ابزارهای سنگی و اشیاء فلزی بجا مانده از تمدن کهن، کاشی کاری ها و لعاب کاری های ابنیه تاریخی، ظروف سفالینه و خشتی و آجری، بناهای سنگی همچون تخت جمشید و پاسارگاد بخشی از
آثار باشکوه و زیبای متعلق به تمدن چند هزار ساله ایران زمین هستندکه بعضی از اشیاء بجای مانده در موزه های ایران و جهان ستایش بینندگان را بهمراه دارد و یادآور تلاش کاوشگران، معدنکاران و هنرمندانی است که از دیر باز سنگها و کانیها را می شناخته و راههای استخراج آن را هم میدانسته اند. در مورد زادگاه دانش کانی شناسی و زمین شناسی عقاید متفاوتی وجود دارد. اما آنچه که از گذشته بجای مانده نشان از دانش فراوان نیاکان فروهر ایرانی از زمین شناسی است. پیشرفت علوم کانی شناسی را بایستی در استخراج معادن جستجو کرد و لذا رومیان باستان که در کشورهای لهستان، مجارستان و منطقه بوهم آلمان معادن استخراجی داشته اند از پیشگامان این فن می دانند.در مورد تاریخچه کاربرد مواد معدنی بیتمن می گوید: بشر از میان فلزات طلا را قبل از سایر فلزات می شناخته است و قبل از آن از کانیهای غیر فلزی برای ساخت ابزارهای شکار، دفاع از خود و وسائل کشاورزی استفاده می کرده است. پس از طلا، مس و در عصر فلزات با آلیاژ ها و انواع آن آشنا بوده و بر همین اساس عصر های آهن، مفرغ و برنز تقسیم بندی شده اند.بشر اولیه جهت تهیه ابزارهای سنگی بدنبال سنگهائی سخت و مقاوم با لبه های تیز و برنده بوده که کانیهای کوارتز و ابسیدین در میان ابزارهای یافت شده در آثار بجای مانده بارزترین است.نحوه استفاده و شیوه های بکارگیری از این ابزار ها چنان در پیشرفت و رشد تمدن بشری موثر بوده که بر پایه آن سه دوره پارینه سنگی، میان سنگی و نوسنگی بنیاد نهاده شده است.استفاده از خاک رس در ساخت ارگ های باستانی و پس از آن کاربرد رس پخته در اینگونه بناهای تاریخی و ظروف سفالینه بمنظور انبار کردن غلات مرسوم بوده است. مصریان در ۳۰۰۰ سال قبل از میلاد و چینی ها قرنها پیش از میلاد با استفاده از مخلوط خاک رس با کوارتز و فلدسپات ظروف چینی را می ساختند که به همه دنیا صادر می شد . در حالیکه اروپا در قرن پانزدهم میلادی به این فن آوری دست پیدا کرد.
● تاریخ کانی شناسی
در دوره پیش از تاریخ، مردم عهد باستان از سنگهای آهکی برای ساخت خانه های خود استفاده می کردند. استفاده از خاک رس بعنوان ملات و گاه پرچین مرسوم بوده و با کشف سنگ آتشزنه یا چخماق(سیلکس) از آن برای ساخت ابزار کار(داس و تبر) نیز استفاده میکردند. آثار بجای مانده در مناطق کرمانشاه، لرستان و میناب قدمتی حدود ۱۰۰ هزار تا ۷۵ هزار سال پیش را نشان می دهند.آثار بدست آمده از حفریات هوکریده ۱۹۶۶ در منطقه کوهبنان کرمان بخوبی جایگاه ابسیدین را در صنایع مشرق زمین معین می نماید. بازمانده اشیاء کوهبنان نشان می دهد که ساکنان این مناطق در اواخر هزاره نهم و اوایل هزاره هشتم پیش از میلاد از تکنولوژی بسیار پیشرفته ای در صنعت ابزار سازی برخوردار بوده اند . به احتمال زیاد ابسیدین مورد نیاز از معدن بصیران در شمال یا از معادن اطراف بم در جنوب تامین می شده است.اواخر هزاره هفتم و اوائل هزاره ششم در ایران را مرحله گذر از دوره نوسنگی به دوره فلزات می دانند و این در حالی است که بگفته اسمیرنوف دوره نوسنگی تا اواخر هزاره چهارم در اروپا ادامه داشته است.ساکنان تل ابلیس کرمان( کرمان شناسی، محمدرحیم صراف) نخستین قوم ایرانی بوده اند که کانسارهای مس پیرامون خود را شناخته و به آن دسترسی داشته اند. و با ذوب این کانه در ظروف سفالینه به ساخت وسائل زندگی می پرداخته اند. ایشان می گویند که این ساکنان در ۶۰۰۰ سال قبل به ارزش و اهمیت مس در اطراف دهکده خویش پی برده بوده اند. استفاده از کانیهای کربناته مس (نظیر مالاکیت و آزوریت) و سولفور مس
(کالکوپیریت) در این زمان ثابت شده است.در هزاره چهارم استفاده از فلزات برای ساختن ابزار جایگاه خوبی پیدا نموده بود اما هنوز از سنگ نیز استفاده میکرده اند. آثار مس چکش کاری شده نشان می دهد که هنوز در تکنولوژی ذوب مس متبحر نشده بودند. جواهرات فراوان مزین به نگین های عقیق و فیروزه به جذابیت بیشتر این آثار کمک شایانی نموده است.اشیاء مسی، سربی و نقره ای این دوران گویای گسترش فعالیت های معدنی این دوران است. یکی از مکانهای استفاده از مفرغ و آهن در نقشه خاورمیانه کوهبنان است.
در هزاره سوم پیش از میلاد شهداد مرکز رونق صنعتی و معدنی و بازرگانی بوده است. در این محل کارگاههای فلز کاری(مس، مفرغ، نقره و سرب) و سفالگری و سنگ تراشی که از سنگ صابون(سرپانتینیت) و سنگ مرمر ابزار می ساخته اند برپابوده است. در این زمان از کوهبنان بعنوان مرکز تولید توتیا یاد می کنند. آثار معدنی استفاده از اکسید روی در این مناطق به اثبات رسیده است. استفاده از سنگ صابون و وجود کارگاههای تولید این ابزار و اشیاء، در آثار تپه یحیی(جنوب دشت صوغان شهرستان بافت) و کشف چهار محل استخراج در شعاع ۲۵ کیلومتری این محل نشان از مصرف و صادرات سنگ صابون از این ناحیه به سرتاسر منطقه در این دوران بوده است.در اروپا ثابت شده است که در هزاره دوم پیش از میلاد گذار از عصر سنگ به عصر مس به تدریج صورت گرفته اما در ایران آغاز عصر مفرغ(برنز) مقارن با همین زمان است.در هزاره یکم قبل از میلاد ساکنین ایران زمین مدتی است شهر نشینی را تجربه کرده و با انواع سنگهای ساختمانی جهت ساخت ابنیه آشنائی داشتند. در این هنگام در نوشته های آسوری آمده است که ایرانیان کانه های سولفوری را در کوره های بلند هفت فوتی(۲ متر) تسویه می کرده اند. استعمال روزافزون آهن اوضاع اقتصادی را دگرگون نمود زیرا معادن آهن بسیار متنوع تر و غنی تر از معادن مس بود و مناطقی که قبلا از اهمیت چندانی برخوردار نبودند اهمیت یافتند. هرچند استفاده از آهن در فلات ایران موسوم به این دوران است اما از اهمیت استفاده از مس و مفرغ کاسته نشد. در نیمه نخست هزاره یکم دولت ایرانی ماد در بخش باختری ایران پدیدآمد. در این زمان که بعنوان "عصر تاریخ ایران" از آن یاد می کنند ساکنان ایران صنعتگرانی داشته که با بسیاری از سنگها و کانیها و حتی نحوه جایگیری آنها در زمین و گداز فلزات آشنا بوده اند.در نیمه دوم هزاره یکم پیش از میلاد با تاسیس امپراتوری پارسیان و اعتلاء تمدن ایرانی نه تنها شناخت زمین و بهره برداری از منابع نهفته در درون آن میسر شد بلکه در زمینه های زمین شناسی مهندسی همچون راهسازی، سدسازی، حفر کانال و پل سازی گسترش یافت. شناخت مواد نفتی و قیر از سده ششم پیش از میلاد در ایران آغاز شده بود و از چاههای نفت باکو استخراج صورت میگرفته است. دولت هخامنشی در این دوران پهنه فرمانروائی خود را تا رود سیحون و آنسوی رود سند در شرق و رود دانوب در اروپا و حتی تا لیبی در افریقا گسترش داد و فن معدنکاری و استخراج سنگها و فلزات در تمام امپراتوری هخامنشی گسترش یافت. در این دوران در هنگام سلطنت داریوش حفر کانال سوئز در مصر، آبراهه آتوس در یونان، راههای شاهی از دریای مدیترانه تا شوش و تخت جمشید با بیش از ۲۶۰۰ کیلومتر طول و سد سازی های بر روی دجله و فرات و رود کر نشانه عظمت تمدن ایرانی و هوش ایرانیان در زمین شناسی مهندسی آن دوران بوده است.از فعالیت های دوره سلوکیان و پارت ها میتوان به احداث جاده ابریشم(معبر اتصال شرق به غرب)، شهرهای داراب گرد و تیسفون و ساختمان معابد آناهیتا در کنگاور و ابداع سیستم تاق زنی و قوسهای عرضی در ساختمان و پل سازی اشاره کرد.در دوره ساسانیان صنایع معدنی و هنرهای وابسته به آن مانند گوهر سازی و فلز کاری رونق به سزائی داشت که ثروت ایرانیان را بگونه ای افسانه ای افزایش داد که در موزه های ایران و جهان نمونه هائی از آن در دسترس است. معدن قلعه زری در شمال کرمان متعلق به زمان ساسانیان است و دژی باستانی در کنار آن احداث شده بود که محل نگهداری فراورده های معدنی بوده است. در این معدن طلا همراه با مس یافت می شود.از آغاز اسلام تا دوره صفویان از فعالیت معدنی در ایران اطلاع چندانی در دسترس نیست اما به نظر می رسد که تا چندی این فعالیت ها باز ایستاده و سپس در زمان خلافت خلفای عرب مجددا به راه افتاده اند. در این دوران دانشمندانی نظیر ابونصر فارابی، بوعلی سینا، ابوریحان بیرونی و زکریای رازی در زمینه کانی شناسی و زمین شناسی مطالعاتی را انجام داده و رساله هائی را هم منتشر کرده اند .بوعلی سینا دانشمند ایرانی مواد معدنی را به چهار دسته سنگها، فلزات ( ذابیات ) مواد سوختنی ( کباریت ) و نمک ها ( املاح ) تقسیم کرده است.ابوریحان بیرونی در کتاب "الجماهر فی معرفه الجواهر" نیز نظریاتی در مورد تعیین وزن مخصوص کانیها ارائه نموده است که تا به امروز معتبر است.زکریای رازی نیز در کتاب "سرالاسرار و الاحجار" به فواید داروئی و کیمیاگری بعضی کانیها اشاره کرده است.
● تعریف کانی
زمین از انواع سنگهای رسوبی،آذرین و دگرگونی تشکیل شده است. سنگها از تجمع کانیها و کانیها از اجتماع اتمها بوجود آمده اند. بعبارتی جهت درک مفاهیم مربوط به تشکیل سنگها در ابتدا باید کانیها را بشناسیم و قبل از آن برای شناخت کانیها بایستی اصول اولیه و اساسی اتمها را بدانیم که چطور و چگونه با یکدیگر برای تشکیل کانیها مشارکت می کنند. طبق تعریف کانی یا مینرال جسمی است جامد، متشکل از عناصر یا ترکیبات طبیعی، همگن و متبلور که با ترکیب شیمیائی معین در زمین یافت میشود. همه کانیها بجز شبه کانیها در ۷ سیستم تبلور شناخته شده متبلور می گردند. مطابق تعریف مایعات نفتی و گازی و قیر نمی تواند کانی قلمداد شود و شیشه نیز چون متبلور نیست جزء کانی ها طبقه بندی نمی شود.کانیها در طبیعت به اشکال گوناگون در کنار هم جمع می شوند انواع گردهمائی کانیها عبارتند از: بلورین، دانه ای، فیبری، ورقه ای، ستونی، تخته ای و ….
● خواص کانیها
کانیها را با استفاده از خواص گوناگون آنها از یکدیگر متمایز می کنند و بر اساس خصوصیات مشترک برای سهولت در مطالعه آنها طبقه بندی می نمایند.
در زیر مهمترین خواص کانیها نوشته شده است.
شفافیت/ کانیها بر این اساس به سه گروه شفاف، نیمه شفاف و کدر دسته بندی می شوند
رنگ / رنگ کانی در بسیاری از مواقع وجه تمایز کانی از دیگر کانیها است
رنگ خاکه / رنگ بجا مانده کانی بر روی کاشی بدون لعاب
جلاء / جلاء فلزی، شبه فلزی، چرب، مرواریدی، الماسی، ابریشمی و شیشه ای و ….
سختی / بر اساس سختی کانیها بین ۱ تا ۱۰ طبقه بندی می شوند سختی ۱ کانی تالک و سختی ۱۰ کانی الماس است.
وزن مخصوص کانیها / با توجه به نوع عناصر متشکله آن وزن مخصوص متغیر دارند.
بو / بوی گوگرد یا ترکیبات آرسنیک دار مانند زرنیخ که بوی سیر می دهند
مزه / مانند نمک که مزه شور دارد
رخ / سطوحی که کانی در امتداد آن سطوح بسادگی جدا میگردد مانند رخ آسان میکاها
سطح شکست / سطوحی از کانی که بر اثر ضربه به شکلی خاص می شکند مانند شکست صدفی در کانی کوارتز
خاصیت هدایت گرمائی/ بخصوص فلزات که خاصیت هدایت گرمائی خوبی دارند
خاصیت هدایت جریانهای الکتریکی / غالبا در فلزات مشاهده میشود
خاصیت مغناطیسی / سه گروه دیا، پارا و فروماگنتیسم بر اساس مقدار شدت و ضعف مغناطیسی کانیها
خاصیت ارتجاعی / در فلزات از این خاصیت در مفتول شدن فلز و چکش خوار بودن آن استفاده می شود
خاصیت قابلیت خمش / مانند میکاها
خاصیت شکنندگی / مانند شیشه
خاصیت لومینه سانس / خاصیت درخشش بر اثر تابش نور انواع فلئورسانس و فسفر سانس
خاصیت رادیو اکتیویته / انتشار امواج آلفا، بتا و گاما
خاصیت پیزو الکتریسیته / خاصیت الکتریسیته تحت فشار یا کشش مانند کانی کوارتز در
گرامافون و قطعات الکترونیکی
خاصیت پیرو الکتریسیته / خاصیت الکتریسته بر اثر تغییرات گرمائی مانند کانی تورمالین
● راههای شناسائی کانیها
برای شناخت کانیها روشهای زیر مهمترین روشها هستند.
▪ مطالعه بلور شناسی و نمونه دستی و تهیه مقاطع نازک و استفاده از میکروسکوپ پلاریزان
▪ روش تجزیه و آنالیز مرطوب سنگ یا کانی به روش های کالوریمتری، گراویمتری و ولومتریک
▪ روشهای اسپکترومتری جرمی، اشعه ایکس و فلوئورسانس
▪ آنالیز الکترون میکروپروب
● طبقه بندی کانیها
تاکنون بیش از ۳۵۰۰ کانی شناسائی شده است. که آنها ۲۰۰ کانی مهمترین می باشند. که از میان همه آنها کوارتز و پلاژیوکلاز بیش از دوسوم حجم پوسته را می سازند.و کانیهای کوارتز، فلدسپار، پیروکسن، اولیوین، سیلیکاتهای آبدار بیش از ۹۰ درصد حجم زمین را تشکیل می دهند. بطور کلی بخش اعظم سنگهای رایج زمین از ۱۲ کانی شناخته شده بوجود آمده اند. که این ۱۲ کانی از ۸ عنصر اکسیژن، سیلیسیوم، آلومینیوم، آهن، منیزیم، کلسیم، پتاسیم و سدیم تشکیل شده اند.از اواسط سده نوزدهم میلادی، ترکیب شیمیائی مبنای رده بندی کانیها قرار گرفت و بر این اساس کانیها بر حسب نوع آنیون یا گروه آنیونی تقسیم بندی می شوند. دلایل فراوانی برای اعتبار این نوع رده بندی وجود دارد.بعدها مشخص شد که ترکیب شیمیائی و ساختار درونی ذات یک کانی را معین می کنند و لذا با استفاده از پرتوایکس و مطالعه ساختارهای درونی کانیها طبقه بندی جامع زیر ارائه شد. که اکنون مورد قبول بسیاری از کانی شناسان و زمین شناسان است.
ابتدا کانیها به دو گروه بزرگ سیلیکاتها و غیر سیلیکاتها تقسیم می گردند.
گروه غیر سیلیکاتها که دارای ۱۴ زیر گروه است که در جدول زیر آمده است.
زیرگروه فلزات آزاد / مانند طلا ، نقره، الماس، گرافیت و ….
زیرگروه سولفید ها / مانند کالکوپیریت، پیریت و …..
زیرگروه سولفوسالت ها / مانند انارژِیت و تتراهدریت
زیرگروه اکسید ها / مانند هماتیت و مگنتیت و کوپریت
زیرگروه نمک ها / مانند نمک طعام و سیلویت
زیرگروه کربناتها / مانند کلسیت و آراگونیت
زیرگروه نیترات ها /مانند نیتراتیت و نیتر
زیرگروه بورات ها / مانند بوراکس و اولکسیت
زیرگروه سولفاتها / مانند باریت، سلستیت، انیدریت و ژیپس
زیرگروه تنگستاتها / مانند ولفرامیت و شیلیت
زیرگروه مولیبداتها / مانند ولفنیت
زیرگروه فسفاتها / مانند آپاتیت
زیرگروه آرسناتها / مانند اریتریت
زیرگروه وانادات ها / مانند وانادینیت
و گروه سیلیکاتها به شش زیر گروه تقسیم می شوند که در جدول زیر به آنها اشاره شده است.
زیرگروه نزو سیلیکاتها(جزیره ای) / مانند اولیوین، گارنت و توپاز
زیر گروه سوروسیلیکاتها(دمبلی) / مانند گروه اپیدوت
زیر گروه سیکلوسیلیکاتها(حلقوی) / مانند تورمالین و بریل
زیر گروه اینوسیلیکاتها(زنجیره ای) / مانند آمفیبولها و پیروکسن ها
زیر گروه فیلوسیلیکاتها(ورقه ای) / مانند میکاها و سرپانتین
زیر گروه تکتوسیلیکاتها(داربستی) / مانند کوارتز و فلدسپارها
● موارد استفاده کانیها
کانیها از دیر باز نقش زیادی را در زندگی بشر داشته اند، از سنگهای تیز برای دفاع و شکار حیوانات و از سنگهای لوح برای ایجاد پرچین و حصار و از خاک برای کشاورزی و ساخت خانه استفاده می کرده اند و سپس با شناخت فلزات به تولید ابزار آلات متعدد پرداخته اند. گوهر ها که از زیبائی، دوام، جذابیت و خصوصیت رازوارانه برخوردار بودند و معمولا کمیاب و بمقدار کم یافت می شدند بعنوان طلسم قدرت و جلوگیری از چشم زخم و بیماری و سمبل اقتدار استفاده میکردند. در ادامه به استفاده های متعدد کانیها بصورت جدول وار اشاره می شود.
▪ گوهر یا جواهر
گوهر کانی است که از راه تراش و صیقل زیبائی کافی برای استفاده در گوهر سازی یا زیورهای شخصی را بدست می آورد. بیشتر گوهر ها کانی هستند. مروارید، کهربا، مرجان و شبق بمعنای دقیق کانی نیستند. تعداد کانی های گوهری محدود است. ۷۰ کانی از ۳۵۰۰ کانی شناخته شده گوهر هستند که تنها ۱۵ کانی از مهم ترین آنها محسوب می شود.
کانیهای گوهری بر مبنای رده بندی
ـ کانیهای غیر سیلیکاتی
فلزات آزاد / مانند الماس(برلیان)
سولفیدها / مانند اسفالریت و پیریت
اکسیدها / مانند زینسیت، کرندوم(یاقوت)، هماتیت، روتیل، آناتاز، کاسیتریت، اسپینل(لعل) و
کریزوبریل(لاجورد)
نمک ها / فلوئوریت
کربناتها / کلسیت، مالاکیت و آزوریت
سولفاتها / ژیپس
تنگستاتها / شیلیت
فسفاتها / آپاتیت و فیروزه
ـ کانیهای سیلیکاتی
نزو سیلیکاتها / اولیوین، گارنت زیرکن کیانیت
سیکلوسیلیکاتها / بریل(زمرد) و تورمالین
اینوسیلیکاتها ژاده ایت/ (یشم) و (نفریت)
▪ کاربرد های زیست محیطی
زباله های شهری و صنعتی موجب آلودگی آبهای سطحی و زیر زمینی می گردد لذا بمنظور جلوگیری از انتقال عناصر و مواد آلاینده موجود در زباله ها می توان مکانهای دفن و تجمع زباله ها را با استفاده از بنتونیت ایزوله نمود.
در زیرمهمترین کانیهایی که در مسائل زیست محیطی کاربرد دارند آمده است.
بنتونیت/ ایزولاسیون مکانهای جمع آوری زباله ها و جذب مواد چربی
زئولیت / تصفیه پساب نیروگاههای اتمی و حذف عناصر رادیواکتیو
سنگ آهک / کنترل آلودگی هوا توسط -----
▪ کاربرد های پزشکی
کاربرد قطعات سرامیکی در ساخت وسائل آزمایشگاهی و قطعات پزشکی و استفاده از سرامیک های ویژه برای ساخت قطعات مصنوعی بدن و موارد فراوانی در ارتوپدی مانند گچ آلاباستر و قطعات نگهدارنده استخوان است.
▪ کاربردهای صنعتی
کانیها بدلیل خواص فیزیکی و شیمیائی ویژه ای که دارند در صنایع مختلف به مصرف می رسند.در حفاری چاههای نفت و گاز، چاههای اکتشافی و آب زیر زمینی و در صنایع مختلف در جدول زیر آمده است.
کانیها
دیر گداز ها / منیزیت، فورستریت، گرافیت، کرومیت و بوکسیت
کمک ذوب / دولومیت، فلوئوریت، بوراکس ،نفلین و دولومیت
حفاری چاههای نفت و گاز/ بنتونیت، باریت، میکا، گرافیت، آهک، ژیپس و نمک
عایق های حرارتی / آسبست ورمیکولیت
کودهای شیمیائی / آپاتیت، کلسیت و بوراکس
پرکننده / کائولن، تالک، باریت و فلدسپات
سرامیک / کائولن، کانیهای رسی، فلدسپات وکوارتز
تصفیه کننده، بی رنگ کننده و جذب کننده / کانیهای رسی، زئولیت وکائولن
مصارف شیمیائی / نمک، گوگرد، پیریت، زرنیخ و باریت
مواد رنگی / گونیت، هماتیت، گرافیت، لیمونیت و مگنتیت
کانیهای قیمتی / فیروزه، عقیق، ژاده ایت و اوپال
ساب و پولیش / الماس، کرندوم، توپاز و گارنت
خواص دی الکتریک / مسکویت و فلوگوبیت
خواص پیروالکتریک / کوارتز وتورمالین
ساخت عدسی و قطعات نوری / فلوئوریت، کلسیت، مسکویت، کوارتز و ژیپس
بلورهای زینتی و قیمتی / الماس، لعل، زمرد(بریل)، یاقوت(کرندوم)و توپاز
مصارف سنگها و خاکها در تولید محصولات
سیمان / مخلوط خاک رس، مارن، سنگ آهک، گچ و اکسیدهای آهن
مواد سبک (پوکه) عایق صوتی و حرارتی/ پامیس، پرلیت، شیل و اسلیت
سرامیک / خاک رس، فلدسپات و کوارتز
سنگ های تزئینی / انواع سنگ های آذرین، رسوبی و دگرگونی
آیا میدانید علت جرقه زنی در سنگ چخماخ چیست؟
سنگ چخماخ با نام flint معروف میباشد، تیره رنگ می باشد و در شاخه کوارتزها قرار می گیرد Flint نوع کوارتز آلفا می باشد که تا دمای ۵۷۳ درجه سانتیگراد پایداری دارد و به صورت گرهکهایی در گچ و سنگ آهک یافت می شود .از سنگهای حاوی سیلیس SiO۲ كه عموماً منشاء رسوبی دارند می باشد. این سنگها یك پارچه بوده كه به علت نقص ساختمانی در برخورد با یكدیگر جرقه زده و O-۳ آزاد می نماید این سنگ بانام سنگ آتشزنه معروف میباشد
آثار باشکوه و زیبای متعلق به تمدن چند هزار ساله ایران زمین هستندکه بعضی از اشیاء بجای مانده در موزه های ایران و جهان ستایش بینندگان را بهمراه دارد و یادآور تلاش کاوشگران، معدنکاران و هنرمندانی است که از دیر باز سنگها و کانیها را می شناخته و راههای استخراج آن را هم میدانسته اند. در مورد زادگاه دانش کانی شناسی و زمین شناسی عقاید متفاوتی وجود دارد. اما آنچه که از گذشته بجای مانده نشان از دانش فراوان نیاکان فروهر ایرانی از زمین شناسی است. پیشرفت علوم کانی شناسی را بایستی در استخراج معادن جستجو کرد و لذا رومیان باستان که در کشورهای لهستان، مجارستان و منطقه بوهم آلمان معادن استخراجی داشته اند از پیشگامان این فن می دانند.در مورد تاریخچه کاربرد مواد معدنی بیتمن می گوید: بشر از میان فلزات طلا را قبل از سایر فلزات می شناخته است و قبل از آن از کانیهای غیر فلزی برای ساخت ابزارهای شکار، دفاع از خود و وسائل کشاورزی استفاده می کرده است. پس از طلا، مس و در عصر فلزات با آلیاژ ها و انواع آن آشنا بوده و بر همین اساس عصر های آهن، مفرغ و برنز تقسیم بندی شده اند.بشر اولیه جهت تهیه ابزارهای سنگی بدنبال سنگهائی سخت و مقاوم با لبه های تیز و برنده بوده که کانیهای کوارتز و ابسیدین در میان ابزارهای یافت شده در آثار بجای مانده بارزترین است.نحوه استفاده و شیوه های بکارگیری از این ابزار ها چنان در پیشرفت و رشد تمدن بشری موثر بوده که بر پایه آن سه دوره پارینه سنگی، میان سنگی و نوسنگی بنیاد نهاده شده است.استفاده از خاک رس در ساخت ارگ های باستانی و پس از آن کاربرد رس پخته در اینگونه بناهای تاریخی و ظروف سفالینه بمنظور انبار کردن غلات مرسوم بوده است. مصریان در ۳۰۰۰ سال قبل از میلاد و چینی ها قرنها پیش از میلاد با استفاده از مخلوط خاک رس با کوارتز و فلدسپات ظروف چینی را می ساختند که به همه دنیا صادر می شد . در حالیکه اروپا در قرن پانزدهم میلادی به این فن آوری دست پیدا کرد.● تاریخ کانی شناسی
در دوره پیش از تاریخ، مردم عهد باستان از سنگهای آهکی برای ساخت خانه های خود استفاده می کردند. استفاده از خاک رس بعنوان ملات و گاه پرچین مرسوم بوده و با کشف سنگ آتشزنه یا چخماق(سیلکس) از آن برای ساخت ابزار کار(داس و تبر) نیز استفاده میکردند. آثار بجای مانده در مناطق کرمانشاه، لرستان و میناب قدمتی حدود ۱۰۰ هزار تا ۷۵ هزار سال پیش را نشان می دهند.آثار بدست آمده از حفریات هوکریده ۱۹۶۶ در منطقه کوهبنان کرمان بخوبی جایگاه ابسیدین را در صنایع مشرق زمین معین می نماید. بازمانده اشیاء کوهبنان نشان می دهد که ساکنان این مناطق در اواخر هزاره نهم و اوایل هزاره هشتم پیش از میلاد از تکنولوژی بسیار پیشرفته ای در صنعت ابزار سازی برخوردار بوده اند . به احتمال زیاد ابسیدین مورد نیاز از معدن بصیران در شمال یا از معادن اطراف بم در جنوب تامین می شده است.اواخر هزاره هفتم و اوائل هزاره ششم در ایران را مرحله گذر از دوره نوسنگی به دوره فلزات می دانند و این در حالی است که بگفته اسمیرنوف دوره نوسنگی تا اواخر هزاره چهارم در اروپا ادامه داشته است.ساکنان تل ابلیس کرمان( کرمان شناسی، محمدرحیم صراف) نخستین قوم ایرانی بوده اند که کانسارهای مس پیرامون خود را شناخته و به آن دسترسی داشته اند. و با ذوب این کانه در ظروف سفالینه به ساخت وسائل زندگی می پرداخته اند. ایشان می گویند که این ساکنان در ۶۰۰۰ سال قبل به ارزش و اهمیت مس در اطراف دهکده خویش پی برده بوده اند. استفاده از کانیهای کربناته مس (نظیر مالاکیت و آزوریت) و سولفور مس
(کالکوپیریت) در این زمان ثابت شده است.در هزاره چهارم استفاده از فلزات برای ساختن ابزار جایگاه خوبی پیدا نموده بود اما هنوز از سنگ نیز استفاده میکرده اند. آثار مس چکش کاری شده نشان می دهد که هنوز در تکنولوژی ذوب مس متبحر نشده بودند. جواهرات فراوان مزین به نگین های عقیق و فیروزه به جذابیت بیشتر این آثار کمک شایانی نموده است.اشیاء مسی، سربی و نقره ای این دوران گویای گسترش فعالیت های معدنی این دوران است. یکی از مکانهای استفاده از مفرغ و آهن در نقشه خاورمیانه کوهبنان است.در هزاره سوم پیش از میلاد شهداد مرکز رونق صنعتی و معدنی و بازرگانی بوده است. در این محل کارگاههای فلز کاری(مس، مفرغ، نقره و سرب) و سفالگری و سنگ تراشی که از سنگ صابون(سرپانتینیت) و سنگ مرمر ابزار می ساخته اند برپابوده است. در این زمان از کوهبنان بعنوان مرکز تولید توتیا یاد می کنند. آثار معدنی استفاده از اکسید روی در این مناطق به اثبات رسیده است. استفاده از سنگ صابون و وجود کارگاههای تولید این ابزار و اشیاء، در آثار تپه یحیی(جنوب دشت صوغان شهرستان بافت) و کشف چهار محل استخراج در شعاع ۲۵ کیلومتری این محل نشان از مصرف و صادرات سنگ صابون از این ناحیه به سرتاسر منطقه در این دوران بوده است.در اروپا ثابت شده است که در هزاره دوم پیش از میلاد گذار از عصر سنگ به عصر مس به تدریج صورت گرفته اما در ایران آغاز عصر مفرغ(برنز) مقارن با همین زمان است.در هزاره یکم قبل از میلاد ساکنین ایران زمین مدتی است شهر نشینی را تجربه کرده و با انواع سنگهای ساختمانی جهت ساخت ابنیه آشنائی داشتند. در این هنگام در نوشته های آسوری آمده است که ایرانیان کانه های سولفوری را در کوره های بلند هفت فوتی(۲ متر) تسویه می کرده اند. استعمال روزافزون آهن اوضاع اقتصادی را دگرگون نمود زیرا معادن آهن بسیار متنوع تر و غنی تر از معادن مس بود و مناطقی که قبلا از اهمیت چندانی برخوردار نبودند اهمیت یافتند. هرچند استفاده از آهن در فلات ایران موسوم به این دوران است اما از اهمیت استفاده از مس و مفرغ کاسته نشد. در نیمه نخست هزاره یکم دولت ایرانی ماد در بخش باختری ایران پدیدآمد. در این زمان که بعنوان "عصر تاریخ ایران" از آن یاد می کنند ساکنان ایران صنعتگرانی داشته که با بسیاری از سنگها و کانیها و حتی نحوه جایگیری آنها در زمین و گداز فلزات آشنا بوده اند.در نیمه دوم هزاره یکم پیش از میلاد با تاسیس امپراتوری پارسیان و اعتلاء تمدن ایرانی نه تنها شناخت زمین و بهره برداری از منابع نهفته در درون آن میسر شد بلکه در زمینه های زمین شناسی مهندسی همچون راهسازی، سدسازی، حفر کانال و پل سازی گسترش یافت. شناخت مواد نفتی و قیر از سده ششم پیش از میلاد در ایران آغاز شده بود و از چاههای نفت باکو استخراج صورت میگرفته است. دولت هخامنشی در این دوران پهنه فرمانروائی خود را تا رود سیحون و آنسوی رود سند در شرق و رود دانوب در اروپا و حتی تا لیبی در افریقا گسترش داد و فن معدنکاری و استخراج سنگها و فلزات در تمام امپراتوری هخامنشی گسترش یافت. در این دوران در هنگام سلطنت داریوش حفر کانال سوئز در مصر، آبراهه آتوس در یونان، راههای شاهی از دریای مدیترانه تا شوش و تخت جمشید با بیش از ۲۶۰۰ کیلومتر طول و سد سازی های بر روی دجله و فرات و رود کر نشانه عظمت تمدن ایرانی و هوش ایرانیان در زمین شناسی مهندسی آن دوران بوده است.از فعالیت های دوره سلوکیان و پارت ها میتوان به احداث جاده ابریشم(معبر اتصال شرق به غرب)، شهرهای داراب گرد و تیسفون و ساختمان معابد آناهیتا در کنگاور و ابداع سیستم تاق زنی و قوسهای عرضی در ساختمان و پل سازی اشاره کرد.در دوره ساسانیان صنایع معدنی و هنرهای وابسته به آن مانند گوهر سازی و فلز کاری رونق به سزائی داشت که ثروت ایرانیان را بگونه ای افسانه ای افزایش داد که در موزه های ایران و جهان نمونه هائی از آن در دسترس است. معدن قلعه زری در شمال کرمان متعلق به زمان ساسانیان است و دژی باستانی در کنار آن احداث شده بود که محل نگهداری فراورده های معدنی بوده است. در این معدن طلا همراه با مس یافت می شود.از آغاز اسلام تا دوره صفویان از فعالیت معدنی در ایران اطلاع چندانی در دسترس نیست اما به نظر می رسد که تا چندی این فعالیت ها باز ایستاده و سپس در زمان خلافت خلفای عرب مجددا به راه افتاده اند. در این دوران دانشمندانی نظیر ابونصر فارابی، بوعلی سینا، ابوریحان بیرونی و زکریای رازی در زمینه کانی شناسی و زمین شناسی مطالعاتی را انجام داده و رساله هائی را هم منتشر کرده اند .بوعلی سینا دانشمند ایرانی مواد معدنی را به چهار دسته سنگها، فلزات ( ذابیات ) مواد سوختنی ( کباریت ) و نمک ها ( املاح ) تقسیم کرده است.ابوریحان بیرونی در کتاب "الجماهر فی معرفه الجواهر" نیز نظریاتی در مورد تعیین وزن مخصوص کانیها ارائه نموده است که تا به امروز معتبر است.زکریای رازی نیز در کتاب "سرالاسرار و الاحجار" به فواید داروئی و کیمیاگری بعضی کانیها اشاره کرده است.
● تعریف کانی
زمین از انواع سنگهای رسوبی،آذرین و دگرگونی تشکیل شده است. سنگها از تجمع کانیها و کانیها از اجتماع اتمها بوجود آمده اند. بعبارتی جهت درک مفاهیم مربوط به تشکیل سنگها در ابتدا باید کانیها را بشناسیم و قبل از آن برای شناخت کانیها بایستی اصول اولیه و اساسی اتمها را بدانیم که چطور و چگونه با یکدیگر برای تشکیل کانیها مشارکت می کنند. طبق تعریف کانی یا مینرال جسمی است جامد، متشکل از عناصر یا ترکیبات طبیعی، همگن و متبلور که با ترکیب شیمیائی معین در زمین یافت میشود. همه کانیها بجز شبه کانیها در ۷ سیستم تبلور شناخته شده متبلور می گردند. مطابق تعریف مایعات نفتی و گازی و قیر نمی تواند کانی قلمداد شود و شیشه نیز چون متبلور نیست جزء کانی ها طبقه بندی نمی شود.کانیها در طبیعت به اشکال گوناگون در کنار هم جمع می شوند انواع گردهمائی کانیها عبارتند از: بلورین، دانه ای، فیبری، ورقه ای، ستونی، تخته ای و ….
● خواص کانیها
کانیها را با استفاده از خواص گوناگون آنها از یکدیگر متمایز می کنند و بر اساس خصوصیات مشترک برای سهولت در مطالعه آنها طبقه بندی می نمایند.
در زیر مهمترین خواص کانیها نوشته شده است.
شفافیت/ کانیها بر این اساس به سه گروه شفاف، نیمه شفاف و کدر دسته بندی می شوند
رنگ / رنگ کانی در بسیاری از مواقع وجه تمایز کانی از دیگر کانیها است
رنگ خاکه / رنگ بجا مانده کانی بر روی کاشی بدون لعاب
جلاء / جلاء فلزی، شبه فلزی، چرب، مرواریدی، الماسی، ابریشمی و شیشه ای و ….
سختی / بر اساس سختی کانیها بین ۱ تا ۱۰ طبقه بندی می شوند سختی ۱ کانی تالک و سختی ۱۰ کانی الماس است.
وزن مخصوص کانیها / با توجه به نوع عناصر متشکله آن وزن مخصوص متغیر دارند.
بو / بوی گوگرد یا ترکیبات آرسنیک دار مانند زرنیخ که بوی سیر می دهند
مزه / مانند نمک که مزه شور دارد
رخ / سطوحی که کانی در امتداد آن سطوح بسادگی جدا میگردد مانند رخ آسان میکاها
سطح شکست / سطوحی از کانی که بر اثر ضربه به شکلی خاص می شکند مانند شکست صدفی در کانی کوارتز
خاصیت هدایت گرمائی/ بخصوص فلزات که خاصیت هدایت گرمائی خوبی دارند
خاصیت هدایت جریانهای الکتریکی / غالبا در فلزات مشاهده میشود
خاصیت مغناطیسی / سه گروه دیا، پارا و فروماگنتیسم بر اساس مقدار شدت و ضعف مغناطیسی کانیها
خاصیت ارتجاعی / در فلزات از این خاصیت در مفتول شدن فلز و چکش خوار بودن آن استفاده می شود
خاصیت قابلیت خمش / مانند میکاها
خاصیت شکنندگی / مانند شیشه
خاصیت لومینه سانس / خاصیت درخشش بر اثر تابش نور انواع فلئورسانس و فسفر سانس
خاصیت رادیو اکتیویته / انتشار امواج آلفا، بتا و گاما
خاصیت پیزو الکتریسیته / خاصیت الکتریسیته تحت فشار یا کشش مانند کانی کوارتز در
گرامافون و قطعات الکترونیکی
خاصیت پیرو الکتریسیته / خاصیت الکتریسته بر اثر تغییرات گرمائی مانند کانی تورمالین
● راههای شناسائی کانیها
برای شناخت کانیها روشهای زیر مهمترین روشها هستند.
▪ مطالعه بلور شناسی و نمونه دستی و تهیه مقاطع نازک و استفاده از میکروسکوپ پلاریزان
▪ روش تجزیه و آنالیز مرطوب سنگ یا کانی به روش های کالوریمتری، گراویمتری و ولومتریک
▪ روشهای اسپکترومتری جرمی، اشعه ایکس و فلوئورسانس
▪ آنالیز الکترون میکروپروب
● طبقه بندی کانیها
تاکنون بیش از ۳۵۰۰ کانی شناسائی شده است. که آنها ۲۰۰ کانی مهمترین می باشند. که از میان همه آنها کوارتز و پلاژیوکلاز بیش از دوسوم حجم پوسته را می سازند.و کانیهای کوارتز، فلدسپار، پیروکسن، اولیوین، سیلیکاتهای آبدار بیش از ۹۰ درصد حجم زمین را تشکیل می دهند. بطور کلی بخش اعظم سنگهای رایج زمین از ۱۲ کانی شناخته شده بوجود آمده اند. که این ۱۲ کانی از ۸ عنصر اکسیژن، سیلیسیوم، آلومینیوم، آهن، منیزیم، کلسیم، پتاسیم و سدیم تشکیل شده اند.از اواسط سده نوزدهم میلادی، ترکیب شیمیائی مبنای رده بندی کانیها قرار گرفت و بر این اساس کانیها بر حسب نوع آنیون یا گروه آنیونی تقسیم بندی می شوند. دلایل فراوانی برای اعتبار این نوع رده بندی وجود دارد.بعدها مشخص شد که ترکیب شیمیائی و ساختار درونی ذات یک کانی را معین می کنند و لذا با استفاده از پرتوایکس و مطالعه ساختارهای درونی کانیها طبقه بندی جامع زیر ارائه شد. که اکنون مورد قبول بسیاری از کانی شناسان و زمین شناسان است.
ابتدا کانیها به دو گروه بزرگ سیلیکاتها و غیر سیلیکاتها تقسیم می گردند.
گروه غیر سیلیکاتها که دارای ۱۴ زیر گروه است که در جدول زیر آمده است.
زیرگروه فلزات آزاد / مانند طلا ، نقره، الماس، گرافیت و ….
زیرگروه سولفید ها / مانند کالکوپیریت، پیریت و …..
زیرگروه سولفوسالت ها / مانند انارژِیت و تتراهدریت
زیرگروه اکسید ها / مانند هماتیت و مگنتیت و کوپریت
زیرگروه نمک ها / مانند نمک طعام و سیلویت
زیرگروه کربناتها / مانند کلسیت و آراگونیت
زیرگروه نیترات ها /مانند نیتراتیت و نیتر
زیرگروه بورات ها / مانند بوراکس و اولکسیت
زیرگروه سولفاتها / مانند باریت، سلستیت، انیدریت و ژیپس
زیرگروه تنگستاتها / مانند ولفرامیت و شیلیت
زیرگروه مولیبداتها / مانند ولفنیت
زیرگروه فسفاتها / مانند آپاتیت
زیرگروه آرسناتها / مانند اریتریت
زیرگروه وانادات ها / مانند وانادینیت
و گروه سیلیکاتها به شش زیر گروه تقسیم می شوند که در جدول زیر به آنها اشاره شده است.
زیرگروه نزو سیلیکاتها(جزیره ای) / مانند اولیوین، گارنت و توپاز
زیر گروه سوروسیلیکاتها(دمبلی) / مانند گروه اپیدوت
زیر گروه سیکلوسیلیکاتها(حلقوی) / مانند تورمالین و بریل
زیر گروه اینوسیلیکاتها(زنجیره ای) / مانند آمفیبولها و پیروکسن ها
زیر گروه فیلوسیلیکاتها(ورقه ای) / مانند میکاها و سرپانتین
زیر گروه تکتوسیلیکاتها(داربستی) / مانند کوارتز و فلدسپارها
● موارد استفاده کانیها
کانیها از دیر باز نقش زیادی را در زندگی بشر داشته اند، از سنگهای تیز برای دفاع و شکار حیوانات و از سنگهای لوح برای ایجاد پرچین و حصار و از خاک برای کشاورزی و ساخت خانه استفاده می کرده اند و سپس با شناخت فلزات به تولید ابزار آلات متعدد پرداخته اند. گوهر ها که از زیبائی، دوام، جذابیت و خصوصیت رازوارانه برخوردار بودند و معمولا کمیاب و بمقدار کم یافت می شدند بعنوان طلسم قدرت و جلوگیری از چشم زخم و بیماری و سمبل اقتدار استفاده میکردند. در ادامه به استفاده های متعدد کانیها بصورت جدول وار اشاره می شود.
▪ گوهر یا جواهر
گوهر کانی است که از راه تراش و صیقل زیبائی کافی برای استفاده در گوهر سازی یا زیورهای شخصی را بدست می آورد. بیشتر گوهر ها کانی هستند. مروارید، کهربا، مرجان و شبق بمعنای دقیق کانی نیستند. تعداد کانی های گوهری محدود است. ۷۰ کانی از ۳۵۰۰ کانی شناخته شده گوهر هستند که تنها ۱۵ کانی از مهم ترین آنها محسوب می شود.
کانیهای گوهری بر مبنای رده بندی
ـ کانیهای غیر سیلیکاتی
فلزات آزاد / مانند الماس(برلیان)
سولفیدها / مانند اسفالریت و پیریت
اکسیدها / مانند زینسیت، کرندوم(یاقوت)، هماتیت، روتیل، آناتاز، کاسیتریت، اسپینل(لعل) و
کریزوبریل(لاجورد)
نمک ها / فلوئوریت
کربناتها / کلسیت، مالاکیت و آزوریت
سولفاتها / ژیپس
تنگستاتها / شیلیت
فسفاتها / آپاتیت و فیروزه
ـ کانیهای سیلیکاتی
نزو سیلیکاتها / اولیوین، گارنت زیرکن کیانیت
سیکلوسیلیکاتها / بریل(زمرد) و تورمالین
اینوسیلیکاتها ژاده ایت/ (یشم) و (نفریت)
▪ کاربرد های زیست محیطی
زباله های شهری و صنعتی موجب آلودگی آبهای سطحی و زیر زمینی می گردد لذا بمنظور جلوگیری از انتقال عناصر و مواد آلاینده موجود در زباله ها می توان مکانهای دفن و تجمع زباله ها را با استفاده از بنتونیت ایزوله نمود.
در زیرمهمترین کانیهایی که در مسائل زیست محیطی کاربرد دارند آمده است.
بنتونیت/ ایزولاسیون مکانهای جمع آوری زباله ها و جذب مواد چربی
زئولیت / تصفیه پساب نیروگاههای اتمی و حذف عناصر رادیواکتیو
سنگ آهک / کنترل آلودگی هوا توسط -----
▪ کاربرد های پزشکی
کاربرد قطعات سرامیکی در ساخت وسائل آزمایشگاهی و قطعات پزشکی و استفاده از سرامیک های ویژه برای ساخت قطعات مصنوعی بدن و موارد فراوانی در ارتوپدی مانند گچ آلاباستر و قطعات نگهدارنده استخوان است.
▪ کاربردهای صنعتی
کانیها بدلیل خواص فیزیکی و شیمیائی ویژه ای که دارند در صنایع مختلف به مصرف می رسند.در حفاری چاههای نفت و گاز، چاههای اکتشافی و آب زیر زمینی و در صنایع مختلف در جدول زیر آمده است.
کانیها
دیر گداز ها / منیزیت، فورستریت، گرافیت، کرومیت و بوکسیت
کمک ذوب / دولومیت، فلوئوریت، بوراکس ،نفلین و دولومیت
حفاری چاههای نفت و گاز/ بنتونیت، باریت، میکا، گرافیت، آهک، ژیپس و نمک
عایق های حرارتی / آسبست ورمیکولیت
کودهای شیمیائی / آپاتیت، کلسیت و بوراکس
پرکننده / کائولن، تالک، باریت و فلدسپات
سرامیک / کائولن، کانیهای رسی، فلدسپات وکوارتز
تصفیه کننده، بی رنگ کننده و جذب کننده / کانیهای رسی، زئولیت وکائولن
مصارف شیمیائی / نمک، گوگرد، پیریت، زرنیخ و باریت
مواد رنگی / گونیت، هماتیت، گرافیت، لیمونیت و مگنتیت
کانیهای قیمتی / فیروزه، عقیق، ژاده ایت و اوپال
ساب و پولیش / الماس، کرندوم، توپاز و گارنت
خواص دی الکتریک / مسکویت و فلوگوبیت
خواص پیروالکتریک / کوارتز وتورمالین
ساخت عدسی و قطعات نوری / فلوئوریت، کلسیت، مسکویت، کوارتز و ژیپس
بلورهای زینتی و قیمتی / الماس، لعل، زمرد(بریل)، یاقوت(کرندوم)و توپاز
مصارف سنگها و خاکها در تولید محصولات
سیمان / مخلوط خاک رس، مارن، سنگ آهک، گچ و اکسیدهای آهن
مواد سبک (پوکه) عایق صوتی و حرارتی/ پامیس، پرلیت، شیل و اسلیت
سرامیک / خاک رس، فلدسپات و کوارتز
سنگ های تزئینی / انواع سنگ های آذرین، رسوبی و دگرگونی
آیا میدانید علت جرقه زنی در سنگ چخماخ چیست؟
سنگ چخماخ با نام flint معروف میباشد، تیره رنگ می باشد و در شاخه کوارتزها قرار می گیرد Flint نوع کوارتز آلفا می باشد که تا دمای ۵۷۳ درجه سانتیگراد پایداری دارد و به صورت گرهکهایی در گچ و سنگ آهک یافت می شود .از سنگهای حاوی سیلیس SiO۲ كه عموماً منشاء رسوبی دارند می باشد. این سنگها یك پارچه بوده كه به علت نقص ساختمانی در برخورد با یكدیگر جرقه زده و O-۳ آزاد می نماید این سنگ بانام سنگ آتشزنه معروف میباشد
