پروژه چرخه سنگ
فصّل پنجم کانی به عنوان اجزای تشکیل دهنده سنگ ها
فصّل ششم فرآیندهای آذرین و سنگ های آن
فصّل هفتم فرآیندهای رسوبی و سنگ های آن
فصل هشتم فرآیندهای دگرگونی و سنگ های آن
مواد تشکیل دهنده زمین
اين چرخه‌ى سنگ، که از آغاز پديد آمدن زمين همواره ادامه داشته است، بيش از 200 سال پيش از سوى جيمز هاتن پيشنهاد شد. او با گردآورى يافته‌هاى زمين‌شناسان پيش از خود به اين نتيجه دست يافت. اين چرخه با افزايش آگاهى دانشمندان از فرايند زمين‌ساخت ورقه‌اى بيش از پيش روشن‌تر شد. اين چرخه ميان‌برهايى نيز دارد. براى نمونه گاهى سنگ آذرين بى آن که هوازده شود و سنگ رسوبى پديد آورد، در پى گرما و فشار به سنگ دگرگونى تبديل مى‌شود. جاى برخورد ورقه‌هاى قاره‌اى نمونه‌اى از جاهايى است که اين فرايند در آن رخ مى دهد(شکل3-2).
چرخه سنگ (Rock cycle) و فرآیندهای مربوط به آن
سنگهای پوسته زمین بر طبق منشأشان به سه دسته تقسیم می شوند که هر کدام دارای فرآیندهای مربوط تشکیلشان دارند (شکل و ) .
1. سنگهای آذرین و فرآیندهای آن : که از سخت شدن مواد مذاب یا ماگما حاصل می شود و طی فرآیندهای آذرین بیرونی یا درونی این سخت شدن ماگما ایجاد می گردد .
2. سنگهای دگرگونی و فرآیندهای آن : سنگهایی هستند که بر اثر تغییرات که معمولاً توسط دما بالا و فشار در درون زمین تشکیل می شود
3. سنگهای رسوبی و فرآیندهای آن : که از هوازدگی قطعات سنگهای قدیمی که به صورت لایه ای نزدیک سطح زمین به وسیله آب ، باد و یخ نهشته می شود .
شکل3-2- چرخه سنگ
زمین شناسان ، بر پایه مشاهدات انجام شده ، سنگهای زمین را از نظر منشا به سه گروه اصلی تقسیم کرده اند که عبارتند از :
سنگهای آذرین
سنگهای رسوبی
سنگهای دگرگونی
سنگ اجتماعی از کانی یا کانی ها است که در یک شرایط خاص فیزیکو-شیمیایی تشکیل می شود (شکل3-3).
شکل3-3
فصّل سوّم کانی به عنوان اجزای تشکیل دهنده سنگ¬ها
رئوس فصّل
اهداف آموزشی
کانی، جسمی جامد با ترکیب مشخص و یا محدودی است که یک شبکه منظم سه بعدی از اتمها دارد. در بیشتر موارد، خواص فیزیکی و شیمیایی کانی، همگن است و دارای گوناگونی های محدود و سیستماتیک می باشد. یکی دیگر از خواص مهم کانی ها طبیعی بودن آنهاست. هر کانی یک فاز همگن است. به این معنی که نمی توان آن را به طور مکانیکی، به دو یا چند ماده تقسیم کرد که دارای ویژگیهای فیزیکی و شیمیایی گوناگونی مانند: وزن مخصوص، سختی، رنگ، حساسیت مغناطیسی و رسانایی الکتریکی و گرمایی باشند.
اتمهای تشکیل دهنده کانی ها، به صورت سیستماتیک و پی در پی، در شبکه ای سه بعدی واقع شده اند. آرایش اتمی هر کانی را به عنوان ساختار بلوری آن کانی می شناسند. در بیشتر کانیها، آرایش اتمها و تکرار متناوب آنها در موارد گوناگون، متفاوت است. هر ماده ای که دارای ساختمان اتمی منظم و مرتبی باشد، بلورین است. و البته با این تعریف همه کانیها بلورین هستند. قطر کانیها کمتر از یک میکرن ( کانیهای رسی) ویا چندین سانتیمتر تغییر می کند.
چگونگی تشکیل کانی¬ها
در طبیعت کانیها به طرق مختلف ممکن است تشکیل شوند:
١- از تراکم بخارها ٢- از انجماد ماده مذاب درونی 3 -متبلور وجدا شدن کانی در نتیجه اشباع محیط ٤- از تبلور مجدد جسم جامد
تا کنون کانی شناسان موفق شده اند نزدیک به ٣٠٠٠ کانی طبیعی پوسته جامد زمین که بسیاری از آنها نیز کمیاب هستند را توصیف کنند. بیش از ٩٩ درصد زمین تنها از دو گروه اصلی کانیها، یعنی کانیهای سیلیکاتی و کانیهای غیر سیلیکاتی تشکیل شده است.
پوسته زمین اساسا از سیلیکاتها تشکیل یافته است. به نحوی که حدود ٩٢ درصد پوسته را این کانیها تشکیل می دهند. از این روست که در می یابیم پوسته زمین عمدتا از یونهای سیلیسیم و اکسیژن (فراوان ترین عناصر موجود در لیتوسفر) درست شده است.
در کانیهای سیلیکاتی، سیلیسیم و اکسیژن عناصر اصلی را تشکیل می دهند. چهار وجهی سیلیسیم- اکسیژن سنگ بنای اولیه کلیه کانیهای سیلیکاتی است. با گرد هم آمدن متنوع چهار وجهیها در کنار هم انواع کانیهای سیلیکاتی ایجاد می شود. چهار وجهی سیلیسیم- اکسیژن - 4( 4OSi) دارای بار منفی است و به عنوان یک ترکیب آنیونی، کاتیونها را به خود جلب می کند. با جذب کاتیونها بار ساختمان حاصله خنثی می گردد.
ویژگیهای این ساختمان به اندازه یونهای درگیر با یکدیگر و شرایط فشار و دمای زمان رشد بلور بستگی دارد. در کانیهای سیلیکاتی وضعیت مجموعه چهار وجهیها از هفت حالت خارج نیست. تا زمانی که مقدار کافی اکسیژن در محیط باشد، چهار وجهیهای مستقل درست می شوند و این امر مستلزم ٤ اکسیژن برای هر چهار وجهی است. در بیشتر محیطها نسبت اکسیژن به سیلیسیم کمتر از ٤ به ١ است. طبق اصل کوئوردیناسیون هر سیلیسیم باید توسط ٤ یون اکسیژن احاطه شده باشد و در صورتی که اکسیژن کافی وجود نداشته باشد برخی از اکسیژنها باید بین چهار وجهیهای مجاور به اشتراک گذارده شوند. نحوه و میزان اشتراک اکسیژن بین چهار وجهیها به نسبت اکسیژن به سیلیسیم موجود در محیط بستگی دارد.
مشخصات مهم گروههای اصلی کانی های سیلیکاتی
گروه اولیوین: فرمول اولیوین 4OiS2(2+eF,Mg) است. (وجود پرانتز نشان دهنده آن است که نسبت منیزیم به آهن دو ظرفیتی، متغیر است). اعضای انتهایی این سری محلول جامد فورستریت (4OiS 2Mg) و فایالیت (4OiS2+2eF) هستند. اولیوینها از چهار وجهیهای مستقل درست شده اند. اولیوین در سنگهای آذرین و انواع منیزیم دار سنگهای دگرگونی نیز یافت می شود. الوین در شهابسنگها نیز فراوان یافت می شود و از این رو زمین شناسان آنها را از تشکیل دهنده های اصلی گوشته زمین می دانند.
پیروکسن ها: گوناگونی شیمیایی پیروکسن ها در طبیعت بیش از گارنت ها است، وانگهی از این نظر که برخی از اعضای این گروه، ساختاری اورتورومبیک و پاره ای ساختاری مونوکلینیک دارند از پیچیدگی بیشتری برخوردارند. گروه پیروکسنها چندین سری محلول جامد را شامل می شوند که همه از زنجیرهای منفرد چهار وجهیهای سیلیسیم و اکسیژن درست شده اند، برخی از این سریهای محلول جامد، از جایگزینی آهن و منیزیم ایجاد می شود، در صورتی که برخی دیگر ممکن است سدیم یا کلسیم دار باشند.ضعیف ترین پیوند در پیروکسنها بین زنجیرها دیده می شود. برخی از پیروکسنها در شرایط متنوعی توسط فرایندهای آذرین و دگرگونی ایجاد می شوند، ولی برخی دیگر در شرایط مشخص و محدودی تشکیل می شوند.
آمفیبول ها: آمفیبولها از بسیاری جهات با پیروکسنها قابل مقایسه اند. هر دو سیلیکات زنجیری بوده و به صورت های اورتورومبیک و مونوکلینیک متبلور می شوند. وانگهی هر دو دارای حیطه وسیعی از گوناگونی های شیمیایی و رخدادهای زمین شناسانه هستند. پهنای زنجیر در آمفیبولها بیش از پیروکسنهاست. گروه آمفیبولها، همانند پیروکسنها، از چند سری محلول جامد، درست شده است. هورنبلند که فراوانترین آمفیبول است از کانیهای اصلی تشکیل دهنده سنگهای آذرین و دگرگونی است. هورنبلند متشکل از گروهی از سریهای محلول جامد، حاوی سدیم، کلسیم، منیزیم و آهن است. تشخیص آمفیبولها از پیروکسنها مشکل است، زیرا هر دو ساختمان زنجیری دارند، علاوه بر این از رنگ یکسانی برخوردارند و در سنگهای مشابهی وجود دارند. در بسیاری حالات تنها زاویه غیر عمود بین دو دسته رخ در آمفیبولها نشانه تشخیص این دو گروه در نمونه دستی است.
میکاها: میکاها سیلیکاتهای ورقه ای هستند که می توان گفت همان پیچیدگی ساختاری و شیمیایی آمفوبیلها را دارند. واحد ساختاری اصلی آن را می توان به صورت یک ساندویچ تلقی کرد که دو ورقه مقابل و متشکل از چهار وجهی های دارای تقارن شش ضلعی، که از یکدیگر به وسیله لایه ای از کاتیونهای کلسیم سدیم و پتاسیم جدا شده اند، تشکیل گردیده. فراوانترین میکاها عبارت اند از میکای بی رنگ یا سفید، موسکویت 2(OH) (10O 3iSAl) 2AlK و میکای سیاه تا قهوه ای تیره یا سبز تیره بیوتیت 2(OH) (10O 3iSAl) 3 (Mg,Fe)K است. هر دو این کانیها از مواد تشکیل دهنده مهم سنگهای دگرگونی اند و در بسیاری از سنگهای آذرین نیز یافت می شوند.
فلدسپارها: این گروه فراوان ترین گروه کانیها در پوسته جامد زمین است. فلدسپارها از نظر ساختاری دارای پیچیدگی های شگفت آوری بوده ولی از نظر شیمیایی ساده هستند. آرایش اتمی از چهار وجهیهای سیلیسیم و آلومینیوم که در یک داربست سه بعدی پلیمریزه شده اند تشکیل گردیده است. هر چهار گوشه این چهار وجهی به وسیله اکسیژنهای پلزن اشغال شده است، بنابراین بار الکتریکی منفی داربست با تعداد یونهای آلومینیوم سه ظرفیتی مواضع دارای کوردیناسیون چهار، نسبت مستقیم دارد. تعادل الکتروستاک محلی به وسیله حضور تعداد برابری از کاتیونهای قلیایی و یا به تعداد نصف آنها کاتیونهای قلیایی خاکی که در حفره هایی که در خلل و فرج داربست واقع شده اند، حفظ می شود. از نظر شیمیایی می توان فلدسپارها را به صورت سه عنصر انتهایی اصلی تعریف کرد: ۱- 8O3KAlSi، سانیدین، اورتوکلاز و میکروکلین ٢- 8O 3iSlANa، آلبیت ٣- 8O 2iS 2lAaC، آنوریت.
در سومین نوع ذکر شده، نیمی از مواضع چهار وجهی، به وسیله آلومینیوم اشغال شده است، در صورتی که در دو نوع اول تنها یک چهارم این مواضع را آلومینیوم اشغال می کند. فلدسپارهای طبیعی به دو سری محلول جامد مشخص تعلق دارند، فلدسپارهای واقع بین اعضای انتهایی aN-K فلدسپارهای قلیایی نامیده شده و آنهایی که بین اعضای انتهایی aC-aN واقع شده اند پلاژیوکلاز نام دارند. فلدسپاتهای پلاژیوکلاز فراوانترین کانی در پوسته زمین هستند و تقریبا در همه انواع سنگهای آذرین و دگرگونی یافت می شوند. علاوه بر آن پلاژیوکلاز غنی از سدیم (آلبیت) در برخی محیطهای رسوبی تشکیل می شود.
کوارتز: از فراوانترین کانیها «کوارتز»، 2SiO، است. این کانی در سنگهای آذرین، دگرگونی و رسوبی تشکیل می شود. کوارتز یک سیلیکات داربستی است ولی به خلاف فلدسپاتها در ساختمان بلورین آن یون دیگری جایگزین سیلیسم نمی شود. کوارتز با داشتن برخی ویژگی های فیزیکی که به آنها اشاره می کنیم، در سنگها به راحتی قابل شناسایی است.
تعداد کانیهای غیر سیلیکاتی بیشتر از کانیهای سیلیکاتی است، با این حال کانیهای غیر سیلیکاتی بخش کمی از پوسته را تشکیل می دهند. برخی از کانیهای غیر سیلیکاتی جزء کانیهای سنگ ساز هستند. کانیهای غیر سیلیکاتی معمولا به صورت کانیهای فرعی در سنگهایی که عمدتا از سیلیکاتها درست شده اند، یافت می شود. به عنوان مثال، کانی آپاتیت، 3(4OP) (HO,lC,F) 5Ca تقریبا در همه سنگهای آذرین یافت می شود، ولی میزان آن اغلب کمتر از یک درصد حجم سنگ است. اغلب منابع فلزی و غیر فلزی از کانیهای غیر سیلیکاتی به دست می آید، از این رو این کانیها از ارزش اقتصادی پر اهمیتی برخوردارند.
اکسیدها: این گروه از کانیهای بسیار متنوع برخوردار است. نزدیک به ١٧ درصد پوسته زمین، از حدود ١٥٠ کانی این گروه تشکیل می شود. از این میان قسمت وسیع آن را اکسید سیلیسیم 2SiO، است. به دلیل سختی زیاد، این کانیها در شرایط سطح زمین پایدارن و تحت تاثیر هوازدگی قرار نمی گیرند. قسمت اعظم اکسیدها و هیدروکسیدها معمولا در بخشهای فوقانی پوسته که امکان دسترسی به اکسیژن آزاد وجود دارد، یافت می شوند. مقدار آب در هیدروکسیدها قابل توجه ولی متغیر است.
کربناتها: این کانیها در واقع نمکهای اسید کربنیک اند. بسیاری از آنها جزء کانیهای سنگ ساز محسوب میشوند. کلسیت یکی از مهمترین کانیهای سنگ ساز این گروه به شمار می آید. کربناتها در طبیعت به وفور وجود دارند. بلورهای ساخته شده از این کانیها عمدتا شکل مشخصی دارند. قابلیت حل شدن در اسید رقیق، رخ خوب و رنگهای ضعیف از دیگر ویژگیهای این گروه است.
سولفاتها: سولفاتها نمکهای اسید سولفوریک اند. این کانیها نیز در طبیعت فراوانند. سولفاتها بیشتر در سیستمهای مونوکلینیک و اورتورمبیک متبلور می شوند. این کانیها عمدتا در اثر فرایندهای بیرونی ایجاد می شوند. از ویژگیهای اعضای این گروه می توان رنگ روشن سختی پایین (کمتر از ٤)، کم بودن چگالی نسبی (به استثنای باریت} را نام برد.
کانی و کانی های سنگ ساز
رئوس مطالب
5ـ1ـ کانی و کانی شناسی
5ـ2ـ تبلور و رشد بلور
5ـ3ـ مورفولوژی بلور
5ـ4ـ تقارن بلور
5ـ5ـ سیستم های بلوری
5ـ6ـ ساختمان بلور
5ـ7ـ شیمی بلور
5ـ8ـ مشخصات فیزیکی کانی ها
5ـ9ـ کانیهای سنگ ساز
فصل پنجم ) کانی و کانی های سنگ ساز
فصل ششم ) ماگماها و فرآیندهای آذرین و سنگ های آذرین
فصل هفتم ) فرآیندهای رسوبی و سنگهای رسوبی
فصل هشتم ) فرآیندهای دگرگونی و سنگهای دگرگونی
فصل پنجم
کانی و کانی های سنگ ساز
مقدمه :
از بدو پیدایش زمین ، سطح جامد آ از کانیها و سنگها ساخته شده اند . حال می دانیم سنگها از کانیها ساخته شده اند یا به عبارتی کانیها اجزاء تشکیل دهنده سنگها می باشند . نظر به اینکه پوسته زمین از کانیهای سنگ ساز مختلفی تشکیل شده است برای مطالعه دقیق علم زمین شناسی داشتن دانش و شناخت از مواد اولیه تشکیل دهنده زمین یعنی کانیها اساسی است .
راستی کانی چیست ؟ چه خصوصیاتی دارد ؟ چه منشأیی داشته و بر چه اساسی طبقه بندی می گردد ؟ و دیگر سئوالات که پاسخ آن را در علم کانی شناسی بایستی جستجو نمود .
کانی شناسی مطالعه علمی کانیها می باشد که شامل مطالعه ساختمان داخلی و ترکیبات خواص فیزیکی و شیمیایی ، طبقه بندی ، منشأ و کاربرد کانیها است .
پس کانی چیست ؟ کانی یک جسم جامد همگن با ترکیب شیمیایی ثابت تا حدودی متغیر که دارای نظم اتمی و طی فرآیند معدنی ( غیرآلی ) و به صورت طبیعی در طبیعت واقع شده است .
به همین دلیل مورفولوژی بلور غالباً وسیله مناسبی برای تشخیص کافی می باشد . یک کانی ممکن است به صورت بلورهایی با شکل و اندازه های بسیار متغیر یافت شود ، اما زاویه بین جفت صفحه نظیر آن همیشه یکسان است .
بلورها با آرایشهای اتمی متفاوت دارای خواص برداری متفاوتی خواهند بود . خواه خواص برداری آنها در تمام جهات یکسان یا در جهات مختلف دارای خواص برداری متفاوت باشد . از آنجا که این خواص از نظر کمی وابسته به جهت هستند ، با تغییر جهت بلورشناسی آنها نیز تغییر خواهند کرد . برخی از ویژگی های برداری بلورها عبارتند از سختی ، قابلیت انتقال حرارت ، الکتریسیته ، انبساط حرارتی ، سرعت عبور نور ، میزان رشد ، میزان انحلال و غیره . ( شکل ) .
5ـ4ـ تقارن بلور
شکل خارجی یک بلور خوش ساخت مورد بازبینی قرار دهیم ، مشاهده می شود که برخی از سطوح آن مثلث ، مربع یا شش ضلعی بوده و با سطوح دیگر زاویه معینی را تشکیل می دهند . بلوری مانند مکعب را در حول محوری بچرخانیم سطوح جانبی آن نیز چهار بار تکرار مشابهی دارد . این مورد بیانگر آن است که تشکیل سطوح و زوایای در بلورها امری اتفاقی نیست ، بلکه تابع اصلی است که سبب شکل متقارن آن شده است که آنرا قانون تقارن می نامند .
قانون تقارن به عنوان یکی از قوانین بلورشناسی دارای عناصر تقارنی مانند سطح تقارن ، مرکز تقارن و محور تقارن که شامل محورهای چرخشی و محورهای چرخشی انعکاسی می باشد .
شناسایی این عناصر برای تعیین نوع بلور و سیستم بلوری و سایر مشخصات آن لازم است و با مشاهده دقیق شکل ظاهری بلور می توان این عناصر را مشخص کرد . وجود این عناصر ناشی از ساختمان اتمی بلور است و شکل ظاهری بلور نیز که تابع ساختمان داخلی است .
5ـ4ـ1ـ سطح تقارن
عمل سطح تقارن ، منعکس کردن یک سطح یا یال یا گوشه بلور به طرف دیگر است مانند آینه ای که تصویر جسم را نسبت به سطح خود در فاصله 180 درجه ای به صورت قرینه آن نشان می دهد . سطوح متقارن ، نسبت به سطح تقارن حالت دست چپ و راست را دارند . ( شکل سطح تقارن را با علامت P نشان می دهند .
شکل
5ـ4ـ2ـ مرکز تقارن
مرکز تقارن به صورت نقطه ای در مرکز جسم تصور می شود که تمام اجزای بلور در دو طرف آن در فاصله 180 درجه قرینه یکدیگرند . بنابراین اگر در بلوری مرکز تقارن وجود داشته باشد ، هر سطحی از بلور باید سطحی مساوی و موازی ، یعنی قرینه خود ، نسبت به آن نقطه داشته باشد . (شکل )
شکل
5ـ4ـ3ـ محور تقارن
محور تقارن به صورت خط مستقیمی فرض می شود که از مرکز جسم عبور می کند و اجزای بلور ( سطوح ، زوایا و یاها ) بر اثر دوران جسم در حول آن در هر 360 درجه چرخش ، به دفعات معین به طور منظم و با زاویه معین ، تکرار می شوند . در چنین وضعی یک سطح یا یال معین ممکن است به تعداد دو ، سه ، چهار و یا شش بار تکرار شود و از آنجا انواع محورهای تقارن به صورت محورهای تقارن درجه 2 ، درجه 3 ، درجه 4 ، و درجه 6 مشخص می شود . ( شکل ) .
مثلاً اگر اجزاء یک جسم در چرخش حول محوری در هر 90 درجه چرخش یک بار ظاهر شوند بدیهی است که در طول یک دور کامل 360 درجه ای ، چهار بار تکرار می شوند در این صورت می گوییم که محور تقارن از نوع درجه 4 است درجه محور تقارن از رابطه به دست می آورند که در این رابطه n درجه محور و α فاصله زاویه است .
شکل
5ـ4ـ4ـ محورهای چرخشی انعکاسی
در انواع دیگر محورها اجزاء بلور در اثر چرخش در بالا و پایین یک سطح فرضی به صورت تصویر یکدیگر نسبت به یک سطح آینه تکرار می شوند که به این محورها محورهای انعکاسی می گویند . یک محور چرخشی انعکاسی ترکیبی است از چرخش حول یک محور توأم با انعکاس یعنی در اثر ترکیب یک محور ساده چرخشی و یک سطح تقارن به وجود می آیند مادامیکه محورهای معکوس در اثر عملکرد یک محور دورانی و یک مرکز تقارن ایجاد می شوند .
شکل
5ـ5ـ سیستم های بلوری
در بحث تقارن بلورها تعدادی از عناصر تقارنی مانند محورهای چرخشی ، محورهای انعکاسی چرخشی ، مرکز تقارن و سطح تقارن مطالبی ذکر گردید حال با ترکیب این عناصر تقارن ، که ترکیب های تقارنی نامحدود نبوده و در حقیقت تعداد مجموعه های ترکیبی عناصر تقارنی صرفاً 32 عدد می باشد .
با توجه به اینکه عناصر تقارنی ذکر شده در نتیجه نظم اتمی داخل بلورها می باشد . به همین دلیل همین ترتیب منظم اتمها در شرایط مناسب رشد ، سطوح خارجی یک بلور به شکل صفحات مسطح توسعه خواهد یافت . از مطالعه سیستماتیک اشکال خارجی بلورها 32 دسته تقارن با ترکیبهای تقارنی ممکن را می توان تشخیص داد . در بین این 32 رده بلوری آن عده را که دارای مشخصات تقارنی مشترک هستند ، می توان به صورت یک گروه در یکی از شش سیستم بلوری قرار داد . این شش سیستم عبارتند از :
1) سیستم تری کلنیک
2) سیستم منوکلنیک
3) سیستم اورتورومبیک
4) سیستم تتراگونال
5) سیستم هگزانونال
6) سیستم مکعبی
لازم به ذکر است که سیستم هگزاگونال بر اساس اینکه تقارن شبکه آن از نوع هگزاگونال یا رومبوئدرال باشد دارای دو زیربخش به نام هگزاگونال و رومبوئدرال است .
سیستمهای بلوری ذکر شده در واقع نمونهای انواع سلولهای واحد که در شبکه های اجسام مختلف با متریکهای متفاوت تیشکیل می شوند . این شکلها در مجموعه ترکیبات طبیعی و سایر ترکیبات متبلور بوده که هر یک از سیستمهای بلوری فوق در انواع سلولهای واحد با تغییر متریک از حالی که در آن تمام پارامترهای a و b و c که یالهای این سلول واحد ( فاصله بین دو اتم ) در روی سه محور X و Y و Z منطبق بوده و زوایای بین آنها α و β و γ با هم برابرند تا حالتی که همه این پارامترها متفاوت اند . شش سیستم تبلور به این شرح در طبیعت وجود دارند .
5ـ5ـ1ـ سیستم مکعبی
ساده ترین رابطه ای که بین پارامترهای یک شبکه وجود دارد حالتی است که پارامترهای طولی با یکدیگر مساوی و بر یکدیگر عمود هستند در این صورت یک سلول واحد از شبکه مکعبی به وجود می آید .
در این حالت مقادیر a و b و c با هم برابرند و هر یک از سه زاویه α و β و γ نیز 90 درجه است . که متریک این سلول واحد مکعبی شکل به این صورت است ( شکل )
نواقص خطی
شامل تمرکزهایی از نواقص در امتداد عوارضی خطی در یک ساختمان بلورین هستند . این گونه نواقص خطی معمولاً به نام جابجایی شناخته شده اند ، زیرا سبب ایجاد یک جداشدگی در ساختمان بلور می شوئد دو نوع از این نواقص وجود دارند : جابجاییهای لبه ای و جابجاییهای پییچشی ( شکل )
شکل 111
5ـ6ـ10ـ توأم شدن ( دوقلوئی)
یک توأم عبارت از یک رشد در درون هم تعداد دو ( یا بیشتر ) بلور با تقارن نظیر هم از نظر ماده مشابه هم می باشد . چنین رشدهایی در درون هم کنترل شده از نظر بلورشناسی نیز بلورهای توأمان نامیده می شود . از نظر ساختمان داخلی توأمان عبارت است از انحراف بلورها از حالت کامل و ایده آل آنها . تحت شرایط معینی از سرد شدن تعداد دو یا بیشتری از بلورها ممکن است تداخل کنند . این نوع تداخل که به ساختمان داخلی جسم بستگی دارد .
بلورهای توأمان دارای عوامل تقارنی ویژه ای هستند که با عناصر تقارنی هر یک از بلورها متفاوت است . این عناصر عبارتند از :
1. سطح توأمان : که منجر به تکرار آینه ای سطوح در بلور می شود .
2. محور توأمان : که در حول آن سطوح دو بلور با زاویه 180 درجه تکرار می شود .
3. مرکز توأمان
صفحه ای را که دو واحد توأمان را به هم ملحق می نماید به نام صفحه ترکیب می گویند .
انواع توأمان را می توان بر طبق شکل ( ) نام برد : تداخلی ، تماسی ، تکراری که در سیستم های مختلف بلوری وجود دارند . و هر شش سیستم بلوری دارای توأمان مختلفی باشند ( شکل ) .
شکل
5ـ7ـ شیمی بلور
در این شاخه از علم کانی شناسی ، اصول کلی ارتباط بین شیمی کانیها با ساختمان ، بلورشناسی و اختصاصات فیزیکی آنها مورد بحث و بررسی قرار می گیرد . علم شیمی بلور در نتیجه کار مشترک بلورشناسان و شیمیدانان به وجود آمده است . و هدف آن آشکار ساختن رابطه میان ترکیب شیمیایی ، ساختمان درونی و اختصاصات فیزیکی مواد بلورین است . به کانی شناسی توصیفی نیز به آن مربوط می باشد .
برای مطالعه شیمی بلور و جنبه های ساختمانی کانیها لازم است بعضی از نظریه های مقدماتی اتم ها و یون ها و نیروهای آنها در مواد بلورین مورد بررسی قرار دهیم .
5ـ7ـ1ـ اتم ، یونها و جدول تناوبی
جهان فیزیکی ، از ماده و خود ماده از اتم ها ساخته شده است . اتم ها ، ترکیبات مختلفی از ذرات بنیادین پروتون ، نوترون و الکترون هستند . اتم کوچکترین جزء عنصر است . تاکنون 88 عنصر پایدار ، 4 عنصر ناپایدار در طبیعت یافت شده اند . گذشته از عناصر طبیعی ، 11 عنصر نیز به طور مصنوعی ساخته شده اند . اتم ها ، غالباً به صورت مشترک با سایر اتمهای مشابه خود می باشند و کمتر به صورت آزاد در طبیعت یافت می شوند . اتم های عناصر مختلف از طریق تبادل و اشتراک الکترون به یکدیگر متصل شده و ترکیبات شیمیایی را می سازند .
5ـ7ـ2ـ ساختمان اتمی
شکل
5ـ9ـ1ـ رده بندی کانی های سنگ ساز
برای رده بندی کانیها از روشهای مختلفی استفاده نمود در اینجا به دو مورد نحوه رده بندی کانیها سنگ ساز می پردازیم :
1. رده بندی کانیها بر مبنای منشأ
2. رده بندی کانیها بر مبنای ترکیب شیمیایی
5ـ9ـ1ـ1ـ رده بندی کانی ها بر مبنای منشأ
در این رده بندی ، کانیهایی که در مراحل مختلف از مواد مذاب آذرین تشکیل می شوند ، چون اولین ترکیباتی هستند که از مواد مذاب جدا می شوند کانیهای اولیه و تمام کانیهایی که بر اثر تجزیه ، انحلال و ته نشین شدن بعدی تشکیل می گردند یا بر اثر دگرگونی به وجود می آیند کانیهای ثانویه نامیده می شوند . (جدول )