تصنيف المعادن Classification

تصنيف المعادن Classification



اعتمد تصنيف المعادن، منذ منتصف القرن التاسع عشر، على تركيبتها
الكيماوية. فقسمت إلى فئات Classes، حسب الأنيونات anion (أيونات سالبة
الشحنة) أو المجموعات الأنيونية Anionic Group السائدة. ولهذا الاختيار
أسباب عديدة، تجعل منه قاعدة صحيحة لتصنيف المعادن المختلفة. ففي هذا
التقسيم، يكون للمعادن المحتوية على الأنيونات نفسها، أو المجموعات
الأنيونية، تشابه عائلي واضح، لا يقارن بالتشابه في خصائص المعادن
المتماثلة في الكاتيونات (الأيونات الموجبة) السائدة؛ فمعادن الكربونات
Carbonates، مثلاً، يشابه بعضها بعضاً، أكثر من التشابه بين المعادن
المحتوية على النحاس. والمعادن، التي تسود فيها أنيونات محددة ـ توجد،
عادة، في بيئات جيولوجية متشابهة. كما أن هذا التصنيف، يماشي جيداً المتبع
في تسمية المركبات غير العضوية وتصنيفها.

إلا أن تصنيف المعادن، بناء على التركيبة الكيماوية وحدها، غير
كافٍ، في كثير من الأحيان. لذا، وجب الأخذ في الحسبان كلٍّ من التركيبة
الكيماوية والبناء الداخلي Internal Structure؛ لأنهما معاً يحددان ماهية
المعدن وخصائصه الطبيعية. وكان أول من استعمل هذا التصنيف الكيماوي
البلوري، هما براج W. Bragg وجولدزشميد V. Goldschmidt، في تصنيف معادن
السليكات؛ إذ قسّماها إلى فئات ثانوية Subclasses، بناءً على تركيبتها
الكيماوية، بشكل جزئي؛ وتركيبتها الداخلية، بشكل أساسي. وهذا التصنيف، وهو
يقسم المعادن إلى اثنتَي عشرة فئة Class؛ ثم إلى عائلات Families، بناء على
النوع الكيماوي؛ فمجموعات Groups، بناءً على التشابه في البناء الداخلي.

أ. فئة العناصر الفطرية Native Elements

باستثناء الغازات الحرة، في الغلاف الغازي، فإنه لا يوجد سوى
عشرين عنصراً في حالتها الفطرية. وتقسم فئة المعادن الفطرية إلى ثلاث
عائلات، هي: عائلة المعادن الفلزية Metals، وتضم الذهب Au، والفضة Ag،
والنحاس Cu، والبلاتين Pt، والحديد Fe. وعائلة المعادن شبه الفلزية، وتشمل
الأرسينيك As Arsenic، والبيزموث Bismuth Bi،. وعائلة المعادن اللافلزية؛
مثل الكبريت S، والألماس C، والجرافايت Graphite C.

ب. فئة الكبريتيدات Sulfides

معادن فئة الكبريتيدات، تكون، عادة، غير شفافة، وألوانها مميزة.
ويكون لون مخدشها مميزاً. وتشمل هذه الفئة العديد من المعادن؛ مثل الجالينا
Galena PbS، والسفاليرايت Sphalerite ZnS، والكالكوسايت Chalcocite Cu 2S،
والكوفيلايت Covellite CuS، والسينابار Cinnabar HgS، والبايرايت Pyrite
FeS 2 (الذهب الكاذب)، والكالكوبايرايت Chalcopyrite CuFeS 2 .

ج. فئة الأملاح الكبريتية Sulosalts

مع أن اسم هذه الفئة مضلِّل، إلا أنه هو الاسم المستخدم لنوع
معين من معادن الكبريت غير المؤكسدة، والمختلفة في بنائها عن معادن
الكبريتيدات. وتشمل هذه الفئة عديداً من المعادن، أهمها: الإنارجيت
Enargite Cu 3AsS 4، والتينانايت Tennanite Cu 12As 4S 13، والبروستايت
Proustite Ag 3AsS 3، والبورنونايت Bournonite PbCuSbS 3.

د. فئة الأكاسيد Oxides

معادن الأكاسيد، هي فلزات متحدة مع عنصر الأكسجين؛ وتختلف نسبتها
إليه. ومن أهم عناصر هذه الفئة: الكورندوم Corundum Al 2O 3، والهيماتايت
Hematite Fe 2O 3، والإلمينايت Illmenite FeTiO 3، والروتيل Rutile TiO 2،
والماجناتيت Fe 3O 4، والكروميت Chromite FeCr 2O 4.

هـ. فئة الهيدروكسيدات Hydroxides

معادن هذه الفئة، تحتوي على الهيدروكسيد -OH، أو جزيئات الماء H
2O. ووجود الهيدروكسيد، يجعل الروابط الكيماوية، داخل بناء هذه المعادن،
أضعف من نظيراتها في معادن الأكاسيد. وتشمل هذه الفئة العديد من المعادن،
أهمها: البروسايت Brucite Mg(OH) 2، والمانجانيت Manganite MnO(OH)،
والدياسبور Diaspore AlO.OH، والجوثايت Goethite FeO.OH.

و. فئة الهاليدات Halides

تتصف معادن هذه الفئة بسيادة الأيونات الهالوجنية، مثل: الكلور
Cl -، والبورون Br -، والفلور F -، واليود I -. وهذه الأيونات كبيرة الحجم،
ولا يمتلك الواحد منها إلا شحنة واحدة. وعندما ترتبط بكاتيونات، حجمها
كبير، نسبياً، يكون البناء الناتج عالي التماثل، وبسيط. وتشمل هذه الفئة
عدة معادن، أهمها: الهاليت (ملح الطعام) Halite NaCl، والسيلفايت Sylvite
KCl، والفلورايت Fluorite CaF 2.

ز. فئة الكربونات Carbonates

تُكون الكربونات (CO 3 ) -2 الثلاثية ، وحدة البناء الأساسية،
لمعادن هذه الفئة؛ وهي المسؤولة عن كثير من خصائصها. ومع أن الرابطة
الكيماوية بين ذرة الكربون C المركزية، وذرات الأكسجين O المحيطة بها، في
CO 3، تعد قوية؛ إلا أنها ليست بقوة الرابطة التساهمية، في ثاني أكسيد
الكربون CO 2. لذلك، عندما يوجد أيون الهيدروجين H+، تصبح الكربونات CO 3،
غير مستقرة، وتتفكك إلى ماء، وثاني أكسيد الكربون. وتشمل هذه الفئة مجموعة
الكالسايت، المكونة من الكالسايت Calcite CaCO 3، والماجناسيت Magnesit
MgCO 3، والسدرايت Siderite FeCO 3، والرودوكروسايت Rhodochresite MnCO 3،
والسميثسونيت Smithsonite ZnCO 3، ومجموعة الأراجونيت، المكونة من
الأراجونيت CaCO 3، والويذرايت Witherite BaCO 3، والسنترونتينايت
Strontianite SrCO 3، والسيريوسايت Cerussite PbCO 3؛ ومجموعة الدولومايت،
وتشمل الدولومايت Dolomite CaMg(CO 3) 2، والأنكيرايت Ankerite café (CO 3)
2.

ح. فئة النايترات Nitrates

بناء معادن هذه الفئة، شبيه ببناء معادن الكربونات؛ لتشابه
مجموعة النيترات NO 3 -1 ومجموعة الكربونات (CO 3 ) -2. وأهم معادن هذه
الفئة: النيتراتايت Nitratite NaNO 3، والنيتر Niter KNO 3.

ط. فئة البورات Borates

تكون البورات BO 3 وحدة البناء الأساسية، في معادن هذه الفئة.
ومن أهم معادنها: الكيرنايت Kernite Na 2B 4O 6(OH) 2. 3H 2O، والبوراكس
Borax Na 2B 4O 5(OH) 4. 8H 2O.

ي. فئة الكبريتات Sulfates

تُكون الكبريتات SO 4 2- وحدة البناء الأساسية، لمعادن هذه
الفئة. وهي تقسم، عادة، إلى كبريتات غير مائية Anhydrous، وتشمل الباريت
Barite BaSO 4، والسليستايت Celestite SrSO 4، والإنجليسايت Anglesite PbSO
4، والأنهيدرايت Anhydrite CaSO 4؛ وكبريتات مائية Hydraus، وأهمها الجبس
Gypsum CaSO 4.2H 2O.

ك. فئة الفوسفات Phosphates

تعتمد بنية معادن هذه الفئة على رباعية أسطح الفوسفات PO 4 -3، كوحدة أساسية؛ وأهمها الأباتايت Apatite Ca5(PO 4) 2OH.

ل. فئة السليكات Silicates

تقسم فئة معادن السليكات إلى عائلات ومجموعات، يحددها ترابط
وحدات البناء الأساسية رباعية الأوجهSiO 4 tetraheadra ؛ التي يتوسط كلاًّ
منها كاتيون السليكون Si 4+. وتحتل الأركان الأربعة أنيونات الأكسجينO = ،
كما يلي:

1- السليكات المنفردة Nesosilicates

في هذه العائلة من السليكات، تكون وحدة تركيب السليكا الرباعية
الأسطح Silica tetrahedra، منفردة بعضها عن بعض ، ولا يربط بينها إلا
كاتيونات بينية Interstitial cations، مثل: كاتيونات الحديد والماغنسيوم.
ومعادن هذه العائلة ذات كثافة نوعية Specific gravity، وصلادة Hardness،
عاليتَين. وتكون نسبة الأكسجين إلى السليكا 1:4. وأهم معادن هذه العائلة،
هي مجموعة الأوليفين Olivine، مثل: الفورسترايت Forsterite Mg 2SiO 4،
والفايالايت Fayalite Fe 2SiO 4؛ ومجموعة الجارنت Garnet، مثل: بايروبي
Pyrope Mg3Al3SiO4؛ ومجموعة الزريكون، مثل: الزريكون Zircon ZrSiO 4؛
ومجموعة الكيانايت، مثل: الكايانيت Kyanite Al 2SiO 5، والتوباز Topaz Al
2SiO 4(OH) 2 .

2. السليكات المزدوجة Sorosilicates

في هذه العائلة من السليكات، تكون وحدة تركيب السليكا الرباعية
الأسطح Silica tetrahedra، مزدوجة، أي أن كلَّ وحدتَين يتشاركان في أنيون
أكسجين واحد، هو الأنيون الموجود في رأس رباعية الأسطح . وتكون نسبة عنصر
السليكا إلى عنصر الأكسجين، في هذه العائلة، 7:2. وأهم معادنها
الأبيدوتEpidote Ca2(Al, Fe 3+)Al 2O (SiO 4)(Si 2O 7)(OH).

3. السليكات الحلقيةCyclosilicates :

في هذه العائلة من السليكات، تكون وحدة تركيب السليكا الرباعية
الأسطح silica tetrahedra، متصلة، على شكل حلقة، فيها من ثلاث إلى ست وحدات
فهي، إذاً، متصلة بعضها ببعض، بالتساهم في 3-4-6 أنيونات أكسجين. وتكون
نسبة عنصر السليكا إلى عنصر الأكسجين في هذه العائلة، 3:1. ومن أهم معادنها
البيريل Beryl Be 3Al 2Si 6O 18، والتورمالين Toarmaline.

4. السليكات السلسلية Inosilicates

في هذه المجموعة من السليكات، تكون وحدة تركيب السليكا الرباعية
الأسطح Slica Tetrahedra، متصلة، على شكل سلسلة منفردة Single chain أو
مزدوجة Double chain ، غير محدودة الامتداد. وفي السلسلة المفردة، يتم
التشارك في أيونَي أكسجين، في كلِّ وحدة من رباعي الأسطح؛ ما يجعل نسبة
السليكا إلى الأكسجين 3:1. وتسمى المعادن من هذا النوع بالبيروكسينات
Pyroxenes، وأهمها الأنستاتايد enstatite MgSiO3، والديوبسايت Diopside،
CaMgSi 2O 6، والجيدايت Jadeite NaAlSi 2O 6.

أما في السلسلة المزدوجة، فيكون نصف رباعيات الأسطح مشتركة في
ثلاثة أنيونات أكسجين؛ والنصف الآخر مشترك في أيونَي أكسجين فقط؛ ما يجعل
نسبة السليكا إلى الأكسجين 11:4. وتسمى المعادن من هذا النوع بالأمفيبولات
amphiboles، وأهمها الهورنبلند Hornblene، والجلوكوفين Glancophane.

5. السليكات الصفائحية Phyllosilicates

في هذه العائلة من السليكات، تكون وحدة تركيب السليكا الرباعية
الأسطح silica tetrahedra، متصلة، على شكل صفيحة مسطحة، ممتدة في
الاتجاهَين ؛ لذلك، تشترك رباعيات الأوجة في ثلاثة من أنيونات الأكسجين؛ ما
يجعل نسبة السليكا إلى الأكسجين 5:2. ومن أهم معادن هذه العائلة مجموعة
الميكا، مثل: المسكوفايت muscovite Kal 2(AlSi 3O 10)(OH) 2، ومعدن
البايوتايت biotite K(Mg, Fe) 3O 10)(OH) 2، اللذَين يُعَدان من المكونات
الرئيسية للصخور، النارية والمتحولة، وخاصة الجرانيت Granite والشست Schist


ومجموعة الكلورايت، وأهمها معدن الكلورايت Chlorite، أحد
المكونات الرئيسية للصخور المتحولة، خاصة الشست الأخضر Greenschist.

ومجموعة معادن الطين، وأهمها الكالونيت Kaolinite Al 2Si 2O
5(OH) 5، والتالك Talc Mg 3Si 4O 10(OH) 2. ومجموعة السربنتين Serpentive ،
مثل: الكريسوتيل Chrysotile Mg 3Si 2O 5(OH) 4.

6. السليكات الشبكية Tectosilicates

في هذه العائلة من السليكات، تكون وحدة تركيب السليكا الرباعية
الأسطح Silica tetrahedra، متصلة على شكل شبكة، ممتدة في جميع الأبعاد
الثلاثة. ويتم التشارك في جميع أنيونات الأكسجين الأربعة لرباعي الأوجه؛ ما
يجعل نسبة عنصر السليكون إلى عنصر الأكسجين، في معادن هذه العائلة، 2:1.
وينتمي إلى هذه العائلة أغلب معادن السليكات. وتُعَد المكون الرئيسي للصخور
النارية الحمضية، مثل: الجرانيت Granite، والرايولايت Rhyolite؛ والصخور
الرسوبية، وخاصة الحجر الرملي Sandstone. وتشمل عائلة السليكات الشبكية
مجموعة المرو، وأهمها معدن المرو Quartz SiO2؛ ومجموعة الفلسبارات
Feldspars، وأهمها الميكروكلين Microcline KalSi3O8 (فلسبار بوتاس)،
والألبايت Albite NaAlSi3O8، والأنورثايت CaAl 2Si 2O 8؛ ومجموعة أشباه
الفلسبارات Feldspathoid، وأهمها النفلين Nepheline (Na, K)AlSiO 4؛
ومجموعة الزيولايت Zeolites، وأهمها الناتروليت Na 2Al 2Si 3O 10.2H 2O.