حديد التيلوريك

الحديد الأرضي ، أو الحديد الأصلي ، هو حديد نشأ على سطح الأرض ، ويوجد في صورة معدنية وليس كخام . يُعدّ الحديد الأرضي نادرًا للغاية، إذ لا يوجد سوى منجم رئيسي واحد معروف في العالم، يقع في غرينلاند .

باستثناء نواتها المنصهرة، يوجد الحديد العنصري على الأرض تقريبًا في صورة خامات . كان يُعتقد ، من بين نظريات أخرى، أن الحديد المعدني قد تحول إلى أكاسيد الحديد خلال حدث الأكسدة العظيم ، الذي بدأ قبل ملياري عام تقريبًا . وحتى أواخر القرن التاسع عشر، كان وجود الحديد كمعدن طبيعي مجرد تكهنات، باستثناء جزيرة غرينلاند المعزولة. وكان الحديد الأرضي الوحيد المعروف في صورته المعدنية موجودًا في صورة نيازك ، والتي هبطت على الأرض من الفضاء الخارجي. 

يُطلق على الحديد الأرضي هذا الاسم نسبةً إلى الكلمة اللاتينية Tellus ، التي تعني "الأرض" (الكوكب، على عكس كلمة terra التي تعني "الأرض": اليابسة أو التربة)، بالإضافة إلى اللاحقة -ic التي تعني "من" أو "مولود من"، مما يميزه عن النيازك . يشبه الحديد الأرضي الحديد النيزكي في احتوائه على كمية كبيرة من النيكل وبنية ويدمانشتاتن . مع ذلك، لا يحتوي الحديد الأرضي عادةً إلا على حوالي 3% من النيكل، وهي نسبة منخفضة جدًا بالنسبة للنيازك، إذ لم يُعثر على أي نيزك يحتوي على أقل من 5% من النيكل. يوجد نوعان من الحديد الأرضي: النوع  الأول والنوع الثاني ،  وكلاهما يحتوي على كميات متقاربة من النيكل والشوائب الأخرى. ويكمن الاختلاف الرئيسي بينهما في محتوى الكربون ، الذي يؤثر بشكل كبير على صلابة المعدن وقابليته للتشكيل ودرجة انصهاره.

الحديد الأرضي هو حديد فلزي تشكّل داخل وشاح الأرض وقشرتها. ورغم اكتشاف رواسب صغيرة من الحديد الأرضي في أنحاء متفرقة من العالم، فإن السواحل الغربية لغرينلاند تضمّ الرواسب الرئيسية المعروفة الوحيدة. مع ذلك، قد تختلف هذه الرواسب اختلافًا كبيرًا في الشكل والتركيب، حتى في المنطقة نفسها، فضلًا عن وجود اختلافات كبيرة بين مناطق مختلفة مثل أويفاق، وأسوك، وبلافيلد، وميلمفيورد. والقاسم المشترك بينها جميعًا هو أنها تتواجد عادةً في السدود (الشقوق المملوءة بالحمم البركانية في الصخور الأساسية) أو في التدفقات البركانية حيث تدفقت الصخور المنصهرة إلى السطح. ومن أوجه التشابه الأخرى أن جميع الرواسب موجودة مرتبطة بالفلسبار الغني بالجرافيت ، مما يساهم على الأرجح في ارتفاع محتوى الكربون وانخفاض وجود الأكسيد في المعدن، على الرغم من أنه من غير المعروف ما إذا كان المعدن قد تمكن من الإفلات من الأكسدة مع بقية حديد الأرض، أو ما إذا كان قد بدأ كطبقات من الخام والفحم التي انزلقت ثم انصهرت بشكل طبيعي في الحمم البركانية بسبب البيئة المختزلة التي يوفرها الفلسبار الجرافيتي الغني بالكربون .

يُعدّ الحديد الأرضي في غرينلاند فريدًا من نوعه، إذ يُمكن العثور عليه في جميع أطوار سبائك الحديد والكربون تقريبًا ، وبأشكال بلورية شديدة التباين. في بعض الصخور، يُوجد مختلطًا بالبازلت على شكل حبيبات صغيرة جدًا ذات زوايا حادة وأشكال غير منتظمة، بينما في صخور أخرى، تمكنت قطرات صغيرة بحجم الحبيبات في الصهارة المنصهرة من الاندماج لتكوين قطرات أكبر بحجم حبة البازلاء، تبلورت بشكل كروي أو بيضاوي في الغالب. وفي صخور أخرى، قد يتكون السد أو البروز بالكامل تقريبًا من حديد الزهر عالي الكربون، والذي يسهل اندماجه داخل الصهارة وتدفقه إلى الشقوق نظرًا لانخفاض لزوجته ودرجة انصهاره. غالبًا ما يكون حديد الزهر هذا مغطى بقشرة من البازلت أو يحتوي على شوائب منه، حيث انبثق من الأرض على شكل كتل كروية كبيرة جدًا داخل الحمم البركانية، والتي تشكلت منها صخور كبيرة نتيجة التعرية الطبيعية للبازلت المحيط.

ينقسم الحديد الأرضي عمومًا إلى مجموعتين، اعتمادًا على محتواه من الكربون. النوع  الأول هو حديد الزهر الذي يحتوي عادةً على أكثر من 2.0% من الكربون، بينما  يقع النوع الثاني بين الحديد المطاوع والفولاذ اليوتكتويدي . يتميز كلا النوعين بمقاومتهما الجيدة للعوامل الجوية، لكنهما يميلان إلى التحلل والتفتت بسرعة كبيرة في بيئة المتحف الجافة والمُحكمة، مع أن النوع  الثاني أكثر عرضةً لهذا النوع من التلف. ^{[ 4 ]}

باستثناء رواسب صغيرة جدًا من الحديد الأرضي في كاسل بألمانيا ، والتي استُنفدت الآن، وبعض الرواسب الثانوية الأخرى في أنحاء متفرقة من العالم، فإن الرواسب الرئيسية المعروفة الوحيدة موجودة في منطقة خليج ديسكو وما حولها في غرينلاند . عُثر على هذه المادة في السهول البركانية لصخور البازلت ، واستخدمها سكان الإنويت المحليون لصنع حواف أدوات القطع مثل السكاكين والسيوف . وكان الإنويت هم الشعب الوحيد الذي استفاد عمليًا من الحديد الأرضي. ^{[ 5 ] [ 6 ]}

في عام ١٨٧٠، اكتشف أدولف إريك نوردنسكيولد صخورًا حديدية ضخمة بالقرب من منطقة خليج ديسكو في غرينلاند. ولأنه كان يعلم أن الإنويت قد صنعوا أدوات من نيزك كيب يورك ، ويعود الفضل في ذلك بشكل رئيسي إلى اكتشاف السير جون روس أن سكان غرينلاند الأصليين كانوا يستخدمون سكاكين حديدية، فقد نزل نوردنسكيولد في خليج فورتشن بجزيرة ديسكو للبحث عن الحديد. أخبر الإنويت روس أنهم حصلوا على الحديد من أعلى جبل، في موقع توجد فيه صخرتان ضخمتان. إحداهما كانت شديدة الصلابة ولا يمكن كسرها، أما الأخرى فكانت مقطعة إلى قطع أصغر، استُخرجت منها كرات حديدية وطُرقّت لتصبح أقراصًا مسطحة لصنع السكاكين. بحث نوردنسكيولد عن الموقع دون جدوى، إلى أن أرشده بعض الإنويت المحليين إلى مكان يُدعى أويفاق ، حيث كانت كتل كبيرة من الحديد المعدني متناثرة في المنطقة. افترض أن المعدن ذو أصل نيزكي ، إذ يحتوي كلاهما على كميات كبيرة من النيكل، وكلاهما يحمل نمط ويدمانشتاتن . كان معظم العلماء في ذلك الوقت يعتقدون أنه لا يوجد حديد تيلوريكي غير مؤكسد ، ولم يشكك سوى قلة في اكتشاف نوردنسكيولد. ^{[ 5 ] [ 6 ]}

قام غوستاف ناوكوف برحلة استكشافية إلى غرينلاند عام 1871. وباستخدام الديناميت ومعدات الرفع ، جمع فريقه ثلاث عينات كبيرة من الحديد الأرضي، معتقدين أنها نيزكية الأصل، وفقًا لفحص نوردنسكيولد، وأعادوها إلى أوروبا لمزيد من الدراسة. توجد هذه العينات حاليًا في السويد وفنلندا والدنمارك . توجد كتلة تزن 25 طنًا خارج متحف ريكس في ستوكهولم، وكتلة أخرى تزن 6.6 طن خارج المتحف الجيولوجي في كوبنهاغن، وكتلة ثالثة تزن  3 أطنان في متحف التاريخ الطبيعي في كومبولا، هلسنكي. ^{[ 7 ]}

رافق ناوكهوف في عام 1871 كيه جيه في ستينستروب . ونظرًا لظروفٍ مثل شكل الصخور، التي غالبًا ما كانت ذات زوايا حادة أو حواف مسننة لا تُعدّ سمةً مميزةً للنيازك (التي تتآكل بشكلٍ كبيرٍ أثناء دخولها الغلاف الجوي )، أو حقيقة أن العديد منها كان يحتوي على مناطق مُغطاة بالبازلت ، فقد اختلف ستينستروب مع نوردنسكيولد حول أصل هذه الصخور، وانطلق في رحلة استكشافية خاصة به في عام 1878. وفي عام 1879، حدّد ستينستروب لأول مرة الحديد من النوع  الثاني  ، مُظهرًا أنه يحتوي أيضًا على هياكل ويدمانشتاتن . وقد نشر ستينستروب لاحقًا ما وجده.

في خريف عام ١٨٧٩، توصلتُ إلى اكتشافٍ يتعلق بهذا الموضوع، ففي قبرٍ قديم في إيكالويت ... عثرتُ على تسع  قطعٍ من البازلت تحتوي على كراتٍ مستديرة وقطعٍ غير منتظمة من الحديد المعدني. كانت هذه القطع ملقاةً مع سكاكين عظمية، تُشبه تلك التي أحضرها روس، بالإضافة إلى الأدوات الحجرية المعتادة... بينما كانت  قطع البازلت التسع التي تحتوي على كرات الحديد هي المادة المستخدمة في صناعة السكاكين العظمية. هذا الحديد لينٌ ويحتفظ بخصائصه جيدًا في الهواء، ولذلك فهو مناسبٌ للاستخدام بالطريقة التي وصفها روس. الصخر الذي يظهر فيه الحديد هو بازلت فلسباري نموذجي ذو حبيباتٍ كبيرة . لهذا الاكتشاف أهميةٌ مزدوجة، أولًا، لأنه أول مرةٍ نرى فيها المادة التي صنع منها الإسكيمو سكاكين اصطناعية ، وثانيًا، لأنه يُظهر أنهم استخدموا الحديد الأرضي لهذا الغرض .

بعد اكتشافه في قبر إيكالويت ، وجد ستينستروب العديد من النتوءات الكبيرة من البازلت التي تحتوي على الحديد من النوع  الثاني  . ولأن حبيبات النوع  الثاني مُضمنة داخل بازلت بركاني يُطابق الصخور الأساسية، فقد تمكن ستينستروب من إثبات أن الحديد من مصادر أرضية. ^{[ 7 ]} وأضاف ستينستروب في تقريره:

تمتلئ هذه الطبقة الفريدة من البازلت، من أعلاها إلى أسفلها، بحبيبات حديدية بأحجام مختلفة، تتراوح من جزء من المليمتر إلى طول 18  ملم وعرض 14  ملم، وهو أكبر حجم وجدته. ... عند صقل هذا الحديد، تظهر عليه أشكال ويدمانشتاتن الجميلة . ... وقد ثبت الآن أن النيكل الحديدي المعدني ذو أشكال ويدمانشتاتن هو أيضًا معدن أرضي ، وبالتالي فإن وجود النيكل مع بنية بلورية معينة لا يكفي لإضفاء صفة النيازك على كتل الحديد المتناثرة.

أُكِّدت نتائج ستينستروب لاحقًا من قِبَل خبير النيازك ج. لورانس سميث عام 1879، ثم من قِبَل جون لورينزن عام 1882. ومنذ ذلك الحين، يخضع الحديد الأرضي النادر للغاية الموجود في غرب جرينلاند للدراسة. ^{[ 5 ] [ 6 ] [ 7 ]}

بالإضافة إلى رواسب جزيرة ديسكو، تم الإبلاغ عن وجود الحديد الخام في خليج فورتشن، وميليمفيورد، وأسوك، ومواقع أخرى على طول الساحل الغربي لغرينلاند. وتشمل هذه المواقع الأخرى: ^{[ 1 ]}

• بن بريك ، اسكتلندا في الجرانيت مع المغنتيت ^{[ 8 ]}
• في مقاطعة أنترم، أيرلندا الشمالية ^{[ 8 ]}
• يوجد في البازلت في بوهل، بالقرب من أهناتال-فايمار ، هيس ، ويرتبط بعقيدات البيريت داخل الحجر الجيري في مولهاوزن، تورينجيا، ألمانيا ^{[ 8 ].}
• قريب ريفني , فولينيا , أوكرانيا ^{[ 8 ]}
• في القصبة الهوائية في أوفيرني ، فرنسا
• في روسيا في غروشيرسك في منطقة دون جنوب جبال الأورال المرتبطة بالبيريت؛ ^{[ 8 ]} في كتلة هونتوكونغسكي (خونغتوكون)، كراسنويارسك كراي ؛ ^{[ 9 ]} وعلى بركان تولباتشيك الشقّي في شبه جزيرة كامتشاتكا ^{[ 10 ].}
• في تكوين هاتروريم ، النقب ، إسرائيل ^{[ 11 ]}
• في الولايات المتحدة، تم الإبلاغ عن حدوثها في طبقات الفحم بالقرب من كاميرون ، مقاطعة كلينتون، ميسوري ؛ ومن الصخر الزيتي الكربوني بالقرب من نيو برونزويك ، مقاطعة سومرست، نيو جيرسي ^{[ 8 ].}
• في أونتاريو، تم الإبلاغ عن وجودها في بلدة كاميرون ، ومنطقة نيبسينغ ، وفي جزيرة سانت جوزيف في بحيرة هورون . ^{[ 8 ]}

توجد سبائك النيكل والحديد الأصلية التي تتراوح تركيبتها من Ni3Fe _إلى Ni2Fe _{على شكل رواسب} غرينية مشتقة من الصخور فوق المافية . وقد وُصف معدن الأوارويت عام 1885 من نيوزيلندا .