کانی چیست و چه ویژگی هایی دارد

برای درک واقعی دنیای شگفت انگیز کانی های سنگ ساز، باید از پایه ای ترین مفاهیم شروع کنیم؛ این یعنی ابتدا باید تعریفی دقیق از سنگ ها و کانی ها ارائه دهیم و تفاوت مهم میان آن ها را به خوبی درک کنیم!

کانی (Mineral) ماده ای است که به طور کاملاً طبیعی در زمین یافت می شود و پس از تشکیل، حالت جامد و ساختار ظاهری بلوری (کریستالی) به خود می گیرد. کانی ها موادی معدنی و غیرآلی (Inorganic) هستند؛ به این معنی که از موجودات زنده منشأ نگرفته اند. به عنوان مثال، کریستال کوارتز (که در ایران با نام دُرّ کوهی نیز شناخته می شود) نمونه ای بارز از یک کانی است.

علاوه بر این موارد، هر کانی دارای یک فرمول و ترکیب شیمیایی مشخص و ساختار اتمی منظم است که آن را از سایر مواد متمایز می کند.

در مقابل، سنگ (Rock) ترکیبی از چند کانی مختلف است که در کنار هم قرار گرفته و یک جسم جامد و یکپارچه را تشکیل داده اند. به عنوان مثال، سنگ آهک (Limestone) سنگی است که عمدتاً از کانی های کلسیت و آراگونیت تشکیل شده است. یا سنگ گرانیت (سنگ خارا) که ترکیبی از کانی های کوارتز، فلدسپات پتاسیم دار و فلدسپات سدیم دار می باشد.

سنگ ها در علم زمین شناسی به طور کلی به سه گروه اصلی تقسیم می شوند: آذرین، رسوبی و دگرگونی.

سنگ های آذرین (Igneous rocks)

سنگ های آذرین زمانی تشکیل می شوند که ماگمای مذاب از اعماق درون زمین به سطح آمده و سرد می شود. قرار گرفتن این مواد مذاب (لاوا یا گدازه) در معرض هوا و آب خنک باعث می شود که گدازه ها به سرعت سرد شده و به کریستال های بسیار ریزی تبدیل شوند. از شناخته شده ترین نمونه های سنگ های آذرین می توان به گرانیت، بازالت و ابسیدین (شیشه آتشفشانی) اشاره کرد.

سنگ های رسوبی (Sedimentary rocks)

سنگ های رسوبی از ماسه، گِل، ریگ ها و کانی هایی به وجود می آیند که در طول زمان فرسایش یافته و در بستر دریاها، دریاچه ها و بیابان ها ته نشین شده اند. با گذشت زمان و روی هم قرار گرفتن لایه های رسوبی، این مواد تحت فشار وزن خود فشرده شده و به سنگ تبدیل می شوند. از نمونه های بارز این دسته می توان ماسه سنگ و سنگ آهک را نام برد.

سنگ های دگرگونی (Metamorphic rocks)

سنگ های دگرگونی از تغییر شکل سنگ های آذرین، رسوبی و حتی سایر سنگ های دگرگونی ایجاد می شوند. این سنگ ها معمولاً در اعماق زمین دفن شده و در آنجا تحت تأثیر گرما و فشار بسیار بالایی قرار می گیرند. این شرایط سخت باعث می شود که سنگ ها اصطلاحاً «پخته» شوند و فرمی بسیار بلوری تر (کریستالی تر) به خود بگیرند. مرمر (سنگ رخام) و اسلیت (سنگ لوح) از نمونه های معروف سنگ های دگرگونی هستند.

منظور از کانی های سنگ ساز چیست؟

با توجه به توضیحات بالا، اکنون می دانیم که سنگ های مختلف از ترکیبات متفاوتی از کانی ها ساخته شده اند. در واقع، اکثر سنگ های روی کره زمین تنها از یک لیست کوتاه از کانی های بسیار رایج تشکیل شده اند که در علم زمین شناسی به آن ها «کانی های سنگ ساز» (Rock-forming minerals) گفته می شود.

انواع کانی هایی که در این لیست اصلی قرار می گیرند عبارتند از: کوارتز، میکاها، کلسیت، گارنت (لعل)، الیوین، پیروکسن ها، فلدسپات ها و آمفیبول ها.

علاوه بر این کانی های اصلی سنگ ساز، سنگ ها معمولاً در ساختار خود حاوی مقادیر کمی از کانی های دیگر نیز هستند که به آن ها «کانی های فرعی» (Accessory minerals) می گویند. از جمله کانی های فرعی بسیار رایج می توان به تیتانیت، پیریت (معروف به طلای احمق ها) و زیرکون (زرگون) اشاره کرد.

ویژگی های فیزیکی کانی ها

شناسایی کانی ها در طبیعت بر اساس یک سری ویژگی های فیزیکی خاص انجام می شود. در ادامه مهم ترین این ویژگی ها را بررسی می کنیم:

رنگ

کانی ها می توانند در قالب رنگین کمانی از رنگ های مختلف ظاهر شوند؛ به همین دلیل است که کریستال ها تا این حد جذاب و خیره کننده هستند! یاقوت سرخ (Ruby) کانی معروفی است که به خاطر رنگ قرمز غنی اش شناخته می شود، در حالی که یاقوت کبود (Sapphire) کانی دیگری است که به خاطر رنگ های آبی خیره کننده اش شهرت دارد.

با این حال، همین کانی ها بهترین دلیل برای اثبات این موضوع هستند که رنگ، بهترین معیار برای تشخیص هویت یک کانی نیست! چرا که یاقوت کبود می تواند به رنگ های زرد، سبز، صورتی و حتی سیاه نیز یافت شود. علاوه بر این، شاید شما یاقوت سرخ را همیشه قرمز تصور کنید، اما رنگ آن می تواند آن قدر رقیق باشد که صورتی روشن به نظر برسد، یا آن قدر اشباع و تیره باشد که سیاه دیده شود.

رخساره یا فرم بلوری

«رخساره بلوری» یک کانی به شکل هندسی و ظاهری اشاره دارد که کانی در هنگام رشد و توسعه به خود می گیرد. کانی ها می توانند در اشکال و قالب های طبیعی بسیار متنوعی تشکیل شوند. برای مثال، پیریت دارای رخساره مکعبی است و به شکل خوشه ای از مکعب ها رشد می کند. در مقابل، کوارتز دارای رخساره شش وجهی (هگزاگونال) است.

از دیگر نمونه های رخساره های بلوری می توان به رخساره سوزنی (Acicular) که به شکل تشکیلات سوزن مانند رشد می کند، رخساره ستونی (Columnar) که به صورت منشورهای بلند شکل می گیرد، یا رخساره خوشه ای/انگوری (Botryoidal) که به صورت توده های گرد و شبیه به خوشه انگور رشد می کند، اشاره کرد.

سختی

سختی کانی ها بر اساس مقیاسی به نام «مقیاس موس» (Mohs scale) اندازه گیری می شود. این مقیاس نشان می دهد که یک کانی تا چه حد در برابر خراشیده شدن آسیب پذیر یا مقاوم است. کانی های مختلف به دلیل تفاوت در ترکیب شیمیایی و ساختار پیوندهای اتمی شان، دارای درجات مختلفی از سختی هستند. معروف ترین و سخت ترین کانی یافت شده روی کره زمین، الماس است که در مقیاس موس نمره کامل ۱۰ را به خود اختصاص می دهد.

(نکته افزوده: در سمت مقابل، کانی تالک با نمره ۱، نرم ترین کانی این مقیاس است که حتی با ناخن دست نیز خراش برمی دارد).

جلا یا درخشندگی

یکی دیگر از ویژگی های بارز کانی ها، نحوه بازتاب نور از سطح آن هاست که به آن «جلای کانی» گفته می شود. درست مانند سختی، جلا نیز نتیجه مستقیم ترکیب شیمیایی کانی، نوع اتم های موجود و نحوه پیوند آن ها با یکدیگر است.

جلا با اصطلاحات زیر توصیف می شود:

• جلای الماسی (Adamantine): کریستال هایی که مانند الماس شفاف و به شدت درخشان هستند.
• مات یا خاکی (Dull/earthy): کانی هایی که هیچ گونه بازتاب نوری ندارند و شبیه به کلوخ هستند.
• جلای چرب (Greasy): کانی هایی که به نظر می رسد با لایه ای از روغن پوشیده شده اند (مانند سنگ اپال).
• مرواریدی (Pearly): کانی هایی مانند استیلبیت که سطحی شبیه به مروارید دارند.
• شیشه ای (Vitreous): کانی هایی که مانند شیشه نور را بازتاب می دهند (مانند کوارتز).
• ابریشمی (Silky): کانی هایی که درخشش آن ها یادآور پارچه ابریشمی است.
• صمغی (Resinous): کانی هایی که ظاهری شبیه به صمغ درختان یا کهربا دارند.
• فلزی (Metallic): کانی هایی مانند پیریت که ظاهری کاملاً شبیه به فلزات دارند.

خاکه یا رنگ خاکه

هنگامی که برخی از کانی ها را روی یک تکه چینی بدون لعاب (تخته خاکه) می کشیم، اثری رنگی از خود به جای می گذارند. رنگ این پودر یا اثر به جا مانده، «رنگ خاکه» کانی نامیده می شود. برای مثال، کانی کالکوپیریت با وجود اینکه ظاهری به رنگ قهوه ای-طلایی دارد، اما خاکه ای به رنگ سبز و سیاه از خود بر جای می گذارد.

همانطور که می توانید حدس بزنید، همه کانی ها از خود خاکه به جا نمی گذارند. این آزمایش تنها برای کانی هایی امکان پذیر است که سختی آن ها در مقیاس موس ۷ یا کمتر باشد؛ کشیدن کانی هایی با سختی بالاتر روی چینی، صرفاً باعث خراشیده شدن خود چینی می شود، زیرا کانی از چینی سخت تر است.

رَخ و شکستگی

نحوه خرد شدن یا شکستن یک کانی از مهم ترین راه های شناسایی آن است. اگر کانی در امتداد سطوح صاف و منظم بشکند، می گوییم دارای «رَخ» یا تورق است (مانند کانی میکا که به صورت ورقه ای جدا می شود). اما اگر کانی به صورت نامنظم، لبه دار یا صدفی بشکند، می گوییم دارای «شکستگی» است (مانند کوارتز که شکستگی صدفی دارد).

چگالی یا وزن مخصوص

وزن مخصوص نشان دهنده میزان فشردگی ذرات یک کانی است و از مقایسه وزن کانی با وزن حجم برابری از آب به دست می آید. کانی های فلزی مانند گالن (سنگ معدن سرب) چگالی بسیار بالایی دارند و وقتی آن ها را در دست می گیرید، نسبت به اندازه شان به شکل غیرمنتظره ای سنگین به نظر می رسند.

معرفی انواع کانی های مهم و رایج

برخی از رایج ترین و مهم ترین انواع کانی ها در جهان عبارتند از:

بیوتیت یا میکای سیاه (Biotite)

این کانی تیره رنگ و اغلب دارای جلای مرواریدی است که بیشتر در سنگ های آذرین و دگرگونی یافت می شود. از این کانی در تولید محصولات لاستیکی و عایق ها استفاده می شود.

مس (Copper)

مس هم یک کانی و هم یک عنصر فلزی است که به دلیل رسانایی بالای الکتریکی، چکش خواری فوق العاده و مقاومت در برابر خوردگی شهرت دارد. مس جلای فلزی و رنگی با تناژ نارنجی-مایل به قرمز دارد و به طور گسترده در تولید لوازم و کابل های الکتریکی استفاده می شود.

الماس (Diamond)

سخت ترین ماده طبیعی روی کره زمین! الماس ها با جلای خیره کننده الماسی، حداکثر سختی ممکن (۱۰) و ترکیب شیمیایی از کربن خالص شناخته می شوند. الماس ها نه تنها در ساخت گران قیمت ترین جواهرات کاربرد دارند، بلکه در صنعت نیز به عنوان ابزاری برای مته کاری و برش سایر کانی های سخت مورد استفاده قرار می گیرند.

فلدسپات (Feldspar)

فلدسپات یک کانی منفرد نیست، بلکه گروهی عظیم از کانی هاست که حاوی عناصر کلسیم، پتاسیم و سدیم هستند. آن ها یکی از بزرگترین گروه های کانی روی سیاره ما به شمار می روند و بخش عظیمی از ساختار بسیاری از سنگ های پوسته زمین را تشکیل می دهند.

طلا (Gold)

طلا یک کانی و فلز بسیار مهم است، نه فقط به خاطر زیبایی و کاربرد در جواهرسازی، بلکه به دلیل پایداری شیمیایی بی نظیرش. این ویژگی باعث شده تا طلا در صنایع حساس الکترونیک (ساخت پردازنده ها) و همچنین در دندانپزشکی کاربرد حیاتی داشته باشد.

هالیت یا نمک طعام (Halite)

هالیت در علم شیمی با فرمول کلرید سدیم ($NaCl$) شناخته می شود و در زندگی روزمره ما به آن «نمک» می گویند! این کانی برای بقای انسان ها و حیوانات کاملاً ضروری است؛ به همین دلیل است که ما عاشق پاشیدن آن روی غذاهایمان هستیم.

کوارتز (Quartz)

کوارتز با فرمول شیمیایی دی اکسید سیلیسیوم (SiO2SiO_2SiO2​)، دومین کانی فراوان در پوسته زمین است. مقاومت بالای کوارتز باعث شده تا بتوان آن را در هر سه نوع سنگ آذرین، رسوبی و دگرگونی پیدا کرد.

از این کانی به طور گسترده در صنعت شیشه سازی، ریخته گری و همچنین ساخت ساعت های مچی دقیق استفاده می شود.

نتیجه گیری

کانی ها تنها سنگ های بی جان در دل طبیعت نیستند، بلکه الفبای تشکیل دهنده سیاره ما و پایه های تمدن بشری محسوب می شوند. از کوارتزِ به کار رفته در شیشه سازی و تجهیزات الکترونیکی گرفته تا الماس که نماد سختی و زیبایی است، هر کانی با فرمول شیمیایی و ساختار بلوری منحصربه فرد خود، داستان شگفت انگیزی از تاریخچه زمین را روایت می کند. شناخت تفاوت کانی ها با سنگ ها و درک ویژگی های فیزیکی آن ها مانند سختی، جلا و رَخ، نه تنها به زمین شناسان در درک بهتر محیط پیرامون کمک می کند، بلکه دریچه ای جذاب برای علاقه مندان به طبیعت است تا به زیبایی ها و کاربردهای پنهان در زیر پاهایشان پی ببرند.