سنگ‌ها و کانى‌ها

کره‌ى زمین از نظر ویژگى‌هاى فیزیکى ساختار لایه‌اى دارد. بخش مرکزى آن جامد است، بیش‌تر از آهن و نیکل درست شده و هسته‌ى درونى نامیده مى‌شود. پیرامون هسته‌ى درونى را لایه‌ى مایعى از آهن و نیکل فراگرفته که هسته‌ى بیرونى نام دارد. پیرامون هسته‌ى بیرونى را لایه‌اى به نام گوشته در بر مى‌گیرد که خود از لایه‌ا‌ى جامد و سخت به نام گوشته‌ى زیرین و لایه‌اى نرم‌تر و خمیرى به نام سست‌کره درست شده است. پیرامون گوشته را لایه‌ى نازک و جامدى به نام پوسته فراگرفته که بیش‌تر از سیلیس، اکسیژن و آلومینیوم درست شده است. زمین‌شناسان به مواد طبیعى و بى ‌جان سازنده‌ى پوسته سنگ مى‌گویند و بیرونى‌ترین لایه‌ى زمین را سنگ‌کره مى‌نامند.

سنگ‌ها از یک یا چند کانى درست شده‌اند. کانى به موادى بى‌جان، جامد و بلورى گفته مى شود که ترکیب شیمیایى به نسبت ثابتى دارند. بیش از 3 هزار گونه کانى در طبیعت یافت شده است که نزدیک 20 تا 25 گونه از آن‌ها در ساختمان بسیارى از سنگ‌ها وجود دارند. بیش‌تر سنگ‌ها از چند کانى درست شده‌اند، مانند گرانیت که بخش زیادى از آن از سه کانى کوارتز، فلدسپات و بیوتیت است. هر گروه از سنگ‌ها نیز داراى کانى‌هاى مشخصى هستند که در گروه سنگ‌هاى دیگر وجود ندارند یا بسیار اندک هستند. براى نمونه، کانى هالیت فقط در سنگ‌هاى رسوبى دیده مى ‌شود و در سنگ‌هاى آذرین یا دگرگونى دیده نمى ‌شود. کانى ولاستونیت نیز فقط در سنگ‌هاى دگرگونى یافت مى شود. با این همه، برخى از کانى ‌ها، مانند کوارتز، ممکن است در هر گونه سنگى وجود داشته باشند.

سنگ‌ها و کانى‌هاى آن‌ها

سنگ‌هاى آذرین
ارتوز، پرتیت، میکروکلین، پلاژیوکلاز، کوارتز، نفلین، لوسیت، هورنبلند، اوژیت، بیوتیت، مسکوویت، الیوین

سنگ‌هاى رسوبى
کانى‌هاى رسى، کلسیت، دولومیت، کوارتز، هالیت، سیلوین، ژیپس، انیدریت، گلوکونیت، اکسیدها (به‌ویژه آهن)، کربنات‌هاى دیگر

سنگ‌هاى دگرگونى
استرولیت، کیانیت، آندالوزیت، سیلیمانیت، گرونا، ولاستونیت، ترومولیت، کلریت، گرافیت، تالک

سنگ‌هاى آذرین

هرچه بیش‌تر به ژرفاى زمین برویم، دما بالاتر مى ‌رود و در ژرفاى زیاد به اندازه‌ى مى‌رسد که براى ذوب‌ شدن سنگ‌ها کافى است. با این همه، مواد درونى زمین به حالت مذاب نیستند و فشار زیادى که از لایه‌هاى بالایى بر لایه‌هاى زیرین وارد مى‌شود، از ذوب شدن سنگ‌ها جلوگیرى مى‌کند. اما در جاهایى از ژرفاى زمین که به دلیلى(براى نمونه، در پى جایه‌جایى ورقه‌هاى سنگ کره) از فشار کاسته مى‌شود یا سنگ‌هاى سطحى زمین به زیر سطح فرو مى‌روند، سنگ‌ها ذوب مى‌شوند. هر جایى که سنگ‌ها ذوب شوند، ماده‌ى مذاب، که ماگما نام دارد، به سوى بالا راه پیدا مى‌‌کند و آرام آرام دماى آن کاهش مى‌یابد و سنگ‌هاى آذرین را پدید مى‌آورد.

ماگما ممکن است به بخش‌هاى بالایى پوسته نفوذ کند یا از راه شکاف‌ها و سوراخ‌ها به سطح پوسته راه یابد. ماگمایى که از سطح پوسته بیرون نمى‌زند به آهستگى و طى سال‌ها سرد مى‌شود و سنگ‌هاى آذرین درونى را مى‌سازد. به ماگمایى که از دهانه‌ى آتش‌فشان بیرون مى‌آید و به سطح زمین مى‌رسد، گدازه مى‌گویند. همه‌ى حجم گدازه‌اى که به سطح زمین مى‌آید، به حالت مذاب نیست و قطعه‌هاى ذوب نشده‌ى سنگ و کانى‌هاى بلورى را نیز در خود دارد. گدازه طى چند روز سرد مى‌شود و سنگ‌هاى آذرین بیرونى را مى‌سازد.

بررسى ترکیب شیمیایى سنگ‌هاى آذرین و گدازه‌ى آتش‌فشان‌هاى فعال نشان داده است که ماگما یک ترکیب سیلیکاتى با اندکى اکسیدهاى فلزى ، بخار آب و مواد گازى است. سنگ‌هاى آذرین را بر پایه‌ى درصد این مواد در سه گروه گرانیتى(اسیدى)، بازالتى(بازى) و آندزیتى(میانه) جاى مى‌دهند. سنگ‌هاى آذرینى مانند ریولیت و داسیت را که محتواى سیلیس آن‌ها بالاست، یعنى بیش از 63 درصد 2 SiO دارند، از گروه سنگ‌هاى آذرین اسیدى به شمار مى‌آورند. سنگ‌هاى آذرینى مانند آندزیت که بین 52 تا 63 درصد 2 SiO دارند، از سنگ‌هاى آذرین میانه و سنگ‌هایى مانند بازالت و گابرو را که محتواى سیلیسى کم‌ترى دارند، از سنگ‌هاى آذرین بازى هستند. برخى از سنگ‌هاى آذرین، مانند پریدوتیت، را که محتواى سیلیسى آن‌ها بسیار پایین است، فرابازى مى ‌دانند.

بافت سنگ‌هاى آذرین

زمین‌شناسان در بررسى‌هاى صحرایى، که ابزارهاى پیچیده‌ى آزمایشگاهى در دسترس نیست، از اندازه و آرایش بلورهاى سنگ، که بافت سنگ نام دارد، براى توصیف سنگ‌ها بهره مى‌گیرند. اصطلاح بافت سنگ هنگام بررسى سنگ زیر میکروسکوپ نیز به کار مى ‌رود. بافت سنگ آذرین علاوه بر این که آن را از سنگ‌ها دیگر جدا مى‌کند، ما را از درونى بودن یا بیرونى بودن آن و حتى ژرفایى که سنگ در آن‌جا از ماگما پدید آمده است، آگاه مى‌سازد.

1. بافت نهان‌بلورین. بلورها را نمى‌توان با چشم غیرمسلح دید. اگر بلورها به اندازه‌اى کوچک باشند که فقط با میکروسکوپ‌ پولاریزان دیده شوند، اصطلاح میکروکریستالین و اگر فقط با میکروسکوپ الکترونى یا پرتوهاى ایکس شناسایى شوند، اصطلاح کریپتوکریستالین را به کار مى‌برند.

2. بافت آشکاربلورین. بلورها درشت و از 2 تا 5 میلى ‌متر هستند. این بافت زمانى پدید مى‌آید که ماگما به آهستگى درون زمین سرد شود.

3. بافت پگماتیتی. گونه‌اى از بافت آشکاربلورین است که اندازه‌ى بلورهاى آن بزرگ‌تر از 5 سانتى‌متر و حتى چند متر است.

4. بافت پرفیری. گونه‌اى از بافت آشکاربلورین است که داراى بلورهاى درشت در زمینه‌اى از بلورهاى ریز است. این بافت نتیجه‌ى سرد شدن آهسته زیر سطح زمین و آمدن ناگهانى ماگما به سطح زمین است که نخست با پدیدآمدن بلورهاى درشت و سپس با بلورهاى ریز همراهى مى‌شود.

5. بافت سوراخ‌دار. در پى سرد شدن تند گدازه‌اى که گاز فراوان در خود دارد، بر سطح زمین پدید مى‌آید. سنگ‌پا نمونه‌اى از این بافت است.

6. بافت شیشیه‌ای. در برخى فوران‌هاى آتش‌فشانى، گدازه به درون آب ریخته مى‌شود و بسیار تند سرد مى‌شود. این گونه سنگ‌ها بلور ندارند و بافتى مانند شیشه دارند.

7. بافت آذرآواری. هنگامى که گدازه به صورت ذره‌هاى خاکستر به هوا پرتاب مى‌شود و آن ذره‌ها به صورت لایه‌اى ته‌نشین مى‌شوند، سنگ‌هایى را مى‌سازند که ذره‌هاى سازنده‌ى آن‌ها آذرین، ولى ته‌نشینى آن‌ها شبیه سنگ‌هاى رسوبى است.

8. بافت آگلومرا. اگر اندازه‌ى ذره‌هاى پرتابى از دهانه‌ى آتش‌فشان بزرگ باشد، پس از ته‌نشین شدن به یکدیگر جوش مى‌خورند و سنگ یکپارچه‌اى را مى‌سازند که آگلومرا نامیده مى‌شود.

خانواده‌هاى سنگ‌هاى آذرین

سنگ‌هاى آذرین را بر پایه‌ى بافت، درصد سیلیس، رنگ، چگالى، ترکیب شیمیایى و در نظر داشتن ویژگى‌هاى دیگر، طبقه‌بندى مى‌کنند.

1. خانواده‌ى گرانیت- ریولیت. گرانیت از شناخته‌شده‌ترین سنگ‌هاى آذرین درونى است که فراوانى و زیبایى آن پس از صیقل یافتن، باعث شده است که در معمارى مورد توجه باشد. نام این سنگ از واژه‌ى لاتین گرانوم به معناى دانه‌ى گندم گرفته شده است، زیرا بیش‌تر کانى‌هاى آن به اندازه‌ى دانه‌ى گندم است. بافت‌ آن از نوع آشکاربلورین است و بیش‌تر از فلدسپات پتاسیم‌دار، پلاژیوکلاز سدیم‌دار و کوارتز درست شده است. کانى‌هاى بیوتیت، آمفیبول، هورنبلند و گاهى میکاى سفید نیز در ساختمان آن دیده مى‌شود.گرانیت‌ها به رنگ‌هاى سفید، خاکسترى و صورتى دیده مى‌شوند که برخاسته از نوع فلدسپات آن‌هاست.

ریولیت از نظر نوع کانى‌ها با گرانیت تفاوت زیادى ندارد و در واقع گرانیتى است که بیرون از پوسته‌ى زمین پدید مى‌آید. ریولیت‌ها رنگ روشنى دارند و چون جهت‌یافتگى ماده‌ى مذاب را به آسانى مى‌توان در آن‌ها شناسایى کرد، به این نام خوانده مى‌شوند( ریولیت به معناى جریان یافته است.) در این خانواده سنگ‌هایى با بافت شیشه‌اى نیز وجود دارد که ابسیدین شناخته‌شده‌ترین آن‌هاست. این سنگ تیره‌رنگ است و تیرگى آن به این علت است که هیچ گونه بلورى در آن وجود ندارد. به سنگ‌هاى بیرونى با بافت سوراخ‌دار این خانواده، پونس، پامیس یا سنگ‌پا مى ‌گویند. توجه داشته باشید که سنگ‌پا ممکن است در خانواده‌هاى دیگر نیز وجود داشته باشد.

2. خانواده‌ى گرانودیوریت- داسیت. گرانودیوریت یکى از فراوان‌ترین سنگ‌هاى آذرین درونى است که از نظر کانى ‌شناسى، در میانه‌ى سنگ‌هاى گرانیتى و دیوریتى جاى مى‌گیرد. زیرا درصد کوارتز آن اندکى از گرانیت کم‌تر ولى از دیوریت اندکى بیش‌تر است. داسیت همانند بیرونى گرانودیوریت است. این سنگ در ایران فراوان است و بیش‌تر به رنگ روشن دیده مى شود.

3. خانواده‌ى دیوریت- آندزیت. دیوریت‌ها سنگ‌هایى هستند که بیش‌تر از فلدسپات‌ پلاژیوکلاز سرشار از کلسیم درست شده‌اند. این سنگ‌ها اغلب کوارتز ندارند، اما گاهى اندکى کوارتز و فلدسپات پتاسیم‌دار نیز در ساختمان آن‌ها دیده مى‌شود.کانى‌هاى تیره‌رنگ دیوریت‌ها اغلب آمفیبول، پیروکسن و بیوتیت است. آندزیت همانند بیرونى دیوریت است که به رنگ خاکسترى تیره دیده مى‌شود به صورت سنگ‌پا و آذرآوارى نیز وجود دارد.

4. خانواده‌ى گابرو- بازالت. گابروها سنگ‌هاى تیره با چگالى به نسبت بالا هستند که بیش‌تر از پیروکسن و پلاژیوکلاز کلسیم‌دار درست شده‌اند. البته، ممکن است اندکى الیوین نیز در آن‌ها دیده شود. بازالت همانند بیرونى گابرو است. بازالت و گابرو 75 درصد سنگ‌هاى آذرین پوسته‌ى زمین را مى‌سازند. بازالت سوراخ‌دار را اسکورى مى‌گویند که شبیه سنگ‌پاست. بازالت شیشه‌اى نیز وجود دارد که به آن‌ها تاکى‌لیت مى‌گویند. در پیرامون آتش‌فشان خاموش دماوند، به‌ویژه در کناره‌ى جاده‌ى هراز، مى‌توان گونه‌هاى اسکورى، پرفیرى و آگلومراى بازالتى را پیدا کرد.

5. خانواده‌ى پریدوتیت. پریدوتیت سنگى بسیار بازى است که بیش‌تر از کانى‌هاى آهن و منیزیم‌دار درست شده است.پریدوتیت‌ها چگالى بالایى دارند و رنگ آن‌ها تیره است. الیوین فراوان‌ترین کانى پریدوتیت‌هاست، اما ممکن است اندکى پیروکسن و حتى آمفیبول نیز در آن‌ها دیده شود. پریدوتیت‌ها سرشار از الیوین را دونیت گویند و پریدوتیت‌هاى سرشار از پیروکسن را پیروکسنیت مى‌نامند. در صورتى که هم الیوین و هم پیروکسن را داشته باشند، لرزولیت خوانده مى‌شوند. لمبورژیت، که بسیار کمیاب است و از بلورهاى ریز اوژیت(نوعى پیروکسن) و الیوین آهن‌دار درست شده است، همانند بیرونى پریدوتیت‌هاست و به رنگ قرمز قهوه‌اى دیده مى ‌شود. کیمبرلیت را نیز همانند بیرونى آن‌ها مى‌دانند که سرشار از الیوین است و بلورهاى ریز و اندکى گرونا(کانى دگرگونى) و الماس دارد.

سنگ‌هاى رسوبى

چهره‌ى زمین همواره در حال دگرگونى است و عامل‌هایى مانند نیروى گرانش، آب‌هاى جارى، موج‌هاى دریا، باد، یخچال‌ها و حتى انسان، همراه با کنش‌هاى شیمیایى موادى مانند آب، اکسیژن، دى‌اکسید کربن، اسیدها و مواد دیگر، باعث از هم‌پاشى ساختمان سنگ‌ها و خرد شدن آن‌ها مى ‌شوند. خرده‌سنگ‌ها همراه با مواد محلول به جاهاى پستى مانند دریاها، دریاچه‌ها، کنار رودخانه‌ها، غارها و جاهاى دیگر مى‌روند و در آن‌جا ته‌نشین مى‌شوند. مواد ته‌نشین شده، که رسوب نامیده مى‌شوند، در اثرعامل‌هاى گوناگونى، مانند فشار و گرما، به هم پیوسته مى شوند و سنگ‌هاى سخت و یکپارچه‌اى را مى‌سازند که به آن‌ها سنگ‌هاى رسوبى مى‌گویند.

سنگ‌هاى رسوبى به علت لایه‌لایه بودن و نیز داشتن برجاى ‌مانده‌هایى از جانداران گذشته، به زمین‌شناسان کمک مى‌کنند تاریخ گذشته‌ى زمین را بازسازى کنند. سنگ‌هاى رسوبى در مقایسه با سنگ‌هاى آذرین و دگرگونى بخش کم‌ترى از پوسته‌ى زمین را مى ‌سازند، اما چون در سطح زمین ساخته مى ‌شوند، بخش زیادى از سطح قاره‌ها را پوشانده‌اند. این سنگ‌ها جاى انباشته شدن و جابه‌جایى آب‌هاى زیرزمینى هستند و به دلیل اندوخته‌هاى زغال‌سنگ، نفت و گاز، نمک، کانى‌هاى آهن‌دار و دیگر کانى‌هایى که در صنعت ارزش دارند، بسیار مورد توجه هستند.

رسوب‌گذارى

هنگامى که انرژى یک رود زیاد 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 شیب بستر کاهش مى‌یابد یا حجم آب کاهش مى‌یابد، توان جابه‌جایى مواد همراه خود را از دست مى دهد و ته‌نشینى آن مواد آغاز مى شود. آن مواد رسوبى ممکن است ذره‌هاى حاصل از خرد شدن سنگ‌هاى آذرین، دگرگونى و حتى رسوبى باشند. به این گونه رسوب‌ها رسوب‌هاى آوارى مى‌گویند.کوارتز، فلدسپات، کانى‌هاى سنگین و سپس میکاها و کانى‌هاى رسى ، از ذره‌هاى رسوب‌هاى آوارى هستند.

برخى از رسوب‌ها پیامد فرایندهاى شیمیایى و زیست‌شیمیایى هستند. رسوب‌هاى آهکى درون غارها و رسوب‌هاى ژیپس و نمک خوراکى، از نمونه‌هاى فراوان فرسایش شیمیایى هستند. پوسته‌ى آهکى برخى از جانداران دریایى پس از مرگ در کف دریا ته‌نشین مى‌شود و بخشى از سنگ‌هاى رسوبى مى شود. این پوشش‌ها حاوى کانى‌هایى از کربنات‌هاى کلسیم، منیزیم، سیلیسیم و گاهى فسفات‌ها، سولفیدها و اکسیدهاى آهن هستند. برخى از سنگ‌هاى رسوبى حاصل از آن‌ها در معمارى ارزش بسیار دارند.

فعالیت‌هاى آتش‌فشان‌هاى دریایى و قاره‌اى باعث پرتاپ شدن ذره‌هاى گوناگونى به صورت خاکستر، غبار، تکه‌هاى کوچک و بزرگ و ماده‌ى مذاب به پیرامون آتش‌فشان مى‌شود. این ذره‌ها روى‌هم انباشته مى‌شوند و در پى فرایند فرسایش فیزیکى و شیمیایى به جاهاى رسوب‌گذارى برده مى‌شوند این گونه رسوب‌ها را که خاستگاه آتش‌فشانى دارند، رسوب‌هاى آذرآوارى گویند. از برخورد شهاب‌سنگ‌ها و گذر دنباله‌دارها از نزدیکى زمین نیز اندکى مواد رسوبى با خاستگاه فرازمینى به محیط‌هاى رسوبى وارد مى‌شود. حجم این رسوب در زمانى که جو زمین رقیق بوده، قابل توجه بوده است.

رسوب‌ها در شرایط معینى در دریاها و خشکى‌ها ته‌نشین مى‌شوند. این شرایط در جاهاى گوناگونى فراهم مى‌شوند که از آن‌ها با نام محیط رسوبى یاد مى‌کنند. این محیط‌ها عبارتند از:

1. مخروط افکنه. در دامنه‌ى کوه‌ها و جاى برخورد کوه با دشت به وجود مى‌آید. مواد سازنده‌ى آن قلوه‌سنگ، ریگ و گاهى ذره‌هاى رس است. ذره‌هاى رسوبى آن جورشودگى و گردشدگى ضعیفى دارند. لایه‌هاى سازنده‌ى آن نیز متقاطع و نامنظم روى هم قرار گرفته‌اند.

2. دشت سیلابی. در زمین‌هاى به نسبت هموار پیرامون رودها به وجود مى‌آید. در زمان سیل و طغیان، رودخانه تا آن جا گسترش مى‌یابد. ماسه‌هایى با جورشدگى به نسبت خوب همراه با توده‌هایى از گل و لاى و رس در آن دیده مى‌شوند. فسیل‌هاى نرم‌تنان آب شیرین و شاخ و برگ درختان نیز درون آن‌ها یافت مى‌شود. گاهى داراى لایه‌هاى متقاطع هستند.

3. دلتا. در جاى برخورد رود با دریا یا دریاچه به وجود مى‌آید. ماسه‌هایى با جورشدگى وگردشدگى خوب، با لایه‌هاى موازى و در بیش‌تر جاها متقاطع، در آن‌ها دیده مى ‌شود. فسیل نرم‌تنان آب شور و شاخ و برگ گیاهان نیز درون آن‌ها دیده مى‌شود.

4.تلماسه‌ى ساحلی. در کناره‌ى دریاهایى که رطوبت کمى دارند به وجود مى ‌آید. ذره‌هایى با جورشدگى و گردشدگى خوب و لایه‌هاى متقاطع، در آن‌ها دیده مى‌شود.

5. محیط کولابی. رسوب‌گذارى در دریاچه‌هایى که در اقلیم خشک بیابانى به وجود آمده‌اند، بیش‌تر از رسوب‌گذارى شیمیایى است. نمک‌هاى گوناگونى مانند ژیپس، انیدریت، نمک خوراکى، همراه با رسوب‌هاى سیلتى تیره رنگ که گاهى از مواد آلى سرشار است، در آن‌ها ته‌نشین مى‌شود.

6. محیط ساحلی. جایى است که هنگام جزر از آب بیرون مى‌ماند و هنگام مد زیر آب مى‌رود. رسوب‌هاى آن درشت و ریز هستند و از قطعه‌سنگ‌هاى بزرگ تا گل نرم در میان آن‌ها دیده مى‌شود. برجاى ‌مانده‌هاى صدف نرم‌تنان و اسکلت آهکى مرجان‌ها نیز درون آن‌ها یافت مى‌شود.

7. فلات قاره. جایى است که از سطح آب به هنگام جزر آغاز مى‌شود و تا ژرفاى 200 متر ادامه مى‌یابد. رسوب‌هاى این محیط از نظر ویژگى و پراکنش گوناگونى زیادى دارند، زیرا شدت موج‌ها و جریان‌هاى دریایى و ورودى رودها در این جا متفاوت است. در این‌جا ماسه فراوان است. در دهانه‌ى رود لاى و رس نیز فراوان است. رسوب‌هاى آهکى نیز به فراوانى دیده مى‌شود. هم‌چنین صخره‌هاى مرجانى در آن‌جا به وجود مى‌آید.

8. محیط عمیق. از ژرفاى 200 متر به پایین دریا گفته مى‌شود. داراى دو نوع رسوب اصلى است: رسوب‌هاى بسیار دانه‌ریزى که از قاره‌ها آمده‌اند، اما به دلیل سبکى در جاهاى کم‌عمق رسوب نکرده‌اند. این مواد را گل‌هاى دریایى مى‌گویند که رنگ‌ آن‌ها ممکن است سبز، آبى ، قرمز یا زرد باشد. نوع دیگر رسوب‌هاى این محیط از دسته‌ى رسوب‌هاى آلى و بیش‌تر از برجاى‌ مانده‌هاى اسکلت جانداران ریز دریایى، یعنى پلانکتون‌ها، است که پوشش آهکى یا سیلیسى دارند.

دیاژنز: سنگ‌زایى

پس از انباشته شدن رسوب‌ها در محیط‌هاى رسوبى ممکن‌ است فرایندهاى فیزیکى و شیمیایى گوناگونى در آن‌ها رخ دهد که به سنگ‌شدن آن‌ها بینجامد. به مجموعه‌ى فرایندهاى فیزکى و شیمیایى که پس از رسوب‌گذارى و طى روند سنگ‌شدن رخ مى‌دهد، دیاژنز یا سنگ‌زایى مى‌گویند. عامل‌ها و فرایندهاى زیر در روند سنگ‌زایى دخالت دارند:

1.گرما. هر چه از سطح زمین به پایین برویم، گرما افزایش مى ‌یابد. افزایش گرما بر سرعت واکنش‌هاى شیمیایى مى ‌افزاید و بیرون رفتن آب و خشک شدن رسوب‌ها را ممکن مى‌سازد.

2. فشار. وزن رسوب‌هاى بالایى فشارى پدید مى‌آورد که مهم‌ترین عمل فیزیکى در سخت‌شدن رسوب‌هاست. فشار روى رسوب‌هاى لاى و رس بیش‌تر اثر مى‌گذارد. فشار در بیرون رفتن آب و خشک‌شدن رسوب‌ها نیز اثر دارد.

3. از دست دادن آب. گرما و فشار برآمده از وزن لایه‌هاى بالایى باعث خشک شدن رسوب مى شود، اما از دست دادن آب در دماى معمولى روى سطح زمین نیز رخ مى‌دهد.

4. سیمانى شدن. آب‌هاى زیرزمینى هنگام جابه‌جا شدن از بین سوراخ‌ها و شکاف‌هاى میان رسوب‌ها، مواد محلول در خود را به صورت سیمان بین ذره‌هاى رسوبى جا مى‌گذارند که باعث به هم ‌پیوستن آن‌ها مى‌شود. گاهى سیمان از خود رسوب‌ها فراهم مى‌شود.

5. بلورى شدن دوباره. در این فرایند یک کانى به حالت پایدارترى درمى‌آید. براى نمونه، صدف جانداران دریایى به صورت آراگونیت است، اما پس از مرگ جاندار به صورت کلسیت در مى‌آید که پایدارتر است. در این فرایند تغییرى در ترکیب شیمیایى کانى رخ نمى‌دهد، اما بلورى‌شدن دوباره باعث پر شدن سوراخ‌ها و شکاف‌هاى خالى مى‌شود.

6. واکنش‌هاى زیست‌شیمایی. در ژرفاى 75 مترى، هر گرم لجن کف دریا نزدیک 63 میلیون باکترى در خود دارد. این باکترى‌ها در پدید آمدن نفت، زغال‌سنگ و کانى‌هایى چون دولومیت پیریت نقش دارند. براى نمونه، باکترى‌هاى ناهوازى اکسیژن مورد نیاز خود را از ترکیب‌هاى سخت نشده‌اى مانند 4 FeSO به دست مى‌آورند و مواد سختى مانند FeS را برجاى مى‌گذارند.

7. زمان. به تنهایى در سنگ‌شدن رسوب‌ها نقش ندارد، اما نقش عامل‌هاى دیگر طى زمان پر رنگ مى‌شود. براى نمونه، رسوب‌هاى نرم گل‌ سفید اگر چند لحظه در فشار 6000 اتمسفر بمانند، تغییر چندانى پیدا نمى‌کنند، اما اگر براى 17 سال در همین فشار بمانند، سنگ آهک سختى مى‌شوند.

بافت سنگ‌هاى رسوبى

از بافت سنگ‌هاى رسوبى مى‌توان چیزهایى درباره‌ى سرگذشت سنگ رسوبى، از جمله راهى که طى کرده است و چگونگى محیط رسوب‌گذارى، برداشت کرد. سه نوع بافت اصلى را در سنگ‌هاى رسوبى مى ‌توان شناسایى کرد: بافت آوارى و دو بافت ناآوارى که بلورین و اسکلتى نامیده مى‌شوند.

1. بافت آواری. از ذره‌هاى ریز و درشت درست شده است. در این بافت علاوه بر اندازه‌ى ذره‌ها، میزان یک اندازه بودن ذره‌ها، که به آن جورشدگى مى‌گویند، نیز مورد توجه است. از میزان جورشدگى مى‌توان اطلاعاتى پیرامون فرایند رسوب‌گذارى و محیط رسوب‌گذارى به دست آورد. براى نمونه، رسوب‌هاى بادى داراى جورشدگى خوب و رسوب‌هاى یخچالى داراى جورشدگى اندک هستند. میزان گردشدگى ذره‌ها نیز مهم است که به سختى و جنس ذره‌ها، میزان برخوردهاییکه ذره‌ها با هم داشته‌اند، درازى راهى که طى شده و انرژى جابه‌جا کننده، بستگى دارد.

2. بافت بلورین. این بافت را در سنگ‌هاى رسوبى شیمیایى مى‌توان دید. طى فرایند سنگ‌زایى، مواد محلول در آب به طور مستقیم بلورى مى‌شوند یا در پى بلورى‌شدن دوباره، شبکه‌ى به هم‌پیوسته‌اى از بلورهاى از پیش موجود، پدید مى‌آید. بلورها ممکن است با چشم دیده شوند(درشت‌بلور) یا براى دیدن آن‌ها به میکروسکوپ نیاز باشد(ریز‌بلور). اگر بلورهاى سنگ از دو اندازه‌ى متفاوت باشند، اصطلاح پورفیروبلاستیک را براى آن بافت به کار مى‌برند.

3. بافت اسکلتی. این بافت از گردهم‌آمدن بخش‌هاى سخت بدن بى‌مهرگان دریایى و پوشش‌هاى سیلیسى یا آهکى پلانکتون‌ها به وجود مى‌آید. صدف‌ها و پوشش‌هاى سخت پس از مرگ جانداران روى هم انباشته مى‌شوند و گاهى سیمانى آن‌ها را به هم پیوند مى‌دهد. بافت سنگ به دست آمده شبیه بافت آوارى است، اما ذره‌هاى سازنده‌ى آن بخش‌هاى سخت جاندارن است.

خانواده‌هاى سنگ‌هاى رسوبى

سنگ‌هاى رسوبى را در دو گروه سنگ‌هاى آوارى(ناشى از فرسایش فیزیکى) و ناآوارى(ناشى از فرسایش شیمیایى و زیست‌شیمیایى) جاى مى‌دهند. سنگ‌هاى آوارى را بر پایه‌ى 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 میلى‌متر بزرگ‌تر است.

الف) کنگلومرا، که ذره‌هاى آن کم و بیش گرد شده است و در میان سیمانى از سیلیس، آهک یا رس جاى گرفته‌اند.

ب) برش که ذره‌هاى آن گوشه‌دار است و جورشدگى خوبى ندارند و در پى فعالیت‌هاى ورقه‌هاى قاره‌اى، فعالیت‌هاى آتش‌فشانى یا رسوب‌گذارى در یخچال‌ها پدید مى‌آیند.

2. به اندازه‌ى ماسه: ذره‌هاى آن بین 06/0 تا 2 میلى‌متر است.

الف) ماسه‌سنگ‌هاى کوارتزى، که بیش از 90 درصد ذره‌هاى آن از کوارتز است.

ب) آرکوز، که 25 درصد ذره‌هاى آن از فلدسپات‌ها و بیش از 50 درصد آن از کوارتز است.

ج) گریواک، که بخش زیادى از آن از کوارتز و فلدسپات‌هاست، اما کانى‌هاى تیره‌اى مانند میکا، هورنبلند و پیروکسن نیز در آن دیده مى‌شود.

3. به اندازه‌ى لای: ذره‌هاى آن بین 06/0 تا 002/0 میلى‌متر است.

الف) لاى ‌سنگ، از ذره‌هاى کوارتز درست مى‌شودکه سیمانى از جنس سیلیس، آهک یا حتى رس آن‌ها را به هم پیوند مى‌دهد. به این سنگ‌ها سنگ سیلتى یا فورش‌سنگ نیز مى‌گویند و اگر نیمى از ذره‌هاى آن‌ها از رس باشد، به آن‌ها گل‌سنگ نیز گفته مى‌شود.

ب) لس، در پى سخت شدن رسوب‌هاى بادى به وجود مى‌آید. لس‌ها به طور معمول زردرنگ هستند و ذره‌هاى آن‌ها بیش‌تر از کوارتز، فلدسپات، کلسیت، میکا، کانى‌ها آهن‌دار و کانى‌هاى رسى است.

4. کوچک‌تر از لای: ذره‌هاى آن از 002/0 میلى‌متر کوچک‌تر است.

الف) سنگ‌هاى رسى، بیش از نیمى از ذره‌هاى آن‌ها از ذره‌هایى به اندازه‌ى لاى کوچک‌تر است. کانى‌هاى رسى (سیلیکات‌هاى آبدار)، کوارتز، فلدسپات و میکا به فراوانى در آن‌ها دیده مى‌شود.

ب) مارن، گونه‌اى سنگ رسى است که میزان کربنات کلسیم آن بین 25 تا 50 درصد است. اغلب مارن‌ها به رنگ خاکسترى دیده مى‌شوند، در خود فسیل دارند و با اسیدکلریدریک مى‌جوشند.

ج) شیل، به گروهى از سنگ‌هاى رسى یا حتى لاى‌سنگ‌ها گفته مى‌شود که در پى فشارهاى کوه‌زایى، کم و بیش حالت ورقه‌اى از خود نشان مى‌دهند. شیل‌ها در خود فسیل دارند و از برخى از آن‌ها، که شیل نفتى نامیده مى‌شوند، پس از تقطیر نفت به دست مى‌آید.

سنگ‌هاى ناآوارى را نیز در چهار خانواده‌ى سنگ‌هاى آهکى، سنگ‌هاى سیلیسى، سنگ‌هاى اشباعى و زغال‌سنگ‌ها جاى مى‌دهند.

1. سنگ‌هاى آهکی: بیش از نیمى از ترکیب آن‌ها را کربنات کلسیم مى‌سازد.

الف) سنگ‌ آهک معمولى، بیش از 90 درصد آن از کربنات کلسیم است. به رنگ شیرى تا کرم دیده مى‌شود. هنگام شکستن داراى لبه‌هاى تیز مى‌شود.

ب) چاک(گل سفید)، سنگ آهک نرم و سفیدى است که بیش‌تر از اسکلت جانداران میکروسکوپى درست شده است.

ج) کوکینا، به طور کامل از صدف جاندران دریایى درست شده است.

د) تراورتن، سنگ آهک به نسبت خالصى است که در خشکى‌ها دیده مى‌شود و از رسوب‌گذارى آب چشمه‌هاى حاوى کربنات کلسیم درست مى‌شود.

ه) دولومیت، سنگ آهکى است که اندکى منیزیم دارد. در مقایسه با سنگ آهک معمولى تیره‌تر است و اسیدکلریدریک رقیق بر آن بى ‌اثر است.

2. سنگ‌هاى سیلیسی: بیش از نیمى از ترکیب آن‌ها را سیلیس شیمیایى یا زیستى مى‌سازد.

الف) چرت، نوعى سنگ سیلیسى با دانه‌هاى ریز که فلینت(سنگ آتش‌زنه)، ژاسب(چت قرمز) و سنگ محک(چرت سیاه) از نمونه‌هاى شاخص آن است.

ب) دیاتومیت، بیش از نیمى از ترکیب آن را پوسته‌ى جانداران تک‌سلولى به نام دیاتومه مى‌سازند.

ج) تریپولى، یا سنگ سمباده که بیش‌تر از کلسدونى درست شده و از هوازدگى دیگر سنگ‌هاى سیلیسى به وجود مى‌آید.

3. سنگ‌هاى اشباعی: از ته‌نشینى یون‌ها در محیط‌هاى رسوبى پدید مى‌آیند.

الف) سنگ نمک، از کانى هالیت درست شده و اگر ناخالصى‌هایى از اکسیدهاى آهن یا رس داشته باشد، به رنگ زرد تا قرمز در مى‌آید.

ب) سنگ گچ، از سولفات کلسیم درست شده و به دو صورت بى‌آب(انیدریت) و آب‌دار(ژیپس) یافت مى ‌شود.

4. زغال‌سنگ‌ها: از پیکره‌ى گیاهان که در لابه‌لاى رسوب‌ها جاى گرفته‌اند، درست مى‌شوند.

الف) تورب، بین 45 تا 60 درصد کربن دارد و آن را زغال‌سنگ نارس مى‌دانند.

ب) لیگنیت، بین 60 تا 70 درصد کربن دارد و به رنگ قهوه‌اى تیره است.

ج) زغال‌سنگ معمولى، بین 70 تا 90 درصد کربن دارد و به رنگ سیاه براق است.

د) آنتراسیت، بین 90 تا 95 درصد کربن دارد. براق و سیاه‌رنگ است، اما دست را سیاه نمى‌کند.

ه) گرافیت، کربن 100 درصد خالص است که به صورت ورقه‌هاى نازک روى هم جاى گرفته‌اند.

سنگ‌هاى دگرگونى

برخى سنگ‌ها در پى فشار و گرماى زیاد، بى‌آن‌که ذوب شوند، دگرگونى‌هاى فیزیکى و شیمیایى پیدا مى‌کنند و سنگ‌هاى دیگرى به نام سنگ‌هاى دگرگونى را پدید مى‌آورند. سنگ دگرگونى ممکن است نسبت به سنگ مادر، شکل، اندازه، نوع کانى‌ها و در نتیجه بافت و ترکیب شیمیایى بسیار 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 ضعیف یاد مى‌شود. به وجود آمدن گرافیت و برخى زغال‌سنگ‌ها از این گونه است. اما هر چه گرما و فشارى که به سنگ وارد مى ‌شود، بیش‌تر باشد، دگرگونى‌ها نیز بیش‌تر خواهد بود که از آن به دگرگونى شدید یاد مى‌شود. به وجود آمدن الماس نمونه‌ى از دگرگونى بسیار شدید است.

علاوه بر فشار و گرما، برخى سیال‌ها نیز در فرایند دگرگونى دخالت دارند. بررسى‌ها نشان داده است که همه‌ى سنگ‌ها به طور میانگین 5/3 درصد دى ‌اکسیدکربن و 5/5 درصد آب دارند. طى دگرگونى، آب و دى‌اکسید کربن سیال فعالى را به وجود مى‌آورند که البته نقش آب پر رنگ‌تر است. بررسى‌ها نشان داه است که فشار و گرماى زیاد در بسیارى از سنگ‌ها هیچ گونه دگرگونى به وجود نمى‌آورند، اما اگر به سنگى که در فشار و گرماى زیاد است، اندکى آب افزوده شود، برخى کانى‌ها با تندى بیش‌تر رشد مى‌کنند و حتى کانى‌هاى جدیدى در سنگ به وجود مى‌آید. چرا که آب به جدا شدن برخى یون‌ها از کانى‌ها و جابه‌جا شدن آن‌ها در سنگ کمک مى‌کند.

سنگ‌هاى دگرگونى به روش‌هاى زیر پدید مى‌آیند:

1. دگرگونى مجاورتی. گاهى سنگ مادر در کنار توده‌ى آذرین قرار مى‌گیرد. در این صورت، در جاى برخورد آن با توده‌ى داغ، بلورى‌شدن دوباره و دگرگونى شدید رخ مى‌دهد. اما با زیاد شدن فاصله از توده‌ى آذرین از شدت دگرگونى کاسته مى‌شود.

2. دگرگونى جنبشی. این نوع دگرگونى در پى فشار جهت‌دار و گرماى فراهم شده از انرژى مکانیکى هنگام شکستن سنگ‌ها رخ مى‌دهد. در جاى گسل‌ها، که شرایط این دگرگونى را دارند، سنگ دانه ریز و سیاه‌رنگى به نام میلونیت پدید مى‌آید.

3. دگرگونى دفنی. این نوع دگرگونى در پى انباشته شدن پیوسته‌ى رسوب‌ها در کف محیط‌هاى رسوبى به وجود مى‌آید. لایه‌هاى زیرین در پى فشار وزن رسوب‌ها فشرده مى شوند و سنگ‌هاى رسوبى را پدید مى‌آورند. اما لایه‌هاى بسیار پایین‌تر، در پى فشار و گرماى زیاد رفته‌رفته دگرگون مى‌شوند.

4. دگرگونى گرمابی. در این دگرگونى آب بسیار داغ نقش مهمى دارد. این آب ممکن است از ماگما یا آب‌ها زیرزمینى باشد. در این دگرگونى گاهى موادى به سنگ مادر افزوده یا از آن برداشت مى شود.

5. دگرگونى برخوردی. در پى برخورد سنگ‌هاى آسمانى بزرگ بر سطح زمین رخ مى‌دهد. این نوع دگرگونى در زمین کمیاب است، اما در سطح ماه و مریخ به فراوانى رخ مى‌دهد.

6. دگرگونى ناحیه‌ای. این نوع دگرگونى نتیجه‌ى همه‌ى عامل‌هایى است که در دگرگونى سنگ‌ها از آن‌ها نام بردیم. بیش‌تر سنگ‌هاى دگرگونى نیز به همین روش به وجود مى‌آیند. این نوع دگرگونى اغلب در فرورانش ورقه‌هاى سنگ‌کره رخ مى‌دهد. در ایران در راستاى رشته کوه زاگرس از سنندج تا حاجى‌آباد(شمال بندر عباس)این نوع دگرگونى دیده مى ‌شود و بخش زیادى از سنگ‌هاى دگرگونى که در کارهاى ساختمانى کاربرد دارند، از معدن‌هاى همین ناحیه به دست مى‌آید.

بافت سنگ‌هاى دگرگونى

سنگ‌هاى دگرگونى به دلیل فشار همه‌سویه‌اى که به آن‌ها وارد مى‌شود، بسیار متراکم هستند و حجم فضاهاى خالى در آن‌ها بسیار پایین است. دگرگونى جنبشى بیش از همه باعث بر هم ‌خوردن بافت اولیه‌ى سنگ مى‌شود. طى دگرگونى کانى‌هاى دانه‌ریز با هم یکى مى‌شوند و کانى‌هاى دانه‌درشت‌ترى به وجود مى‌آورند. گاهى نیز، به‌ویژه در دگرگونى جنبشى، دانه‌ها شکسته مى‌شوند و دانه‌هاى ریزترى به وجود مى‌آید. با بلورى شدن دوباره و رشد دانه‌ها، دیواره‌ى بین دو کانى کنارهم، حالت دندانه‌اى و مضرس به خود مى‌گیرد. این بافت را مضرسى یا درهم و گاهى دانه‌قندى مى‌گویند. فشار جهت‌دار عمودى نیز باعث جهت‌یافتگى کانى ‌ها به صورتى مى‌شود که سنگ نماى لایه‌اى یا نوارى پیدا مى‌کند که از آن به فولیاسیون یاد مى‌شود.

خانواده‌هاى سنگ‌هاى دگرگونى

سنگ‌هاى دگرگونى را بر پایه‌ى جهت‌یافتگى در دو گروه داراى جهت‌یافتگى و بدون جهت‌یافتگى جاى مى‌دهند.

1. سنگ‌هایى که کانى‌ها آن‌ها جهت‌یافتگى دارند: این سنگ‌ها مانند سنگ‌هاى رسوبى نماى لایه‌اى دارند.

الف) اسلیت، در پى دگرگون شدن ضعیف شیل‌ها پدید مى‌آید. کانى‌هاى رسى،کوارتز، مسکوویت و کلریت از کانى‌هاى اصلى آن هستند.

ب) فیلیت، در پى دگرگون شدن ضعیف شیل‌هایى پدید مى‌آید که کانى‌ها ورقه‌اى بزرگ‌ترى دارند. این سنگ با داشتن سطح براق از اسلیت بازشناخته مى‌شود.

ج) شیست، از دگرگون شدن شدید شیل‌ها پدید مى‌آید. بیش از نیمى از کانى‌هاى آن را کانى‌هاى ورقه‌اى مانند مسکوویت و بیوتیت تشکیل مى‌دهند. دوگونه از شیست‌ها، تالک‌شیست و کلریت‌شیست، از دگرگونى سنگ‌هاى بازالتى پدید مى‌آیند.

د) گنایس، فراوان‌ترین سنگ دگرگونى است. سنگ مادر آن ممکن است گرانیت، ریولیت، سنگ‌هایى با دگرگونى ضعیف و سنگ‌هاى رسوبى، مانند آرکوز، باشد. کانى‌هاى اصلى گنایس‌ها از کوارتز، فلدسپات سدیم‌دار و فلدسپات پتاسیم‌دار است. بیش‌تر آن‌ها نوارهاى یک‌درمیانى از رنگ سفید یا صورتى و لایه‌هاى تیره دارند. گنایسى که بیش‌تر از کانى‌ها تیره درست شده باشد، آمفیبولیت نام دارد.

2. سنگ‌هایى که کانى‌هاى آن‌ها جهت‌یافتگى ندارند: این سنگ‌ها مانند سنگ‌هاى آذرین نماى توده‌اى دارند.

الف) مرمر، از دگرگونى سنگ‌هاى آهکى و دولومیت پدید مى‌آید. اگر خالص باشد به رنگ سفید برفى و اگر داراى کانى‌هایى مانند میکا، گرونا، ولاستونیت و کلریت باشد، به رنگ‌هاى سبز، صورتى، خاکسترى و حتى سیاه دیده مى‌شود.

ب) کوارتزیت، در پى دگرگونى نه چندان شدید ماسه‌سنگ کوارتزى پدید مى‌آید. کوارتزیت خالص سفیدرنگ است اما اکسیدهاى آهن آن را صورتى یا قرمز مى‌کنند.

ج) هورنفلس، از دگرگونى مجاورتى سنگ‌هاى رسى پدید مى‌آید. بافت مضرس و رنگ تیره‌اى دارد.

چرخه‌ى سنگ

طى زمان دراز و در پى واکنش‌هاى شیمیایى، فیزیکى و زیستى، هر سه گروه سنگ‌ها مى‌توانند به هم تبدیل شوند. سنگ‌هاى آذرین از سرد شدن ماده‌ى مذاب به وجود مى‌آیند. اگر فریاند سرد شدن ماده‌ى مذاب زیر پوسته‌ى زمین رخ دهد، سنگ‌هاى آذریت درونى پدید مى‌آیند. سنگ‌ها آذرین بیرونى از سرد شدن گدازه نزدیک یا روى سطح زمین به وجود مى‌آیند. زمین شناسان بر این باورند که سنگ‌هاى آغازین زمین همه از نوع آذرین بوده‌اند، چرا که زمین در آغاز توده‌اى از ماده‌ى مذاب بوده است.

سنگ‌هاى آذرین در برخورد با هوا و آب دچار هوازدگى و فرسایش مى‌شوند و به صورت ذره‌هاى کوچک‌ترى مى‌شکنند و خرد مى‌شوند. آن ذره‌ها در پى نیروى گرانش، آب‌هاى جارى، یخچال‌ها، موج‌ دریا و باد جابه‌جا مى‌شوند و به محیط‌هاى رسوب‌گذارى، به‌ویژه دریاها و دریاچه‌ها، مى‌روند. طى این جابه‌جایى نیز بیش از پیش خرد مى‌شوند. رسوب‌ها در محیط‌هاى رسوب‌گذارى به صورت لایه‌هاى موازى و افقى روى هم انباشته مى‌شوند و طى فرایند سنگ‌زایى، سخت مى‌شوند و سنگ‌هاى رسوبى را پدید مى‌آورند.

اگر سنگ‌هاى رسوبى در ژرفاى زیادى جاى گرفته باشند، در پى فشار وزن لایه‌هاى بالایى یا فشار فراهم شده از جابه‌جایى ورقه‌هاى زمین و گرماى درون زمین، آرام‌آرام دگرگون مى‌شوند و سنگ‌هاى دگرگونى را مى‌سازند. سنگ‌هاى دگرگونى نیز اگر گرماى بیش‌ترى ببینند، ذوب مى‌شوند و ماگما مى‌سازند. از سرد شدن ماگما نیز بار دیگر سنگ آذرین پدید مى‌آید.

این چرخه‌ى سنگ، که از آغاز پدید آمدن زمین همواره ادامه داشته است، بیش از 200 سال پیش از سوى جیمز هاتن پیشنهاد شد. او با گردآورى یافته‌هاى زمین‌شناسان پیش از خود به این نتیجه دست یافت. این چرخه با افزایش آگاهى دانشمندان از فرآیند زمین‌ساخت ورقه‌اى بیش از پیش روشن‌تر شد. این چرخه میان‌برهایى نیز دارد. براى نمونه گاهى سنگ آذرین بى آن که هوازده شود و سنگ رسوبى پدید آورد، در پى گرما و فشار به سنگ دگرگونى تبدیل مى‌شود. جاى برخورد ورقه‌هاى قاره‌اى نمونه‌اى از جاهایى است که این فرآیند در آن رخ مى‌ دهد.