نبذة تعريفية عن “الحالة الميتامكتية” التي تتعرض لها المعادن وأهم خصائصها
1998 الموسوعة الجيولوجية الجزء الثالث
مؤسسة الكويت للتقدم العلمي
مؤسسة الكويت للتقدم العلمي
الحالة الميتامكتية المعادن خصائص الحالة الميتامكتية علوم الأرض والجيولوجيا
هي حالة عدم التبلور التي تؤول إليها مادة متبلرة بعد أن تفقد بنيتها البلورية الأصلية جزئياً أو كلياً، بسبب النشاط الإشعاعي لليورانيوم والثوريوم.
وتسمى المعادن التي تخضع لهذه العملية فتتقطع بنيتها البلورية أو تشوه، معادن ميتامكتية.
فقد أوضح برويجر (W. C. Broegger) عام 1893، أن بعض المعادن التي لها هيئة بلورية محددة، هي في الواقع غير متبلورة، لكنها قد بقيت في حالة مختلفة عن المواد غير المبلورة أساساً كالزجاج أو المواد الهلامية الصلبة (rigid gels).
وقد اقترح أن تسمى هذه الفئة الثالثة من المواد غير المبلورة اسم المواد الميتامكتية.
وقد اقتنع برويجر أن سبب تغيير ترتيب جزيئات البلورة إلى الوضع غير المبلور ناتج عن تأثيرات خارجية.
الخواص:
لقد أمكن التعرف على الكثير من خواص هذه الحالة قبل عام 1893، غير أن بعض خواصها الأخرى عرفت في وقت لاحق.
وفيما يلي أهم مظاهر هذه الحالة:
1- سلوك ضوئي شاذ :
بمعنى أن الضوء الذي يخترق مثل هذه المواد يسير فيها بسلوكين مختلفين.
أولهما أنه يمر في تلك المادة بسرعة واحدة في جميع الاتجاهات (إيزوتروبي isotropic). ولتبسيط ذلك فهي تشبه بلورة كلوريد الصوديوم (من النظام المكعب أو متساوي الأطوال) أو قطعة من الزجاج.
فلو وضعت مصدراً للضوء في مركز بلورة ملح الطعام أو قطعة الزجاج فإن الضوء يخترق المادتين في كل اتجاهاتها بنفس السرعة.
وثانيهما أن الضوء يخترق هذه المواد بسرعتين أو ثلاث سرعات تبعاً للجهة التي يسلكها في المادة، (غيرايزوتروبي Anisotropic). وهي بهذا تشبه المواد المتبلورة في الأنظمة البلورية الستة الأخرى عدا المكعب.
ومن ثم، فإن المواد الميتامكتية ليس لها سلوك محدد تجاه سرعة الضوء فيها كما هو الحال في بقية المواد، ولكنها تجمع بين سلوك المواد المتبلورة وغير المتبلرة.
2-السلوك الحراري :
Pyrogenenic behavior تتوهج المعادن الميتامكتية بسهولة بالتسخين، وهذه الصفة شديدة التفاوت بين المعادن. ففي بعض الحالات لا يرى الوهج، حتى إن معدن الجادولونيوم التي تبرز فيه هذه الصفة بشكل قوي يمكن أن يلدن على درجات حرارة أدنى من التوهج مع فقدان كامل لهذه الصفة.
3-الخواص شبه الزجاجية :
Glass like properties فالمعادن الميتامكتية ليس لها سطوح انفصام (Cleavage). وهي بهذا تغابر المعادن العادية ولكنها تبدي مكسراً محارباً، وبعضها هش.
4- الكثافة :
تزداد كثافة المعادن الميتامكتية بالتسخين على أن التغير قد يكون طفيفاً.
5-إعادة التبلور بالتسخين
يمكن أن تكون هذه العملية معقدة وعادة ما يكون الناتج متعدد البلورات حتى عندما يكون الناتج طوراً واحداً.
6- مقاومة الأحماض :
تزداد مقاومة المعادن الميتامكتية للأحماض بالتسخين. وهذا السلوك معاكس لما يحدث لمعظم المواد عند تسخينها.
7- وجود اليورانيوم أو الثوريوم :
قد يكون محتوى المواد الميتامكتية من هذين العنصرين متدنياً. فقد تحوى مثلاً 0,41% أكسيد ثوريوم كما هو الحال في الجادولينيوم الموجود في منطقة تربي (Ytterby) في السويد.
وقد أكد بعض العاملين وجود العناصر الأرضية النادرة والعناصر المشابهة في هذه المواد.
8- وجود بعض المعادن في حالتي التبلور والميتامكتية :
وفي مثل هذه الحالات لم يلاحظ اختلاف في تركيب المعدن الكيميائي في حالتيه أو كان الاختلاف قليلاً على الرغم من وجود الدليل على حدوث الأماهة عند التحول نحو تساوي الخواص الضوئية لتلك المواد، إلا أن العلاقة بين الأماهة وهذا التحول ليست متلازمة.
9- السلوك غير البلوري عند إخضاع هذه المواد للأشعة السينية : لقد سجل فيجارد (L. Vegard) عام 1916 عدم وجود انعراج أو حيود للأشعة السينية لمعدن الثورايت.
وقد لوحظ مثل هذا السلوك على معادن كثيرة أخرى منذ ذلك الوقت. وتعد المعالجة بالأشعة السينية الاختيار الحقيقي أو الحاسم في التعرف على هذه المواد. على أنه يمكن أن يلاحظ بقايا حيود للأشعة السينية في بعض المعادن على الرغم من أنها قد أصبحت ضوئياً متساوية الخواص (إيزوتروبي).
من المتفق عليه الآن، بشكل عام، أن سبب تساوي الخواص الضوئية (Isotropization) هو جسيمات ألفا (a) والنوى الإرتدادية الناتجة من الانحلال الإشعاعي لليورانيوم والثوريوم. وقد استعمل بعض الفيزيائيين عبارة حالة «ميتامكت» للإشارة إلى العطب الإشعاعي.
وبدون شك فإن التغير الذي يجري في هذه الحالة شبيه بالعطب الإشعاعي في المواد التقنية ولكنه يحدث بسرعة أكبر في الأخيرة منهما.
يحدث العطب الإشعاعي بشكل واسع بالنوى الارتدادية وبجسيمات ألفا في المرحلة الأخيرة من انقذافها. ويبدو أن هذا القذف يؤدي إلى حدوث منطقتي عطب كرويتي الشكل لكل جسيمة ألفا، الأمر الذي يؤدي إلى إزاحة أو خلع 103 ذرة من أماكنها.
ويساوي العطب الذي يحدث في كل منطقة منهما ما يحدثه مصدر حراري موضعي شديد الحرارة، مما يؤدي إلى تحويلها إلى بنية زجاجية عند التبريد. ومن ثم فإن العطب الكلي الناتج متناسب مع جرعة جسيمات ألفا. والجرعة تساوي معدل جسيمات ألفا لكل وحدة حجم مضروباً في عمر المعدن.
وبالتالي فإن معدناً مثل الزركون يخضع لهذا العطب يتحول إلى حالة الميتامكت أو حالة الفوضى الكاملة في زمن طويل كالأزمنة الجيولوجية. وكلما زادت كمية اليورانيوم فيه (الزركون) قصر زمن التحول.
يضاف إلى فعل العطب الموصوف سابقاً عملية تلدين طبيعية أو عملية إعادة تبلور للمناطق الزجاجية. وتعتمد سرعة ذلك بشدة على درجة الحرارة المحيطة وطبيعة التركيب البلوري.
مثال ذلك، أن معدن الزركون يتلدن ببطء شديد على درجات حرارة سطح الأرض بحيث أن درجة العطب (مقاسة بأبعاد الوحدة البنائية للبلورة) يمكن أن تستعمل لقياس العمر التقريبي لهذا المعدن إذا قيس نشاط جسيمات ألفا.
ومن ناحية أخرى، فإن معدن المونازيت الذي يحوي في العادة كمية أكبر من العناصر المشعة يتلدن بسرعة كافية بحيث لا يوجد هذا المعدن في حالة عطب كبيرة.
[KSAGRelatedArticles] [ASPDRelatedArticles]