كالكوبايرايت هو معدن وخام copper. تركيبه الكيميائي هو CuFeS2، وهذا يعني أنه يحتوي على النحاس (Cu)، حديد (Fe) و كبريت (س). يعد الكالكوبايرايت أحد أهم خامات النحاس وينتشر على نطاق واسع في البيئات الجيولوجية المختلفة. وغالبا ما يتم العثور عليه بالاشتراك مع كبريتيدات أخرى المعادن.

لون: يحتوي الكالكوبايرايت عادة على لون أصفر نحاسي إلى أصفر ذهبي، على الرغم من أنه يمكن أن يفقد بريقه إلى ظلال مختلفة من اللون الأزرق أو الأرجواني أو الأخضر بسبب أكسدة سطحه.

هيكل بلوري: يتبلور الكالكوبايرايت في النظام الرباعي، مكونًا بلورات مميزة على شكل رباعي السطوح. غالبًا ما يكون لهذه البلورات بريق معدني.

عسر الماء: تبلغ صلابته حوالي 3.5 إلى 4 على مقياس موس، مما يجعله ناعمًا نسبيًا مقارنة ببعض المعادن الأخرى.

خط: عند خدشه على لوح به خطوط، يترك الكالكوبايرايت خطًا أسود مخضر.

انقسام: يُظهر الكالكوبايرايت انقسامًا سيئًا، مما يعني أنه لا ينكسر على طول مستويات محددة جيدًا مثل بعض المعادن الأخرى.

مغنطيسية: الكالكوبايرايت ذو مغناطيسية ضعيفة، ويمكن أن يظهر بعض الخصائص المغناطيسية بسبب محتواه من الحديد.

جمعيات: يوجد الكالكوبايرايت بشكل شائع مع معادن أخرى مثل البيريت معدن (أحمق الذهب), سفاليرايت (a zinc خام)، الغالينة كبرتيد الرصاص (a قيادة خام) ومختلف معادن النحاس.

الأهمية الاقتصادية: الكالكوبايرايت هو مصدر أساسي للنحاس. النحاس معدن ثمين يستخدم في العديد من الصناعات، بما في ذلك الإلكترونيات والبناء والسباكة. يتضمن استخراج النحاس من الكالكوبايرايت عمليات تعدينية معقدة.

ظهور: يمكن العثور على الكالكوبايرايت في بيئات جيولوجية مختلفة، بما في ذلك النحاس السماقي الودائعالأوردة الحرارية المائية، صخور رسوبيةو سكارن الودائع. يمكن أن يحدث في مجموعة واسعة من البيئات وهو معدن شائع في أجزاء كثيرة من العالم.

تلطخ: مع مرور الوقت، يمكن أن يشكل الكالكوبايرايت طبقة مشوهة أو قزحية اللون على سطحه بسبب تعرضه للهواء والرطوبة. غالبًا ما يُشار إلى هذا التشويه باسم "خام الطاووس" بسبب مظهره الملون والمتقزح.

للكالكوبايرايت أهمية اقتصادية وعلمية كبيرة بسبب محتواه من النحاس ودوره في فهم عمليات تكوين الخام. إنها أيضًا عينة معدنية مشهورة بين هواة الجمع بسبب مظهرها المذهل عندما تظهر عليها تشويهًا ملونًا.

التركيب الكيميائي والبنية البلورية

يحتوي الكالكوبايرايت على تركيبة كيميائية من CuFeS2، مما يشير إلى أنه يتكون من ذرات النحاس (Cu)، والحديد (Fe)، والكبريت (S). وهو معدن كبريتيد، حيث أن النحاس والحديد هما الكاتيونات الرئيسية والكبريت مثل الأنيون.

الهيكل البلوري: يحتوي Chalcopyrite على هيكل بلوري فريد ينتمي إلى نظام رباعي الزوايا. له هيكل معقد يتكون من ذرات النحاس والحديد المرتبطة بذرات الكبريت في شبكة بلورية. يمكن وصف التركيب البلوري للكالكوبيريت على النحو التالي:

  1. وحدة الخلية: وحدة خلية الكالكوبايرايت هي شكل متوازي السطوح بأربعة جوانب غير متساوية الطول وأربع زوايا قائمة.
  2. هندسة التنسيق: يتم تنسيق كل ذرة نحاس في الكالكوبايرايت بواسطة ست ذرات كبريت في ترتيب ثماني السطوح، بينما يتم تنسيق كل ذرة حديد بواسطة أربع ذرات كبريت في ترتيب رباعي السطوح. يتم ترتيب ذرات الكبريت بطريقة متقاربة.
  3. الشبكة الفرعية الكبريتية: تشكل ذرات الكبريت في الكالكوبايرايت شبكة فرعية متقاربة، حيث تحتل ذرات النحاس والحديد المواقع الخلالية بين ذرات الكبريت.
  4. التماثل البلوري: للكالكوبايرايت تماثل رباعي، مع المجموعة الفضائية I-42d أو I-42m، حسب ظروف درجة الحرارة والضغط.

يمنحه التركيب البلوري للكالكوبيريت خصائص فيزيائية وكيميائية فريدة ، بما في ذلك بريقه المعدني ، ومظهره غير الشفاف ، ولونه الأصفر النحاسي المميز. تشتهر الكالكوبايرايت بموصلية كهربائية جيدة ، مما يجعلها معدنًا مهمًا لاستخراج النحاس والتطبيقات الصناعية المختلفة.

الخصائص الفيزيائية للكالكوبايرايت

لون الأصفر النحاسي ، قد يكون له بريق أرجواني قزحي الألوان.
خط أسود مخضر
بريق معدني
شفقة غير شفاف          
موس صلابة 3.5
جاذبية معينة ٢٠٢٤/٢٠٢٣
خصائص التشخيص اللون ، خط أخضر ، ليونة من البيريت ، هش.
نظام كريستال في الغالب ثنائي الشكل ويشبه رباعي السطوح ، وعادة ما يكون ضخمًا ، وأحيانًا بوتريويدال.
عناد هش
كسر العظم غير منتظم / متفاوت
كثافة 4.1 - 4.3 جم / سم 3 (مُقاس) 4.18 جم / سم 3 (محسوب)

الخواص البصرية للكالكوبايرايت

تباين الخواص ضعيف
انقسام ضعيف في {011} و {111}
اللون / تعدد التلاون أصفر نحاسي ، قد يكون باهتًا وقزحي الألوان
الانقراض البصري  
التوأمة توأم في {112} و {012} ، اختراق أو دوري.

الجيولوجيا وعلم المعادن

جيولوجيا Chalcopyrite: يوجد Chalcopyrite بشكل شائع في مجموعة متنوعة من البيئات الجيولوجية ، وغالبًا ما يرتبط حدوثه بالنحاس الغني رواسب خام. يمكن أن يتشكل الكالكوبيريت من خلال عمليات جيولوجية مختلفة ، بما في ذلك:

  • عمليات الصخور المنصهرة: يمكن أن يتبلور الكالكوبايرايت من الصهارة أثناء تكوينه الصخور النارية، لا سيما فيما يتعلق بالتطفل الغني بالنحاس. عندما تبرد الصهارة وتتصلب ، يمكن أن تترسب الكالكوبيريت من الصهارة وتتراكم في الأوردة أو تنتشر في جميع أنحاء الصخر.
  • العمليات المائية الحرارية: يمكن أن يتشكل الكالكوبايرايت أيضًا من خلال العمليات الحرارية المائية، حيث تتسرب السوائل الساخنة الغنية بالمعادن من خلالها الصخور وإيداع chalcopyrite على طول الكسور ، أخطاءأو غيرها من الميزات الهيكلية. غالبًا ما ترتبط رواسب الكالكوبايرايت الحرارية المائية بالنشاط البركاني أو الطاقة الحرارية الأرضية.
  • العمليات المتحولة: يمكن أن يتشكل الكالكوبايرايت أيضًا أثناء التحول، وهي عملية تحول الصخور بسبب ارتفاع درجات الحرارة وظروف الضغط. يمكن أن يتواجد الكالكوبايرايت كمعدن أساسي في الصخور الرسوبية المتحولة أو نتيجة للاستبدال الميتاسوماتي للمعادن الموجودة مسبقًا.

الحدوث والتوزيع

الكالكوبايرايت هو معدن طبيعي يتم توزيعه على نطاق واسع في الطبيعة. وهو معدن كبريتيد الحديد والنحاس، له الصيغة الكيميائية CuFeS2. غالبًا ما يوجد الكالكوبايرايت في رواسب الخام المرتبطة بمعادن النحاس الأخرى، وكذلك مع معادن الكبريتيد الأخرى.

ظهور: يوجد الكالكوبايرايت بشكل شائع في مجموعة متنوعة من البيئات الجيولوجية، بما في ذلك:

  1. رواسب الوريد: يمكن أن يحدث الكالكوبايرايت في الأوردة ، وهي كسور ضيقة ممعدنة في الصخور. يمكن أن تتكون هذه الأوردة في مجموعة متنوعة من أنواع الصخور ، بما في ذلك الصخور النارية والمتحولة والصخور الرسوبية.
  2. رواسب الرخام السماقي: غالبًا ما يرتبط الكالكوبايرايت برواسب النحاس السماقي ، وهي عبارة عن رواسب خام كبيرة منخفضة الدرجة توجد عادةً بالاقتران مع الصخور النارية المتطفلة. تعتبر رواسب البورفير مصدرًا مهمًا للنحاس في جميع أنحاء العالم.
  3. كبريتيد ضخم بركاني (VMS) الودائع: يمكن أن يوجد الكالكوبايرايت أيضًا في ودائع VMS، والتي تتكون من ترسيب معادن الكبريتيد من السوائل الساخنة الغنية بالمعادن المرتبطة بالنشاط البركاني.
  4. الرواسب الرسوبية: يمكن العثور على الكالكوبايرايت في الرواسب الرسوبية ، بما في ذلك رواسب النحاس المستضافة ، حيث تترسب المعادن النحاسية في الصخور الرسوبية ، غالبًا مع الطبقات الغنية بالمواد العضوية.

التوزيع: يوجد الكالكوبايرايت في العديد من دول العالم. تشمل بعض الدول الرئيسية المنتجة للكالكوبيريت ما يلي:

  1. تشيلي: تشيلي هي واحدة من أكبر منتجي الكالكوبايرايت في العالم، مع وجود رواسب كبيرة في جبال الأنديز.
  2. بيرو: تعد البيرو منتجًا رئيسيًا آخر للكالكوبايرايت، حيث توجد رواسب في جبال الأنديز.
  3. الولايات المتحدة الأميركية: توجد رواسب الكالكوبايرايت أيضًا في عدة ولايات في الولايات المتحدة الأمريكية، بما في ذلك أريزونا ومونتانا ونيو مكسيكو.
  4. كندا: تمتلك كندا رواسب كبيرة من الكالكوبايرايت، خاصة في كولومبيا البريطانية وأونتاريو.
  5. أستراليا: تم العثور على الكالكوبايرايت في أجزاء مختلفة من أستراليا، بما في ذلك كوينزلاند ونيو ساوث ويلز وجنوب أستراليا.
  6. الصين: تمتلك الصين أيضًا رواسب كبيرة من الكالكوبايرايت، حيث يتركز الإنتاج بشكل رئيسي في مناطق مثل منغوليا الداخلية وشينجيانغ والتبت.
  7. غيرها من البلدان: يوجد الكالكوبايرايت أيضًا في العديد من البلدان الأخرى، بما في ذلك المكسيك وروسيا وزامبيا وكازاخستان وغيرها.

بشكل عام ، ينتشر الكالكوبيريت في الطبيعة وهو مصدر مهم للنحاس ، والذي يستخدم في التطبيقات الصناعية المختلفة.

الخصائص المعدنية وطرق تحديدها

الخصائص المعدنية وطرق تحديد الكالكوبيريت:

  1. لون: يُظهر الكالكوبايرايت عادةً لونًا أصفر نحاسيًا، على الرغم من أنه يمكن أن يظهر أيضًا كسطح مشوه أو قزحي الألوان بسبب التجوية. يمكن أن يختلف اللون حسب الشوائب والظروف الجوية.
  2. بريق: للكالكوبايرايت بريق معدني يشبه بريق النحاس المصقول أو الذهب. يعد السطح العاكس اللامع سمة مميزة للكالكوبايرايت.
  3. الكريستال العادة: يوجد الكالكوبايرايت عادة على شكل بلورات جيدة التكوين ذات شكل رباعي، وغالبًا ما تكون على شكل رباعيات السطوح أو بيريتوهيدرون. ويمكن العثور عليها أيضًا على شكل مجاميع ضخمة أو حبيبية أو منتشرة.
  4. عسر الماء: يتمتع الكالكوبايرايت بصلابة تتراوح بين 3.5 إلى 4 على مقياس موس، مما يشير إلى أنه ناعم نسبيًا ويمكن خدشه بسهولة بالمعادن الأكثر صلابة.
  5. خط: خط الكالكوبايرايت عادة ما يكون أسود مخضر إلى أسود، وهو يختلف عن لونه الأصفر النحاسي. يمكن ملاحظة هذا الخط عن طريق فرك المعدن على لوح خزفي غير مزجج وفحص اللون المتبقي.
  6. الانقسام والكسر: يحتوي الكالكوبايرايت على انقسام ضعيف على طول المستوى {001}، مما يعني أنه لا ينكسر على طول مستويات محددة جيدًا. بدلاً من ذلك، فإنه يُظهر كسرًا محاريًا أو غير متساوٍ، مما يعني أنه ينكسر بسطح منحني يشبه الصدفة.
  7. الثقل النوعي: تتراوح الثقل النوعي للكالكوبايرايت عادةً من 4.1 إلى 4.3، وهي نسبة عالية نسبيًا ويمكن أن تساعد في تمييزه عن المعادن الأخرى ذات المظهر المماثل.
  8. الاختبارات الكيميائية: الكالكوبايرايت هو معدن حامل للنحاس، ويمكن التأكد من محتواه من النحاس من خلال اختبارات كيميائية مختلفة، مثل استخدام اختبار لهب النحاس أو التفاعلات الكيميائية مع الحمض، والتي يمكن أن تنتج لونًا أزرقًا مخضرًا مميزًا أو فورانًا.
  9. حيود الأشعة السينية (XRD): XRD هي طريقة شائعة تستخدم لتحديد الكالكوبايرايت، حيث يمكن أن توفر معلومات حول التركيب البلوري والتركيب المعدني للعينة. يحتوي الكالكوبايرايت على بنية بلورية رباعية الزوايا فريدة من نوعها، والتي يمكن اكتشافها عن طريق تحليل XRD.
  10. الفحص المجهري: الفحص المجهري باستخدام المجهر الاستقطابي يمكن أن يكشف عن الخصائص المعدنية للكالكوبايرايت، مثل شكله البلوري، الخواص البصرية، والجمعيات مع المعادن الأخرى.

بشكل عام ، يمكن استخدام مجموعة من الخصائص المعدنية وطرق تحديد الهوية ، مثل اللون ، واللمعان ، والعادة البلورية ، والصلابة ، والخط ، والانقسام والكسر ، والجاذبية النوعية ، والاختبارات الكيميائية ، و XRD ، والفحص المجهري ، لتحديد chalcopyrite بدقة.

مجالات التطبيق والاستخدامات

يحتوي Chalcopyrite على العديد من الاستخدامات الصناعية نظرًا لمحتواه من النحاس وخصائص أخرى. تشمل بعض الاستخدامات الصناعية الرئيسية للكالكوبيرايت ما يلي:

  1. إنتاج النحاس: الكالكوبايرايت هو المصدر الأكثر أهمية ل خام النحاس، ويستخدم في المقام الأول لاستخراج النحاس. عادة ما تتم معالجتها من خلال التكسير والطحن والطفو لفصل معادن النحاس عن معادن الشوائب. يمكن بعد ذلك استخدام النحاس المستخرج في العديد من التطبيقات ، بما في ذلك الأسلاك الكهربائية ، والسباكة ، والإلكترونيات ، ومواد البناء.
  2. إنتاج السبائك المعدنية: يستخدم الكالكوبايرايت أحيانًا كمصدر للنحاس في إنتاج السبائك المعدنية. يتم خلط النحاس مع معادن أخرى، مثل الزنك، النيكلو قصدير، لإنشاء سبائك ذات الخصائص المرغوبة ، مثل القوة المحسنة ومقاومة التآكل ومقاومة الحرارة. تُستخدم هذه السبائك في صناعات مختلفة ، بما في ذلك صناعة السيارات والفضاء والإلكترونيات.
  3. إنتاج حامض الكبريتيك: يحتوي الكالكوبايرايت على الكبريت، ويمكن استخدامه كمصدر للكبريت لإنتاج حمض الكبريتيك، وهو مادة كيميائية تستخدم على نطاق واسع في العمليات الصناعية المختلفة. ويستخدم حمض الكبريتيك في إنتاج الأسمدة والأصباغ والمنظفات والمواد الكيميائية الأخرى، وكذلك في صناعة التعدين لترشيح المعادن من الخامات.
  4. حجر كريم والمجوهرات: على الرغم من أن الكالكوبايرايت ليس من الأحجار الكريمة الشائعة، إلا أنه يتم قطعه وصقله أحيانًا لاستخدامه في المجوهرات وأدوات الزينة. بريق تشالكوبايرايت المعدني ولونه الأصفر النحاسي المميز يمكن أن يجعله حجرًا كريمًا جذابًا لهواة الجمع أو للاستخدام في تصميمات المجوهرات الفريدة.
  5. الأغراض البحثية والعلمية: يستخدم الكالكوبايرايت أيضًا في الأبحاث والدراسات العلمية، خاصة في مجالات علم المعادنوالجيوكيمياء وعلوم المواد. هيكله البلوري الفريد وخصائصه وسلوكه في ظل ظروف مختلفة يجعله معدنًا قيمًا لدراسة العمليات الجيولوجية والكيميائية المختلفة.

بشكل عام ، يعتبر الكالكوبيريت معدنًا صناعيًا مهمًا نظرًا لمحتواه من النحاس وخصائص أخرى ، كما أنه يجد تطبيقات مختلفة في الصناعات التي تتراوح من التعدين إلى المواد الكيميائية والأحجار الكريمة والبحث العلمي.

ملخص النقاط الرئيسية

  • الكالكوبايرايت معدن هو أهم مصدر لخام النحاس.
  • له لون أصفر نحاسي ، وبريق معدني ، وعادة ما يحدث على شكل بلورات جيدة التكوين ذات شكل رباعي الزوايا.
  • صلابة Chalcopyrite من 3.5 إلى 4 على مقياس موس ، خط من الأسود المخضر إلى الأسود ، وثقل نوعي يتراوح من 4.1 إلى 4.3.
  • يستخدم Chalcopyrite بشكل أساسي في إنتاج النحاس ، حيث يحتوي على النحاس كمكون رئيسي ويتم معالجته لاستخراج النحاس لمختلف التطبيقات الصناعية ، بما في ذلك الأسلاك الكهربائية والسباكة والإلكترونيات ومواد البناء.
  • يستخدم الكالكوبيريت أيضًا كمصدر للكبريت لإنتاج حامض الكبريتيك ، وفي إنتاج السبائك المعدنية ، مثل الأحجار الكريمة والمجوهرات ، وفي الممارسات الميتافيزيقية والشفائية ، وفي البحوث والدراسات العلمية.
  • تشمل طرق تحديد chalcopyrite اللون ، واللمعان ، والعادة البلورية ، والصلابة ، والخط ، والانقسام والكسر ، والجاذبية النوعية ، والاختبارات الكيميائية ، وانحراف الأشعة السينية (XRD) ، والفحص المجهري.

مراجع حسابات

  • Mindat.org. (2019). برانيت: المعلومات والبيانات والمحليات المعدنية.. [عبر الإنترنت] متوفر على: https://www.mindat.org/min-727.html [تم الدخول في 4 مارس 2019].
  • Handbookofmineralogy.org. (2019). كتيب علم المعادن. [عبر الإنترنت] متوفر على: http://www.handbookofmineralogy.org [تم الدخول 4 مارس 2019].