سنگ شناسي
سنگ
از نظر زمينشناسان به مادهى سازندهى پوسته و بخش جامد سستکرهى زمين
گفته مىشود. سنگها از يک يا چند کانى درست شدهاند و از نظر چگونگى پديد
آمدن در سه
گروه سنگهاى آذرين، سنگهاى رسوبى و سنگهاى
دگرگونى جاى مىگيرند. سنگهاى آذرين از سرد شدن گدازهى آتشفشانها به
وجود مىآيند. سنگهاى رسوبى پيامد فرسايش
سنگها و انباشته شدن رسوبها در درياها هستند. هنگامى که سنگى در فشار و گرماى زياد قرار گيرد، سنگ دگرگونى پديد مىآيد.
سنگها و کانىها
کرهى زمين از نظر ويژگىهاى فيزيکى ساختار
لايهاى دارد. بخش مرکزى آن جامد است، بيشتر از آهن و نيکل درست شده و
هستهى درونى ناميده مىشود. پيرامون هستهى
درونى را لايهى مايعى از آهن و نيکل فراگرفته که
هستهى بيرونى نام دارد. پيرامون هستهى بيرونى را لايهاى به نام گوشته در
بر مىگيرد که خود از لايهاى جامد و سخت به نام
گوشتهى زيرين و لايهاى نرمتر و خميرى به نام
سستکره درست شده است. پيرامون گوشته را لايهى نازک و جامدى به نام پوسته
فراگرفته که بيشتر از سيليس، اکسيژن و
آلومينيوم درست شده است. زمينشناسان به مواد
طبيعى و بى جان سازندهى پوسته سنگ مىگويند و بيرونىترين لايهى زمين را
سنگکره مىنامند.
سنگها از يک يا چند کانى درست شدهاند. کانى به
موادى بىجان، جامد و بلورى گفته مى شود که ترکيب شيميايى به نسبت ثابتى
دارند. بيش از 3 هزار گونه کانى در طبيعت
يافت شده است که نزديک 20 تا 25 گونه از آنها در
ساختمان بسيارى از سنگها وجود دارند. بيشتر سنگها از چند کانى درست
شدهاند، مانند گرانيت که بخش زيادى از آن از سه
کانى کوارتز، فلدسپات و بيوتيت است. هر گروه از
سنگها نيز داراى کانىهاى مشخصى هستند که در گروه سنگهاى ديگر وجود
ندارند يا بسيار اندک هستند. براى نمونه، کانى
هاليت فقط در سنگهاى رسوبى ديده مى شود و در
سنگهاى آذرين يا دگرگونى ديده نمى شود. کانى ولاستونيت نيز فقط در
سنگهاى دگرگونى يافت مى شود. با اين همه، برخى
از کانى ها، مانند کوارتز، ممکن است در هر گونه سنگى وجود داشته باشند
سنگها و کانىهاى آنها
سنگهاى آذرين
ارتوز، پرتيت، ميکروکلين، پلاژيوکلاز، کوارتز، نفلين،
لوسيت، هورنبلند، اوژيت، بيوتيت، مسکوويت، اليوين
سنگهاى رسوبى
کانىهاى رسى ، کلسيت، دولوميت، کوارتز، هاليت، سيلوين،
ژيپس، انيدريت،گلوکونيت، اکسيدها(بهويژه آهن)،کربناتهاى ديگر
سنگهاى دگرگونى
استروليت، کيانيت، آندالوزيت، سيليمانيت، گرونا، ولاستونيت،
تروموليت، کلريت، گرافيت، تالک
سنگهاى آذرين
هرچه بيشتر به ژرفاى زمين برويم، دما بالاتر مى
رود و در ژرفاى زياد به اندازهى مىرسد که براى ذوب شدن سنگها کافى
است. با اين همه، مواد درونى زمين به حالت مذاب
نيستند و فشار زيادى که از لايههاى بالايى بر
لايههاى زيرين وارد مىشود، از ذوب شدن سنگها جلوگيرى مىکند. اما در
جاهايى از ژرفاى زمين که به دليلى(براى نمونه، در پى
جايهجايى ورقههاى سنگ کره) از فشار کاسته مىشود
يا سنگهاى سطحى زمين به زير سطح فرو مىروند، سنگها ذوب مىشوند. هر
جايى که سنگها ذوب شوند، مادهى مذاب،
که ماگما نام دارد، به سوى بالا راه پيدا مىکند و آرام آرام دماى آن کاهش مىيابد و سنگهاى آذرين را پديد مىآورد.
ماگما ممکن است به بخشهاى بالايى پوسته نفوذ کند
يا از راه شکافها و سوراخها به سطح پوسته راه يابد. ماگمايى که از سطح
پوسته بيرون نمىزند به آهستگى و طى سالها
سرد مىشود و سنگهاى آذرين درونى را مىسازد. به
ماگمايى که از دهانهى آتشفشان بيرون مىآيد و به سطح زمين مىرسد، گدازه
مىگويند. همهى حجم گدازهاى که به سطح
زمين مىآيد، به حالت مذاب نيست و قطعههاى ذوب
نشدهى سنگ و کانىهاى بلورى را نيز در خود دارد. گدازه طى چند روز سرد
مىشود و سنگهاى آذرين بيرونى را مىسازد.
بررسى ترکيب شيميايى سنگهاى آذرين و گدازهى
آتشفشانهاى فعال نشان داده است که ماگما يک ترکيب سيليکاتى با اندکى
اکسيدهاى فلزى ، بخار آب و مواد گازى است.
سنگهاى آذرين را بر پايهى درصد اين مواد در سه
گروه گرانيتى(اسيدى)، بازالتى(بازى) و آندزيتى(ميانه) جاى مىدهند. سنگهاى
آذرينى مانند ريوليت و داسيت را که محتواى
سيليس آنها بالاست، يعنى بيش از 63 درصد 2 SiO
دارند، از گروه سنگهاى آذرين اسيدى به شمار مىآورند. سنگهاى آذرينى
مانند آندزيت که بين 52 تا 63 درصد 2 SiO دارند،
از سنگهاى آذرين ميانه و سنگهايى مانند بازالت و
گابرو را که محتواى سيليسى کمترى دارند، از سنگهاى آذرين بازى هستند.
برخى از سنگهاى آذرين، مانند پريدوتيت، را
که محتواى سيليسى آنها بسيار پايين است، فرابازى مى دانند.
بافت سنگهاى آذرين
زمينشناسان در بررسىهاى صحرايى، که ابزارهاى
پيچيدهى آزمايشگاهى در دسترس نيست، از اندازه و آرايش بلورهاى سنگ، که
بافت سنگ نام دارد، براى توصيف سنگها بهره
مىگيرند. اصطلاح بافت سنگ هنگام بررسى سنگ زير
ميکروسکوپ نيز به کار مى رود. بافت سنگ آذرين علاوه بر اين که آن را از
سنگها ديگر جدا مىکند، ما را از درونى بودن
يا بيرونى بودن آن و حتى ژرفايى که سنگ در آنجا از ماگما پديد آمده است، آگاه مىسازد.
1. بافت نهانبلورين. بلورها را نمىتوان با چشم
غيرمسلح ديد. اگر بلورها به اندازهاى کوچک باشند که فقط با ميکروسکوپ
پولاريزان ديده شوند، اصطلاح ميکروکريستالين و اگر
فقط با ميکروسکوپ الکترونى يا پرتوهاى ايکس شناسايى شوند، اصطلاح کريپتوکريستالين را به کار مىبرند.
2. بافت آشکاربلورين. بلورها درشت و از 2 تا 5 ميلى متر هستند. اين بافت زمانى پديد مىآيد که ماگما به آهستگى درون زمين سرد شود.
3. بافت پگماتيتي. گونهاى از بافت آشکاربلورين است که اندازهى بلورهاى آن بزرگتر از 5 سانتىمتر و حتى چند متر است.
4. بافت پرفيري. گونهاى از بافت آشکاربلورين است
که داراى بلورهاى درشت در زمينهاى از بلورهاى ريز است. اين بافت نتيجهى
سرد شدن آهسته زير سطح زمين و آمدن
ناگهانى ماگما به سطح زمين است که نخست با پديدآمدن بلورهاى درشت و سپس با بلورهاى ريز همراهى مىشود.
5. بافت سوراخدار. در پى سرد شدن تند گدازهاى که
گاز فراوان در خود دارد، بر سطح زمين پديد مىآيد. سنگپا نمونهاى از اين
بافت است.
6. بافت شيشيهاي. در برخى فورانهاى آتشفشانى،
گدازه به درون آب ريخته مىشود و بسيار تند سرد مىشود. اين گونه سنگها
بلور ندارند و بافتى مانند شيشه دارند.
7. بافت آذرآواري. هنگامى که گدازه به صورت
ذرههاى خاکستر به هوا پرتاب مىشود و آن ذرهها به صورت لايهاى تهنشين
مىشوند، سنگهايى را مىسازند که ذرههاى سازندهى
آنها آذرين، ولى تهنشينى آنها شبيه سنگهاى رسوبى است.
8. بافت آگلومرا. اگر اندازهى ذرههاى پرتابى از
دهانهى آتشفشان بزرگ باشد، پس از تهنشين شدن به يکديگر جوش مىخورند و
سنگ يکپارچهاى را مىسازند که آگلومرا ناميده
مىشود.
خانوادههاى سنگهاى آذرين
سنگهاى آذرين را بر پايهى بافت، درصد سيليس، رنگ، چگالى، ترکيب شيميايى و در نظر داشتن ويژگىهاى ديگر، طبقهبندى مىکنند.
1. خانوادهى گرانيت- ريوليت. گرانيت از
شناختهشدهترين سنگهاى آذرين درونى است که فراوانى و زيبايى آن پس از
صيقل يافتن، باعث شده است که در معمارى مورد توجه
باشد. نام اين سنگ از واژهى لاتين گرانوم به
معناى دانهى گندم گرفته شده است، زيرا بيشتر کانىهاى آن به اندازهى
دانهى گندم است. بافت آن از نوع آشکاربلورين است و
بيشتر از فلدسپات پتاسيمدار، پلاژيوکلاز
سديمدار و کوارتز درست شده است. کانىهاى بيوتيت، آمفيبول، هورنبلند و
گاهى ميکاى سفيد نيز در ساختمان آن ديده مىشود.
گرانيتها به رنگهاى سفيد، خاکسترى و صورتى ديده مىشوند که برخاسته از نوع فلدسپات آنهاست.
ريوليت از نظر نوع کانىها با گرانيت تفاوت زيادى
ندارد و در واقع گرانيتى است که بيرون از پوستهى زمين پديد مىآيد.
ريوليتها رنگ روشنى دارند و چون جهتيافتگى
مادهى مذاب را به آسانى مىتوان در آنها شناسايى
کرد، به اين نام خوانده مىشوند( ريوليت به معناى جريان يافته است.) در
اين خانواده سنگهايى با بافت شيشهاى نيز وجود
دارد که ابسيدين شناختهشدهترين آنهاست. اين سنگ
تيرهرنگ است و تيرگى آن به اين علت است که هيچ گونه بلورى در آن وجود
ندارد. به سنگهاى بيرونى با بافت سوراخدار
اين خانواده، پونس، پاميس يا سنگپا مى گويند. توجه داشته باشيد که سنگپا ممکن است در خانوادههاى ديگر نيز وجود داشته باشد.
2. خانوادهى گرانوديوريت- داسيت. گرانوديوريت يکى
از فراوانترين سنگهاى آذرين درونى است که از نظر کانى شناسى، در
ميانهى سنگهاى گرانيتى و ديوريتى جاى مىگيرد.
زيرا درصد کوارتز آن اندکى از گرانيت کمتر ولى از
ديوريت اندکى بيشتر است. داسيت همانند بيرونى گرانوديوريت است. اين سنگ
در ايران فراوان است و بيشتر به رنگ
روشن ديده مى شود.
3. خانوادهى ديوريت- آندزيت. ديوريتها سنگهايى
هستند که بيشتر از فلدسپات پلاژيوکلاز سرشار از کلسيم درست شدهاند. اين
سنگها اغلب کوارتز ندارند، اما گاهى اندکى
کوارتز و فلدسپات پتاسيمدار نيز در ساختمان آنها
ديده مىشود.کانىهاى تيرهرنگ ديوريتها اغلب آمفيبول، پيروکسن و بيوتيت
است. آندزيت همانند بيرونى ديوريت است که
به رنگ خاکسترى تيره ديده مىشود به صورت سنگپا و آذرآوارى نيز وجود دارد.
4. خانوادهى گابرو- بازالت. گابروها سنگهاى تيره
با چگالى به نسبت بالا هستند که بيشتر از پيروکسن و پلاژيوکلاز کلسيمدار
درست شدهاند. البته، ممکن است اندکى اليوين
نيز در آنها ديده شود. بازالت همانند بيرونى
گابرو است. بازالت و گابرو 75 درصد سنگهاى آذرين پوستهى زمين را
مىسازند. بازالت سوراخدار را اسکورى مىگويند که شبيه
سنگپاست. بازالت شيشهاى نيز وجود دارد که به
آنها تاکىليت مىگويند. در پيرامون آتشفشان خاموش دماوند، بهويژه در
کنارهى جادهى هراز، مىتوان گونههاى اسکورى،
پرفيرى و آگلومراى بازالتى را پيدا کرد.
5. خانوادهى پريدوتيت. پريدوتيت سنگى بسيار بازى
است که بيشتر از کانىهاى آهن و منيزيمدار درست شده است.پريدوتيتها
چگالى بالايى دارند و رنگ آنها تيره است.
اليوين فراوانترين کانى پريدوتيتهاست، اما ممکن
است اندکى پيروکسن و حتى آمفيبول نيز در آنها ديده شود. پريدوتيتها سرشار
از اليوين را دونيت گويند و پريدوتيتهاى
سرشار از پيروکسن را پيروکسنيت مىنامند. در صورتى
که هم اليوين و هم پيروکسن را داشته باشند، لرزوليت خوانده مىشوند.
لمبورژيت، که بسيار کمياب است و از بلورهاى
ريز اوژيت(نوعى پيروکسن) و اليوين آهندار درست
شده است، همانند بيرونى پريدوتيتهاست و به رنگ قرمز قهوهاى ديده مى شود.
کيمبرليت را نيز همانند بيرونى آنها
مىدانند که سرشار از اليوين است و بلورهاى ريز و اندکى گرونا(کانى دگرگونى) و الماس دارد.
سنگهاى رسوبى
چهرهى زمين همواره در حال دگرگونى است و
عاملهايى مانند نيروى گرانش، آبهاى جارى، موجهاى دريا، باد، يخچالها و
حتى انسان، همراه با کنشهاى شيميايى موادى مانند
آب، اکسيژن، دىاکسيد کربن، اسيدها و مواد ديگر،
باعث از همپاشى ساختمان سنگها و خرد شدن آنها مى شوند. خردهسنگها
همراه با مواد محلول به جاهاى پستى مانند
درياها، درياچهها، کنار رودخانهها، غارها و
جاهاى ديگر مىروند و در آنجا تهنشين مىشوند. مواد تهنشين شده، که رسوب
ناميده مىشوند، در اثرعاملهاى گوناگونى، مانند
فشار و گرما، به هم پيوسته مى شوند و سنگهاى سخت و يکپارچهاى را مىسازند که به آنها سنگهاى رسوبى مىگويند.
سنگهاى رسوبى به علت لايهلايه بودن و نيز داشتن
برجاى ماندههايى از جانداران گذشته، به زمينشناسان کمک مىکنند تاريخ
گذشتهى زمين را بازسازى کنند. سنگهاى رسوبى
در مقايسه با سنگهاى آذرين و دگرگونى بخش کمترى
از پوستهى زمين را مى سازند، اما چون در سطح زمين ساخته مى شوند، بخش
زيادى از سطح قارهها را پوشاندهاند. اين
سنگها جاى انباشته شدن و جابهجايى آبهاى
زيرزمينى هستند و به دليل اندوختههاى زغالسنگ، نفت و گاز، نمک، کانىهاى
آهندار و ديگر کانىهايى که در صنعت ارزش
دارند، بسيار مورد توجه هستند.
رسوبگذارى
هنگامى که انرژى يک رود زياد است، بستر خود و هر
چه را که در راه آن است، خراب مىکند و خردهها را به خود جابهجا مىکند.
هنگامى که از انرژى رود کاسته مىشود،
براى نمونه هنگامى که شيب بستر کاهش مىيابد يا
حجم آب کاهش مىيابد، توان جابهجايى مواد همراه خود را از دست مى دهد و
تهنشينى آن مواد آغاز مى شود. آن مواد
رسوبى ممکن است ذرههاى حاصل از خرد شدن سنگهاى
آذرين، دگرگونى و حتى رسوبى باشند. به اين گونه رسوبها رسوبهاى آوارى
مىگويند.کوارتز، فلدسپات، کانىهاى
سنگين و سپس ميکاها و کانىهاى رسى ، از ذرههاى رسوبهاى آوارى هستند.
برخى از رسوبها پيامد فرايندهاى شيميايى و
زيستشيميايى هستند. رسوبهاى آهکى درون غارها و رسوبهاى ژيپس و نمک
خوراکى، از نمونههاى فراوان فرسايش شيميايى
هستند. پوستهى آهکى برخى از جانداران دريايى پس
از مرگ در کف دريا تهنشين مىشود و بخشى از سنگهاى رسوبى مى شود. اين
پوششها حاوى کانىهايى از کربناتهاى
کلسيم، منيزيم، سيليسيم و گاهى فسفاتها، سولفيدها
و اکسيدهاى آهن هستند. برخى از سنگهاى رسوبى حاصل از آنها در معمارى
ارزش بسيار دارند.
فعاليتهاى آتشفشانهاى دريايى و قارهاى باعث
پرتاپ شدن ذرههاى گوناگونى به صورت خاکستر، غبار، تکههاى کوچک و بزرگ و
مادهى مذاب به پيرامون آتشفشان مىشود. اين
ذرهها روىهم انباشته مىشوند و در پى فرايند
فرسايش فيزيکى و شيميايى به جاهاى رسوبگذارى برده مىشوند اين گونه
رسوبها را که خاستگاه آتشفشانى دارند، رسوبهاى
آذرآوارى گويند. از برخورد شهابسنگها و گذر
دنبالهدارها از نزديکى زمين نيز اندکى مواد رسوبى با خاستگاه فرازمينى به
محيطهاى رسوبى وارد مىشود. حجم اين رسوب در
زمانى که جو زمين رقيق بوده، قابل توجه بوده است.
رسوبها در شرايط معينى در درياها و خشکىها
تهنشين مىشوند. اين شرايط در جاهاى گوناگونى فراهم مىشوند که از آنها
با نام محيط رسوبى ياد مىکنند. اين محيطها
عبارتند از:
1. مخروط افکنه. در دامنهى کوهها و جاى برخورد
کوه با دشت به وجود مىآيد. مواد سازندهى آن قلوهسنگ، ريگ و گاهى ذرههاى
رس است. ذرههاى رسوبى آن جورشودگى
و گردشدگى ضعيفى دارند. لايههاى سازندهى آن نيز متقاطع و نامنظم روى هم قرار گرفتهاند.
2. دشت سيلابي. در زمينهاى به نسبت هموار پيرامون
رودها به وجود مىآيد. در زمان سيل و طغيان، رودخانه تا آن جا گسترش
مىيابد. ماسههايى با جورشدگى به نسبت خوب
همراه با تودههايى از گل و لاى و رس در آن ديده
مىشوند. فسيلهاى نرمتنان آب شيرين و شاخ و برگ درختان نيز درون آنها
يافت مىشود. گاهى داراى لايههاى متقاطع
هستند.
3. دلتا. در جاى برخورد رود با دريا يا درياچه به
وجود مىآيد. ماسههايى با جورشدگى وگردشدگى خوب، با لايههاى موازى و در
بيشتر جاها متقاطع، در آنها ديده مى شود.
فسيل نرمتنان آب شور و شاخ و برگ گياهان نيز درون آنها ديده مىشود.
4.تلماسهى ساحلي. در کنارهى درياهايى که رطوبت
کمى دارند به وجود مى آيد. ذرههايى با جورشدگى و گردشدگى خوب و لايههاى
متقاطع، در آنها ديده مىشود.
5. محيط کولابي. رسوبگذارى در درياچههايى که در
اقليم خشک بيابانى به وجود آمدهاند، بيشتر از رسوبگذارى شيميايى است.
نمکهاى گوناگونى مانند ژيپس، انيدريت، نمک
خوراکى، همراه با رسوبهاى سيلتى تيره رنگ که گاهى از مواد آلى سرشار است، در آنها تهنشين مىشود.
6. محيط ساحلي. جايى است که هنگام جزر از آب بيرون
مىماند و هنگام مد زير آب مىرود. رسوبهاى آن درشت و ريز هستند و از
قطعهسنگهاى بزرگ تا گل نرم در ميان
آنها ديده مىشود. برجاى ماندههاى صدف نرمتنان و اسکلت آهکى مرجانها نيز درون آنها يافت مىشود.
7. فلات قاره. جايى است که از سطح آب به هنگام جزر
آغاز مىشود و تا ژرفاى 200 متر ادامه مىيابد. رسوبهاى اين محيط از نظر
ويژگى و پراکنش گوناگونى زيادى دارند، زيرا
شدت موجها و جريانهاى دريايى و ورودى رودها در
اين جا متفاوت است. در اينجا ماسه فراوان است. در دهانهى رود لاى و رس
نيز فراوان است. رسوبهاى آهکى نيز به
فراوانى ديده مىشود. همچنين صخرههاى مرجانى در آنجا به وجود مىآيد.
8. محيط عميق. از ژرفاى 200 متر به پايين دريا
گفته مىشود. داراى دو نوع رسوب اصلى است: رسوبهاى بسيار دانهريزى که از
قارهها آمدهاند، اما به دليل سبکى در جاهاى
کمعمق رسوب نکردهاند. اين مواد را گلهاى دريايى
مىگويند که رنگ آنها ممکن است سبز، آبى ، قرمز يا زرد باشد. نوع ديگر
رسوبهاى اين محيط از دستهى رسوبهاى آلى و
بيشتر از برجاى ماندههاى اسکلت جانداران ريز دريايى، يعنى پلانکتونها، است که پوشش آهکى يا سيليسى دارند.
دياژنز: سنگزايى
پس از انباشته شدن رسوبها در محيطهاى رسوبى
ممکن است فرايندهاى فيزيکى و شيميايى گوناگونى در آنها رخ دهد که به
سنگشدن آنها بينجامد. به مجموعهى فرايندهاى
فيزکى و شيميايى که پس از رسوبگذارى و طى روند
سنگشدن رخ مىدهد، دياژنز يا سنگزايى مىگويند. عاملها و فرايندهاى زير
در روند سنگزايى دخالت دارند:
1.گرما. هر چه از سطح زمين به پايين برويم، گرما
افزايش مى يابد. افزايش گرما بر سرعت واکنشهاى شيميايى مى افزايد و
بيرون رفتن آب و خشک شدن رسوبها را ممکن
مىسازد.
2. فشار. وزن رسوبهاى بالايى فشارى پديد مىآورد
که مهمترين عمل فيزيکى در سختشدن رسوبهاست. فشار روى رسوبهاى لاى و رس
بيشتر اثر مىگذارد. فشار در بيرون
رفتن آب و خشکشدن رسوبها نيز اثر دارد.
3. از دست دادن آب. گرما و فشار برآمده از وزن
لايههاى بالايى باعث خشک شدن رسوب مى شود، اما از دست دادن آب در دماى
معمولى روى سطح زمين نيز رخ مىدهد.
4. سيمانى شدن. آبهاى زيرزمينى هنگام جابهجا شدن
از بين سوراخها و شکافهاى ميان رسوبها، مواد محلول در خود را به صورت
سيمان بين ذرههاى رسوبى جا مىگذارند که
باعث به هم پيوستن آنها مىشود. گاهى سيمان از خود رسوبها فراهم مىشود.
5. بلورى شدن دوباره. در اين فرايند يک کانى به
حالت پايدارترى درمىآيد. براى نمونه، صدف جانداران دريايى به صورت
آراگونيت است، اما پس از مرگ جاندار به صورت
کلسيت در مىآيد که پايدارتر است. در اين فرايند
تغييرى در ترکيب شيميايى کانى رخ نمىدهد، اما بلورىشدن دوباره باعث پر
شدن سوراخها و شکافهاى خالى مىشود.
6. واکنشهاى زيستشيمايي. در ژرفاى 75 مترى، هر
گرم لجن کف دريا نزديک 63 ميليون باکترى در خود دارد. اين باکترىها در
پديد آمدن نفت، زغالسنگ و کانىهايى چون
دولوميت پيريت نقش دارند. براى نمونه، باکترىهاى
ناهوازى اکسيژن مورد نياز خود را از ترکيبهاى سخت نشدهاى مانند 4 FeSO به
دست مىآورند و مواد سختى مانند FeS
را برجاى مىگذارند.
7. زمان. به تنهايى در سنگشدن رسوبها نقش ندارد،
اما نقش عاملهاى ديگر طى زمان پر رنگ مىشود. براى نمونه، رسوبهاى نرم
گل سفيد اگر چند لحظه در فشار 6000 اتمسفر
بمانند، تغيير چندانى پيدا نمىکنند، اما اگر براى 17 سال در همين فشار بمانند، سنگ آهک سختى مىشوند.
بافت سنگهاى رسوبى
از بافت سنگهاى رسوبى مىتوان چيزهايى دربارهى
سرگذشت سنگ رسوبى، از جمله راهى که طى کرده است و چگونگى محيط رسوبگذارى،
برداشت کرد. سه نوع بافت اصلى را
در سنگهاى رسوبى مى توان شناسايى کرد: بافت آوارى و دو بافت ناآوارى که بلورين و اسکلتى ناميده مىشوند.
1. بافت آواري. از ذرههاى ريز و درشت درست شده
است. در اين بافت علاوه بر اندازهى ذرهها، ميزان يک اندازه بودن ذرهها،
که به آن جورشدگى مىگويند، نيز مورد توجه
است. از ميزان جورشدگى مىتوان اطلاعاتى پيرامون
فرايند رسوبگذارى و محيط رسوبگذارى به دست آورد. براى نمونه، رسوبهاى
بادى داراى جورشدگى خوب و رسوبهاى
يخچالى داراى جورشدگى اندک هستند. ميزان گردشدگى
ذرهها نيز مهم است که به سختى و جنس ذرهها، ميزان برخوردهاييکه ذرهها با
هم داشتهاند، درازى راهى که طى شده و
انرژى جابهجا کننده، بستگى دارد.
2. بافت بلورين. اين بافت را در سنگهاى رسوبى
شيميايى مىتوان ديد. طى فرايند سنگزايى، مواد محلول در آب به طور مستقيم
بلورى مىشوند يا در پى بلورىشدن دوباره،
شبکهى به همپيوستهاى از بلورهاى از پيش موجود،
پديد مىآيد. بلورها ممکن است با چشم ديده شوند(درشتبلور) يا براى ديدن
آنها به ميکروسکوپ نياز باشد(ريزبلور). اگر
بلورهاى سنگ از دو اندازهى متفاوت باشند، اصطلاح پورفيروبلاستيک را براى آن بافت به کار مىبرند.
3. بافت اسکلتي. اين بافت از گردهمآمدن بخشهاى
سخت بدن بىمهرگان دريايى و پوششهاى سيليسى يا آهکى پلانکتونها به وجود
مىآيد. صدفها و پوششهاى سخت پس از
مرگ جانداران روى هم انباشته مىشوند و گاهى
سيمانى آنها را به هم پيوند مىدهد. بافت سنگ به دست آمده شبيه بافت آوارى
است، اما ذرههاى سازندهى آن بخشهاى سخت
جاندارن است.
خانوادههاى سنگهاى رسوبى
سنگهاى رسوبى را در دو گروه سنگهاى آوارى(ناشى
از فرسايش فيزيکى) و ناآوارى(ناشى از فرسايش شيميايى و زيستشيميايى) جاى
مىدهند. سنگهاى آوارى را بر پايهى
اندازهى ذرهها در چهار خانوادهى بزرگتر از ماسه، به اندازهى ماسه، به اندازهى لاى و کوچکتر از لاى طبقهبندى مىکنند.
1. بزرگتر از ماسه: ذرههاى آن از 2 ميلىمتر بزرگتر است.
الف) کنگلومرا، که ذرههاى آن کم و بيش گرد شده است و در ميان سيمانى از سيليس، آهک يا رس جاى گرفتهاند.
ب) برش که ذرههاى آن گوشهدار است و جورشدگى خوبى
ندارند و در پى فعاليتهاى ورقههاى قارهاى، فعاليتهاى آتشفشانى يا
رسوبگذارى در يخچالها پديد مىآيند.
2. به اندازهى ماسه: ذرههاى آن بين 06/0 تا 2 ميلىمتر است.
الف) ماسهسنگهاى کوارتزى، که بيش از 90 درصد ذرههاى آن از کوارتز است.
ب) آرکوز، که 25 درصد ذرههاى آن از فلدسپاتها و بيش از 50 درصد آن از کوارتز است.
ج) گريواک، که بخش زيادى از آن از کوارتز و
فلدسپاتهاست، اما کانىهاى تيرهاى مانند ميکا، هورنبلند و پيروکسن نيز در
آن ديده مىشود.
3. به اندازهى لاي: ذرههاى آن بين 06/0 تا 002/0 ميلىمتر است.
الف) لاى سنگ، از ذرههاى کوارتز درست مىشودکه
سيمانى از جنس سيليس، آهک يا حتى رس آنها را به هم پيوند مىدهد. به اين
سنگها سنگ سيلتى يا فورشسنگ نيز
مىگويند و اگر نيمى از ذرههاى آنها از رس باشد، به آنها گلسنگ نيز گفته مىشود.
ب) لس، در پى سخت شدن رسوبهاى بادى به وجود
مىآيد. لسها به طور معمول زردرنگ هستند و ذرههاى آنها بيشتر از
کوارتز، فلدسپات، کلسيت، ميکا، کانىها آهندار و
کانىهاى رسى است.
4. کوچکتر از لاي: ذرههاى آن از 002/0 ميلىمتر کوچکتر است.
الف) سنگهاى رسى، بيش از نيمى از ذرههاى آنها
از ذرههايى به اندازهى لاى کوچکتر است. کانىهاى رسى (سيليکاتهاى
آبدار)، کوارتز، فلدسپات و ميکا به فراوانى در آنها
ديده مىشود.
ب) مارن، گونهاى سنگ رسى است که ميزان کربنات
کلسيم آن بين 25 تا 50 درصد است. اغلب مارنها به رنگ خاکسترى ديده
مىشوند، در خود فسيل دارند و با اسيدکلريدريک
مىجوشند.
ج) شيل، به گروهى از سنگهاى رسى يا حتى
لاىسنگها گفته مىشود که در پى فشارهاى کوهزايى، کم و بيش حالت ورقهاى
از خود نشان مىدهند. شيلها در خود فسيل دارند و
از برخى از آنها، که شيل نفتى ناميده مىشوند، پس از تقطير نفت به دست مىآيد.
سنگهاى ناآوارى را نيز در چهار خانوادهى سنگهاى آهکى، سنگهاى سيليسى، سنگهاى اشباعى و زغالسنگها جاى مىدهند.
1. سنگهاى آهکي: بيش از نيمى از ترکيب آنها را کربنات کلسيم مىسازد.
الف) سنگ آهک معمولى، بيش از 90 درصد آن از
کربنات کلسيم است. به رنگ شيرى تا کرم ديده مىشود. هنگام شکستن داراى
لبههاى تيز مىشود.
ب) چاک(گل سفيد)، سنگ آهک نرم و سفيدى است که بيشتر از اسکلت جانداران ميکروسکوپى درست شده است.
ج) کوکينا، به طور کامل از صدف جاندران دريايى درست شده است.
د) تراورتن، سنگ آهک به نسبت خالصى است که در خشکىها ديده مىشود و از رسوبگذارى آب چشمههاى حاوى کربنات کلسيم درست مىشود.
ه) دولوميت، سنگ آهکى است که اندکى منيزيم دارد. در مقايسه با سنگ آهک معمولى تيرهتر است و اسيدکلريدريک رقيق بر آن بى اثر است.
2. سنگهاى سيليسي: بيش از نيمى از ترکيب آنها را سيليس شيميايى يا زيستى مىسازد.
الف) چرت، نوعى سنگ سيليسى با دانههاى ريز که فلينت(سنگ آتشزنه)، ژاسب(چت قرمز) و سنگ محک(چرت سياه) از نمونههاى شاخص آن است.
ب) دياتوميت، بيش از نيمى از ترکيب آن را پوستهى جانداران تکسلولى به نام دياتومه مىسازند.
ج) تريپولى، يا سنگ سمباده که بيشتر از کلسدونى درست شده و از هوازدگى ديگر سنگهاى سيليسى به وجود مىآيد.
3. سنگهاى اشباعي: از تهنشينى يونها در محيطهاى رسوبى پديد مىآيند.
الف) سنگ نمک، از کانى هاليت درست شده و اگر ناخالصىهايى از اکسيدهاى آهن يا رس داشته باشد، به رنگ زرد تا قرمز در مىآيد.
ب) سنگ گچ، از سولفات کلسيم درست شده و به دو صورت بىآب(انيدريت) و آبدار(ژيپس) يافت مى شود.
4. زغالسنگها: از پيکرهى گياهان که در لابهلاى رسوبها جاى گرفتهاند، درست مىشوند.
الف) تورب، بين 45 تا 60 درصد کربن دارد و آن را زغالسنگ نارس مىدانند.
ب) ليگنيت، بين 60 تا 70 درصد کربن دارد و به رنگ قهوهاى تيره است.
ج) زغالسنگ معمولى، بين 70 تا 90 درصد کربن دارد و به رنگ سياه براق است.
د) آنتراسيت، بين 90 تا 95 درصد کربن دارد. براق و سياهرنگ است، اما دست را سياه نمىکند.
ه) گرافيت، کربن 100 درصد خالص است که به صورت ورقههاى نازک روى هم جاى گرفتهاند.
سنگهاى دگرگونى
برخى سنگها در پى فشار و گرماى زياد، بىآنکه
ذوب شوند، دگرگونىهاى فيزيکى و شيميايى پيدا مىکنند و سنگهاى ديگرى به
نام سنگهاى دگرگونى را پديد مىآورند. سنگ
دگرگونى ممکن است نسبت به سنگ مادر، شکل، اندازه،
نوع کانىها و در نتيجه بافت و ترکيب شيميايى بسيار تازهاى داشته باشد. هر
چه گرما و فشارى که به سنگها وارد مى
شود، کمتر باشد، دگرگونى آنها کمتر است که از
آن به دگرگونى ضعيف ياد مىشود. به وجود آمدن گرافيت و برخى زغالسنگها از
اين گونه است. اما هر چه گرما و فشارى که
به سنگ وارد مى شود، بيشتر باشد، دگرگونىها نيز
بيشتر خواهد بود که از آن به دگرگونى شديد ياد مىشود. به وجود آمدن
الماس نمونهى از دگرگونى بسيار شديد است.
علاوه بر فشار و گرما، برخى سيالها نيز در فرايند
دگرگونى دخالت دارند. بررسىها نشان داده است که همهى سنگها به طور
ميانگين 5/3 درصد دى اکسيدکربن و 5/5 درصد
آب دارند. طى دگرگونى، آب و دىاکسيد کربن سيال
فعالى را به وجود مىآورند که البته نقش آب پر رنگتر است. بررسىها نشان
داه است که فشار و گرماى زياد در بسيارى از
سنگها هيچ گونه دگرگونى به وجود نمىآورند، اما
اگر به سنگى که در فشار و گرماى زياد است، اندکى آب افزوده شود، برخى
کانىها با تندى بيشتر رشد مىکنند و حتى
کانىهاى جديدى در سنگ به وجود مىآيد. چرا که آب به جدا شدن برخى يونها از کانىها و جابهجا شدن آنها در سنگ کمک مىکند.
سنگهاى دگرگونى به روشهاى زير پديد مىآيند:
1. دگرگونى مجاورتي. گاهى سنگ مادر در کنار تودهى
آذرين قرار مىگيرد. در اين صورت، در جاى برخورد آن با تودهى داغ،
بلورىشدن دوباره و دگرگونى شديد رخ مىدهد.
اما با زياد شدن فاصله از تودهى آذرين از شدت دگرگونى کاسته مىشود.
2. دگرگونى جنبشي. اين نوع دگرگونى در پى فشار
جهتدار و گرماى فراهم شده از انرژى مکانيکى هنگام شکستن سنگها رخ مىدهد.
در جاى گسلها، که شرايط اين دگرگونى را
دارند، سنگ دانه ريز و سياهرنگى به نام ميلونيت پديد مىآيد.
3. دگرگونى دفني. اين نوع دگرگونى در پى انباشته
شدن پيوستهى رسوبها در کف محيطهاى رسوبى به وجود مىآيد. لايههاى زيرين
در پى فشار وزن رسوبها فشرده مى شوند
و سنگهاى رسوبى را پديد مىآورند. اما لايههاى بسيار پايينتر، در پى فشار و گرماى زياد رفتهرفته دگرگون مىشوند.
4. دگرگونى گرمابي. در اين دگرگونى آب بسيار داغ
نقش مهمى دارد. اين آب ممکن است از ماگما يا آبها زيرزمينى باشد. در اين
دگرگونى گاهى موادى به سنگ مادر افزوده
يا از آن برداشت مى شود.
5. دگرگونى برخوردي. در پى برخورد سنگهاى آسمانى
بزرگ بر سطح زمين رخ مىدهد. اين نوع دگرگونى در زمين کمياب است، اما در
سطح ماه و مريخ به فراوانى رخ
مىدهد.
6. دگرگونى ناحيهاي. اين نوع دگرگونى نتيجهى
همهى عاملهايى است که در دگرگونى سنگها از آنها نام برديم. بيشتر
سنگهاى دگرگونى نيز به همين روش به وجود مىآيند.
اين نوع دگرگونى اغلب در فرورانش ورقههاى سنگکره
رخ مىدهد. در ايران در راستاى رشته کوه زاگرس از سنندج تا حاجىآباد(شمال
بندر عباس)اين نوع دگرگونى ديده مى
شود و بخش زيادى از سنگهاى دگرگونى که در کارهاى ساختمانى کاربرد دارند، از معدنهاى همين ناحيه به دست مىآيد.
بافت سنگهاى دگرگونى
سنگهاى دگرگونى به دليل فشار همهسويهاى که به
آنها وارد مىشود، بسيار متراکم هستند و حجم فضاهاى خالى در آنها بسيار
پايين است. دگرگونى جنبشى بيش از همه باعث بر
هم خوردن بافت اوليهى سنگ مىشود. طى دگرگونى
کانىهاى دانهريز با هم يکى مىشوند و کانىهاى دانهدرشتترى به وجود
مىآورند. گاهى نيز، بهويژه در دگرگونى جنبشى،
دانهها شکسته مىشوند و دانههاى ريزترى به وجود
مىآيد. با بلورى شدن دوباره و رشد دانهها، ديوارهى بين دو کانى کنارهم،
حالت دندانهاى و مضرس به خود مىگيرد. اين
بافت را مضرسى يا درهم و گاهى دانهقندى مىگويند.
فشار جهتدار عمودى نيز باعث جهتيافتگى کانى ها به صورتى مىشود که سنگ
نماى لايهاى يا نوارى پيدا مىکند که از آن
به فولياسيون ياد مىشود.
خانوادههاى سنگهاى دگرگونى
سنگهاى دگرگونى را بر پايهى جهتيافتگى در دو گروه داراى جهتيافتگى و بدون جهتيافتگى جاى مىدهند.
1. سنگهايى که کانىها آنها جهتيافتگى دارند: اين سنگها مانند سنگهاى رسوبى نماى لايهاى دارند.
الف) اسليت، در پى دگرگون شدن ضعيف شيلها پديد مىآيد. کانىهاى رسى،کوارتز، مسکوويت و کلريت از کانىهاى اصلى آن هستند.
ب) فيليت، در پى دگرگون شدن ضعيف شيلهايى پديد
مىآيد که کانىها ورقهاى بزرگترى دارند. اين سنگ با داشتن سطح براق از
اسليت بازشناخته مىشود.
ج) شيست، از دگرگون شدن شديد شيلها پديد مىآيد.
بيش از نيمى از کانىهاى آن را کانىهاى ورقهاى مانند مسکوويت و بيوتيت
تشکيل مىدهند. دوگونه از شيستها،
تالکشيست و کلريتشيست، از دگرگونى سنگهاى بازالتى پديد مىآيند.
د) گنايس، فراوانترين سنگ دگرگونى است. سنگ مادر
آن ممکن است گرانيت، ريوليت، سنگهايى با دگرگونى ضعيف و سنگهاى رسوبى،
مانند آرکوز، باشد. کانىهاى اصلى
گنايسها از کوارتز، فلدسپات سديمدار و فلدسپات
پتاسيمدار است. بيشتر آنها نوارهاى يکدرميانى از رنگ سفيد يا صورتى و
لايههاى تيره دارند. گنايسى که بيشتر از کانىها
تيره درست شده باشد، آمفيبوليت نام دارد.
2. سنگهايى که کانىهاى آنها جهتيافتگى ندارند: اين سنگها مانند سنگهاى آذرين نماى تودهاى دارند.
الف) مرمر، از دگرگونى سنگهاى آهکى و دولوميت
پديد مىآيد. اگر خالص باشد به رنگ سفيد برفى و اگر داراى کانىهايى مانند
ميکا، گرونا، ولاستونيت و کلريت باشد، به
رنگهاى سبز، صورتى، خاکسترى و حتى سياه ديده مىشود.
ب) کوارتزيت، در پى دگرگونى نه چندان شديد
ماسهسنگ کوارتزى پديد مىآيد. کوارتزيت خالص سفيدرنگ است اما اکسيدهاى آهن
آن را صورتى يا قرمز مىکنند.
ج) هورنفلس، از دگرگونى مجاورتى سنگهاى رسى پديد مىآيد. بافت مضرس و رنگ تيرهاى دارد.
چرخهى سنگ
طى زمان دراز و در پى واکنشهاى شيميايى، فيزيکى و
زيستى، هر سه گروه سنگها مىتوانند به هم تبديل شوند. سنگهاى آذرين از
سرد شدن مادهى مذاب به وجود مىآيند.
اگر فرياند سرد شدن مادهى مذاب زير پوستهى زمين
رخ دهد، سنگهاى آذريت درونى پديد مىآيند. سنگها آذرين بيرونى از سرد شدن
گدازه نزديک يا روى سطح زمين به
وجود مىآيند. زمين شناسان بر اين باورند که
سنگهاى آغازين زمين همه از نوع آذرين بودهاند، چرا که زمين در آغاز
تودهاى از مادهى مذاب بوده است.
سنگهاى آذرين در برخورد با هوا و آب دچار هوازدگى
و فرسايش مىشوند و به صورت ذرههاى کوچکترى مىشکنند و خرد مىشوند. آن
ذرهها در پى نيروى گرانش، آبهاى
جارى، يخچالها، موج دريا و باد جابهجا مىشوند و
به محيطهاى رسوبگذارى، بهويژه درياها و درياچهها، مىروند. طى اين
جابهجايى نيز بيش از پيش خرد مىشوند. رسوبها
در
محيطهاى رسوبگذارى به صورت لايههاى موازى و افقى روى هم انباشته
مىشوند و طى فرايند سنگزايى، سخت مىشوند و سنگهاى رسوبى را پديد
مىآورند.
اگر سنگهاى رسوبى در ژرفاى زيادى جاى گرفته
باشند، در پى فشار وزن لايههاى بالايى يا فشار فراهم شده از جابهجايى
ورقههاى زمين و گرماى درون زمين، آرامآرام دگرگون
مىشوند و سنگهاى دگرگونى را مىسازند. سنگهاى
دگرگونى نيز اگر گرماى بيشترى ببينند، ذوب مىشوند و ماگما مىسازند. از
سرد شدن ماگما نيز بار ديگر سنگ آذرين پديد
مىآيد.
اين چرخهى سنگ، که از آغاز پديد آمدن زمين همواره
ادامه داشته است، بيش از 200 سال پيش از سوى جيمز هاتن پيشنهاد شد. او با
گردآورى يافتههاى زمينشناسان پيش از خود
به اين نتيجه دست يافت. اين چرخه با افزايش آگاهى
دانشمندان از فرايند زمينساخت ورقهاى بيش از پيش روشنتر شد. اين چرخه
ميانبرهايى نيز دارد. براى نمونه گاهى سنگ
آذرين بى آن که هوازده شود و سنگ رسوبى پديد آورد،
در پى گرما و فشار به سنگ دگرگونى تبديل مىشود. جاى برخورد ورقههاى
قارهاى نمونهاى از جاهايى است که اين
فرايند در آن رخ مى دهد
http://gatch.blogfa.com
افزودنی تبدیل گچ به سیمان