گستره ژئوشیمی

دانشی که کانیها را بررسی میکند، کانی شناسی و آنکه وضع سنگها را بیان مینماید، سنگ شناسی توصیفی است، در حالیکه ، ژئوشیمی ذرههای بنیادی سازنده سنگها و مهاجرت طبیعی آنها را بررسی میکند

دانشی که کانیها را بررسی میکند، کانی شناسی و آنکه وضع سنگها را بیان مینماید، سنگ شناسی توصیفی (Petrographic) است، در حالیکه ، ژئوشیمی ذرههای بنیادی سازنده سنگها و مهاجرت طبیعی آنها را بررسی میکند. این علم طبیعت زمین ، سرگذشت آن ، دگرگونیهایش ، پیدایش کوهها ، رودها و دریاها ، آتشفشانها و گدازهها و انباشتگی پیاپی لجنها و ماسههای ته اقیانوس را به ما میشناساند.
● ژئوشیمی و ارتباط آن با کانی شناسی
همچنین میدانیم کانی شناسی دانشی است که کانیها را بررسی میکند. یک کانی ترکیبی از عناصر شیمیایی است که بدون دخالت آدمی به حالت طبیعی درست شده است. نوعی ساختمان است مرکب از مقادیر متفاوت لاشه سنگهای گوناگون که به موجب قوانین بسیار مشخص قرار یافتهاند. به خوبی میدانیم با همان مقدار مصالحی که در ساختمان بنایی بکار میرود، میتوان بناهایی به شکلهای گوناگون برافراشت، همینطور ، یک کانی به فرمهایی بسیار گوناگون مشاهده میشود که همه آنها دارای یک ترکیب شیمیایی هستند.
● کانی چیست؟
ما در بنای طبیعت یکصد گونه لاشه سنگهای عنصری میشناسیم.
▪ این عنصرها یا گاز هستند، مانند : اکسیژن ، نیتروژن ، هیدروژن و ... ؛ یا از فلزهایی، مانند سدیم ، منیزیم ، آهن ، طلا ، جیوه ، یا عنصرهایی مانند سیلیسیم ، کلر ، برم و ... تشکیل شدهاند.
از ترکیب عنصرهای نامبرده به شکلهای گوناگون و به مقادیر مختلف چیزی حاصل میشود که آنرا کانی مینامند. مانند کلر و سدیم که نمک دریا را میسازند و دو بخش اکسیژن و یک بخش سیلیسیم که ایجاد سیلیس یا در کوهی میکند.
● بلور کلرید سدیم(Nacl)
تقریبا ۳۰۰۰ کانی موجود در زمین (سیلیس ، نمک ، فلدسپات و ...) از عنصرهای شیمیایی با ترکیبهای گوناگون درست شدهاند و از انباشته شدن کانیها آنچه را که سنگ مینامند، درست میشود. (سنگ خارا ، آهن ، بازالت ، ماسه و دیگر سنگها).
● وظیفه علم ژئوشیمی
وظیفه دانش مزبور پیگیری و روشن کردن حالت عنصرهای شیمیایی است که شالوده طبیعت هستند، بر حسب نظام معینی قرار یافتهاند و معرف ردهبندی دورهای مندلیفاند (جدول تناوبی). پژوهش "زمین شیمی" در زمینه عنصر شیمیایی و اتم آن است.
● کاربرد جدول مندلیف در ژئوشیمی
دستگاه مندلیف تنها ارزش نمایاندن یک نمایه نظری را ندارد، بلکه پیوستگیهای حقیقی بین عنصرها را نشان میدهد. پیوستگیهایی که همانندی یا ناهمانندی و مهاجرت عنصرها را در زمین ثابت میکند. بطور خلاصه ، این ردهبندی در واقع برای کارهای اکتشافی ، راهنمای ارزشمندی است. هر بار که یک دانشمند در بیان تفصیل پدیدههای طبیعی متوجه استمداد از قانون مندلیف میشود، اندیشههای تازهای به ظهور میرسند. پس در این صورت ژئوشیمی ، این دانش نوینی که این اواخر عده زیادی از جوانان پژوهشگر را مجذوب کرده چیست؟
همانطور که از نامش پیداست، زمین شیمی فرایندهای شیمیایی را که در پهنه زمین جریان دارند، بررسی میکند. عنصرهای شیمیایی ، واحدهای مستقل طبیعت ، جابجا میشوند، برخی با برخی دیگر ترکیب میگردند، عنصرهای مزبور در پوسته زمین سیر میکنند.
● اهداف ژئوشیمی
هدف زمین شیمی امروزی ، بررسی قوانین اشتراک عنصرها و کانههایی است که در بخشهای گوناگون پوسته در معرض فشارها و دماهای بینهایت متغییر زمین قرار دارند. برخی عنصرهای شیمیایی (اسکاندیم ، هافنیم) نمیتوانند متراکم شوند و همچنان پراکندهاند، بطوری که در سنگها بیش از یکصد میلیونیم درصد آن یافت نمیشوند. این گونه عنصرها ، که میتوان آنها را عنصرهای بینهایت پراکنده توصیف کرد، تاکنون استخراج نشدهاند، تا ارزش عملیشان ظاهر گردد. در حال حاضر به نظر میرسد در یک متر مکعب گونهای کانی ، با بکار بردن روشهای تجزیهای بیاندازه دقیق همگی عنصرهای ردهبندی دورهای را بتوان پیدا کرد.
نباید فراموش کرد که روشهای تازه در سرنوشت دانش نقش بسیار موثرتری از فرضیههای تازه دارند. عنصرهای دیگر (سرب و آهن) ، برخلاف عنصرهای بینهایت پراکنده ، در جابجاییهای دائمی خود ، وقفههای متناوب دارند و در این دورهها در ترکیبهایی که از خود میسازند، بدون اشکال متراکم میگردند و مدتها در آن محفوظ میمانند. اینک بدون توجه به تغییرات بهم پیچیده پوسته زمین در طی سرگذشت آن ، عنصرهای مزبور به صورت تراکمهایی باقیماندهاند و تودههای مهمی را گرد آوردهاند که برای استخراج صنعتی آمادهاند.
● ژئوشیمی نوین
ژئوشیمی ، تنها قوانین پخش و مهاجرت عنصرهای شیمیایی را در زمین بررسی نمیکند، بلکه در شرایط زمین شناسی ویژه برخی نواحی به پژوهش آنها میپردازد. مثلا در قفقاز یا اورال ، راه اکتشاف کانههای مفید را پیدا میکند. بدین ترتیب بنیانهای نظری زمین شیمی نوین بیش از پیش با مسایل عملی یکی میشوند. بنابراین اصول کلی دانش مزبور سعی دارد تعیین کند که در کجا قادر خواهیم بود تا با یک عنصر شیمیایی نامعینی برخورد کنیم، کجا و در چه شرایطی. به عنوان مثال ، میتوان یک تمرکز وانادیم یا ولفرام را یافت و چه فلزهایی مانند باریم و پتاسیم در همجواری «پیشدستی» میکنند و غالبا چه فلزهای دیگری مانند تلور یا تانتال «دوری میجویند».
● ژئوشیمی کاربردی
رفتار هر عنصری با نهایت دقت بررسی شده است، ولی برای ساختن اندیشهای درست از آن ، باید خواص و مشخصات این عنصر و میل ترکیبی آنرا با سایرین یا برخلاف چگونگی جدا شدن آن را بشناسیم. بنابراین ژئوشیمیدان یک مامور اکتشاف از نظر کانی تعیین میکند که در چه موضع از پوسته زمین کانه سنگ آهن یا منگنز پیدا میشود، در چه سنگی نهشت پلاتین کشف میگردد. همچنین زمینشناسان را وادار به جستجوی آرسنیک و آنتیموان در سازندههای زمین شناسی و کوههای جوان میکند و آنان را در برابر یک ناکامی احتمالی حفظ میکند که این ناکامی از جستجوی بیهوده این فلزها در جایی که شرایط لازم برای انباشتگی آنها وجود ندارد، حاصل میشود.
ولی این امکان تنها در صورتی وجود دارد که حالت عنصرهای شیمیایی را بخوبی بشناسیم، همانطور که اگر بدانیم یک شخص در زندگی چه راهی پیش گرفته است، میتوان کارهای او را از پیش اندیشید و طرز رفتارش را در فلان یا فلان موقعیتها پیشبینی نمود. بنابراین نمیتوان نقش عملی این دانش نوین را بیش از حد آن ارزشیابی کرد. به کوتاه سخن ، گسترش ژئوشیمی به موازات شیمی و زمین شناسی است.
● کلام آخر
ما هنوز از مرحله بکار بردن همگی عنصرهای شیمیایی در امور صنعتی دور هستیم. کار زیاد و مداومی بایستی انجام داد تا اینکه تمام اجسام ردهبندی تناوبی عنصرها واقعا در خدمت آدمی قرار گیرند.

منبع:

مفاهیم