ریشه لغوی

سنگهای آذرین ، Igneous rocks نام خود را از واژه Ignis گرفته‌اند که در لاتین به معنای "آتش" است.

دید کلی

این سنگهای پرورده آتش ، زمانی توده‌ای داغ و مذاب را به نام ماگما تشکیل میداده‌اند، که سرد شدن تدریجی ماگما ، آنها را به سنگ سخت و جامد تبدیل کرده است. بنابراین گدازهای که از دهانه آتشفشان فوران کرده و بر سطح زمین جاری می‌شود، به سرعت سرد و سخت شده و سنگی آذرین را بوجود می‌آورد.

تاریخچه و سیر تحولی

·         اغلب مولفین یونانی و رومی ، آتشفشانها ، فعالیتهای آتشفشانی و زمین لرزه ها را توصیف می‌کردند. استاربو جغرافیدان و مورخ یونانی (63 قبل از میلاد ـ 20 بعد از میلاد ) فعالیتهای آتشفشانی اتنا ، سوما ـ وزوو و جزایر لیپاری را توصیف کرد. او آتشفشانها را به منزله دریچه‌های اطمینان تلقی می‌نمود که از آنها مواد سیال خارج می‌شود.

·         در قرن هیجدهم اولین مناظرات و مباحثات تند و شدید درباره ماهیت و منشا سنگها در گرفت. در مباحثات منشا سنگها مناظراتی بین دسته و گروههای زیر وجود داشت: در یک طرف نپتونیستها و در طرف دیگر ولکانیستها و پلوتونیستها قرار داشتند. نپتونیستها معتقد بودند که سنگهای پوسته متوالیا در یک اقیانوس اولیه تهنشین شده‌اند و به نظر آنها بازالت و گرانیت هر دو سنگهایی هستند که در این اقیانوس بزرگ را سبب شده‌اند. پلوتونیستها اعتقاد داشتند که زمین از انجماد مواد مذاب و داغ بوجود آمده است و گرانیت را یک سنگ نفوذی داغ به شمار می‌آوردند.

·         در سال 1825 واژه ماگما و مفهوم منحصر به فرد ماگمای اولیه توسط اسکراپ عنوان شد.

·         سرجـیـمزهال ( 1761 ـ 1832 ) به همراه ریمور ( 1726 ) و اسپالانزانی ( 1794 ) و جورج وات ( 1804 ) پیترولوژی تجربی را پایه‌گذاری کرد.

·         در سال 1844 چاربز داروین ( 1882ـ 1809 ) اظهار داشت که انواع مختلف سنگهای ماگمایی ممکن است از یک ماگمای اولیه اشتقاق یافته باشند به شرط آنکه ترکیب ماگما با تبلور و جدایش یک یا چند کانی مشکل سنگها تغییر یابد.

·         در سال 1850 هنری کلیفتون سوربی ( 1826ـ 1908 ) جهت مطالعه میکروسکوپی ، اولین مقطع نازک سنگها را تهیه کرد.

·         اوایل سال 1861 روش طبقه بندی شیمیایی سنگها را ابداع کرد و در اواخر قرن نوزدهم و اوایل قرن بیستم برخی از روشهای نمایش شیمیایی و نهایتا طبقه‌بندی شیمیایی سنگها پا به عرصه ظهور نهاد ( موینسون ـ لسینگ 1899 ، کراس ، ایدینگز ، پیرسون و واشنگتن 1903 ، اوسان 1919 ، نیگلی 1920 ، فون ولف 1922 ).

·         آلفرد لوتاروگز ( 1915 ) از کتابش تحت عنوان « منشا قاره‌ها و اقیانوسها » ، اصل و ریشه سوالات پزولوژیستها را به مفهوم تغییر ناپذیری قاره مربوط دانست.

·         در سال 1969 موریس و ریچادر ویلژوئن اولین توصیف دقیق شیمیایی و سنگ شناسی یک سری جدید و مهم سنگهای آتشفشانی را که واجد انواع اولترامافیکها بود ، منتشر ساختند.

·         از آن زمان تا به امروز سنگ شناسی آذرین همانند دیگر رشته‌های علوم فراز و نشیبهای بسیاری را پشتسر گذاشته و با کوشش پیشگامان علم پترولوژی تجربی ، بررسی شرایط تشکیل کانیها و سنگها ، بویژه سنگهای آذرین و دگرگونی رو به رونق نهاد.

 

انواع سنگهای آذرین

انجماد ماگما به سنگهای آذرین ، یا در سطح زمین صورت می‌گیرد و یا در داخل پوسته زمین ، بنابراین بر حسب اینکه ماگما در کجا منجمد شود دو گروه سنگ آذرین خواهیم داشت.

·         سنگهای آذرین خروجی: سنگهای آذرینی را که از انجماد ماگما در سطح زمین بوجود می‌آید سنگهای آذرین خروجی می‌نامند.

·         سنگهای آذرین نفوذی: به آن دسته از سنگهای آذرین که از انجماد ماگما در داخل پوسته زمین تشکیل می‌گردد سنگهای آذرین نفوذی گفته می‌شود. سنگهای آذرین نفوذی خود در پوسته زمین به اشکال مختلفی منجمد می‌شوند که شامل موارد زیر می‌باشند.

تعریف

Magma کلمه‌ای است یونانی به معنی خیر که برای مذابهای طبیعی سیلیکاته بکار گرفته می‌شود. اما در اصطلاح زمین شناسی، ماگما مایعی است سیلیکاته با گرانروی زیاد همراه با گاز و مواد فرار گدازه یا لاوا ماگمایی است که مواد فرار خود را از دست داده باشد. ماگماها ممکن است کاملا مایع و یا نیمه متبلور باشند. گدازه‌ها معمولا نیمه متبلورند. زیرا محتوی بلور ، کانیهایی هستند که نقطه ذوب و یا انجماد بالاتر دارند. این بلورها یا مستقیما از ماگما متبلور شده‌اند و یا کانیهای دیرگداز سنگ ما در ماگما هستند که از سنگ مادر جدا شده و به داخل ماگما افتاده‌اند.

انواع ماگما

"یاگار" ماگماها را از لحاظ محتوی گاز به سه دسته به قرار زیر تقسیم می‌کند:

·         هیپوماگما: ماگمایی است محتوی گاز فراوان و تحت فشار که به علت فشار زیاد لیتوستاتیک گازها در ماگما بصورت محلول باقی مانده‌اند.

 

·         پیرو ماگما: ماگمایی است پرگاز و کف مانند که گازهای آن آزاد شده اما از ماگما خارج نشده است.

 

·         اپی ماگما: ماگمایی است فقیر از گاز شبیه به گدازه ها.

گرانروی ماگماها

گرانروی ماگما بسته به ترکیب شیمیایی ، درجه حرارت و مقدار درصد گاز محلول تغییر می‌کند. گرانروی ماگماهای بازالتی حداقل 100 پواز و گرانروی ماگماهای گرانیتی بین ³ 10 تا ⁶ 10 پواز می‌باشد. گازهای محلول در ماگما سبب پایین آمدن وزن مخصوص کلی ماگما و نیز تقلیل گرانروی می‌شوند. گرانروی یک ماگما با پیشرفت تبلور در آن ماگما نسبت مستقیم دارد. زیرا افزایش فازهای جامد و بالا رفتن درصد سیلیس در مایع باقی مانده موجب افزایش گرانروی می‌شود.

حرارت ماگماها

حرارت ماگماها بین 1500 تا 500 درجه سانتیگراد است. ماگماها وقتی می‌توانند به سطح زمین برسند که حرارتی بین 950 ( ریولیتها ) تا 1200 درجه سانتیگراد ( بازالتها ) داشته باشند زیرا در کمتر از این حدود حرارتی ، ماگماها منجمد شده و در همان عمقی که هستند متوقف می‌شوند.

ترکیب شیمیایی ماگماها

مطالعات زیادی برای تشخیص ترکیب شیمیایی ماگماها از لحاظ کانی شناسی ، درصد اکسیدها و مواد فرار صورت گرفته و نتیجه این شده که ماگماها اصولا از اکسیدهای مختلف تشکیل شده‌اند اما بسته به نوع ماگما درصد هر اکسید متفاوت است. اکسیدها عمده سازنده ماگماها عبارتند از:

Si O₂ , Al₂ O₃ , Fe O , Fe₂ O₃ , Ca O , Mg O , Na₂ O , K₂ O , Ti O₂ , Mn O , P₂ O₅ , H₂ O , C O₂

علاوه بر اکسید‌ها فوق ، ترکیبات زیر نیز در ماگماها دیده شده‌اند:

Fe Cl₃ , Al cl₃ , B O₃ , H F , H CL ,

 

تبلور

معمولا کانی‌ها بصورت اشکال منظم هندسی متبلور می‌شوند که به آنها بلور می‌گویند. بلور را می‌توان به عنوان جسمی که دارای ساختمان اتمی منظم است، تعریف کرد. هرگاه بلور را بطور مداوم به قطعات کوچک تقسیم کنیم‏، به جایی می‌رسیم که دیگر قابل تقسیم کردن نیست. این جز کوچک غیر قابل تقسیم ، معمولا دارای شکل هندسی منظم است که اتم‌های تشکیل دهنده بلور در رئوس ، مراکز سطوح ، وسط یال‌ها و یا مرکز آن قرار دارند و به نام واحد بلور یا سلول اولیه خوانده می‌شود. هر جسم متبلور از پهلوی هم قرار گرفتن تعداد زیادی سلول اولیه تشکیل شده است که به نام شبکه بلور نامیده می‌شود. بسته به عناصر قرینه‌ای که در سلول اولیه وجود دارد، اجسام متبلور را به 7 سیستم شامل سیستم مکعبی ، تتراگونال ، تری گونال ، هگزا گونال ، ارتورومبیک ، مونوکلینیک و تری کلینیک تقسیم می‌کنند.

 

خواص عمومی کانی‌ها

سختی

سختی را می‌توان به صورت مقاومت کانی در برابر خراشیده شدن تعریف کرد. در کانی شناسی ، سختی یک جسم را با جسم دیگر می‌سنجند. طبق تعریف اگر جسمی ، جسم دیگر را مخطط کند از آن سخت تر است. برای سنجش سختی کانی‌های مختلف 10 کانی را به عنوان مبنای سختی انتخاب کرده‌اند و سختی سایر کانی‌ها را نسبت به آنها می‌سنجند. این مقیاس به نام مقیاس موس معروف است.

 

کلیواژ

برخی از بلورها در امتدادهای بخصوصی به آسانی و به صورت سطوح صاف شکسته می‌شوند. این سطوح به نام سطوح رخ یا کلیواژ خوانده می‌شود. باید توجه داشت که سهولت شکستن کلیواژ در کانی‌های مختلف متفاوت است و حتی ممکن است یک کانی دارای امتداد کلیواژهای مختلف باشد.

جرم مخصوص

جرم مخصوص به علت ناخالصی‌های موجود در کانی ثابت نیست و همیشه مقدار آن بین دو حد در نظر گرفته می‌شود. جرم مخصوص یکی از مشخصات مهمی است که توسط آن می‌توان نوع کانی را مشخص کرد.

 

رنگ

رنگ کانی‌ها معمولا خیلی متغیر است و بسته به عوامل فیزیکی و شیمیایی در حد وسیعی تغییر می‌کند. بطوری که نمی‌توان آن را جز مشخصه‌های اصلی در نظر گرفت. ولی رنگ خاکه کانی یعنی رنگی که در اثر مالش آن با یک صفحه چنین حاصل می‌شود، نسبتا ثابت تر است و در خیلی موارد به شناسایی کانی کمک می‌کند.

جلا

اشعه‌ای که در سطح کانی منعکس می‌شود منظره ویژه‌ای به آن می‌دهد که به نام جلای کانی خوانده می‌شود. جلای کانی به خواص سطح و قدرت جذب آن بستگی دارد و به انواع فلزی ، الماسی ، شیشه‌ای ، صمغی ، مومی ، صدفی ، چرب و ابریشمی تقسیم می‌شود.

خواص مغناطیسی

بعضی از کانی‌ها دارای خواص آهنربایی طبیعی‌‌اند که کمک موثری در شناسایی آنها بشمار می‌رود.

خواص شیمیایی

از خواص شیمیایی کانی‌ها نیز می‌توان برای شناسایی آنها استفاده کرد. از جمله این خواص می‌توان قابلیت انحلال کانی در آب و محلول‌های شیمیایی ، تشکیل املاح با اسیدها و بازها و ... نام برد.

انواع کانی از نظر نحوه تشکیل

کانی اولیه یا درون زاد

کانی‌های درون زاد همان طور که از نامشان پیدا است، در درون زمین یعنی کیلومترها زیر زمین تشکیل شده‌اند. ماده اصلی تشکیل دهنده کانی‌های درون زاد و بطور کلی مادر همه کانی‌ها جسم سیال خمیر مانندی است که به نام ماگما خوانده می‌شود. با توجه به نحوه تشکیل کانی‌‌های مختلف از ماگما ، می‌توان مراحل مختلفی برای تشکیل کانی‌ها تشخیص داد که این مراحل شامل مراحل ماگمایی اولیه ، پگماتیتی ، پنوماتولیتیک و گرمابی است.

 

کانی‌های ثانویه یا برون زاد

این کانی‌ها از تغییر و تبدیل کانی‌های اولیه یا درون زاد بوجود می‌آیند. کانی‌های اولیه عموما در شرایط فشار و درجه حرارت بالا تشکیل شده‌اند و به همین خاطر این کانی در شرایط سطح زمین که متفاوت با شرایط تشکیل آنها می‌باشد چندان سازگار نیستند. کانی‌های اولیه برای سازگار شدن با شرایط سطح زمین ، خرد و تجزیه شده و به کانی‌های ثانویه یا برون زاد تبدیل می‌شوند. فرآیندهای مختلفی همچون هوازدگی ، رسوبی و بیولوژیکی به تشکیل کانی‌های ثانویه کمک می‌کنند.

کانی‌های دگرگونی

تغییر مشخصات کانی‌ها و سنگ‌ها در اثر حرارت و فشار ، دگرگونی نامیده می‌شود. در اثر دگرگونی کانی‌ها ممکن است شکل بلورین اولیه خود را از دست داده و به شکل جدیدی متبلور شوند. البته تغییر تبلور کانی‌ها در جهتی است که با شرایط جدید سازگار باشند. ضمن تغییرات دگرگونی ممکن است ترکیب شیمیایی کانی‌ها نیز عوض شده و عناصری از ساختمان آن خارج و یا به آن وارد شوند. دگرگونی به سه نوع مجاورتی ، ناحیه‌ای و حرکتی تقسیم می‌شود که درطی هر یک از این دگرگونی‌ها کانی‌های مختلفی بوجود می‌آید.

انواع کانی‌ها

تاکنون سه هزار کانی در دنیا شناخته شده است. برای مطالعه آنها ابتدا باید به طریقی آنها را طبقه بندی کرد. اولین طبقه بندی نسبتا علمی کانی‌ها را ابوعلی سینا ، دانشمند ایرانی انجام داده است. در این تقسیم بندی کانی‌ها به چهار گروه اصلی سنگ‌ها و مواد خاکی ، مواد سوختنی ، نمک‌ها و فلزات تقسیم می‌شدند. امروزه کانی‌ها را بر اساس نحوه تشکیل ، ترکیب شیمیایی و ساختمان آنها طبقه بندی می‌کنند. بر اساس ترکیب شیمیایی و ساختمان داخلی کانی‌ها می‌توان آنها را به انواع زیر تقسیم کرد.

• کانی‌هایی که دارای اتم های آزاد بوده و شامل کانی‌هایی هستند که بطور آزاد و به شکل عنصر در طبیعت یافت می‌شوند.
• کانی‌هایی که از ترکیب کاتیون‌ها با آنیون‌های ساده تشکیل شده‌اند و شامل سولفورها ، هالیدها و اکسیدها هستند.

نامگذاری کانی‌ها

کانی‌ها عموما اسامی ناآشنا دارند و تنها عده معدودی از آنها دارای نام ایرانی هستند. اسامی کانی‌ها بر اساس یک سری ضوابط و قوانین بین المللی تعیین می‌شود که عبارتند از:

• نام عده زیادی از کانی‌ها در واقع اسم محلی است که برای اولین بار در آنجا پیدا شده‌اند و به انتهای نام منطقه پسوند ایت اضافه شده است. به عنوان مثال ایلمنیت از نام کوههای ایلمن واقع در اورال و تیرولیت از تیرول که محلی در اتریش است گرفته شده است.
• نام بعضی از کانی‌ها از اصطلاحات خاص بعضی کشورها گرفته شده است. مثلا سافیر از اصطلاحات محلی هندوستان است.
• نام عده دیگری از کانی‌ها از رنگ آنها در زبان یونانی گرفته شده است. مثلا هماتیت به معنی قرمز خونی، آزوریت به معنی آبی رنگ ، کلریت به معنی سبز رنگ و آلبیت به معنی سفید رنگ است.
• بعضی از کانی‌ها نام خود را از خواص ویژه‌ای که داشتند گرفته‌اند. مثلا دیستن ، در زبان یونانی به معنی دارای «دو سختی» است.
• نام بعضی از کانی‌ها مربوط به عناصر موجود در آنهاست. مثلا نیکلین دارای نیکل و کوپریت دارای مس است.
• نام بعضی از کانی‌ها از اسم محققینی که آنها را برای اولین بار یافته‌اند مشتق شده است. مثلا براگیت به نام کاشف آن «براگ» و بیرونیت به نام یابنده آن ابوریحان بیرونی و ... گرفته شده است.

مباحث مرتبط با عنوان

 Cبلور شکلی از ماده جامد است که در آن مولکولها ٬ اتمها و یونها با آرایشی منظم در کنار یکدیگر قرار دارد . تکرار این آرایش منظم در سه جهت فضایی سبب بزرگتر شدن بلور می شود . نظم بیرونی بلورها ٬ بر اثر نظم درونی آنهاست. بدلیل همین نظم ٬ سطحهای خارجی بلورها صاف و هموار هستند . این سطحهای صاف با یکدیگر زاویه هایی می سازند که اندازه های آنها در بلورهای یک ماده همواره ثابت است . یکی از راههای تشخیص بلورها ٬ از یکدیگر اندازه گیری زاویه بین سطحهای آنهاست . بلورها به شکلهای مکعب ٬ منشور ٬ هرم و چند وجهی های مختلف هستند و معمولا" سطحها و زاویه های هر شکلی از آنها مشابه و قرینه یکدیگرند.

تبلور

بلورها بر اثر تغییر فشار و دما در محلولها ٬ مواد مذاب ٬ مواد جامد و بخار بوجود می آید . مثلا" بر اثر کاهش دما بلورهای برف ٬ از ابر و بلورهای نمک طعام از آب شور دریاچه های نمکی جدا می شوند . غلظت آب این دریاچه های شور ٬ بر اثر تبخیر یا کاهش دما ٬ به حالت اشباع و فوق اشباع در می آید و بلورهای نمک از آن جدا می شود . بلورهای تشکیل دهنده سنگهای آذرین از سرد شدن ماگما ( سنگهای ذوب شده درون زمین ) به وجود می آیند . بلورهای سنگهای دگرگونی مانند سنگ مرمر از تاثیر دما و فشار زیاد بر سنگهای دیگر شکل می گیرند . به فرآیند تشکیل بلورها تبلور گفته می شود .
هنگامی که دما یافشار تغییر می کند و یا تبخیر روی می دهد و شرایط مناسب تبلور ایجاد می شود ٬ اتمهای مواد به یکدیگر می پیوندند . این اتمها معمولا" در اطراف ذرات موجود در محیط جمع می شوند . این ذرات هسته تبلور نامیده می شوند . هسته تبلور از ذرات ناخالص یا بلورهای خرد شده یک ماده تشکیل می شود . گاهی نیز شماری از اتمهای ماده اصلی کنار هم قرار می گیرند و هسته تبلور را می سازند . اتمهای دیگر نیز به تدریج در اطراف این هسته جمع می شوند و با آرایشی منظم در کنار یکدیگر قرار می گیرند . کوچکترین واحد ساختاری منظم هر بلور را سلول اولیه آن بلور می نامند .

دستگاههای بلورشاختی

در طبیعت شکل سلول اولیه در بلور کانیهای مختلف تفاوت دارد . به طور کلی شش نوع سلول اولیه در نتیجه شش نوع بلور کانی وجود دارد . هر یک از این شش نوع بلور متعلق به یک دستگاه بلور شناختی است . دستگاههای بلور شناختی عبارتند از (مکعبی ٬مربعی ٬راست لوزی ٬تک شیب ٬سه شیب ٬. شش وجهی .
در دستگاه مکعبی هر سه محور ( سه جهت فضایی ) یا هم مساوی و بر هم عمود هستند مانند بلورهای نمک طعام و سولفید آهن .

دستگاه مربعی

:فقط دو محور با هم مساوی هستند اما اندازه محور سوم با آنها یکی نیست . این سه محور نیز بر هم عمود هستند . در این دستگاه ساده ترین بلور به شکل منشور است که سطح قاعده آن مربع است مانند بلورهای اکسید قلع و اکسید تیتان .

دستگاه راست لوزی

:محورها نا مساوی اما بر یکدیگر عمود هستند . ساده ترین بلور در این دستگاه منشوری است که قاعده آن به شکل لوزی یا مستطیل است . مانند بلورهای گوگرد و کربنات کلسیم .

دستگاه تک شیب

:سه محور نابرابرند و دو تا از آنهابر هم عمودند مانند بلورهای میکا٬ تالک و گچ آبدار.

دستگاه سه شیب

:سه محور نابرابرند و هیچیک بر هم عمود نیستند . در بلور ساده سه شیب همه وجه ها متوازی الاضلاع هستند . مانند بلورهای گروهی از فلدسپاتها .

دستگاه شش وجهی

:چهار محور وجود دارد که طول سه محور آن برابر است . این سه محور در یک صفحه قرار دارندو با هم زاویه ١٢٠ درجه می سازند . محور چهارم عمود بر آنهاست مانند بلورهای کوارتز .

در هر یک از دستگاهها ٬ بلورها را بر اساس تقارن موجود در آنها به رده هایی تقسیم
می کنند . در شش دستگاه بلور شناختی ٣٢ رده بلوری تشخیص داده شده است .
هنگام تشکیل بلورها ٬ اگر فضا و زمان و شرایط مناسب وجود داشته باشد بلورهای درشتی بوجود می آیند . این بلورها را بصورت تک بلور می توان مشاهده و بررسی کرد و رده و دستگاه بلور شناختی آنها را مشخص کرد . اگر شرایط مناسب نباشد ٬ بلورها به اندازه های کوچکتر و بصورت مجموعه ها و توده های ریز تشکیل می شوند . گاهی بلورها به قدری ریزهستند که نمی توان آنها را با چشم دید و برای مطالعه آنهاازذره بین ٬
میکروسکوپهای نوری و ا

 

 

انواع بافت سنگ های آتشفشانی :

 

پورفیریک:

بلورهای درشت یا فنوکریست در متن ریز بلور یا شیشه ای.

بافت اینترسرتال:

در بین کانی های سنگ فضاهای خالی دیده می شود که این فضاها با شیشه یا محصول دگرسانی آن پر می شود.

بافت تراکیتی:

نوعی بافت پورفیریک با خمیره میکرولیتی یا میکرولیتی –شیشه ای که در آن میکرولیت های فلدسپار، حالت جریانی دارند.

بافت اسفرولیتی:

بافتی که در آن شیشه ای فلدسپاری و سیلیسی به صورت شعاعی متبلور شده اند.

بافت شیشه ای:

قسمت اعظم سنگ از شیشه تشکیل شده و گاهی حالت جریانی دارد که بافت شیشه ای جریانی می گویند.

:

بلورهای سنگ و شیشه به حالت دم پرستویی و حاصل سرد شدن یا تبلور سریع می باشند.

بافت اسپینیفکیس:

بافتی که در سنگ های اولترامافیک خروجی ( گدازه کوماته ایت ) دیده می شود. در این بافت الیوین ها و پیروکسن ها به صورت اسکلتی، داربستی یا زنجیره ای دیده می شوند.

 

انواع سنگ های آتشفشانی:

 

سنگ داسیتی – ریولیتی:

دارای فنوکریستهای کوارتز همراه با کانی فلدسپار و پلاژیوکلاز در یک زمینه دانه ریز فلدسپار و کوارتز. این سنگ ها معادل آتشفشانی سنگ های گرانیتی می باشند.

سنگ تراکیتی:

حجم اصلی این سنگ ها را فلدسپار به ویژه فلدسپات آلکالن تشکیل می دهد که به صورت فنوکریست و خمیره سنگ یافت می شود.

سنگ آندزیت و بازالت:

فراوانترین سنگ های آتشفشانی که دارای کانی های رنگین زیادی است. مانند تراکیتها، فنوکرسیت کوارتز وجود ندارد ولی فنوکرسیت پلاژیوکلاز و کانی های رنگین زیاد است. در خمیره نوع سنگ فلدسپار آلکالن وجود ندارد و خمیره عمدتا از پلاژیوکلاز و پیروکسن می باشد.

سنگ های فنولیتی، تفریتی و بازانیت:

تشخیص صحرایی این سنگ ها بسیار مشگل است، مگر اینکه سنگ دارای مقدار زیادی فنوکریست های فلدسپاتوئید مانند لوسیت، نفلین و آنالسیم باشد. این سنگ ها در بازالت آلکالن و مناطق ریفت قاره ای وجود دارد.

سنگ لاتیت:

معادل آتشفشانی سنگ مونزونیتی که در مقایسه بازالت و آندزیت، دارای فلدسپار غنی از پتاسیم می باشد.

سری ماگمایی:

سنگهای آتشفشانی شامل سریهای تولئیتی، کالکوآلکالن، آلکالن و شوشونیتی می باشند.

سری تولئیتی:

شامل بازالت تولئیتی، سنگ های حدواسط و اسیدی می باشد. سری تولئیتی از نظر سدیم و پتاسیم و دیگر عناصر آلکالن و همچنین عناصر خاکی نادر و سیلیس غنی می باشد که در مناطق سازنده و در داخل صفحات و گاهی در مناطق در حال فرورانش یافت می شوند.

 

سری کالکوآلکالن:

یا سری هیپرستن که مانند سری تولئیتی غنی از سیلیس است و درصد Al2O3 آن بیش از 17% است و در مناطق فرورانش دیده می شود.

سری آلکالن:

فقیر از سیلیس، عناصر آلکالن، عناصر خاکی نادر، مواد فرار، ارتوپیروکسن و پیژونیت و حاوی الیوین پایدار و بدون حاشیه واکنشی و دارای فلدسپاتوئید ( نفلین – آنالیسم، لوسیت ) می باشد و در داخل صفحات قاره ای و اقیانوسی دیده می شوند.

سری شوشونیتی:

دارای پتاسیم زیاد نسبت 1= Kzo/ NazO می باشد و در مناطق در حال فرورانش فراوان است ولی مانند کالکوآلکالن نمی تواند شاخص خوبی برای این مناطق باشد، زیرا سری شوشونیتی در داخل صفحات قاره ای نیز دیده می شود. لکترونی و اشعه ایکس استفاده می شود .  O , S مقدمه

در بلورها پراکندگی و فاصله اجزا ٬ دارای نظم هندسی ویژه‌ای است که معمولا" در تمام جهتها یکسان نیست. برخلاف بلورها در جامدهای بی شکل یا غیر بلورین پراکندگی و فاصله اجزای سازنده آنها در همه جهتها یکسان است. از اینرو بعضی از خواص فیزیکی جامدهای غیر بلورین ٬ مانند رسانایی گرمایی ٬ انتشار نور و رسانایی الکتریکی نیز در همه جهتها یکسان است. به این جامدهای غیر بلورین همسانگرد (ایزوتروپ) می‌گویند. چون خواص فیزیکی بیشتر جامدهای بلورین در جهتهای مختلف متفاوت است به آنها ناهمسانگرد می‌گویند. تنها بلورهایی که در دستگاه مکعبی متبلور می‌شوند مانند اجسام غیر بلورین عمل می‌کنند، چون در سه جهت فضایی دارای ابعاد مساوی هستند.

کاربرد ناهمسانگردی

پدیده ناهمسانگردی سبب پیدایش خواصی در بلورها می‌شود که کاربردهای مختلف و مهمی در صنعت دارند. مثلا" اگر بلورهایی مانند کوارتز و یا تورمالین را از دو طرف بکشیم و یا فشار دهیم در جهت عمود بر فشار یا کشش دارای بار الکتریکی مخالف یکدیگر می‌شوند. اگر جهت این فشار یا کشش را عوض کنیم نوع بار الکتریکی تغییر می‌کند، به این پدیده پیزوالکتریک می‌گویند.
گرما در بعضی از بلورها الکتریسته ایجاد می‌کند و سبب می‌شود یک سوی آنها بار مثبت و سوی مقابل بار منفی بیابد. در نتیجه میان این دو سو اختلاف پتانسیل الکتریکی بوجود می‌آید. همچنین اگر به این بلور جریان الکتریکی متناوب وصل کنیم، بلورها به تناوب منبسط و منقبض می‌شوند و بر اثر ارتعاش ٬ صوت تولید می‌کنند. از این خاصیت برای تولید صوت ٬ ماورای صوت ٬ نوسانهای الکتریکی ٬ ساختن میکروفونهای بلوری و سوزن گرامافون استفاده می‌شود.

خواص نیم رسانایی

بعضی از بلورها مانند بلور عنصرهای ژرمانیم ٬ سیلیسیم و کربن خاصیت نیم رسانایی دارند و تا اندازه‌ای جریان الکتریکی را از خود عبور می‌دهند. اگر بلورهای نیم رسانا را گرما دهیم و یا در مسیر تابش نور قرار دهیم٬ مقاومت الکتریکی آنها کم می‌شود و الکتریسیته را بهتر عبور می‌دهد. نیم رساناها در صنایع الکترونیک و مخابرات بصورت دیود و ترانزیستور و قطعه‌های دیگر الکترونیکی بکار می‌روند. دیود یا یکسو کننده از دو قطعه بلور نیمه رسانا ساخته می‌شود و برای یکسو کردن جریانهای متناوب بکار می‌رود. ترانزیستور از سه قطعه بلور نیم رسانا تشکیل می‌شود و برای تقویت جریانهای ضعیف و یکسو کردن جریان متناوب بکار می‌رود. دیودها و ترانزیستورها از قسمتهای اصلی گیرنده‌ها و فرستنده‌های رادیو و تلویزیون هستند.

پدیده دو شکستی

بعضی از بلورها نور را به دو دسته پرتو تقسیم می‌کنند، بر اثر این پدیده در کانیهای شفاف ٬ مانند کربنات کلسیم شکست مضاعف ایجاد می‌شود. اگر نوشته‌ای را زیر کربنات کلسیم قرار دهیم بصورت دو نوشته دیده می‌شود.
بعضی از بلورها خاصیت جذب انتخابی دارند. مانند بلور تورمالین که پرتوهای نور را به دو دسته تقسیم می‌کند. یک دسته آنها را جذب می‌کند و دسته دیگر را از خود عبور می‌دهد. از این خاصیت برای ساختن فیلمها و عدسیهای قطبنده (پلاریزان) و برای کاهش شدت نور چراغهای اتومبیل استفاده می‌شود. عدسیهای قطبنده را در ساختن ابزارهای نوری مانند میکروسکوپهای قطبنده (پلاریزان) را از ورقه نازک پولاروید (ورقه شفاف و نازک نیترات سلولز) می‌پوشانند.

خواص ساختاری

بعضی از ویژگیهای بلورها به نوع و موقعیت پیوند بین مولکولهای آنها بستگی دارد. مثلا" هر چه پیوند اجزای یک بلور قویتر باشد نقطه ذوب آن بالاتر و سختی و مقاومت آن بیشتر است، مانند بلورهای الماس و گرافیت که از نظر ترکیب شیمیایی یکسان هستند و هر دو از کربن تشکیل شده‌اند، اما به دلیل تفاوت در پیوند شیمیایی میان اتمهای آنها سختی و مقاومت گرافیت کم ، اما سختی و مقاومت الماس بسیار زیاد است. بعضی از بلورها به سبب شکل پیوندهای داخلی ٬ در امتدادهای معینی به آسانی می‌شکنند، مانند بلور نمک طعام و بعضی به آسانی ورقه ورقه می‌شوند، مانندبلورهای میکا. از خاصیت سختی و مقاومت بلورها در ساختن انواع کاغذها و تیغه‌های سمباده و همچنین در س

مقدمه

شاید به زودى تصور متداول درباره الماسها به کلى دگرگون شود. الماسهایى که بخاطر زیبایى ، کمیاب بودن و زمان طولانى تولیدشان ارزش فوق العاده‌اى داشتند، امروزه در آزمایشگاه و در مدت زمانى حدود یک ساعت بوجود مى‌آیند. اینکه این دگرگونى چه تأثیرى در صنعت جواهرسازى یا قیمت الماسهاى طبیعى در بازار خواهد داشت هنوز در پرده‌اى از ابهام است. اما درباره نقش این الماسهاى آزمایشگاهى در تکنولوژى ، شایعه‌هایى برخاسته از مجامع علمى به گوش مى‌رسد.

بیشتر از هشتاد درصد از الماسهاى معدنى طبیعى به مصارف صنعتى از قبیل ابزارهاى برش یا مواد ساینده براى تراشکارى و پرداخت دیگر سنگهاى قیمتى ، فلزات ، گرانیت و شیشه مى‌رسند. استفاده از الماس به عنوان نیم رسانا نیز نیازمند شرایط ویژه‌اى مثل بالاترین درجه خلوص ، بهترین بلورینگى و تعیین اتمها به لحاظ الکتریکى فعال براى ایجاد گذرگاه الکتریکى در وسیله مورد نظر است.

اما تمامى الماسهاى طبیعى بخاطر نقصها ، ناخالصیها و ساختار ضعیفشان براى مصارف الکترونیکى نامناسبند. حتى با اینکه الماسهاى مصنوعى و طبیعى داراى کیفیت جواهرى بسیار ارزشمند هستند، اما ممکن است بخاطر رگه‌هاى ناچیز ناخالصیها براى استفاده به عنوان نیم رسانا مناسب نباشند. در واقع تنها خالصترین این سنگها در کاربردهاى الکترونیکى پرقدرت از سلفونها گرفته تا کامپیوترهاى شخصى و خطوط ارتباطاتى قابل استفاده‌اند.

دورنماى الماس

میزان ذخیره الماس جهان در سال 1979 بدین شرح می‌باشد. زئیر 120 ، شوروی (سابق) 250 ، آفریقای جنوبی 72 ، بوستوانا 60 ، نامیبیا 15 ، آنگولا 20 ، سیرالئون 6 و لسوتو 5 میلیون قیراط ذخیره دارند. همچنین میزان الماس تولیدی جهان در سال 1979 بدین شرح می‌باشد: زئیر 11160 ، شوروی (سابق) 10700 ، آفریقای جنوبی 7640 ، بوتسوانا 3340 ، نامیبیا 1950 ، عتا 1500 ، آنگولا 750 ، ونزوئلا 750 و سیرالئون با 710 قیراط بیشترین تولید الماس جهان را به خود اختصاص داده‌اند.

تولید الماس

الماس بطور طبیعى تحت فشارهاى زیاد اعماق زمین و در زمانى طولانى شکل مى‌گیرد. اما در آزمایشگاه مى‌توان به کمک دو فرآیند مجزا در زمانى بسیار کوتاهتر الماس تولید کرد. فرآیند فشار بالا _ دما بالا (HP HT) اساساً تقلیدى است از فرآیند طبیعى شکل گیرى الماس در حالى که فرآیند رسوب گیرى بخار شیمیایى (CVD) دقیقاً خلاف آن عمل مى‌کند. در واقع CVD بجاى وارد کردن فشار به کربن براى تولید الماس با آزاد گذاشتن اتمهاى کربن به آنها اجازه مى‌دهد با ملحق شدن به یکدیگر به شکل الماس در آیند.

این دو تکنیک براى اولین بار در دهه 1950 کشف شدند. به گفته باتلر که هفده سال روى تولید الماس با استفاده از تکنیک CVD کار کرده است «از آنجا که پیشگامان تولید الماس بدون فشار بالا در دهه 1950 با تمسخر سایرین از میدان به در شدند. تکنولوژى CVD هنوز دوران کودکى‌اش را سپرى مى‌کند.» هر دو فرآیند قادرند با سرعتى خیره کننده الماسهایى با کیفیت جواهر تولید کنند، اما در نهایت این فرآیند CVD است که بخاطر کنترل ساده ناخالصى و اندازه محصول براى تکنولوژیهاى الکترونیکى مناسب‌ترین خواهد بود.

فرآیند CVD با قرار دادن ذره بسیار کوچکى از الماس در خلأ آغاز مى‌شود. سپس گازهاى هیدروژن و متان به محفظه خلأ جریان مى‌یابند. در ادامه پلاسماى تشکیل شده باعث شکافته شدن هیدروژن به هیدروژن اتمى مى‌شود که با متان واکنش مى‌دهد تا رادیکال متیل و اتمهاى هیدروژن بوجود آیند. رادیکال متیل نیز به ذره الماس مى‌چسبد تا الماس بزرگ شود. رشد الماس در تکنیک CVD ، فرآیندى خطى است، بنابراین تنها عوامل محدودکننده اندازه محصول در این روش بزرگى ذره ابتدایى و زمان قرار دادن آن در دستگاه است.

به گفته دیوید هلیر (D. Hellier) ، رئیس بخش بازاریابى کمپانى ژمسیس ، «فرآیند HP HT نیز با ذره کوچکى از الماس آغاز مى‌شود. هر ذره الماس در محفظه‌هاى رشدى به اندازه یک ماشین لباسشویى ، تحت دما و فشار بسیار بالا درون محلولى از گرانیت و کاتالیزورى فلزى غوطه‌ور مى‌شود. در ادامه تحت شرایط کاملاً کنترل شده‌اى این الماس کوچک به تقلید از فرآیند طبیعى ، مولکول به مولکول و لایه به لایه شروع به رشد مى‌کند.»

گر چه جنرال الکتریک در تولید الماسها به این روش پیشگام است و الماسهاى ساخته شده با تکنیک HP HT را براى مصارف صنعتى به بازار عرضه مى‌کرد اما تا پیش از آنکه کمپانى ژمسیس با ساده سازى این فرآیند امکان تولید نمونه‌هایى با کیفیت جواهر را فراهم کند، هرگز آن الماسها به عنوان سنگهاى قیمتى به فروش نرسیده بودند.

در واقع الماسهاى زینتى مصنوعى بخش کوچک و در عین حال پر سودى از صنعت الماس را تشکیل مى‌دهند. این الماسهاى رنگى که در مقایسه با همتاهاى بى‌رنگ شان فوق العاده کمیاب و در نتیجه بسیار گرانبها ترند با توجه به نوع ناخالصیها در رنگهاى گوناگون از قرمز و صورتى گرفته تا آبى ، سبز و حتى زرد روشن و نارنجى تولید مى‌شوند. در واقع این الماسها مى‌توانند چنان کیفیت بالایى داشته باشند که حتى ماشینهاى ساخته شده براى تشخیص سنگهاى مصنوعى از طبیعى در تفکیکشان از یکدیگر دچار مشکل شوند، همانطور که امروزه برخى از بزرگترین الماس فروشان در صنعت نیز به زحمت از پس آن بر مى‌آیند.

شباهت فوق العاده نمونه هاى مصنوعى و طبیعى باعث شده است تا تاجران الماس براى تشخیص الماسهاى رنگى مصنوعى از سنگهاى طبیعى دست به دامن آزمایشگاههاى الماس بلژیک و دیگر نقاطى شوند که بطور سنتى عهده دار تجزیه و تحلیل و تأیید الماسها از نظر بزرگى قیراط ، رنگ و شفافیت هستند.

تشخیص الماسهای مصنوعی

آزمایشگاه آنتورپ و چند تایى دیگر در سراسر جهان براى تشخیص الماسهاى مصنوعى بطور عمده از دو نوع دستگاه استفاده مى‌کنند. در دستگاه نوع اول با تابش نور به الماس مشخصات طیفى نور جذب یا ساطع شده تجزیه و تحلیل مى‌شود. اگر نشانه‌هایى از الماس مصنوعى مشاهده شد، آزمایشگاه دستگاه دوم را بکار مى‌گیرد که این دستگاه براى آشکار ساختن ساختار درونى کریستال از نور فرابنفش استفاده مى‌کند. این دستگاهها نقصهاى موجود در الماس را حتى در مقیاس میکروسکوپى یا اتمى نیز بررسى مى‌کنند.

در واقع الماسها نیز درست مثل درختان داراى حلقه‌هاى رشدى در اطراف هسته درونى هستند. الماسهایى که در آزمایشگاه تولید یا براى تغییر رنگ دستکارى شده باشند، ساختار رشد متفاوتى از خود نشان مى‌دهند. بنابراین با اینکه آزمایشگاهها با استفاده از این دستگاهها قادر به تشخیص الماسهاى مصنوعى از طبیعى هستند اما نگرانى عمده در صنعت الماس جایى است که افراد بدون این دستگاهها توانایى تشخیص سنگهاى مصنوعى را نخواهند داشت.

الماس مصنوعی

این نوع الماس برای نخستین بار توسط گروهی از دانشمندان سوئدی در سال 1953ساخته شده است. جنرال الکتریک در سال 1954 برای اولین مرتبه با استفاده از گرافیت در فشار 50 تا 60 کیلو بار و دمای 1500 درجه سانتیگراد توانست الماس مصنوعی بسازد.
در روش جدید که توسط ژاپنیها ابداع گردیده ، بخار کربن بر روی یک صفحه سرد جمع می‌شود، ابتدا CH₄ و H₂ در میکروویو در دمای بیش از 2000 درجه سانتیگراد حرارت داده می‌شود و بخار کربن بر روی یک صفحه سرد متمرکز می‌شود.

موارد مصرف الماس

الماس دارای مصارف صنعتی و زینتی است. گر چه الماس را بیشتر به عنوان زینت بخش می‌شناسند، ولی بیش از 80 درصد آن به مصارف صنعتی می‌رسد. میزان الماس مصرفی در صنعت از 74 درصد در سال 1934 به 89 درصد در سال 1979 فزونی گرفته است. مصارف عمده الماس در صنعت جهت برش مواد بسیار سخت نظیر فولادهای آلیاژی و کاربید تنگستن ، ساییدن ، اره کردن سنگ و بتون و حفاریها بکار می‌رود.

تقسیم بندی الماسها بر اساس مصارف صنعتی

الماسها بر اساس مصارف صنعتی آنها به چهار گونه تقسیم می‌شوند:

1.      الماس صنعتی که به علت شکل و رنگ آن ، مصرف زینتی ندارد.

2.      الماس بورت که قطعه‌های کوچک و شکل نامناسب دارد.

3.      الماس کاربونادو که مخلوطی از الماس ، گرافیت و کربن بی‌شکل (آمورف) است.

4.      الماس بالاس

12.5 درصد الماس تولیدی جهان به مصرف ساخت مته‌های حفاری و چاله زنی می‌سرد. 2.5 درصد دیگر هم از الماس تولیدی در ساختن ماشینهای برش و پولیش و 75 درصد دیگر به صورت پودر و یا مواد ساینده به مصرف می‌رسد. مصارف صنعتی الماس به اختصار شامل ، مته‌های الماسی ، مواد ساینده‌ها ، اره‌های الماسی ، لوازم دندانپزشکی و جراحی و دستگاههای برشی و پولیش می‌گردد.

الماس در صنعت الکترونیک

به گفته جیمز باتلر (J.Butler)، یکى از شیمیدانان محقق در آزمایشگاه تحقیقات نیروى دریایى ایالات متحده ، به لحاظ تاریخى سه مشکل عمده سر راه استفاده از الماسهاى طبیعى در کاربردهاى الکترونیکى وجود داشته است. الماسهاى طبیعى همیشه به شکل بازدارنده‌اى براى استفاده همه جانبه گران بوده‌اند و یافتن سنگهاى بزرگ با خلوص کافى نیز بسیار دشوار است. علاوه بر این هیچ دو سنگى دقیقاً شبیه هم نیستند و خواص منحصر به فرد در هر یک مى‌تواند مشکلاتى را در مدارهاى الکترونیکى به بار آورد. آخرین مشکل در استفاده از الماس براى کاربردهاى الکترونیکى و کامپیوترى نیز نیاز به دو نوع الماس یعنى سنگهاى نوع n و p براى هدایت الکترونیکى بوده است.

در دستگاههاى مجتمع باید از هر دو نوع الماس نیمه رساناى n و p استفاده کرد، اما الماسهاى نوع n بطور طبیعى وجود ندارند و الماسهاى نوع p الماس آبى ، به قدرى نادرند که هیچ راه مقرون به صرفه‌اى براى استفاده از آنها پیدا نشده است. به هر حال الماسهاى مصنوعى این مشکلات را برطرف مى‌کنند. به گفته رابرت لینارس (R. Linares) ، بنیان گذار کمپانى آپولو دیاموند براى مثال مى‌توان با افزودن ناخالصى فلز برون به الماس ، نوع P یعنى الماس آبى را تولید کرد.

بطور مشابه دانشمندان مى‌توانند با افزودن فسفر به الماسهاى بى رنگ ، الماس نوع n را نیز تولید کنند. ما براى استفاده از الماس به نوع نیمه رسانا در دستگاههاى الکترونیکى پرقدرت نیاز به ترکیبى لایه‌اى از این دو نوع الماس داریم. علاوه بر این با توجه به اینکه الماسهاى بى‌رنگ خالص در عمل بیشتر از آنکه رسانا باشند عایق هستند، مى‌توان لایه‌هایى از آنها را به این ترکیب افزود.

امروزه نیم رساناهاى بسیارى مثل سیلیکون در گستره وسیعى از دستگاههاى الکترونیکى بکار مى‌روند. اما الماس با توجه به دامنه تغییرات حرارتى و سرعت فوق العاده بیشترش ، تنها در مقایسه با خلاء است که عنوان دومین نیم رساناى برتر جهان را به خود اختصاص مى‌دهد. الماس با داشتن چنین ویژگیهایى و بخصوص امروز که آزمایشگاه قادر به تولید سنگهاى خالص و ناخالص کنترل شده‌اند، مى‌تواند پایه گذار انواع سراسر نوینى از دستگاههاى الکترونیکى پرقدرت باشد. با اینکه استفاده از الماس در صنایع الکترونیک به چند دهه دیگر واگذار شده است، اما به اعتقاد لینارس این سنگ قیمتى صنایع نیم رسانا سازى را به کلى دگرگون خواهد کرد.

برخى از کاربردهاى عملى الماس

·         لوازم الکترونیکى ولتاژ و توان بالا مثل ترنهاى سریع السیر.

·         دستگاههاى فرکانس بالا مثل رادارهاى پرقدرت و ایستگاههاى مخابراتى سلولى.

·         دستگاههاى میکرو و نانو الکترو مکانیکى مثل ساعتها و فیلترهاى تلفنهاى سلولى.

·         محاسبات کوانتومى مثل موارد مورد نیاز در ارتباطات امن.

·         آشکارساز پرتوهاى پر انرژى مثل پرتو سنجهاى پزشکى.

·         اپتیک و لیزرهاى پرقدرت مثل آنچه در کابل و خطوط تلفن یا پنجره شاتلهاى فضایى بکار می‌رود.

·         الکترودهاى الماسى مقاوم به خوردگى که مى‌تواند محیطهاى آلوده را پاک کند.

اعت سازی استفاده می‌کنند.

O₂ , S H₂ , H₂ , N H₃ , C H₄ ,