مواد

کاربرد سنگ ها و کانی ها  

 

 

کانی ها و سنگ ها کاربردهای گوناگونی دارند برای ساختن وسایل زندگی ، زیورآلات، وسایل ساختمانی و در صنعت کاربرد فراوانی دارند.

بطور کلی سنگ ها و کانی ها به سه منظور استخراج می شوند.
الف: تأمین انرژی
ب: تأمین مواد اولیه صنایع
ج: جواهر سازی

تأمین انرژی:
انسان برای گرم کردن مسکن خود و پختن غذاها و راه اندازی وسایل نقلیه خود به انرژی نیاز دارد منبع اصلی تأمین انرژی سنگ ها هستند که حدود 78 درصد انرژی در بین سنگ های رسوبی یافت می شود.

نفت: مایعی است تیره رنگ با بوی مخصوص که ترکیب شیمیایی ثابتی ندارد اما بیش تر از عناصر هیدروژن و کربن(هیدروکربن) است.

پرسش: نفت چگونه تشکیل می شود؟
موجودات بسیار ریز دریایی بنام پلانکتون ها که در آب دریا زندگی می کنند و عمر کوتاهی دارند پس از مرک در بین رسوبات قرار گرفته و پس از میلیون ها سال بر اثر فشار و گرمای زیاد به نفت تبدیل می شوند.

پرسش: مخازن نفتی بیش تر درکجا تشکیل می شوند؟
بیش تر در زیر اقیانوس ها تشکیل می شوند و در هر مخزن نفتی بخش های زیر وجود دارند.
   الف) سنگ مادر: به سنگ هائی که نفت در آنها تشکیل می شود.
   ب) سنگ پوششی: سنگ هائی هستند که به صورت یک لایه نفوذ ناپذیر از بالا آمدن نفت جلوگیری می کنند و تقریباً به حالت تاقدیس مانند بوده و جنس آنها بیش تر از سنگ گچ و سنگ رستی می باشد.
   ج) سنگ مخزن: سنگ هائی که شکاف و حفره های زیادی دارند و در زیر سنگ پوششی قرار دارند و درون آنها نفت و گاز و مقداری آب شور جمع می شود.

ترتیب قرار گرفتن مواد در یک مخزن نفتی:
به ترتیب از بالا به پایین گاز- نفت- آب شور


زغال سنگ: یکی از مهمترین منابع انرژی است که به صورت لایه هایی در بین سنگ های رسوبی یافت می شود. مصرف عمده آن در تولید انرژی الکتریکی- ذوب فلزات و پتروشیمی می باشد.

چگونگی تشکیل ذغال سنگ: گیاهانی که در مرداب ها و سواحل دریاهای گرم رشد فراوان دراند پس از قرار گرفتن در بین رسوبات به وسیله باکتری ها تجزیه شده اکسیژن و هیدروژن آن ها خارج شده و در صد کربن آن ها زیاد شده و به ذغال سنگ نارس تبدیل می گردد.
زغال سنگ نارس بر اثر فشار و حرارت زیاد به انواع زغال سنگ های دیگر تبدیل می شود.

کُکْ: نوعی زغال سنگ بسیار مرغوب است که تقریباً کربن خالص است و در صنایع فولاد سازی برای جداکردن آهن از سنگ معدن استفاده می شود.

انرژی گرمایی زمین: خروج آب چشمه های آب گرم نشان دهنده این است که درون زمین گرم است.
امروزه بسیاری از کشورها توانسته اند از این انرژی استفاده کنند که به آن زمین گرمایی گویند.


طریقه استفاده از انرژی گرمایی زمین برای تولید جریان برق

 


ب)کاربرد کانی ها و سنگ ها در مواد اولیه و صنایع
سنگ ها و کانی ها برای تهیه مواد اولیه کاربرد زیادی دارند به عنوان مثال:

1- در صنایع ساختمانی: برای تزئین نمای ساختمان ها- مصالح ساختمانی در نمای ساختمان بیش تر از گرانیت – مرمر- تراورتن و سنگ های چینی در تهیه مصالح بیش تر سنگ گچ – سنگ آهک

نکته: برای تهیه سیمان سنگ آهنک را با رس در کوره حدود 1400 درجه حرارت داده تا پودر سیمان تولید شود.

2- ذوب فلزات: برای ذوب فلزات از زغال سنگ آنتراسیت کک تهیه می کنند.


3- صنایع شیمیایی : ساختن انواع لنت ترمز- لوله فارسیت- انواع ایرانیت-


4- صنایع داروئی: ساختن انواع پودرها سموم شیمیایی - پودر پای بچه (پودر تالک)


5- صنایع غذایی: در کارخانه قند برای تصفیه قند از سنگ آهک استفاده می شود. خاک رس برای جدا کردن ناخالصی ها در صنایع غذایی استفاده می شود.

6- صنایع الکتریکی- الکترونیکی: برای انتقال جرایان برق و ساختن ترانزیستورها

 

ج) در جواهر سازی:

 بعضی از کانی ها به علت رنگ و جلای زیبا ب عنان جواهر از آن ها استفاده می کنند مثل فیروزه- الماس- یاقوت- زمرد

 

هوازدگی 

 

هوازدگی: تغییرات ناشی از تأثیر هوا بر سنگ را هوازدگی گویند.


هوازدگی فیزیکی: فقط سنگ به قطعات کوچک تبدیل می شود ولی ساختار آن تغییر نمی کند.



الف: آب چگونه سنگ را متلاشی می کند؟
وقتی آب در شکاف سنگ ها نفوذ می کند بر اثر سرما منجمد می شود و به علت افزایش حجم(9 درصد افزایش حجم) فشار زیادی به سنگ وارد کرده و سنگ را متلاشی می کند.


ب: رشد بلور چگونه سنگ را متلاشی می کند؟
رشد بلورثانویه در شکاف سنگ ها بخصوص در نواحی بیابانی موجب ایجاد فشار به سنگ ها شده و انرژی را متلاشی می کند.

ج: دما چگونه سنگ را متلاشی می کند؟
تغییر دما در شبانه روز موجب انبساط و انقباض ناگهانی سنگ شده و آن را متلاشی می کند.

د: گیاهان چگونه سنگ را متلاشی می کنند؟
ریشه گیاهان در شکاف سنگ ها نفوذ کرده و بر اثر رشد به سنگ فشار می آورد و آن را متلاشی می کند.


ه: جانوران حفار(مورچه- موریانه- موش و ...):

 با بالا آوردن ذرات زیرزمینی به سطح زمین آنها را در معرض آب و هوا قرار می دهند و دچار هوازدگی می شود.


و: انسان چگونه سنگ را متلاشی می کند؟
با عمل راهسازی- استخراچ معادن



هوازدگی شیمیایی :
در هوازدگی شیمیایی ترکیب سنگ ها و نوع کانی ها تغییر می کنند و مواد جدیدی حاصل می شود.


آب به دو طریق موجب هوازدگی شیمیایی می شود.
الف: ترکیب آب با بعضی کانی ها و ایجاد و واکنش شیمیایی موجب تخریب سنگ می شود.
ب: آب بسیاری مواد را در خود حل کرده و با همراه داشتن مقداری کربن دی اکسید خاصیت اسیدی پیدا کرده و قدرت انحلال شیمیایی آن بیش تر می شود.

اکسیژن چگونه موجب هوازدگی شیمیایی می شود؟
اکسیژن در مجاورت آب و گرما با کانی ها باعث ایجاد واکنش شیمیایی شده و سنگ متلاشی می شود این نوع هوازدگی در مناطق گرم و مرطوب بیشتر صورت می گیرد.
اثر اکسیژن بر سنگ های آهن دار بسیار زیادتر از سایر سنگ ها می باشد.

 

 

جا به جا شدن مواد حاصل از هوازدگی بر اثر کشش زمین:
کشش زمین مواد حاصل از هوازدگی را در دامنه های شیب دار به سمت پایین می کشد این عمل در هنگام باران های سیل آسا بیش تر است.



زمین لغزه:

 حرکت توده های بزرگ در دامنه کوه به سمت پایین را زمین لغزه گویند.

خزش:

جنبش و حرکت ذرات در دامنه کم شیب که سبب جا به جا شدن مواد می شود را خزش گویند.

خاک:
از مخلوط شدن مواد حاصل از فرسایش سنگ ها با مواد حاصل از پوسیده شدن بدن جانداران خاک بوجود می آید.
ارزش خاک: تمام گیاهان برای رشد و زنده ماندن به خاک احتیاج دارند.

لایه های تشکیل دهنده خاک را افق می گویند.
هرچه تعداد افق خاک بیش تر باشد خاک کاملتر است.
در قدیم بعضی مردم معتقد بودند که خاک گوشت مرده است. نظر شما در این مورد چیست؟

گیاخاک: مواد حاصل از تجزیه بدن گیاهان را گیاخاک گویند معمولاً رنگ تیره دارد هر چه رنگ خاک تیره تر باشد گیاخاک آن بیش تر است.




نکته مهم : مهمترین ماده معدنی خاک ذرات رس است. زیرا ذرات رس مقدار مواد محلول مورد نیاز گیاهان را به خود جذب می کند مقدار رس باید در حد معینی باشد اگر بیش از حد باشد قابلیت نفوذ خاک کم می شود.

افق های خاک:


افق A : لایه سطحی خاک است و به علت داشتن گیاخاک تیره است این لایه دارای این لایه دارای مقداری ماسه است اما مواد محلول آن توسط آب به افق B منتقل شده است.

افقB : در زیر افق A قرار دارد و گیاخاک ندارد مواد محلول و رس آن زیاد است.

افقC : در روی سنگ های پوسته قرار دارد و بیش تر از سنگ تشکیل شده و کمتر دچار هوازدگی می شود.

 

خاک مناطق مختلف:
1- خاک کوهستان: این خاک کم ضخامت است سنگ های تجزیه نشده زیاد دارد به علت شیب زیاد خاک کم تولید می شود.


2- خاک جنگل: ضخامت کم دارد حاصلخیزی چندانی ندارد زیرا در آنجا بارندگی زیاد سبب شستشوی مواد محلول در خاک می شود این خاک برای کشاورزی مناسب نیست.

 

3- خاک علفزار: حاصلخیز تر از خاک جنگ است لایه سطحی قطور و گیاخاک فراوان دارد.

 


4- خاک بیابان: غنی ترین خاک است و مواد محلول بسیار زیاد دارد اما به علت هوازدگی کم خاک بیابان نازک و به صورت تکه تکه است و مواد آلی چندانی ندارد.



حاصل خیزی خاک:
میزان توانایی خاک در پرورش گیاهان را حاصل خیزی خاک گویند.


املاح موجود در خاک: شامل موادی هستند که از ترکیب آن ها با همدیگر مولکول های مواد آلی در گیاهان تولید می شود مهمترین آنها عبارتنداز: نیتروژن- پتاسیم- فسفر به مقدار زیاد و عناصر منیزیم- کلسیم- آهن- گوگرد- سدیم- مس به مقدار کم موجود است.

آب: مهمترین ماده ای است که در خاک وجود دارد. آب سبب جابه جایی مواد مورد نیاز در سلول های گیاهی می شود و مواد دفعی را از آن ها دور می سازد.

 

ترکیبات شیمایی خاک:

یعنی مشخص بودن اسیدی یا بازی خاک زیرا بعضی از گیاهان در محیط اسیدی و بعضی در محیط بازی بهتر رشد می کنند.

 

تجزیه کنندگان موجود در آب: این جانداران موجب تجزیه بدن موجودات زنده و آزاد کردن مواد موجود در آنها جهت استفاده در گیاهان بعضی از تجزیه کننده ها مثل قارچ ها- باکتری ها

 

 

ساختار زمین

 

بشر از دیر باز به فکر مطالعه درباره زمین و ساختمان درونی آن بوده است از آنجا که مطالعه مستقیم اعماق زمین غیر ممکن است بیش تر مطالعات درباره زمین به روش غیر مستقیم است.

عمیق ترین چاهی که جهت مطالعه مستقیم حفر شده است در شوروی سابق حدود 13 کیلومتر است در صورتی که شعاع کره زمین در حدود 6400 کیلومتر است

 

رههای مطالعه غیر مستقیم زمین:

 آتشفشانها – چشمه های آب گرم – امواج زلزله – سنگهایی که از سایر نقاط منظومه شمسی به زمین رسیده اند.

لایه های زمین:

   - هسته

   - گوشته

   - پوسته

 

الف:هسته: داغ ترین قسمت زمین که از دولایه تشکیل شده است لایه داخلی حالت جامد لایه خارجی حالت مایع است.

هسته زمین بیش تر از عناصر آهن و نیکل ساخته شده است.

خاصیت مغناطیسی زمین به خاطر همین دو عنصر در هسته می باشد.

ب:گوشته: در اطراف هسته قراردارد که از دو قسمت

نرم کره(خمیری شکل) و سنگ کره(قسمت سنگی)

مواد سازنده گوشته: سیلسیم – اکسیژن- آهن منیزیم-کلسیم

 

ج:پوسته: خارجی ترین لایه زمین است که سطح آن دارای برجستگی(کوهها) و فرو رفتگی ها(اقیانوسها) می باشد ضخامت آن متفاوت است.

در زیر قاره ها 20 تا 60 کیلومتر – در زیر اقیانوسها 8 تا 12 کیلومتر است.

 

پوسته در زیر اقیانوسها شبیه لایه پایین پوسته قاره ای می باشد.

نرم کره: قسمت خمیری شکل گوشته را نرم کره گویند.

 

سنگ کره: پوسته سنگی و سخت زمین همراه با قسمت سنگی گوشته را سنگ کره گویند

سنگ کره بر روی نرم کره قراردارد و گاهی به آرامی جابه جا می شود که موجب وقوع زلزله می شود.

 

 

کانی ها: ذرات تشکیل دهنده سنگها را کانی گویند

انواع کانی ها از نظر طریقه بوجود آمدن:

1- کانی های اولیه

 2- کانی های ثانویه


الف: کانی های اولیه: کانی هایی هستند که بر اثر سرد شدن مواد مذاب درون زمین بوجود می آیند مثل کوارتز – فلدستاپ – میکا (کانی های سیلیکاتی) – هماتیت – لیمونیت(کانی های آهن دار) – کلیست (کانی کلسیم دار)

ب: کانی های ثانویه: بر اثر تغییر و تجزیه کانی های اولیه بوجود می آیند مثال کانی رستی (از تجزیه فلدستاپ ها حاصل می شوند)

شناسایی کانی ها: برای شناسایی کانی ها از خواص آن ها استفاده می کنند(شکل بلور- سختی-  رنگ گرد کانی- جلا- رسانایی اکتریکی- چگالی)

سختی: میزان سختی کانی ها با هم متفاوت است سخت ترین انها الماس با درجه 10 و نرمترین آنها تالک با درجه 1 سختی بقیه کانی ها بین درجه 1 تا 10 است.


درجه سختی کانی: میزان مقاومت آن در برابر خراشیدگی را نشان می دهد.

 

درجه سختی

نام کانی

 

1

تالک

ناخن

2

ژیپس

سکه مسی

3

کلسیت

تیغه چاقو 4 فلوئوریت شیشه 5 آپاتیت سوهان 6 ارتوز چینی بدون لعاب 7 کوارتز   8 توپاز   9 کوندوم   10 الماس

جدول موهس درجه سختی کانی ها

روش تعیین درجه سختی کانی ها:
اگر دو کانی را روی هم بکشیم همیشه کانی سخت تر بر روی کانی نرمتر خط می اندازد یعنی کانی که روی کانی دیگر شیار تولید کند سخت تر است.


برای شناسایی جنس کانی ها از آزمایش شعله نیز می توان استفاده کرد. زیرا هر عنصری شعله را به رنگ مخصوص درمی آورد.

مثلا:

عنصر سدیم رنگ شعله را زرد می کند
عنصر کلسیم رنگ شعله را سرخ آجری می کند
عنصر مس رنگ شعله را سبز می کند
عنصر پتاسیم رنگ شعله را بنفش می کند


سنگ ها: 
کمتر کسی است که در اطراف خود متوجه سنگها نشده باشد شاید سنگ های پله خانه خودتان را دیده اید و یا درنمای بعضی از ساختمانها سنگ ها زیبا نظر شما را جلب کرده باشد آیا از خود سوال کرده اید که این سنگ ها چگونه بوجود آمده اند؟ از کجا این سنگ ها را تهیه می کنند؟ چرا رنگ بعضی ها روشن و بعضی ها تیره است. برای یافتن پاسخ سئوالات خود باید بیش تر با سنگ ها آشنا شوید.

بطور کلی سنگ ها را به سه گروه اصلی تقسیم می کنند.
الف) سنگ های آذرین

ب)سنگ های رسوبی

ج) سنگهای دگرگونی

 


الف) سنگ های آذرین:
این سنگ از سرد شدن مواد مذاب درون زمین بوجود می آیند که خود آن ها به دو دسته تقسیم می شوند.

1- آذرین درونی:

 این سنگ ها بر اثر سرد شدن مواد مذاب در داخل زمین بوجود می آیند مثل سنگ گرانیت – گابرو
ویژگی این سنگ ها این است که دارای بلورهای درشت می باشند و بیش تر رنگ روشن دارند


2- آذرین بیرونی: سنگ های هستند که بر اثر سرد شدن مواد مذاب در خارج از زمین بوجود می آیند چون این مواد مذاب توسط آتشفشان از زمین خارج می شوند به این سنگ ها آتشفشانی نیز می گویند.
مثال: بازالت – زیولیت
علت تیره و روشن بودن سنگ بستگی به عناصر موجود در آن دارد مثلا سنگ ها تیره دارای آهن – منیزیم – کلسیم است و سنگ های روشن آلومینیوم – سدیم – پتاسیم دارند

پرسش: علت گرمای درون زمین چیست؟
دانشمندان در مورد گرمای درون زمین نظریه های متعددی داده اند اما امروزه تقریبا مطمئن شده اند که علت گرمای درون زمین فعالیت مواد رادیو اکتیو است.

پرسش: مواد رادیواکتیو چیست؟
موادی هستند که بعضی از آن ها ناپایدار بوده و می تواند به مواد دیگر تبدیل شود و مقدار زیادی انرژی تولید کنند. مثل اورانیم

پرسش: آتشفشان چگونه به وجود می آید؟
در شرایط خاصی مقداری از مواد درون پوسته یا گوشته ذوب شده و مواد مذاب چون سبک تر هستند به سمت بالا حرکت می کنند وقتی راهی به سطح زمین پیدا کنند از درون زمین به بیرون فوران می کنند که به آن آتشفشان می گویند.

 


ب)سنگ های رسوبی:
آب و باد و یخ از عوامل فرسایش دهنده هستند که موجب خرد شدن سنگ می شوند و مواد حاصل توسط آب به دریا منتقل می شود و به صورت لایه لایه روی هم ته نشین می شوند و رسوبات را تشکیل می دهند
عوامل گوناگونی این رسوبات سست و ناپیوسته را به سنگ سخت تبدیل می کنند که به این سنگ ها رسوبی می گویند.


سنگ های رسوبی به روش های متعددی بوجود می آیند. ولی بیش ترین آن ها بر اثر فشار لایه های رسوبی بر روی همدیگر حاصل می شوند


پرسش: سنگ های رسوبی چگونه بر اثر رسوبگذاری تشکیل می شوند؟
وقتی رسوبات توسط رودخانه ها به دریا منتقل می شوند در کف دریا به ترتیب درشتی و ریزی روی هم انباشته می شوند بر اثر فشار لایه های بالایی بر روی لایه های پایین آب درون آن ها خارج شده و مواد سفت سخت می شوند مثل سنگ رستی


پرسش: چگونه بر اثر تبخیر آب دریا سنگ رسوبی حاصل می شود؟
چون آب دریاها و دریاچه ها به مقدار زیادی مواد محلول دارند(حدود 35 درصد). وقتی آب آن ها بر اثر گرما تبخیر شود مقدار زیادی از املاح محلول در آب رسوب می کنند و به سنگ تبدیل می شوند مثل سنگ گچ – سنگ نمک


پرسش: چگونه از بهم پیوستن ذرات سنگ های رسوبی تولید می شوند؟

 همه مواد رسوبی بر اثر فشار به هم نمی چسبند مثلا ماسه هر چه تحت فشار قرار بگیرد سفت سخت نمی شود و این مواد توسط یک ماده چسبنده ای مثل سیمان به هم می چسبند و به سنگ تبدیل می شوند مثل ماسه سنگ و کنگرمرا


پرسش: بعضی از سنگ های رسوبی چگونه بر اثر واکنش شیمیایی تولید می شوند؟
آب دارای مواد محلول زیادی است بعضی از این مواد بر اثر انجام واکنش های شیمیایی پیچیده ای رسوب می کنند و مواد سفت و سختی تولید می کنند که سنگ رسوبی نام

/ 0 نظر / 19 بازدید