طرق تكوين   المعادن والرواسب المعدنية 

مقدمه

طرق تكوين المعادن والرواسب المعدنية قبل أن نتناول المعادن والرواسب الإقتصادية فى مصر، سوف نتعرف فى هذا الباب من الكتاب على الطرق الطبيعية المختلفة التى تتراكم بواسطتها هذه المعادن مكونة رواسب إقتصادية يمكن إستغلالها، والحقيقة أن كلمة خام تعنى أى مادة تستخرخ من المناجم، أما المعدن فهو مادة غير عضوية تكونت تحت الظروف الطبيعية مثل (الضغط والحرارة ...... الخ).

والتعريف الشائع للمعدن :

أنه مادة ذات قيمة إقتصادية تكونت في الطبيعة ولها تركيب كيميائي مميز وتركيب بلوري داخلي ثابت يعرف بالفراغ الشبكي (Lattice)، ويمكن إستخراجها من الأرض بصورة إقتصادية.

أما المقصود بالرواسب المعدنية :

فهى تلك المادة المتجمعة أو المتركزة بنسبة كبيرة، بحيث يمكن إستخلاص معدن أو أكثر منها بشكل إقتصادى. وتتكون القشرة الأرضية الخارجية الصلبة من عدد كبير من الصخور المختلفة، وهي بدورها تتكون من تجمعات من المعادن المختلفة.

مكونات القشرة الارضية

وقد أثبتت التحاليل الكيميائية لعدد كبير من عينات الصخور النارية المأخوذة من أماكن مختلفة من الكرة الأرضية والتى تمثل عناصرها مكونات القشرة الأرضية أن ثمانية منها تمثل حوالى (98.66%) من القشرة الأرضية، كما هو مبين فى الجدول التالى :- جدول (1) العناصر المكونة للقشرة الأرضية

أما باقى العناصر التى التى تدخل فى تركيب القشرة الأرضية وعلى أساسها تقوم النهضة الصناعية والتكنولوجية الحديثة فإنها تشمل مجموعة المعادن الفلزية (Metallic Minerals)، والمعادن اللافلزية (Non-Metallic Minerals)، والتى تستخدم فى جميع الصناعات الثقيلة والكهربائية والإلكترونية مثل معادن ( المنجنيز- النيكل- الكروم- التنجستين- الفانديم- النحاس- الرصاص- الزنك- القصدير- الأنتيمون- الزئبق- الفضة- الذهب- البلاتين ...... إلخ)، بالإضافة إلى بعض مصادر الطاقة الصلبة مثل (اليورانيوم- الثوريوم- النوبيوم).

وتكون هذه العناصر مجتمعة أقل من (1.34%) من تركيب القشرة الأرضية، وتوجد عادة فى صورة معادن مختلفة فى تركيبها الكيميائى، مثل الكبريتيدات (Sulphides) والأكاسيد (Oxides) والكربونات (Carbonates) مكونة الرواسب المعدنية الإقتصادية..

ويوجد في القشرة الأرضية أكثر من (ألفان معدن) ، أكثرها شيوعاً لا تزيد عن (مائتان معدن) فقط ، ويتكون الجزء الأكبر من القشرة الأرضية من ست مجموعات معدنية هي (الكوارتز، الفلسبار، الميكا، البيروكسين، الأمفيبول، الأوليفين).

معرفة تكوين المعادن يساعد فى عمليات التنقيب عليها 

والبحث والتنقيب عن هذه المعادن والخامات السابقة ومناطق تواجدها وتركيزاتها وتحديد الكميات الإحتياطية منها، يتطلب معرفة الكثير عن كيفية تكوين هذه المعادن والظروف المناسبة لوجودها مثل درجات الحرارة والضغط أثناء التكوين وبعض العمليات الكيميائية فى وسط التكوين مثل التأكسد والإختزال ودرجة الحموضة والقاعدية ونشاط الكائنات الحية او النشاط الإشعاعى وغيرها من الظروف التى تتحكم فى تكوين هذه الخاماتوبمعرفة هذه الظروف المختلفة فإن ذلك سوف يساعد بلا شك فى عمليات البحث والتقيب عن المعادن والخامات المختلفة.

طرق تكوين الرواسب المعدنية:

تتكون الخامات والرواسب المعدنية فى الطبيعة بإحدى الطرق الأتية :-

- التكوين من الصهارة (الماجما) (Magma) :

أولا-الصهارة أو الماجما (Magma) :

هى ذلك السائل الذى يوجد أسفل القشرة الأرضية فى درجة حرارة عالية وضغط كبير، وتعتبر الماجما المادة الأولية فى تكوين جميع أنواع الصخور المختلفة، فعند تبرها وتصلبها المباشر تنشأ منها الصخور النارية (Igneous Rpcks)، ومن أمثلتها صخور (الجرانيت- الجابرو- البازلت ..... إلخ).

وعند تفتيت هذه الصخور نتيجة الأمطار أو الرياح، أو العمليات الكميائية المختلفة مثل التأكسد (بالأكسجين الموجود بالجو) أو التكربن (بواسطة ثانى أكسيد الكربون بالجو)، فإن هذه الصخور النارية قد تنقل من أماكنها الأصلية على هيئة فتات يترسب على هيئة صخور رسوبية (Sedimentary Rpcks)، ومن أمثلتها الصخور (الرملية- الجيرية- الطينية ..... إلخ).

وقد تتعرض الصخور النارية والرسوبية لبعض العوامل المختلفة مثل إرتفاع درجات الحرارة أو الضغط أو المحاليل الكيميائية، فتتحول إلى صخور متحولة (Metamorphic Rpcks)، ومن أمثلتها صخور (الرخام- الشيست- الأردواز ..... إلخ).

وبذلك تكون الماجما هى أصل كل الصخور التى نراها فى الطبيعة سواء كانت نارية أو رسوبية أو متحولة، وهى فى الوقت نفسه أصل كل المعادن والخامات التى يستغلها الإنسان منذ القدم, ومن الماجما يمكن أن تتجمع وتتركز كميات وفيرة من المعادن الإقتصادية والتى تتواجد فيها بإحدى الطرق الأتية :-

1--الإنفصال المباشر من الماجما :

عند تصلب الماجما مكونة الصخور النارية، فإن بعض المعادن تتكون فى تلك المرحلة المبكرة من التبلور، وغالباً ما تكون المعادن الثقيلة، ومن أهم هذه المعادن (الكروم- الإلمنيت- الماجنتيت ........ إلخ)، وقد توجد هذه المعادن فى شقوق وفجوات الصخور المحيطة بالماجما نتيجة لدفعها وضغطها بواسطة الحركات الأرضية المختلفة.

2-المحاليل المائية الساخنة (Hydrothormal Solutions) :

وتتكون فى هذه الطريقة مجموعة من المعادن الإقتصادية تسمى بالمعادن المائية الحرارية أو الرواسب المائية الحرارية (Hydrothormal Deposits) ويمكن تقسيم هذه الرواسب حسب درجة حرارة المحلول الذى ترسب منه والعمق الذى تكونت فيه إلى ثلاثة أنواع كالأتى :-

3-رواسب عالية الحرارة (Hydrothormal Deposits) 

وهى الرواسب التى تكونت وتركزت من محاليل عند درجة حرارة تتراوح بين (300- 500 °م)، وتحت ضغط كبير، وفى أعماق بعيدة من سطح الأرض، ومن أهم هذه المعادن (الولفراميت (خام التنجستن)- الموليبدنيت (خام الموليبدنم).

4-رواسب متوسطة الحرارة (Mesothormal Deposits) :

وهى الرواسب التى تكونت وتركزت من محاليل عند درجة حرارة تتراوح بين (200- 300 °م)، وتحت ضغط وأعماق متوسطة من سطح الأرض، ومن أهم هذه المعادن (الكالكوبيريت (خام النحاس)- السفاليريت (خام الزنك)- الجالينا (خام الرصاص)- ........ إلخ).

5-رواسب متوسطة الحرارة (Epithormal Deposits) :

وهى الرواسب التى تكونت وتركزت من محاليل عند درجة حرارة تتراوح بين (100- 200 °م)، وتحت ضغط وأعماق قليلة من سطح الأرض، ومن أهم هذه المعادن (السنبار (خام الزئبق)- السفاليريت (خام الزنك)- الستبنيت (خام الأنتيمون)- ........ إلخ)

6-الرواسب الإحلالية (Replacement Deposits) :

قد يحدث للماجما أو المحاليل المائية الساخنة عند تحركها إلى أعلى، أن تتجاوز مع صخور مناسبة مثل الحجر الجيرى، ففى هذه الحالة تتفاعل المحاليل التى تحتوى على معادن معينة مع الصخور المجاورة والملامسة وتذيبها وتترسب هذه المعادن بكميان إقتصادية، وتسمى هذه الرواسب الجديدة بالرواسب الإحلالية، ومن أهم هذه الرواسب بعض معادن (الرصاص- الزنك-المنجنيز ........ إلخ). ·

7-الرواسب من الغازات والينابيع (Springs and Gases Deposits) :

فى المراحل الأخيرة لتطور الماجما والمحاليل المائية الساخنة، وبعد أن يكون الجزء الأكبر من المعادن والخامات الإقتصادية قد ترسبت بكميات كبيرة، فإن الجزء المتبقى يكون عبارة عن الغازات والمواد المتطايرة وبعض المعادن الفلزية واللافلزية الذائبة وأخيراً الماء، فإن هذه الغازات تتفاعل مع بعضها أو مع الصخور المحيطة بها مكونة بعض المعادن من أهمها (التورمالين- التوباز- الفلورايت- .......... إلخ)،

أما إذا خرجت هذه الغازات إلى سطح الأرض فإنها تتجمد بسرعة وتترسب مكونة بعض المعادن مثل (الكبريت- الهاليت- ملح الأمونيا ....... إلخ)،

وأخيراً قد تصل المحاليل المتبقية إلى سطح الأرض فى هيئة ينابيع حارة (Hot Springs)، وتحتوى هذه المحاليل على بعض المعادن الفلزية ولكن بكميات ضئيلة مثل (كبريتيدات الرصاص والنحاس والزئبق ........... إلخ).

ثانيا :التكوين من عمليات تحول الصخور(Metamorphism) 

بعد تكون الصخور بأنواعها المختلفة (نارية- رسوبية- متحولة)، قد يحدث أن تتعرض هذه الصخور للعوامل الجيولوجية الخاصة مثل الحرارة والضغط والتأثير الكيميائي للمحاليل النشطة، فينتج عن ذلك تغير في التركيب المعدني لهذه الصخور ونسيجها، وتظهر معادن جديدة تنشأ عنها رواسب معدنية إقتصادية بكميات كبيرة، ومن أهم هذه الرواسب التى تتكون بهذه الطريقة (الجرافيت- الرخام- الجارنت ........ إلخ)

ثالثا : التكوين من المياه السطحية والجوفية (Surface and Underground Water Deposits ) :

تحتوى المياه السطحية مثل مياه البحار والمحطيات والبحيرات على كميات كبيرة من الأملاح المذابة، وتحت ظروف خاصة مثل إرتفاع درجات الحرارة (التبخير) تتركز هذه الأملاح مكونة رواسب إقتصادية ذات أهمية كبيرة من أهمها (ملح الطعام (كلوريد الصوديوم)- النطرون- ........... إلخ).

رابعا :-التكوين من الرواسب المتبقية (Residual Deposits) :

بعد تكون الصخور والمعادن فإنها تتعرض لمجموعة من العوامل الجوية المختلفة والتى تسمى بعوامل التجوية (Weatheriny)، وهذه العوامل أما أن تكون عوامل طبيعية مثل (الرياح- الحرارة- المياه ......... إلخ)، أو عوامل كيميائية مثل (التأكسد- التكربن - ......... إلخ)، ونتيجة لهذه العوامل فإن الصخور تتفتت وتتحلل وتترسب فى مكانها فوق الصخورالأصلية أو تنقل وتترسب بعيداً عنها، وتعرف الرواسب التى تظل فى مكانها الأصلى بالرواسب المتبقية، ومن أهم هذه الرواسب التى تتكون بهذه الطريقة (خام البوكسيت) المصدر الرئيسى للألومنيوم.

خامسا :  التكوين من العمليات العضوية والكيميائية (Organic and Chemical Deposits) 

تلعب الكائنات الحية مثل (البكتريا- النباتات- الحيوانات ......... إلخ)، دوراً هاماً فى تركيز بعض العناصر الموجودة فى المياه السطحية وتحولها تحت ظروف معينة إلى رواسب إقتصادية، ومن أهم الأمثلة على ذلك عندما تستخلص الطحالب عنصر الفوسفور من مياه البحر، وهذه الطحالب تلتهمها الرخويات الموجودة، والتى تتغذى عليها الأسماك الصغيرة والكبيرة والطيور، وعند موت هذه الكائنات تتراكم إفرازاتها وتتحول إلى صخور الفوسفات، ومثال أخر عندما تقوم النباتات بتركيز عنصر الكربون الموجود فى الجو على هيئة غاز ثانى أكسيد الكربون، فعندما تموت وتتعفن هذه النباتات وتغطى بالطبقات الصخرية فإنها تتحول إلى طبقات وراقات من الفحم، وتحول هذه الكائنات أو بقاياها إلى فوسفات أو فحم ما هو إلا عملية كيميائية معقدة تمر بالعديد من المراحل قبل أن تتحول إلى ذلك الخام الأقتصادى الذى نراه فى شكله النهائى.

سادسا :التكوين من رواسب المتجمعات (Placer Deposits) 

عندما تتعرض الصخور والمعادن لعوامل التجوية الطبيعية والكيميائية، فإن المعادن الثقيلة مثل (الذهب- البلاتين- المونازيت- الماجنتيت- الإلمنيت ......... إلخ)، تقاوم عوامل التحلل لأنها أكثر ثباتاً وإستقراراً، أما المعادن الخفيفة فإنها غير ثابتة وأقل إستقراراً، لذلك فإنها تتحلل وتنقل بعيداً عن المعادن الثقيلة مكونة رواسب المتجمعات، وقد تتكون هذه الرواسب على التلال ومنحدرات الجبال أو فى الوديان أو تكون رواسب للأنهار، حيث تلعب المياه الجارية والأنهار دوراً هاماً فى تفتيت ونقل المعادن الخفيفة وتركيز المعادن الثقيلة على ضفاف الأنهار وعلى إمتداد الشواطىء، ومن أهم هذه الرواسب رواسب الرمال السوداء على شواطىء البحر الأبيض المتوسط.