انواع سنگ‌ و گوهر در وسایل تزئینی (بخش دوم)

چرخه یا دوره رسوبی برای تشکیل معادن و یا منابع مهم و قابل توجه گوهرها از اهمیت بسیار کمتری برخوردار است. رسوبات در اثر ته‌نشست در محیط رسوبی و قرار گرفتن در شرایط خاص از حالت منفصل و جدا از هم به حالت منسجم و متصل در می‌آیند که فرآیند اصلی و عامل مهم این تغییر حالت فرآیند فیزیکوشیمیایی دیاژنز(Diagenesis) است.

در پی این فرآیند، کنگلومرا، ماسه سنگ، کوارتزیت، رس، شیست، شیست رُسی، آهک، مرمر، دولومیت و انواع مختلف زغال سنگ بوجود می‌آیند. البته گوهر و جواهر در این روند، ایجاد نمی‌شود. با وجودی که در بالا ذکر شد که رسوبات محلی برای تشکیل گوهرها نمی‌باشند ولی با این همه، می‌توان گوهرها را در آنها یافت. ولی باید توجه داشت که اغلب گوهرها در این سنگ‌ها ‌تشکیل نشده‌اند ‌بلکه همراه با سایر مواد رسوبی توسط آب به محل و محیط رسوبی حمل شده و در داخل رسوبات قرار گرفته‌اند. لذا چنین معادن و منابعی را ذخایر ثانویه (Secondary mine) می‌گویند. علت اینکه اکثر گوهرها در معادن و ذخایر ثانویه قرار دارند (خصوصا در ته‌نشست‌های رودها و جویبارها) به شرح زیر می‌باشد:

۱. استخراج و بدست آوردن گوهرها از سنگ‌های جامد و سخت، به طور کلی تنها با عمل انفجار امکان‌پذیر است و این عمل نیز باعث از بین رفتن و متلاشی شدن گوهرها می‌شود.

۲. در رسوبات منفصل و سخت نشده، گوهرها تا حدی مدور شده و به راحتی و بدون آسیب رسیدن به آنها، قابل استخراجند.

سنگ‌های اولیه (Primary stones) روی سطح زمین تخریب شده و سبب تشکیل خاک‌های منفصل و نچسبیده می‌شوند. کانی‌های مقاوم در برابر هوازدگی شیمیایی که گوهرها هم قسمتی از آنها را تشکیل می‌دهند در طی فرآیند تشکیل خاک از سنگ اولیه همانطور دست نخورده باقی می‌مانند. این کانی‌ها مانند سایر کانی‌ها تحت عوامل ناقل و حمل کننده قرار گرفته و از محل خود دور می‌شوند و پس از طی مسافت خاصی که بستگی به شیب رود و جنس بستر دارد به محل خاصی می‌رسد که دارای شیب ملایم است. این کانی‌ها همراه سایر کانی‌ها بر اثر کاهش انرژی آب شروع به نشست کرده و تشکیل پلاسرهای آلوویالی (Alluvial placers) می‌دهند.

این نوع پلاسرها را می‌توان به راحتی در بستر رودخانه‌های امروزی و نیز در تراس‌های رودخانه‌ای قدیمی که در بلندی قرار دارند یافت. معادن اولیه یاقوت‌های بیرما (Birma) که منشأ پنوماتولیتی دارند در میان آهک‌هایی از نوع مرمر بوجود آمده‌اند ‌و معادن ثانویه، پس از تخریب و حمل و نقل یاقوت‌ها توسط رودخانه مجاور و انباشته شدن آنها ایجاد گشته است. سنگ‌های دگرگون خود، حاوی کانی‌های فراوانی است که مختص سنگ‌های دگرگونی است. این سنگ‌ها ‌در شرایط خاص که بیشتر حرارت و فشار بالا و محلول‌های شیمیایی است، ایجاد می‌شوند. این عوامل بر سنگ‌های آذرین و رسوبی اثر کرده و سنگ‌های جدید با کانی‌های نو و تازه ایجاد می‌کنند. چنین سنگ‌هایی از کریستال‌هایی تشکیل شده که می‌توان آنها را با چشم مشاهده کرد و غالبا به علت تأثیر فشار یک طرفه به صورت یک بافت کشیده و خطی و یا نواریLayered structure) ) ایجاد می‌شوند که به آن شیستوزيته می‌گویند.

تنوع در سنگ‌های دگرگونی نسبتا زیاد است و آن به علت ترکیب متفاوت کانی شناسی سنگ اولیه و محلول‌های شیمیایی، حرارت و فشار است. از معروف‌ترین و محسوس‌ترین ‌نمونه‌های آن می‌توان به گنیس، میکاشیست و سرپانتین و مرمر و غیره اشاره کرد. از معروف‌ترین گوهرهای این نوع سنگ‌ها می‌توان به گارنت‌ها، نفریت و ژاد اشاره کرد.

سیکل تخریبی

در این مرحله کار به ایجاد کانی‌های جدید نمی‌انجامد بلکه عمدتا چهار کانی گوهری در نتیجه تخریب سنگ‌ها ‌ایجاد می‌شود که عبارتند از: فیروزه، کریزو پراس (کالسدونی سبز)، مالاکیت، آزوریت. فیروزه از تخریب برخی سنگ‌های آذرین پدید می‌آید که با تخریب معادن مس مجاورشان در ارتباط هستند. کریزو پراس آخرین محصول تخریب گابروی نیکل‌دار است. مالاکیت و آزوریت از تخریب نواحی کانی‌های مس بوجود می‌آیند. در جریان عمل تخریبی، گوهرهای کمی بوجود می‌آید با وجود این، از لحاظ حصول و استخراج گوهرها دارای اهمیت خاصی می‌باشند. در میان ذرات و قطعات خاک‌های تخریبی نچسبیده، گوهرهایی یافت می‌شوند که یا صدمه‌ای ندیده‌اند ‌یا اینکه درصد آسیب دیدگی کمی دارند. برای مثال می‌توان از منطقه اکسید شده کیمبرلیت (الماس زرد) در آفریقای جنوبی نام برد که در داخل یک سازند مارن آبی (برش کیمبرلیتی الماس‌دار) سخت نشده، قرار دارد.

خاصیت شیمیایی

از تجزیه کمّی و کیفی کانی‌های گوهری می‌توان اطلاعاتی را کسب کرد که بتوان از آنها در ارائه خواص و فرمول شیمیایی آن کمک گرفت. در اینجا باید تفاوتی میان ترکیب اصلی و ترکیب فرعی قایل شد. ترکیب اصلی، ترکیبی است که همیشه در فرمول شیمیایی وجود دارد و ترکیب فرعی، ترکیبی است که فقط گاهی اوقات در کانی به آن برخورد می‌کنیم. این عناصر یعنی همان ترکیبات فرعی نقش بسیار مهمی در رنگ‌سازی و رنگارنگ نمودن گوهرها دارند. به عنوان مثال همین ناخالصی‌ها (ترکیبات فرعی) سبب شده است که در کانی کرندوم، کانی‌های با نام‌های متفاوت یاقوت زرد و یاقوت کبود (سافیر) داشته باشیم. یاقوت که همان خاک رس (Al2O3) متبلور شده، می‌باشد دارای عناصر اکسیژن و آلومینیوم است که با نسبت‌های ۲ و ۳ ترکیب شده‌اند. خاک رس خالص (Al2O3) که فاقد هر گونه ناخالصی است بی‌رنگ بوده و چنانچه اثری از کرم (Cr) به آن افزوده شود قرمز رنگ می‌گردد و تبدیل به یاقوت می‌شود و اگر عناصری چون آهن (Fe) و تیتان (Ti) داخل شوند ایجاد رنگ آبی می‌نماید که به آن سافیر می‌گویند.

همانطور که دیدیم برای گوهرها، خواص کانی شناسی ثابتی یافت نمی‌شود و به همان ترتیب برای آنها، خواص شیمیایی ویژه‌ای نیز وجود ندارد. هیچ گروهی از عناصر شیمیایی را نمی‌توان سازنده گوهرها دانست. از آنجا که اکسیژن در سراسر زمین یا بهتر بگوییم در پوسته زمین از درصد فراوانی بالایی برخوردار است می‌توان چنین استنباط کرد که یکی از عناصر تشکیل دهنده اغلب گوهرها (به غیر از الماس که از عنصر خالص کربن تشکیل شده است)، اکسیژن می‌باشد. بعد از اکسیژن، سیلیسیم (Si) قرار دارد که در ترکیب با اکسیژن دی اکسید سیلیسیم (SiO2) را ایجاد می‌کند. دی اکسید سیلیسیم را می‌توان به صورت خالص در طبیعت با نام درّ کوهی به رنگ‌های مختلف پیدا کرد.

سیلیس با فرمول SiO2 فاقد هر گونه مولکول آب است. اگر یک مولکول آب به آن افزوده شود H2SiO3 ایجاد می‌شود که متاسیلیس نام دارد حال اگر ۲ مولکول آب به سیلیس اضافه شود H2SiO4 با ارتوسیلیس را پدید می‌آورد.

این مواد، اسیدهای اصلی سیلیسیم‌اند ‌که نمک‌های سیلیسی و سیلیکات‌ها پس از جانشینی در آنها، ساخته می‌شوند. در این ترکیبات به جای هیدروژن می‌تواند فلزات مختلف جانشین شود ولی مقدار آنها به مقدار اکسیژن خارج شده بستگی دارد. به عنوان مثال در H2SiO4 تعداد اتم‌های هیدروژن برابر با تعداد اتم‌های یک عنصر فلزی است که در بحث شیمی، ظرفیت اسید نام دارد و این عمل را که جایگزینی یک اتم فلز دوظرفیتی است عمل جانشینی می‌گویند. بعد از عمل جانشینی فلزی M به جای H، فرمول شیمیایی آن به صورت M2SiO4 در خواهد آمد مانند فورستریت با فرمول شیمیایی و Mg2SiO4 که در آن دو اتم منیزیم جانشین دو اتم هیدروژن شده است.

گروه سیلیکات‌ها یکی از بزرگترین گروه‌های تشکیل دهنده گوهرهاست. به عنوان مثال در گارنت‌ها که یکی از اعضای این گروه هستند، فلزات قلیایی دو ظرفیتی و سه ظرفیتی همزمان با سیلیس پیوند دارند. فرمول عمومی گارنت‌ها عبارت است از:2O3. 3SiO2 3R″O . R‴ در این فرمول حرف R، فلزات مختلف را نشان می‌دهد ( ‴R برای فلزات سه ظرفیتی و "R برای فلزات دوظرفیتی) که می‌توان به فلزاتی از قبیلCa , Mn , Mg , Fe برای عناصر دوظرفیتی و AI , Fe , Cr , Ti برای عناصر سه ظرفیتی، اشاره کرد. هنگامی که در یک گارنت عناصر فلزی مختلف با نسبت‌های متغیر و مختلف و همگی دارای ظرفیت (۲R″) باشند مسأله بسیار پیچیده خواهد شد ولی همیشه این نسبت‌ها به طوری است که مقدار R″O در فرمول شیمیایی ثابت و محفوظ می‌باشد. همچنین فلزات سه ظرفیتی می‌توانند متقابلا به مقدار متغیر جانشین یکدیگر شوند. چنین گارنت‌هایی را با تناسب متغیر، جزو سری کریستال‌های مختلط می‌نامند. یکی از کریستال‌های بسیار پیچیده، خانواده یا گروه تورمالین است. فرمول یکایک اعضای این گروه را به سختی می‌توان تحت یک نامگذاری مشترک در آورد. به همین جهت برای این گروه یک فرمول عمومی بسیار پیچیده بکار برده می‌شود و از آن، چنین استنباط می‌شود که این گروه دارای سیلیکات بور بوده و نسبت اسید بُریک به اسید سیلیسیم ۱:۴ می‌باشد. در این گروه علاوه بر این، خاک رس (Al2O3) و فلزات قلیایی و قلیایی خاکی نیز وجود دارد.

فلز آلومینیوم مهمترین عنصر پوسته جامد زمین پس از سیلیسیم می‌باشد که در ترکیب با اکسیژن، خاک رس Al2O3)) را تشکیل می‌دهد که حالت خاص آن را تحت عنوان یاقوت و یاقوت کبود می‌شناسیم. خاک رس اغلب در سیلیکات‌ها ظاهر می‌گردد و یکی از سیلیکات‌های خاک رسی خالص، توپاز (Topaz) می‌باشد. برای درک بهتر فرمول، از سیلیمانیت با فرمول Al2O3 . SiO2 استفاده می‌کنیم.

به توپاز، بنیان OH و یک اتم فلوئور (F) اضافه می‌کنیم و چنانچه بخواهیم آنها را جانشین یک اتم اکسیژن دوظرفیتی بکنیم باید دو برابر این مقدار یعنی OH)2 ) یا F2 را برای جایگزینی یک اتم اکسیژن، برداریم.

طبیعت کار را به این طریق دنبال نمی‌کند بلکه از F و OH به مقدار متفاوت و نسبت‌های متغیر در فرمول مذکور استفاده می‌کند ولی ما، هر دوی آنها را در فرمول در پرانتز قرار داده و مابین آنها از علامت کاما (،) استفاده می‌کنیم و به جای یک اتم اکسیژن، گروه (F, OH2) را قرار می‌دهیم و به این ترتیب فرمول توپاز به صورت (F , OH)2Al2SiO4 در خواهد آمد. خاک رس یا اکسید آلومینیوم می‌تواند تشکیل نمک بدهد و نمک آن را الومینات می‌گویند مثل اسپینل (Spinel) که به صورت MgO . Al2O3 و کریزوبریل (Chrysoberyl) که به صورت BeO . Al2O3 بوده و جزو این نمک‌ها محسوب می‌شوند.

پس از آلومینیوم، آهن عنصر بسیار مهم و ارزشمند پوسته جامد زمین است که به صورت‌های دو ظرفیتی و سه ظرفیتی وجود دارد. آهن علاوه بر خواص شیمیایی منحصر به فرد، سبب ایجاد رنگ‌های متنوع می‌گردد. به این صورت که آهن دوظرفیتی (‖) رنگ‌های آبی و سبز و آهن سه ظرفیتی رنگ‌های زرد قهوه‌ای و قرمز قهوه‌ای را پدید می‌آورد. حضور آهن را در گروه پریدوت (اليوين و کریزولیت) با فرمول 2(Mg , FE)O . SiO2 و آهن سه ظرفیتی را در گارنت‌های آهن و آهکی با فرمول 3CaO . Fe2O3 . 3SiO2 مشاهده کرد. در فرمول اخیر که یک کانی سیلیکاتی است کلسیم (Ca) به صورت یک فلز دوظرفیتی و آهن به صورت یک فلز سه ظرفیتی وجود دارد. در گروه اسپینل، آهن هم به صورت دوظرفیتی و هم به صورت سه ظرفیتی وجود دارد و فرمول عمومی آن را به صورت 2O ‴R″O . R نشان می‌دهند.

عناصر مذکور یعنی کلسیم و منیزیم جزو فلزات قلیایی خاکی محسوب شده و حضور منیزیم در پریدوت و کلسیم را در گارنت دیدیم. در نفریت Nephrite)) هر دو وجود دارند (2CaO. 3MgO. 4SiO). عناصر قلیایی که سدیم و پتاسیم جزو آنها هستند، یک ظرفیتی بوده و اکسید آنها به صورت K2O , Na2O می‌باشد و در قلمرو کانی‌ها، در گروه فلدسپات‌ها قرار دارند و گوهرهایی مثل سنگ ماه Moon stone)) و سنگ آمازون در این گروه جای دارند. این گوهرها، هر دو فلدسپات پتاسیم‌دار بوده و با فرمول کلیK2O. Al2O3. 6SiO2 نشان داده می‌شوند. علاوه بر سدیم و پتاسیم، عنصر لیتیم Li)) نیز به صورت نادر در گوهرها یافت می‌شود که از این قبیل، می‌توان کونزیت و هیدنیت را با فرمول Li2O. AI2O3. 4SiO2 نام برد.

تمامی مواردی که تا به حال مورد بحث و بررسی قرار گرفت مربوط به آلومینات‌ها بودند ولی تعدادی از گوهرهای مهم باقی مانده که از نظر ترکیب شیمیایی، جای بخصوصی دارند.

ابتدا باید از الماس (Diamond) نام ببریم که از کربن خالص متبلور تشکیل شده است و فرمول آن به صورت C بوده و تنها گوهری است که از یک عنصر کربن تشکیل شده است. گوهر دیگر، فیروزه(Turquoise)  است که نمک اسید فسفریک و آلومینیوم بوده و رنگ منحصر به فرد آن به خاطر وجود عناصر آهن و مس می‌باشد. در ضمن مقداری آب هم در ساختمان آن وجود دارد. گوهر دیگر مالاکیت (Malachite) است که یک کربنات مس آبدار می‌باشد.

برای بررسی و مطالعه شیمی گوهرها باید از پدیده دیگری به نام پلی مورفیسم(Polymorphism)  نام برد که مطابق آن، کانی‌ها با ساختمان شیمیایی یکسان و عناصر سازنده‌ی همگون، دارای خواص فیزیکی و ظاهری متفاوت نسبت به یکدیگرند. در این خصوص می‌توان به الماس و گرافیت اشاره کرد به خاطر اینکه علی‌رغم داشتن فرمول شیمیایی یکسان (هر دو از کربن خالص تشکیل شده‌اند)، خواص فیزیکی (سختی، جلا، رنگ، وزن مخصوص و ...) متفاوتی دارند.

در رابطه با علم گوهر شناسی و کسانی که علاقه به کسب اطلاعات بیشتری راجع‌به آن دارند، باید یادآور شد که خواص شیمیایی گوهرها نسبت به خواص فیزیکی‌شان از درجه اهمیت کمتری برخوردار است و در عوض، خواص فیزیکی مثل جلا و رنگ که زیبایی یک گوهر وابسته به آنهاست، ارزش بسیار دارد.

افرادی که به فراگیری گوهرشناسی اشتیاقی دارند باید در مورد حساسیت گوهرها نسبت به مواد شیمیایی، نکاتی را بدانند و خوشبختانه اغلب گوهرها نسبت به مواد شیمیایی غیر حساس بوده و این عدم حساسیت به طور کامل به فرمول و ترکیب شیمیایی آنها بستگی دارد. از گوهرهای مهمی که به نحوی در برابر عوامل شیمیایی حساس هستند می‌توان نمونه‌های زیر را نام برد:

۱. پریدوت (Peridot): پریدوت به آسانی تحت تأثیر اسید سولفوریک جوشان قرار می‌گیرد. سنگ تراش‌ها نیز از همین خاصیت برای جلا دادن سنگ‌های تزئینی رنگین استفاده می‌کنند.

۲. زیرکن (Zircon)، توپاز (Topaz): این کانی‌ها، به طور نسبتا ضعیفی تحت تأثیر اسید سولفوریک قرار می‌گیرند.

٣. فيروزه (Turquoise)، لاجورد (Azurite)، مالاکیت (Malachite)، زینک اسپات (Zincspat)، کریزوکل (Chrysocolla)، ردونیت (Rhodonite)، دمانتوئید (Demantoid)، عين‌الحور: همگی تحت تأثير اسید کلریدریک قرار می‌گیرند. اسید نیتریک تأثیر بسیار شدیدتری نسبت به اسید کلریدریک دارد. در ضمن مالاکیت و لاجورد، تحت تأثير آمونیاک نیز قرار می‌گیرند.

۴. اپال (Opal)، کالسدون اپال‌دار، کریزوبریل (Chrysoberyl): تحت تأثير محلول پتاس (KOH) قرار می‌گیرند.

۵. سنگ کهربا (Amber Stone): علاوه بر اینکه تحت تأثیر هیدروکسید پتاسیم و آمونیاک قرار می‌گیرد در مقابل اتر و الكل نیز حساس است.

نکته بسیار مهمی که باید در نظر داشت این است که اسید فلوئوریدریک (به استثنای کاربرد آن در شکل سازی) باید مطلقا از گوهرها دور نگه داشته شود زیرا روی کلیه گوهرها اثر شدیدی دارد. ماده مذاب بوراکس نیز که جهت حل اجسام غیرقابل حل در اسیدها به کار می‌رود تأثیر شدیدی بر گوهرها دارد.