آشنايی با سنگ‌های رسوبی (Sedimentary Rocks) :

ريشه لغوى

   سنگ‌شناسى رسوبى از دو کلمه Sedimentary به معنى رسوبى و Petrology به معنى سنگ‌شناسى گرفته شده است.

اهميت مطالعه سنگ‌هاى رسوبی

   سنگهاى رسوبى در ادوار گذشته زمين‌شناسى در محيطهـــاى طبيعى متفــــاوتى که امروزه وجـود دارد ، رسوب کرده‌اند. مطالعه اين محيطهاى عهد حاضر و رسوبات و فرآيندهاى آنها به درک بيشتر معادل قديمى آنها کمک مى‌کند. دلايل زيادى براى مطالعه سنگهاى رسوبى وجود دارد ، زيرا ارزش اقتصادى کانى‌ها و مواد موجود در آنها کم نيست. سوخت‌هاى نفت و گاز از پختگى مواد آلى در رســوبات مشتق شده و سپس اين مـواد به يک سنـــگ مخــــزن مناسب - که عمدتا يک سنگ رســــوبى متخلخل است - مهاجرت مى‌کنند. زغال‌سنگ ، يک نوع سوخت فسيلى ديگرى است که البته در توالى‌هاى رسوبى نيز وجود دارد. روشهاى رسوب‌شناسى و سنگ‌شناسى به طور گسترده در پی‌جويى ذخاير جديد اين منابع سوختى و ساير منابع طبيعى مورد استفاده قرار مى‌گيرد. سنگهاى رسوبى بيشتـــر آهن ، پتاسيم ، نمک ، مصالح ساختمانى و بسيارى ديگر از مواد خام ضرورى را تأمين مى‌کنند.

   محيطها و فرآيندهاى رسوبى و جغرافياى قديمى به همراه آب و هواى گذشته زمين ، همگى را مى‌توان از مطالعه سنگهاى رسوبى استنباط کرد. اينگونه مطالعات به شناسايى و درک تاريخ زمين‌شناسى زمين کمک فراوانى مى‌کند. سنگهاى رسوبى حاوى زندگى گذشته زمين ، به فرم فسيل‌ها هستند ، که اينها مفاهيم اصلى انطباق چينه‌شناسى در فازوزوئيک مى‌باشند.

تاريخچه و سير تحولی

   مطالعه سنگهاى رسوبى از نظر مشخصات ساختى ، بافتى و ترکيب شيميايى آنها ، اولين بار در سال 1879 توسط سوربى انگليسى انجام گرفت. وی مطالعه سنگهاى رسوبى در مقاطع نازک را براى اولين بار ابداع نمود. بعدها در 1899 ، کايوى فرانسوى پاره‌اى از مشخصات ميکروسکوپى و مشخصات ماکروسکوپى بعضى از سنگهاى رسوبى در کشور فرانسه را ، به صورت مصور تشريح و تفسير کرد. از آن تاريخ به بعد ، به پيروى از کايو ، بررسی سنگهاى رسوبى و کوشش اکثر سنگ‌شناسان ، عمدتا بر کانی‌شناسى و تشخيص کانى‌هاى تشکيل دهنده اين سنگها متمرکز گرديد ، که در اين ميان ماسه‌سنگ‌ها و رسوبات ماسه‌اى و از ميان کانى‌ها هم ، کاني‌هاى سنگين (داراى وزن مخصوص بيش از 2.85) بيشتر مورد توجه قرار گرفتند.

   در سال 1919 ، ونت ورث آمريکايى براى سنجش اندازه ذرات و دانه‌هاى تشکيل دهنده رسوبات تخريبى مقياسى ارائه داد و به کمک مقياس ونت ورث ، مطالعه دانه سنجى و تجزيه‌هاى کمى و مکانيکى رسوبات بر مبناى اندازه دانـه‌ها و فراوانى آنها ميســـر گرديد. ســـرانجام در ســـال 1933 ، آدن و کرمبـــــاين ، مقياس‌هاى جديدترى براى اندازه گيرى دانه‌هاى رسوبى ارائه دادند و در مکانيسم تجزيه‌هاى مکانيکى رسوبات تخريبى ، تسهيلات زيادترى ايجاد کردند. امروز هم ، مقياسهاى اندازه‌گيرى متداول براى مطالعات رسوب‌شناسى و سنگهاى رسوبى ، به نام همين افراد معروف بوده و مورد استفاده سنگ‌شناسان و رسوب‌شناسان قرار دارد.

کلياتی در مورد سنگهای رسوبی

   سنگهاى رسوبى به دليل داشتن منابع مهمی نظير : نفت ، گاز ، زغال سنگ ، آهن ، اوارنيم و نيز مواد مورد نياز در مصالح ساختمانى (مانند آهک ، گچ) از اهميت خاصى برخوردارند ؛ لذا سنگ‌شناسى رسوبى يکى از مهمترين شاخه‌هاى علوم زمين محسوب مى‌گردد. در حدود ۷۰ درصد از سنگ‌هاى سطح زمين ، داراى منشــأ رسوبى هستند و اين سنگ‌ها عمــدتا از ماســه‌سنگ‌ها ، سنــگ‌هاى آهکى ، شيل‌ها و به مقدار کمترى - اما با همان معروفيت - از رسوبات نمک ، سنگ‌هاى آهن‌دار ، زغال و چوب تشکيل شده است.

گروه‌هاى اصلى سنگهاى رسوبی همراه با تصویر در ادامه مطلب

آشنايی با سنگ‌های دگرگونی (Metamorphic Rocks) :

سنگ‌های دگرگونی

   اين گروه از سنگ‌ها ، سنگ‌های ثانویه هستند که از دگرگون شدن ديگر سنگ‌ها تشکیل می‌شوند. عامل دگرگونی می‌تواند فشار لايه‌های بالايی ، گرما ، اثر سیال‌ها و جانشینی باشد. به طور كلی می‌توان گفت كه : اگر سنگ‌های آذرين ، رسوبی و يا حتی دگرگونی مدت زمان زیادی در اعمــاق زمیــن بماننـد ، بدون آنكه ذوب شــده يا خـُــرد شـوند ، در اثر فشار و گرمای زیادی كه بر آنها وارد می‌شود ، تغيير پيدا می‌کنند. این سنگ‌ها مانند آجر پخته شده و شکل قبلی خود را از دست می‌دهند ، به طوری كه ديگر شباهتی به سنگ‌های اوليه ندارند؛ سنگ‌هايی كه بدين گونه تشكيل می‌شوند ، به سنگ دگرگونی يا دگرگون‌شده موسوم‌اند. از جمله سنگ‌های دگرگونی می‌توان ماربل ، گنــايس ، سنگ لوح ، كوارتزيت و الماس را نام برد.

   از آنجايی كه اين سنگ‌ها در زير زمين و دور از چشم ما و در زمانی بسيار طولانی به وجود می‌آيند ، مطالعه بر روی آنها كمی دشوارتر از مطالعه سنگ‌های آذرين و رسوبی است. با وجود اين ، مطالعات بسيار زيادی در مورد انواع سنگ‌های دگرگونی و نحوه تشكيل آنها صورت گرفته است.

كاربرد سنگ‌های دگرگونی

   بيشتر سنگ‌های دگرگون‌شده سخت و محكم هستند. اين سنگ‌ها را در كارخانه‌های سنگ‌بری ، در اندازه‌های مختلف برش می‌دهنـــد و روی آنها را صاف می‌كنند ، كه در نتيجه نمای زيبايی پيدا می‌كنند. از اين‌رو ، آنها را در نمای ساختمان ، كف راهرو ، پله و جاهای ديگر به كار می‌برند.

   مرغوبيت يک سنگ دگرگونی بستگی به ميزان فشار و گرمايی دارد كه آن سنگ ، هنگام تشكيل‌شدن در زير زمين تحمل كرده است.

دو عامل زير ماهیت سنگ دگرگونی را تعیین می‌نماید :

   ۱) ترکیب سنگ اولیه

   ۲) چگونگی ترکیب عوامل دگرگونی که روی آن اثر گذاشته‌اند.

   در شرایط مختلف ، بافت‌های متفاوتی حاصل می‌شود. لذا بافت اولیه ، مبنای تشخیص انواع مختلف سنگ‌های دگرگونی از یکدیگر می‌باشد.

بررسی چند نمونه سنگ دگرگونی در  ادامه مطلب

سنگ‌های آذرین

سنگ های آذرین

هرچه بیش‌تر به ژرفای زمین برویم، دما بالاتر می ‌رود و در ژرفای زیاد به اندازه‌ ای می‌رسد که برای ذوب‌ شدن سنگ‌ها کافی است. با این همه، مواد درونی زمین به حالت مذاب نیستند. چون فشار زیادی که از لایه‌های بالایی بر لایه‌های زیرین وارد می‌شود، از ذوب شدن سنگ‌ها جلوگیری می‌کند. اما در جاهایی از ژرفای زمین که به دلیلی(برای نمونه، در پی جایه‌جایی ورقه‌های سنگ کره) از فشار کاسته می‌شود یا سنگ‌های سطحی زمین به زیر سطح فرو می‌روند، سنگ‌ها ذوب می‌شوند. هر جایی که سنگ‌ها ذوب شوند، ماده‌ی مذاب، که ماگما نام دارد، به سوی بالا راه پیدا می‌‌کند و آرام آرام دمای آن کاهش می‌یابد و سنگ‌های آذرین را پدید می‌آورد.

ماگما ممکن است به بخش‌های بالایی پوسته نفوذ کند یا از راه شکاف‌ها و سوراخ‌ها به سطح پوسته راه یابد. ماگمایی که از سطح پوسته بیرون نمی‌زند به آهستگی و طی سال‌ها سرد می‌شود و سنگ‌های آذرین درونی را می‌سازد. به ماگمایی که از دهانه‌ی آتش‌فشان بیرون می‌آید و به سطح زمین می‌رسد، گدازه می‌گویند. همه‌ی حجم گدازه‌ای که به سطح زمین می‌آید، به حالت مذاب نیست و قطعه‌های ذوب نشده‌ی سنگ و کانی‌های بلوری را نیز در خود دارد. گدازه طی چند روز سرد می‌شود و سنگ‌های آذرین بیرونی را می‌سازد.

بررسی ترکیب شیمیایی سنگ‌های آذرین و گدازه‌ی آتش‌فشان‌های فعال، نشان داده است که ماگما یک ترکیب سیلیکاتی با اندکی اکسیدهای فلزی، بخار آب و مواد گازی است. سنگ‌های آذرین را بر پایه‌ی درصد این مواد در سه گروهگرانیتی(اسیدی)، بازالتی(بازی) و آندزیتی(میانه) جای می‌دهند.

سنگ‌های آذرینی مانند ریولیت و داسیت را که محتوای سیلیس آن‌ها بالاست، یعنی بیش از 63 درصد ₂ SiO دارند، از گروه سنگ‌های آذرین اسیدی به شمار می‌آورند.

سنگ‌های آذرینی مانند آندزیت که بین 52 تا 63 درصد ₂ SiO دارند، از سنگ‌های آذرین میانه و سنگ‌هایی مانند بازالت و گابرو را که محتوای سیلیسی کم‌تری دارند، از سنگ‌های آذرین بازی هستند.

برخی از سنگ‌های آذرین، مانند پریدوتیت، را که محتوای سیلیسی آن‌ها بسیار پایین است، فرابازی می ‌دانند.

شناسایی کانی‌ها

زمین‌شناسان برای شناسایی کانی‌ها از روش‌های گوناگونی، مانند: رنگ شعله، طیف نوری، میکروسکوپ‌های پلاریزان، میکروسکوپ الکترونی و پرتو ایکس، بهره می‌گیرند.

• رنگ شعله: در این روش تکه‌ای از کانی یا پودر آن را روی شعله نگه می‌دارند و با دستگاهی به آن می‌دمند. با تغییر رنگی که در شعله پدید می‌آید، می‌توان برخی از کانی‌ها را شناسایی کرد. سدیم رنگ زرد، پتاسیم رنگ نارنجی، منیزیم رنگ قرمز، کلسیم رنگ نارنجی، باریم رنگ سبز مایل به زرد و مس رنگ سبز درخشان، به‌وجود می‌آورد.
• طیف نور: در این روش مقدار اندکی از یک کانی را در دستگاهی، که با جرقه الکتریکی و در فشار زیاد کار می‌کند، قرار می‌دهند تا کانی بخار شود. در این حالت، اتم‌های عنصرهای سازندهٔ کانی، طول موج ویژه‌ای تولید می‌کنند که پس از عکس برداری می‌توان با کمک آن‌ها به عنصرهای سازنده کانی پی‌برد.
• میکروسکوپ پلاریزان: در این روش، ضخامت یک قطعه سنگ را که دارای کانی‌های گوناگون است، به اندازه‌ای کم می‌کنند تا شفاف شود و نور از آن بگذرد. سپس آن را زیر میکروسکوپ پلاریزان بررسی می‌کنند. اکنون از روی شکل ظاهری، نوع شکستگی، ضریب شکست نور، رنگ و دیگر ویژگی‌ها، کانی را شناسایی می‌کنند.
• میکروسکوپ الکترونی: لایه نازکی از کانی را با این میکروسکوپ مطالعه می‌کننند. باریکه الکترونی به کانی برخورد می‌کند و بخشی از آن به کانی جذب می‌شود که سایه‌ای از کانی روی صفحهٔ ویژه‌ای به‌وجود می‌آورد. بررسی این سایه از نظر شکل ظاهری، شکستگی‌ها و ساختمان درونی کانی، به شناسایی کانی می‌انجامد.
• پرتو ایکس: این روش برای شناسایی کانی‌ها، به ویژه کانی‌هایی که ترکیب شیمیایی مشابهی دارند، بسیار کارآمد است. پرتوهای ایکس را به بلور کانی می‌تابانند. بخشی از این پرتوها از کانی می‌گذرد و بخشی پس از برخورد با ذره‌هایی که در گوشه‌های شبکه بلور کانی قرار دارند، بازتاب می‌یابد. با برسی عکس به دست‌آمده از اثر این پرتوها بر فیلم عکاسی، می‌توان کانی مورد نظر را شناسایی کرد.

شناسایی کانی‌های آشنا

تالک

به کمک ویژگی‌های فیزیکی و شیمیایی کانی‌ها، می‌توان به روش‌های ساده‌تری برخی از کانی‌های بسیار شناخته شده را شناسایی کرد.

• شکل بلور: اندازه بلورها ممکن است بسیار بزرگ یا بسیار کوچک باشد. در حالی که وزن کانی بریل ممکن است تا ۲۰۰ تن هم برسید، برخی کانی‌ها تنها با پرتوهای ایکس دیده می‌شوند. شکل کانی‌ها نیز بسیار گوناگون است. با وجود این، زاویه‌های بین سطح‌های مشابه در همه بلورهای یک کانی همواره یکسان است. برای مثال، بلور نمک، چه بزرگ و چه کوچک، همواره مکعبی شکل است و بین سطح‌های خود، زاویهٔ ۹۰ درجه دارد.
• سختی: دانشمند اتریشی به نام فردریش موهس(۱۸۳۹-۱۷۷۳) مقیاسی برای درجه سختی کانی‌ها وضع کرد. مقیاس او از درجه یک برای  تالک به عنوان نرم‌ترین کانی تا درجه ۱۰ برای الماس به عنوان سخت‌ترین کانی است. بر اساس این مقیاس، سختی ناخن انسان، ۵٫۲، سکه مسی ۵٫۳ و چاقوی فولادی قلم‌تراش، ۵٫۵ است. اگر در اثر کشیدن این اجسام بر سطح کانی، در آن خراش ایجاد شود، یعنی سختی آن‌ها از کانی بیشتر است و برعکس.
• رَخ یا کلیواژ: رخ به شکستگی کانی‌ها در راستای سطح صاف، پس از وارد شدن ضربه‌ای شدید، مانند ضربه چکش، گفته می‌شود. میکا در یک جهت می‌شکند و ورقه‌ورقه می‌شود؛ کوارتز خورد می‌شود؛ نمک خوراکی رخ سه‌جهتی قائم و کلسیت رخ سه‌جهتی غیر قائم دارد.
• رنگ: برخی کانی‌ها همیشه به یک رنگ دیده می‌شوند. برای مثال، طلا همواره زرد، گرافیت همیشه سیاه و مالاکیت (Malachite) به رنگ سبز فیروزه‌ای است. رنگ را باید در سطحی که به تازگی شکسته شده‌است، مشاهده کرد. زیرا هوازدگی رنگ سطح رویی را تغییر می‌دهد.

ورقه‌های میکا

• اثر بر چینی بدون لعاب: در این روش کانی را بر چینی بدون لعاب مانند پشت نعلبکی بخشی که لعاب ندارد، می‌کشند تا لایه نازکی از آن بر سطح چینی بماند. کانی‌های نافلزی اثری بی‌رنگ یا به رنگ روشن دارند و کانی‌های فلزی رنگ‌های تیره‌تری پدید می‌آورند. برای مثال، کانی زرد رنگ پیریت، رنگ سیاه برجای می‌گذارد و اثر هماتیت، که بیش‌تر به رنگ خاکستری و ساه است، قرمز-قهوه‌ای دیده می‌شود.
• جلا: جلا یا درخشندگی سطح کانی نیز در شناسایی آن سودمند است. کانی‌های فلزی نور را به خوبی باز می‌تابانند و به اصطلاح جلای فلزی دارند. هالیت و کوارتز، جلای شیشه‌ای و اوپال و اسفالریت، جلای صمغی دارند.
• چگالی (جرم حجمی): برای بدست آوردن چگالی کانی‌ها، جرم آن‌ها را با ترازو و حجم را با استوانه درجه‌بندی شده دارای آب، اندازه می‌گیرند تا با تقسیم کردن جرم بر حجم، چگالی کانی به‌دست آید. چگالی بیش‌تر کانی های سیلیکاتی، که بخشی زیادی از پوسته زمین را می‌سازند، حدود ۵٫۲ تا ۵٫۳ گرم بر سانتی‌مترمکعب است. کانی‌هایی که در ساختمان خود عنصرهای سنگینی مانند سرب و باریم دارند، دارای چگالی بالایی هستند. برای مثال، چگالی گالن (PbS)، حدود ۵٫۷ گرم بر سانتی‌مترمکعب است.

لطفا به ادامه مطلب مراجعه کنید