كانيها

كاني ماده‌ي طبيعي، غيرآلي، بلوري و جامد است كه در تركيب سنگ‌هاي پوسته‌ي زمين يافت مي‌شود. برخي كاني‌ها از يك عنصر خالص و بسياري از آن‌ها از دو يا چند عنصر درست شده‌اند. در هر صورت، كاني‌ها تركيب شيميايي معيني دارند.
واژه‌ي كاني از واژه‌ي فارسي كان گرفته شده است كه در زبان عربي به آن معدن گفته مي‌شود. بنابراين، كاني به ماده‌اي گفته مي‌شود كه به طور طبيعي از معدن(كان) به دست مي‌آيد و معدن بخشي از پوسته‌اي زمين است كه در آن‌جا به اندازه‌ي چشم‌گيري، كاني يافت مي‌شود. موادي مانند شيشه، چيني، آلياژ‌هاي گوناگون، كه انسان‌ آن‌ها را ساخته است، و موادي مانند مرواريد صدف، استخوان، عاج و بسياري ديگر، كه جان‌داران مي‌سازند، كاني نيستند.

ويژگي‌هاي كاني‌ها
كاني‌ها چيزهاي همگني هستند؛ يعني، ويژگي‌هاي فيزيكي و شيميايي همه‌ي ذره‌هاي سازنده‌ي آن‌ها، يكسان است. براي مثال، اگر يك قطعه هاليت(نمك خوراكي) را به ذره‌هاي بسيار كوچكي بشكنيم، همه‌ي ذره‌هاي به دست آمده، مزه‌ي شوري دارند، به سادگي در آب حل مي شوند و ديگر ويژگي‌هاي نمك را نشان مي‌دهند.

كاني‌ها مواد بلوري و جامدي هستند؛ يعني، ذره‌هاي سازنده‌ي آن‌ها بر اساس نظم و قانون معيني كنار هم قرار گرفته‌اند؛ به نحوي كه، همه‌ي سطح‌هاي بيروني يك كاني، صاف است. شكل بلوري و منظم كاني‌ها از آرايش اتم‌ها و مولكول‌هاي دروني آن‌ها ناشي مي‌شود.

هر كاني تركيب شيميايي ثابتي دارد. براي مثال، پيريت هميشه FeS2 و كلسيت CaCO3 همواره است. البته، در برخي كاني‌ها ممكن است نسبت برخي عنصرها تغيير كند. براي مثال، در كاني الوين( FeMgSiO4 ) ممكن است درصد آهن و منيزيم از بلوري به بلوري ديگر، از صفر تا صد درصد تغيير كند.
برخي كاني‌ها، مانند طلا، از يك عنصر درست شده‌اند. البته، طلا كم‌تر به صورت خالص يافت مي‌شود. بلورهاي مكعبي و زرد رنگ طلا، اگر با نقره همراه باشند، روشن‌تر و اگر با مس همراه باشند، قرمزتر به نظر مي‌رسند. بسيار از كاني‌ها از دو يا چند عنصر متفاوت هستند كه با هم مخلوط شده و ماده‌ي مركبي به وجود آورده‌اند. براي مثال، فراوان‌ترين كاني، يعني كوارتز، تركيبي از سيليسيم و اكسيژن است.

كاني‌ها از پيوندهاي گوناگون بين اتم‌هاي عنصرها به وجود مي‌آيند. تا كنون ۹۲ عنصر در طبيعت شناسايي شده است. از بين اين ۹۲ عنصر طبيعي، ۸ عنصر اكسيژن، سيليسيوم، آلومينيوم، آهن، كلسيم، سديم، پتاسيم، و منيزيم، حدود ۵/۹۸ درصد كاني‌ها را مي‌سازند. از تركيب‌شدن اين عنصرها با هم، كاني‌ها گوناگوني به وجود مي‌آيد. براي مثال، از تركيب شدن اكسيژن با سيليسيوم، اكسيد سيليسيوم SiO2 (كوارتز) و از تركيب‌شدن اكسيژن، سيليسيوم، منيزيم و آهن، الوين( FeMgSiO4 ) به دست مي‌آيد.

كاني‌ها علاوه بر اين كه از نظر تركيب شيميايي با هم تفاوت دارند، از نظر شكل ظاهري، رنگ، اندازه و ديگر ويژگي‌ها نيز تفاوت‌هاي زيادي با هم دارند. اين تفاوت‌ها از چگونگي شكل‌گيري آن‌ها برمي‌خيزد. برخي كاني‌ها از سرد شدن ماده‌ي مذاب به دست مي‌آيند. همه‌ي كاني‌هاي سنگ‌هاي آذرين، مانند كوارتز، فلدسپات، ميكا و الوين، اين گونه به وجود مي‌آيند.

برخي ديگر از كاني‌ها از سرد شدن بخار در سطح سنگ‌ها يا شكاف‌هاي موجود در آن‌ها به وجود مي‌آيند. سرد شدن گاز گوگرد در قله‌هاي آتش‌فشاني دماوند و تفتان، نمونه‌اي از اين فرايند است. كاني‌ها ديگري از بخار شدن محلول‌هايي به وجود مي‌ايند كه به اندازه‌ي اشباع رسيده‌اند. براي مثال، از بخار شدن آرام‌ درياچه‌هاي مركزي ايران، نمك و گچ به دست مي‌آيد.

برخي كاني‌ها از واكنش‌هاي شيميايي يون‌ها در آب به وجود مي‌آيند. براي مثال، در درياهاي گرم، يون كلسيم(+۲ Ca) با يون كربنات(+CO32)تركيب مي‌شود و كاني كلسيت(CaCO3) ته‌نشين مي‌شود. برخي كاني‌ها نيز پيامد تخريب شيميايي كاني‌ها ديگر هستند. براي مثال، از تجزيه‌ي شيميايي فلدسپات‌ها، كاني‌هاي رستي(كاني‌هاي تشكيل‌دهنده‌ي خاك) به وجود مي‌آيند.
شناسايي كاني‌ها
زمين‌شناسان براي شناسايي كاني‌ها از روش‌هاي گوناگوني، مانند رنگ‌ شعله، طيف نوري، ميكروسكوپ‌هاي پلاريزان، ميكروسكوپ الكتروني و پرتو ايكس، بهره مي‌گيرند.

رنگ‌شعله. در اين روش تكه‌اي از كاني يا پودر آن را روي شعله نگه مي‌دارند و با دستگاهي به آن مي‌دمند. با تغيير رنگي كه در شعله پديد مي‌آيد، مي‌توان برخي از كاني‌ها را شناسايي كرد. سديم رنگ زرد، پتاسيم رنگ نارنجي، منيزيم رنگ قرمز، كلسيم رنگ نارنجي، باريم رنگ سبز مايل به زرد و مس رنگ سبز درخشان، به وجود مي‌آورد.

طيف نور. در اين روش مقدار اندكي از يك كاني را در دستگاهي، كه با جرقه‌ي الكتريكي و در فشار زياد كار مي‌كند، قرار مي‌دهند تا كاني بخار شود. در اين حالت، اتم‌هاي عنصرهاي سازنده‌ي كاني، طول موج ويژه‌اي توليد مي‌كنند كه پس از عكس‌برداري مي‌توان با كمك آن‌ها به عنصرهاي سازنده‌ي كاني پي ‌برد.
ميكروسكوپ پلاريزان. در اين روش، ضخامت يك قطعه سنگ را كه داراي كاني‌هاي گوناگون است، به اندازه‌اي كم مي‌كنند تا شفاف شود و نور از آن بگذرد. سپس آن را زير ميكروسكوپ پلاريزان بررسي مي‌كنند. اكنون از روي شكل ظاهري، نوع شكستگي، ضريب شكست نور، رنگ و ديگر ويژگي‌ها، كاني را شناسايي مي‌كنند.

ميكروسكوپ الكتروني. لايه‌ي نازكي از كاني را با اين ميكروسكوپ مطالعه مي‌كننند. باريكه‌ي الكتروني به كاني برخورد مي‌كند و بخشي از آن به كاني جذب مي‌شود كه سايه‌اي از كاني روي صفحه‌ي ويژه‌اي به وجود مي‌آورد. بررسي اين سايه از نظر شكل ظاهري، شكستگي‌ها و ساختمان دروني كاني‌ها، به شناسايي كاني مي‌انجامد.
پرتو ايكس. اين روش در شناسايي كاني‌ها، به‌ويژه كاني‌هايي كه تركيب شيميايي مشابهي دارند، بسيار كارآمد است. پرتوهاي ايكس را به بلور كاني مي‌تابانند. بخشي از اين پرتوها از كاني مي‌گذرد و بخشي پس از برخورد با ذره‌هايي كه در گوشه‌هاي شبكه‌ي بلور كاني قرار دارند، بازتاب مي‌يابد. با برسي عكس به دست آمده از اثر اين پرتوها بر فيلم عكاسي، مي‌توان كاني مورد نظر را شناسايي كرد.

شناسايي كاني‌هاي آشنا
به كمك ويژگي‌هاي فيزيكي و شيميايي كاني‌ها، مي‌تـوان به روش‌هاي ساده‌تري برخي از كاني‌هاي بسيار شناخته شده را شناسايي كرد.
شكل بلور. اندازه‌ي بلورها ممكن است بسيار بزرگ يا بسيار كوچك باشد. در حالي كه وزن كاني بريل ممكن است تا ۲۰۰ تن هم برسيد، برخي كاني‌ها تنها با پرتوهاي ايكس ديده مي‌شوند. شكل كاني‌ها نيز بسيار گوناگون است. با وجود اين، زاويه‌هاي بين سطح‌هاي مشابه در همه‌ي بلورهاي يك كاني همواره يكسان است. براي مثال، بلور نمك، چه بزرگ و چه كوچك، همواره مكعبي شكل است و بين سطح‌هاي خود، زاويه‌ ۹۰ درجه دارد.

سختي. دانشمند اتريشي به نام فردريش موهس(۱۸۳۹-۱۷۷۳) مقياسي براي درجه‌ي سختي كاني‌ها وضع كرد. مقياس او از درجه‌ي يك براي تالك(نرم‌ترين كاني) تا درجه‌ي ۱۰ براي الماس (سخت‌ترين كاني) است. بر اساس اين مقياس، سختي ناخن انسان، ۵/۲، سكه‌ي مسي ۵/۳ و چاقوي فولادي قلم‌تراش، ۵/۵ است. اكنون با توجه با اين كه در اثر كشيدن اين چيزها بر سطح كاني، در آن خراش ايجاد مي‌شود يا نه، سختي كاني را اندازه مي‌گيرند و با توجه با سختي، كاني را شناسايي مي‌كنند.

رَخ(كليواژ). رخ به شكستگي كاني‌ها در راستاي سطح صاف، پس از وارد شدن ضربه‌اي شديد، مانند ضربه‌ي چكش، گفته مي‌شود. ميكا در يك جهت مي‌شكند و ورقه ورقه مي شود؛ كوارتز خورد مي‌شود؛ نمك خوراكي رخ سه جهتي قائم و كلسيت رخ سه جهتي غير قائم دارد.
رنگ. برخي كاني‌ها هميشه به يك رنگ ديده مي‌شوند. براي مثال، طلا همواره زرد، مالاكيت، گرافيت هميشه سياه و مالاكيت به رنگ سبز فيروزه‌اي است. رنگ را بايد در سحي كه به تازگي شكسته شده است، مشاهده كرد. زيرا هوازدگي رنگ سطح رويي را تغيير مي‌دهد.

اثر بر چيني بدون لعاب. در اين روش كاني را بر چيني بدون لعاب( پشت نعلبكي بخشي كه لعاب ندارد) مي‌كشند تا لايه‌ي نازكي از آن بر سطح چيني بماند. كاني‌هاي نافلزي اثر بي‌رنگ يا به رنگ روشن دارند و كاني‌هاي فلزي رنگ‌هاي تيره‌تري پديد مي‌آورند. براي مثال، كاني زرد رنگ پيريت، رنگ سياه برجاي مي‌گذارد و اثر هماتيت، كه بيش‌تر به رنگ خاكستري و ساه است، قرمز قهوه‌اي ديده مي‌شود.
جلا. جلو يا درخشندگي سطح كاني نيز در شناسايي آن سودمند است. كاني‌هاي فلزي نور را به‌خوبي بازمي‌تابانند و به اصطلاح جلاي فلزي دارند. هاليت و كوارتز، جلاي شيشه‌اي و اوپال و اسفالريت، جلاي صمغي دارند.

چگالي(جرم‌حجمي). براي به دست آوردن چگالي كاني‌ها، جرم آن‌ها را با ترازو و حجم را با استوانه‌ي درجه‌بندي شده داراي آب، اندازه مي‌گيرند تا با تقسيم كردن جرم بر حجم، چگالي كاني به دست آيد. چگالي بيش‌تر كاني هاي سيليكاتي، كه بخشي زيادي از پوسته‌ي زمين را مي‌سازند، حدود ۵/۲ تا ۵/۳ گرم بر سانتي‌متر مكعب است. كاني‌هايي كه در ساختمان خود عنصرهاي سنگيني مانند سرب و باريوم دارند، داراي چگالي بالايي هستند. براي مثال، چگالي گالن(PbS)، حدود ۵/۷ گرم بر سانتي‌متر مكعب است.

نام‌گذاري كاني‌ها
بيش‌تر كاني‌ها نام‌هاي كهني دارند و اثر واژگان يوناني و رومي را بر خود دارند. برخي كاني‌ها نيز به نام كاشفشان يا براي سپاس‌گذاري از كوشش‌هاي دانشمندان بزرگ نام‌گذاري شده‌اند. به‌طور كلي نام كاني‌ها به روش‌هاي زير برگزيده شده است:
۱٫ نام برخي كاني‌ها بسيار كهن است و هنوز دليل ناميده شدن به چنين نام‌هايي را به‌درستي نمي‌دانيم؛ مانند كوارتز.
۲٫ نام برخي از كاني‌ها از نام كاشفشان گرفته شده است؛ مانندكووليت از كوولي، كاني‌شناس ايتاليايي.

۳٫ نام برخي كاني‌ها از نام جايي گرفته شده كه نخستين‌بار در آن‌جا پيدا شده‌اند؛ مانند آرگونيت از آرگون در اسپانيا.
۴٫ برخي كاني‌ها نام‌هاي افسانه‌اي دارند؛ مانند مارتيت از مارس(خداي جنگ).
۵٫ نام برخي كاني‌ها از تركيب شيميايي آن‌ها گرفته شده است؛ مانند سيدريت از سيدروس به معناي آهن.