فصل چهارم - سنگهای رسوبی

[Dr Ernesto]

سنگهاى رسوبى

بيشتر ما در محل هايى زندگى مى کنيم که به آسانى نمى توانيم فعاليت يک آتشفشان يا طرز انجماد ماده مذاب را ببينيم .اما مشاهده ساحل ماسه اى ،يا رودى که مقدارى گل به همراه مى برد،آسان است .مى دانيد که مواد همراه اغلب رودها ،سرانجام به دريا مى رسندودر ته آن رسوب مى کنند.شما در هر نقطه اى که از کشور زندگى کنيد، فاصله چندانى از رسوباتى که قبلاً تشکيل شده اند،يا امروزه در حال تشکيل اند،نداريد. اين رسوبات به وسيله عواملى مانند آب يخچال ،يا باد بوجود آمده وپس از جابجايى ،معمولاً به شکل لايه لايه روى هم ته نشين شده اند.بيشتر رسوبات سرانجام مبدل به سنگ هاى رسوبى مى شوند.سنگ هاى رسوبى لايه نازکى را در سطح زمين تشکيل مى دهند (5درصد از 35 کيلومتر اوليه پوسته قاره اى)،اما همين سنگها، در سطح زمين فراوانتر از سنگهاى ديگر است. سنگهاى رسوبى ،منابعى چون نفت ،زغال سنگ ، گاز طبيعى، معادن آهن،آلومينيم،سنگهاى ساختمانى ومصالح ساختمانى ديگر را تشکيل مى دهند،يعنى در زندگى ما اثر زيادى دارند.

سنگ هاى رسوبى شواهد مربوطه به تاريخچه گذشته زمين را هم دربر دارند (فسيلها وغيره) ونشان مى دهند که وضع درياها وخشکى ها،رشته کوهها وغيره در گذشته چگونه بوده است.

منشاء رسوبات

به طور کلى منشاء رسوبات دريايى را به ترتيب مى توان ذکر کرد.


1- مواد تخريب شده- مقدار زيادى شن ،ماسه ورس از خشکيها به درون درياها برده مى شوند که حاصل تخريب سنگ هاى قاره ها هستند.

2- بقاياى بدن جانداران-جانداران زيادى وجود دارند که براى تشکيل پوشش محافظ بدن (پوسته وصدف)واسکلت خود به مواد معدنى از قبيل کربناتهاى کلسيم، سيليس وگاهى فسفات ها ،سولفيدها واکسيدهاى آهن محتاجند. طبعاً ‌اين مواد بعداز مرگ جانداران بر جاى مى مانند ودر آب رسوب مى کنند.


3- مواد شيميايى- بعضى از موادى که در روى خشکيها در آب حل مى شوند،به طريقه شيمياى در دريا رسوب مى کنند.نمک طعام ،کربنات هاى کلسيم ومنيزيم،بعضى از سولفات ها،ترکيبات آهن وغيره را بايد از اين جمله شمرد.اين مواد ومواد دسته اول،حاصل تخريب وتجزيه اقسام مختلف سنگهاى سطح خشکيها هستند.

منشاء و نوع کانى هاى موجود در سنگ هاى رسوبى

سنگ هاى رسوبى هم مانند سنگ هاى آذرين،يا دگرگون شده ،مجموعه اى از کانيها هستند. در اين سنگها، سه کانى از همه بيشتر يافت مى شود که عبارتند از :رس،کوارتز، وکلسيت. اما البته در برخى از سنگهاى ويژه، کانيهاى ديگرى عموميت دارند.به ندرت ممکن است در يک سنگ رسوبى فقط يک نوع کانى يافت شود.مثلاً‌در سنگ آهک، کانى کلسيت بسيار فراوان است،اما در خالص ترين سنگهاى آهکى هم مقدارى کانى هاى ديگر مانند رس،يا کوارتز ,علاوه بر کلسيت ديده مى شود. همچنين دانه هاى بسيارى از ماسه سنگها از جنس کوارتز است ،اما خميره اى که اين دانه ها را به هم مى پيوندد ممکن است رس،سيليس،کلسيت،دولوميت يا اکسيد آهن باشد


کلسيت،کانى اصلى تشکيل دهنده سنگهاى آهکى است.کربنات کلسيم نيز يکى ديگر از مواد شيميايى است که مى توان در بين ذرات وقطعات سنگ ها نفوذ کند وآنها را به هم بچسباند.بيشتر آبهاى زيرزمينى مقدارىCO2 در خود محلول دارند. با اين ترتيب آبها تا حدى خاصيت اسيدى مى يابند.
Co2+H2O=H2CO3
اين اسيد هم به نوبه خود با کلسيت ترکيب مى شود وآن را به بيکربنات محلول تبديل مى کند.CaCo3=H2CO3=Ca++ +2HCO3-
محلول نامحلول
والبته صورت نامحلول اين ماده، در بين ذرات رسوبى تشکيل سيمان آهکى را مى دهد.
بجز سه کانى رس، کوارتز و کلسيت ،کانيهاى ديگرى که در ميان سنگ هاى رسوبى يافت مى شوند عبارتند از:
1)دولوميتCaMg(CO3)2 يا کربنات مضاعف کلسيم ومنيزيم.
2)مقدارى فلدسپات هاى مختلف وميکا
3)‌اکسيدهاى آهن ،که طبعاً منشاء آن کانى هاى آهن ومنيزيم دار بوده است وبه صورت هماتيت وليمونيت در آمده اند.
4)هاليت(NaCl) وژيپس CaSO4,2H3Oکه از تبخير آبهاى محتوى اين مواد بر جاى مانده اند.

[Dr Ernesto]

حمل رسوبات


مواد سازنده رسوبات شيميايى، به صورت محلول در آب حمل مى شوند.اين مواد، تا زمانى که دما، فشار يا ترکيب شيميايى آب عوض نشود، يعنى شرايط براى رسوبگذارى فراهم نباشد،همچنان به صورت محلول مى مانند.
بيشتر رسوبات از نوع تخريبى اند وبه طريقه مکانيکى از خرد شدن سنگها در روى خشکى يا سواحل حاصل آمده اند. در حمل اين مواد،آب جارى ،باد يا يخچال دخالت دارند.
اندازه دانه هايى که به محيط رسوبى برده مى شوند، به نوع سنگ اوليه وميزان مقاومت آن در برابر عوامل تخريب کننده وهمچنين نوع عامل حمل کننده ،مسافت طى شده ووضعيت مسير بستگى دارد.
شکل دانه هايى که از خرد شدن سنگها در مراحل نخست حاصل مى آيند ،زاويه دار ونامنظم است.اما همان دانه ها ممکن است در ضمن حمل،با ايجاد ساييدگى،گرد وبدون زاويه شوند.


سنگ شدن (دياژنز)


اصطلاح دياژنز به مراحلى گفته مى شود که طى آن رسوبات نرم ومنفصل ،سنگهاى سخت ومتصل پديد مى آيد.اين پديده شامل صورت هاى زير است:



سيمان شدن- در اين مورد ،فواصل موجود در بين قطعات وذرات سنگ را نوعى ماده شيميايى پر مى کند وآنها را به هم مى چسباند. از ميان مواد مختلفى که مى توانند سيمان سنگ هاى رسوبى شوند،کلسيت، دولوميت،کوارتز فراوانتر از بقيه اند،اما اکسيدهاى آهن ،اوپال وانيدريت هم مى توانند سيمان پاره اى از سنگ هاى تخريبى ورسوبى را تشکيل دهند. مواد سيمانى اصولاً توسط آبهاى نافذ در فضاى ميان ذرات نفوذ مى کنند وپس از سخت شدن باعث اتصال ذرات جدا از هم مى شوند.



متراکم شدن وخشک شدن – در فرآيند متراکم شدن، به علت فشارى که از لايه هاى فوقانى وارد مى آيد ،فضاهاى ميان ذرات به تدريج تفصيل حاصل مى کند .



تبلور دوباره- متبلور شدن بعضى از مواد رسوبى خود يک نوع تشکيل سنگ محسوب مى شود.در اين ميان ممکن است کانيهاى تازه اى متبلور شوند،يا بلورهاى موجود درشت شوند. اين فرآيند در بسيارى از سنگ هاى آهکى ودولوميتى ديده مى شود.


بافت


بافت در سنگ هاى رسوبى اهميت ويژه اى دارد. چون شاهد خوبى در تعيين مسافت حمل شده ،ونوع محيط رسوبگذارى است.دو نوع بافت اصلى در سنگهاى رسوبى تشخيص داده شده است:
بافت آوارى(تخريبى)وبافت غيرآوارى (بلورين)



بافت آوارى- اندازه ذرات رسوبات آوارى در سنگهاى رسوبى متفاوت است وممکن است دانه درشت(بزرگتر از 2 ميليمتر) متوسط(2 تا16/1 ميليمتر) وريز (کمتر از 16/1ميليمتر) باشند. خرده سنگها وذرات کانى ها برا ساس ميزان سيمان شدگى نيز از ويژگى هاى بافتى مهم در سنگ هاى تخريبى است.
سيمان اصلى اين گونه بافت ها آهک، سيليس واکسيدهاى آهن ورس است.



بافت غيرآوارى (بلورين) - بافت بلورين بصورت شبکه بلورهاى به هم پيوسته است.کانيهاى حاصل از ته نشست شيميايى در آبها، بافت بلورين را تشکيل مى دهند. مواد تقريباً نا محلول ،زودتر جدا شده وته نشين مى شوند. اين بافت را از نظر اندازه بلورها به اقسام درشت بلور(بزرگتر از 2 ميليمتر) متوسط بلور (2تا 16/1)وريز بلور(کمتر از 16/1) تقسيم مى کنند.

[Dr Ernesto]

طبقه بندى


سنگهاى رسوبى را معمولاً به سه گروه آوارى،شيميايى وآلى طبقه بندى مى کنند، اما هر کدام از اين گروهها ،شامل اقسام مختلفى ازسنگ ها مى شوند که از لحاظ طرز انتقال ،رسوبگذارى وسنگ شدن با هم فرق دارند.


سنگهاى رسوبى آوارى- اين گروه از سنگها ،براساس اندازه قطعات يا ذرات طبقه بندى مى شوند

شيلها، فراوانترين سنگهای رسوبى اند ودانه هاى تشکيل دهنده شيلها از نوع رسى وميکا هستند که حالتى ورقه اى دارند و در اعماق زياد ،تحت تاثير فشارهاى فوقانى، به صورت موازى در مى آيند.

ماسه سنگها،که در حدود 32 درصد از سنگ هاى رسوبى را تشکيل مى دهند،دانه هايى دارند که توسط سيمانى از جنس سيلس يا کربنات به هم متصل شده اند.
ماسه سنگها، در کارهاى ساختمانى،جاده سازى وپل سازى کاربرد زيادى دارند.

کنگلومراها ،از سيمان شدگى ذرات درشت رسوبى (بزرگتر از 2 ميليمتر) با گردشدگى خوب وماده زمينه اى از سيليس ورس تشکيل شده است.قلوه سنگ ها وريگهاى موجود در کنگلومرا ممکن است از جنس هرکانى يا سنگى باشند،ولى اغلب،از مواد مقاوم مثل کوارتز هستند.

برش، از سيمان شدگى ذرات درشت وزاويه دار، با زمينه اى از ذرات ريزتر تشکيل شده است .ذرات برش جورشدگى ضعيف دارند.واز آنجا که ذرات درشت وزاويه دارند ،فاصله حمل آنها کم بوده است. برشها اغلب از تجمع رسوبات در اثر زمين لغزه ،يا خرد شدن سنگها در امتداد سطح گسلها وسيمان شدگى بعدى آنها ايجاد شده اند.


سنگ هاى رسوبى شيميايى- اين سنگ ها ،برخلاف سنگهاى رسوبى آوارى که از تجمع قطعات وذرات سنگهاى قديمى ترحاصل آمده اند،مجموعه اى از بلورهاى متصل به هم هستندکه قبلاً به صورت محلول در آب بوده اند. اين سنگها،دو دسته اند: بعضى مستقيماً از محلولهاى جداشده و رسوب کرده اند (شيميايى) وبعضى ديگر حاصل فعاليت هاى زيستى گياهان وجانوران هستند(آلى‌)

سنگ هاى رسوبى شيميايى غير آلى- اين گونه سنگها زمانى تشکيل مى شوند که مواد حل شده در آب، به علت تبخير يا تحمل تغييرات شديد دما رسوب کنند. سنگ هاى رسوبى شيميايى تحت تاثير سه نوع فرايند متمايز حاصل مى آيند. سنگ آهک وچرت ،که مستقيماً در آب هاى شور يا شيرين رسوب مى کنند،دولوميت که محصول انجام واکنش هاى شيميايى خاص است وسنگ هاى تبخيرى که از تبخير آبهاى سرشار از يون به وجود مى آيند.

سنگ آهک،که ترکيب اصلى آن کربنات کلسيم است ،حدود 22 درصد سنگ هاى رسوبى را شامل مى شود .بعضى سنگ هاى آهکى در شرايط خاص بر اثر واکنش هاى شيميايى حاصل مى شوند.مواد حل شدنى معمولاً با بالا رفتن دما زودتر حل مى شوند،اما قابليت انحلال کربنات کلسيم،به مقدار دى اکسيد کربن موجود در آب بستگى دارد.

دولوميت ،در اثر عبور محلول هاى غنى از منيزيم ،از سنگ هاى آهکى ،منيزيم جانشين قسمتى از کلسيم شده،دولوميت تشکيل مى شود. اين فرآيند جانشينى باعث تبلور دوباره سنگ هاى آهکى مى شود:
Mg++ +2CaCO3-CaMg(CO3)2+Ca++
کلسيم محلول ‌+ دولوميت _کلسيت + منيزيم محلول

چرت (Chert) به سنگهاى گفته مى شود که در آنها سيليس (Sio2) زيا دبه صورت بلورهاى ميکروسکپى وجود دارد .چرت داراى دو منشاء زيستى وشيميايى است.

سنگهاى تبخيرى،آب مى تواند مقدار زيادى نمک را در خودحل کند. هر جا که آب کم عمق وگرم باشد ،يا در محيطهايى مانند بعضى از کولابها ودرياچه ها که مقدار تبخير بيشتر از مقدار آبهاى ورودى است،وقتى نمک طعام يا گچ به حد اشباع مى رسد، زياد به صورت بلورهاى ميکروسکپى وجود دارد .
سنگ هاى تبخيرى نشانه وجود آب وهواى گرم وخشک هستند.


سنگ نمک،اغلب بى رنگ است، اما به علت وجود اکسيژن گاهى به رنگ قرمز روشن نيز ديده مى شود.مزه شور اين سنگ بهترين وسيله تشخيص آن است.

سنگ گچ آبدار(ژيپس)،اغلب سفيد رنگ است وگاهى به علت وجود مقدارکمى اکسيد آهن به رنگ قرمز روشن ديده مى شود.سختى آن کم است وبا ناخن خط بر مى دارد.سنگ گچ بى آب را((انيدريت)) گويند که سنگى است متراکم به رنگ سفيد مايل به خاکستري.

سنگ هاى رسوبى شيميايى آلى- چنين سنگ هايى ،قاعدتاً محصول فعاليت جاندارنند.مهمترين سنگ هاى اين گروه عبارتند از:سنگ آهک آلى وچرت که از بقاياى اسکلت جانوران وگياهان دريازى حاصل مى آيند وذغال سنگ ،که محصول گياه خشکى زى است.
بيشتر سنگ آهک هاى آلى در آب هاى کم عمق وگرم استوايى تشکيل مى شوند،زيرا به دليل وجود شرايط مساعد وغذاى کافى ،جانداران زيادى در اين آبها زندگى مى کنند که از تجمع اسکلت وپوست هاى آهکى آنها (بيشتر از همه ،جلبک هاى آهکى) پس از مرگ،سنگ آهک حاصل مى آيد.

چرت آلى،نوعى سنگ رسوبى شيميايى آلى است که بيشتر آن را سيليس بازمانده از جانداران دريازى چون شعاعيان ودياتوم ها تشکيل مى دهد.
زغال سنگ، نوعى سنگ رسوبى است که بقاياى گياهى فراوان دارد.