مقدمة للتعرف على الصخور والمعادن

لطالما فُتِنَ البشر بالمواد غير العضوية التي تتشكّل طبيعياً كالصخور والمعادن. فسواء كنت تقوم بدراسة التاريخ الجيولوجي لمنطقة ما، أو بتحديد المكملات الضرورية للحفاظ على صحة جسم الإنسان، أو بجمع الأحجار الملونة، أو بانتقاء الأحجار الكريمة التي تريد توريثها لأحفادك، فإن الصخور والمعادن هي جزءًا مهماً من تاريخ البشرية، متشابكًا وممتداً على مدى التاريخ . ومع ذلك، يمكن أن تكون الاختلافات الهامة بين الصخور والمعادن غامضة أو مربكة لمن ليسوا على اطلاع واسع بالموضوع. تنفرد هذه المقالة بتحديد الاختلافات بين الصخور والمعادن والأحجار المتساقطة لتوضيح الخصائص والصفات الفريدة لكل منها بشكل أفضل.

تصنيف الصخور

بشكل مُبَسَّط، يمكن تعريف الصخر على أنّه عبارة عن تراكم صلب لواحد أو أكثر من المعادن. تتكوّن كل صخرة من مجموعات وكميات مختلفة من المعادن التي تتغير باستمرار مع مرور الوقت وذلك وفقاً لدرجة الحرارة والضغط اللذان تتعرّض لهما. ونظرًا لأن الصخور ليست متجانسة في تكوينها، فلا يمكن بالتالي تصنيفها حسب تركيبها. بدلاً من ذلك، يتم تصنيف الصخور تبعاً للطرق التي تشكّلت بها خلال العمليات الطبيعية. وضع علماء الجيولوجيا وعلماء الأرض الصخور في ثلاثة تصنيفات مختلفة كما هو مبيّن أدناه:

 الفئة الأولى من الصخور يطلق عليها اسم الصخور النارية. مع جذرها “اللهب” المأخوذ من الكلمة اللاتينية التي تعني النار، تكون الصخور النارية عمومًا صخورًا صلبة تتشكل داخل البراكين أو عميقاً بين غلاف الأرض العلوي وقشرتها، حيث تكون درجة الحرارة مرتفعة جدا. تبدأ الصخور النارية على شكل حمم وهي عبارة عن صخور منصهرة. الحمم هي أقل كثافة وثقلاً من الصخور الصلبة، مما يؤدي إلى ارتفاعها نحو سطح الأرض. يمكن للصخور المشتعلة أن تتجزأ وتنقسم إلى صخور ناريّة نابطة أو تداخليّة.
الصخور النارية النابطة هي نتيجة وصول الحمم البركانية إلى سطح الأرض ثم تعرّضها لعملية التبريد والتصلب. من الأمثلة الشائعة للصخور النارية النابطة صخور الحمم البركانية، حجر السج، والرماد البركاني. تتشكل الصخور النارية التداخليّة عادةً عميقاً داخل طبقات الأرض بعد دخول الحمم إلى طبقات الصخور الموجودة سابقاً ومع مرور الوقت يتمّ دفعها نحو السطح. من أمثلة الصخور النارية التداخلية الغرانيت والبازالت.

الفئة الثانية من الصخور تسمّى الصخور الرسوبية، وهي أكثر أنواع الصخور شيوعًا. الصخور الرسوبية هي تجمّعات الرواسب المتماسكة داخل الماء والتي تصلبت بمرور الوقت. تتشكل الصخور الرسوبية بشكل عام عندما يتم تكسير قطع صغيرة من الصخور والمعادن من خلال عملية تعرف باسم التجوية. وبالتالي، غالباً ما يكون للصخور الرسوبية مظهر متعدد الطبقات. تستقر هذه القطع من الصخور في قاع جسم مائي لتتشكل ببطء وتصبح قطعة صلبة واحدة من الصخور الجديدة نتيجة لعملية الالتحام والضغط وإعادة التبلور. الحجر الرملي والحجر الجيري والصخر الزيتي هي أمثلة واضحة عن الصخور الرسوبيّة.

أخيرًا، الفئة الثالثة تُعْرَف بالصخور المتحوِّلة (ميتامورفيّة). أصل كلمة “ميتامورفيّة” من اللغة اليونانية وتعني “تغيير الشكل”. تبدأ الصخور المتحولة كصخور نارية أو رسوبية وتخضع لتحول فيزيائي و/أو كيميائي من خلال حرارة وضغط هائلين ينتج عنهما نوع جديد من الصخور. ولأنها تتطلب عواملاً مثل الحرارة والضغط لتغيير تركيبتها، غالباً ما تتواجد الصخور المتحوّلة بكثرة ضمن قشرة الأرض وفي أكثر الأحيان تكون أكثر صلابة من الصخور النارية والصخور الرسوبية. غالبًا ما تتكوّن سلاسل الجبال من صخور متحوّلة، ويشير وجود الصخور المتحوّلة في التلال أو السهول المنبسطة إلى أن المنطقة كانت ذات يوم شاهدة على جبال تآكلت مع مرور الوقت.

يمكن للصخور المتحوّلة (الميتامورفيّة) أن تتشكّل بإحدى الطرق الثلاث: التحول التلامسي أو الإقليمي أو الديناميكي. يحدث التحول التلامسي عندما تتلامس الحمم مع الصخور الموجودة فترتفع درجة حرارتها وينتج عن هذه العملية صخرة غير متورّقة، أو صخرة بدون انقسام أو نطاقات ظاهرة. أمثلة عن الصخور غير المتورّقة هي الرخام والأبوق والكوارتزيت. تتعرض الصخور المتحوّلة الناتجة عن التحول الإقليمي لكميات هائلة من الضغط الذي ينتج عنه صخور محطّمة متورّقة ومنحنية مثل النايس والشست. يتضمن التحول الديناميكي كميات كبيرة من من الحرارة والضغط التي تتسبب في انحناء هذه الصخور، وتصدّعها، وقصّها بشكل مسطّح.

تصنيف المعادن

المعادن هي مواد صلبة غير عضوية تتشكّل طبيعياً ولها بنية كيميائية ثابتة. يمكن للمعادن أن تتكوّن من عنصر واحد، مثل الذهب، أو من مزيج من العناصر، مثل الملح (مكوّن من المركب الكيميائي كلوريد الصوديوم). يكمن الفرق بين الصخور والمعادن في تكوين هذه الأخيرة والطريقة المُتَّبَعَة لتصنيفها علميًّا. تضمّ المعادن تركيبات كيميائية محدّدة تسمح بتصنيفها انطلاقاً من تكوينها الكيميائي، في حين أن تركيبة الصخور خلال تشكّلها تكاد تكون غير ثابتة على الإطلاق. تعتبر الأرض موطناً لما يزيد عن 2000 معدن، ولكن 30 فقط من هذه المعادن يشكل غالبية الصخور على هذا الكوكب. وبالمثل، في حين يوجد 92 عنصرًا طبيعيًا على الأرض، ثمانية منها فقط يمكن إيجادها في الغالبية العظمى من المعادن. هذه العناصر الثمانية هي الأوكسجين والسيليكون والألمنيوم والحديد والكالسيوم والصوديوم والبوتاسيوم والمغنيسيوم.

 تنقسم المعادن في أغلب الإحيان إلى مجموعتين فرعيتين: السيليكا وغير السيليكا. تشكل السيليكا، أو المعادن التي تحتوي على السيليكون والأوكسجين، أكثر من 90٪ من قشرة الأرض. يتمّ تصنيف المعادن التي لا تحتوي على هذين العنصرين ببساطة على أنها غير سيليكا. ومن أمثلة المواد غير السيليكاتية الكالسيت وملح الطعام والكبريت والنحاس. بالإضافة إلى ذلك، يمكن تصنيف المعادن بناءً على بنيتها الفيزيائية، فالمعادن الشائعة غالبًا ما تكون بنيتها بلّورية، تتكون من نمط ثلاثي الأبعاد متكرر ومتباعد بشكل متساوٍ من الذرات أو الأيونات أو الجزيئات.أما المعادن التي لا تتواجد في بنية بلورية منتظمة فتُعرف باسم المواد الصلبة غير المتبلورة.

يتمّ تصنيف المعادن ضمن مجموعة محددة من المعايير من خلال الخصائص التي تظهرها. تساعد الخصائص – مثل اللمعان والصلابة والنسيج والانشطار والجاذبية النوعية (الكثافة) واللون – علماء المعادن والجيولوجيين على فك شيفرة المعدن الذي يبحثون عنه. في حين أن الصلابة والكثافة واللون هي مصطلحات لا تحتاج إلى شرح، فإن مصطلحات مثل النسيج والانشطار واللمعان قد تكون غير مألوفة لدى البعض. يصف اللمعان السهولة التي يعكس بها المعدن الضوء.أما النسيج فيصف لون المعدن في شكل مسحوق، والذي يمكن تحديده عن طريق إحداث احتكاك بين المعدن والسطح الصلب. يحدد الانشطار الطريقة التي يتكسر بها المعدن إلى قطع أصغر، والتي غالباً ما تكون إما مكعبات صغيرة أو شرائح رقيقة. تميل المعادن ذات الانشطار المنخفض أو عديمة الانشطار إلى التصدع بسهولة، أو الانكسار في أماكن عشوائية بدلاً من انكسارها في مستويات متوافقة.

إضافة إلى تسهيلها العمل في اختراعات الإنسان الملفتة، تعتبر المعادن ضرورية جداً لحياة عضوية صحية. فقد استطاع البشر الاستفادة من خصائص المعادن لدعم النشاط اليومي للناس في جميع أنحاء العالم. على سبيل المثال، النحاس الذي يدخل في قائمة المعادن وليس سيليكا، يعتبر من أهم المعادن المستخدمة في الحياة الحديثة. أصبح تشغيل العناصر بدءاً من المحمصات إلى السيارات أمرًا بسيطًا من خلال الأسلاك التي تحتوي على النحاس، وهو موصل طبيعي للكهرباء. الكبريت، عنصر معدني واحد، وجزء لا يتجزأ من صناعة الألعاب النارية والمباريات. يعمل الجبس كأساس للحوائط الجافة ويعمل كخط دفاع أولي ضد حرائق المباني بسبب تركيبته الكيميائية التي تحتوي على الماء.

ما هي الأحجار المتساقطة؟

الأحجار المتساقطة هي صخور ومعادن تمّ صقلها لتصبح ناعمة السطح. هذا التحوّل يجعلها تبدو كقطع مشرقة وملوّنة ذات جمال طبيعي وتأتي في مجموعة متنوعة من الأشكال والألوان.

يتمّ إسقاط الحجارة في جهاز يسمى “كأس الصخور”. تقوم هذه الحاوية بأخذ الصخور وتقليبها، وهي عملية تستغرق عدة أسابيع، مع سطح جلخ وماء لتنعيم سطح الحجر. في النهاية، يتم تقليب الحجر مع ملمِّع للصخور، مثل أكسيد الألومنيوم، لإضافة تشطيب لامع. بعد هذه العملية، يمكن معالجة الأحجار باستخدام الأصباغ أو الزيوت أو الشمع أو الحرارة. تعمل هذه العلاجات الإضافية على تحسين الألوان أو الأنماط الموجودة كما يمكنها تحسين مظهر الأحجار يإخفائها للعيوب.

عند اختيار حجر للاستخدام في كأس الصخور، من الضروري أن يكون بين 5 و 8 على مقياس الصلابة. فالحجر شديد الصلابة قد لا ينجح تلميعه، وقد لا يكون الحجر شديد النعومة متينًا بدرجة كافية لتحمّل العملية. تشمل المواد الشائعة التي يستعملها الناس غالبًا العقيق والغرانيت والمعادن مثل العقيق الأحمر أو حجر القمر وأنواع مختلفة من الكوارتز البلوري. حتى أن بعض الناس استخدموا قطعًا صغيرة من الخشب المتحجر.

للأحجار المتساقطة مجموعة متنوعة من الاستخدامات الشخصية والتجارية. بالنسبة لشخص بدأ للتو في العمل على مجموعة الصخور الخاصة به، فإن الأحجار المتساقطة هي طريقة سهلة، فعالة وغير مكلفة لبدء الحصول على قطع فريدة من نوعها. عبر التاريخ، كانت الأحجار المتساقطة تستعمل كأدوات للتأمل وللصحة الروحية. في أكثر الأحيان يمكن إيجاد هذه الأحجارفي المنتجعات الصحية، وغالبًا ما يُشار إليها على أنها بلّورات علاجية، وفي بعض الممارسات الطبية البديلة، تُستخدم لعلاج روح الجسم أو “الشاكرات” بمعنى علمي أكثر، كذلك يمكن استخدام الأحجار المتساقطة في ديكور المنزل وصنع المجوهرات وغيرها من الحرف اليدوية.

الخلاصة

على الرغم من انتشارها فعليًا في كل مكان وتشكّلها طبيعياً على الأرض، إلا أن انتشار الصخور والمعادن الواسع ما زال يأسر الجنس البشري. يساعدنا تحديد الصخور وتصنيفها على فهم كيفية فك رموز تاريخ الأرض منذ القديم قبل اكتظاظها بالسكان، كما تساعد معرفة المعادن البشر على دعم صحة الجسم العضوية، ودفع الأنظمة البيئية حيث تتواجد المعادن التي تتشكل طبيعيًا.