعادن مثل الملح والجبس في درجات حرارة عالية من تبخر مياه البحر. ^[2]  

تتشكل المعادن بسبب عمليات الترسيب أو التمعدن للصخور على الأرض أو رواسب من الجليد، تكون عندما تتسرب المعادن المذابة في المياه الأرضية في مسامات أو تجاويف العظام أو شقوق الأخشاب دون أن تحل محل المادة الأصلية لبقايا الكائن الحي بل تضاف لها. بعد أن تتفسخ أنسجة الكائن الطرية في الرواسب، تتبقى الاجزاء الصلبة وبالأخص العظام. يتسرب المعادن الذائبة في الماء إلى البقايا حيث تتكوًن البلورات. تُسبب هذه المعادن المتبلورة تصلبَ البقايا حين تكون داخل الصخور الرسوبية المُغطاة، وبالتالي تُعطي صورة مماثلة للكائن الحي بعد تحلله.

تتشكل المعادن عندما تتعرض بعض الصخور والمعادن إلى بعض العوامل الجوية مثل الحرارة والرياح وغيرها فإنّها تتعرض للتفتيت والتحلل والترسب مكوّنةً معادن جديدة.

تبدأ عملية استخراج المعادن بإيجاد موقع الرواسب المعدنية. أجهزة الاستشعار عن بعد التي تستخدم صور الأقمار الصناعية والمسوحات الجيوكيميائية ليست سوى طريقتين يمكن من خلالها تحديد موقع المعادن. ثم تتم إزالة العديد من المعادن عن طريق التعدين أو المحاجر. ومع ذلك ، يمكن استخراج المعادن السائلة ، مثل النفط أو الغاز ، عن طريق الضخ. بمجرد استخلاص المعادن ، يتم تنقيتها بعدة طرق لإزالة الشوائب. ثم يتم معالجتها بطريقة يمكن للبشر استخدامها على أفضل وجه.

من أمثلة على المعادن نستخدمها يومياً في حياتنا العملية:

• الجرانيت عبارة عن صخور تتكون من الصهارة المبردة ببطء ، وتحتوي على معادن الكوارتز الصافية، والفلسبار البلاجيوجلاز الأبيض اللامع، والفلسبار البوتاسيوم الوردي والبيوتايت الأسود.
• معادن السيليكات هما الفلسبار والكوارتز غالباً ما ترتبط بعناصر أخرى مثل؛ الكالسيوم والحديد والمغنيسيوم.
• معادن الهاليد هي أملاح تتشكل عندما يتبخر الماء المالح ومن أهم هذه المعادن ملح الطعام.
• الفوسفات تضم الزرنيخ أو الفاناديوم تترابط مع الأكسجين لتتشكل معادن رباعي السطوح، ومن أهم هذه المعادن معدن الفيروز حتوي على النحاس والألمنيوم والفوسفور.
• الكبريتات تحتوي على ذرات كبريت مرتبطة بذرات الأكسجين، ومن أهم معادن هذه المجموعة الجبس يستخدم على نطاق واسع كمواد لصنع ألواح الحوائط الجافة لبناء المنازل.

كيف تتشكل المعادن خريطة مفاهيم:

يوجد العديد من طرق لمعرفة كيف تتشكل المعادن؟ منها الترسيب والتحول لكن تتشكل أغلب المعادن بسبب درجات الحرارة المرتفعة الموجودة في باطن الأرض حيث يجب أن تكون العناصر اللازمة لصنع البلورات المعدنية موجودة بوفرة كافية وبنسب مناسبة. وقد تعرفنا في هذه المقالة إلى كيف تتشكل المعادن؟