سنگ ها

سنگ ها
:

شناختن جنس و خاصيت سنگ را سنگ شناسي گويند. سنگها يکي از قابل مطالعه ترين عناصر طبيعي مي باشند که تقريباً براي غالب رشته هاي علوم مورد استفاده قرار مي گيرند. حتي گاهي نياز به مطالعه وسيع و طولاني در شناخت سنگ و ساير مشخصات آن مي باشد. پس قبل از اينکه به سنگ هاي ساختماني پرداخته شود بهتر است مطالبي درباره سنگ و علم سنگ شناسي گفته شود.

سنگ عبارت از يک جسم طبيعي است که از يک کاني يا مجموعه اي از چند کاني تشکيل شده باشد. کاني عبارت از ماده طبيعي آلي يا معدني است که ترکيب شيميايي آن بين حدود اختياري معيني تغيير مي¬کند. معمولاً کاني ها و سنگ ها مواد جامدي هستند. تجمع کاني ها در سنگ اتفاقي نيست که تابع شرايط و محيط تشکيل سنگ و مواد اوليه موجود است. ماگما ماده طبيعي سيال و داغي است که ماده سازنده سنگ ها به شمار مي آيد و در سيارات، اقمار طبيعي يا ديگر اجرام سماوي با خصوصيات کلي مشابه توليد مي شود. هنگامي که ماگما بيرون ريخته مي شود علاوه بر توليد گدازه يا نهشته هاي خرد شده، مقدار زيادي مواد فرّار نيز آزاد مي گردد که در اتمسفر يا هيدروسفر زمين يا در فضاي کوچک و بدون هواي سيارات محبوس مي شود. مشخصات سنگ ها را رويدادهاي گذشته بر زمين، ترکيب شيميايي و کانيايي آن تعيين مي کندکه نهادينه ترين بازتاب اين سرگذشت به کاني ارتباط پيدا مي کند و در چگونگي پيوند کاني ها با يکديگر يعني بافت، چهره مي

نمايد. کاني به مفهوم سازش و کنار آمده ماده با شرايط طبيعي روي داده بر آن، بازگوکننده سرگذشت زمين و پيدايش و تغييرات سنگ هاست؛ پس سنگ شناسي از ديدگاهي به مفهوم تلاش در راه شناخت و بازگويي اين سرگذشت است، بهگفته ديگر بازگويي بخشي از سرگذشت زمين است.
کاني ها :
امروزه به طور تقريبي حدود 3000 نوع کاني شناخته شده است که از آن ميان تعداد محدودي، به طور فراوان در طبيعت وجود دارند. بدون شک هنوز هم تعداد بيشتري کاني در جهان هستي وجود دارند که با آنها آشنايي نداريم. بررسي و مطالعه علم کاني شناسي، اکنون از مرز يک علم پايه وابسته به علوم زمين فراتر رفته و کاربرد آن درجهان صنعتي روز به روز گسترده مي¬شود. بهره گيري از کانيهاي متنوع طبيعي گستردهتر از آن است که در اين مختصر به بيان آيد. يکي از روشهاي مهم کانيشناسي مطالعه خواص نوري آنها در ميکروسکوپ پلاريزان است که با سنجش پارامترهاي گوناگون نوري اجازه دستهبندي و شناخت هرچه بهتر دنياي کانيها را فراهم ميسازد. فراوانترين کانيها در گروه سيليکاتها قرار دارند. از نقطه نظر کريستال شيمي، ساختمان سيليکاتها از اجتماع بنيانهاي 4- [SiO4] تشکيل گرديده است و شکل فضايي اين بنيان عبارت از يک چهار وجهي است که در رئوس آن يک اتم اکسيژن و در مرکز آن يک اتم سيلسيم قرار دارد. اين چهار وجهي است که در رئوس آن يک اتم اکسيژن و در مرکز آن يک اتم سيسلسيم قرار دارد. اين چهار وجهي يا تترائدر داراي چهار ظرفيت آزاد ميباشد، زيرا چهار اتم دوظرفيتي اکسيژن تنها يک اتم چهار ظرفيتي سيلسيم را احاطه نموده اند و در نتيجه چهار ظرفيت آزاد باقي ميماند که توسط کاتيونهايي مانند منيزيم، آهن، کلسيم و غيره جانشين مي شود. جدول 3-1، رده بندي سيليکات ها را بر اساس صور گوناگون پيوند چهار وجهيهاي 4- [SiO4] به يکديگر نشان ميدهد.



تقسيم بندي سنگها :
سنگهاي کره زمين به سه دسته کلي تقسيم بندي مي شوند:
-سنگهاي آذرين:
الف) سنگهاي آتشفشاني که از سرد شدن فوران آتشفشانها در
سطح زمين به وجود مي آيند.
ب) سنگهاي نفوذي که در عمق زمين به آهستگي سرد مي شوند.
-سنگهاي رسوبي:
سنگهايي هستند که منشأ خارجي دارند و در نتيجه حمل و نقل و ته نشين شدن ذرات سنگهاي قبلي يا رسوب مواد محلول حاصل از آنها در محيطهاي مختلف (هوا، رودخانه، درياچه، دريا و يخچال) و يا از سيماني شدن و به هم چسبيدن ذرات سنگهاي مختلف و برجا (بدون حمل ونقل) تشکيل شده اند.
- سنگهاي دگرگوني:
الف) سنگهاي ثانويه اي هستند که دگرگون شدن سنگ هاي آذرين يا سنگ هاي رسوبي که قبلاً وجود داشته اند، تشکيل مي شوند. عامل دگرگوني فشار، درجه حرارت، اثر سيالها و جانشيني است.
ب) سنگهاي آذرآواري و توف ها از سنگهايي هستند که از نظر ماده اوليه جزو سنگهاي آذرين و از نظر طرز و محل تشکيل جزو سنگهاي رسوبي هستند.
1. سنگهاي آذرين :
1-1- ترکيب کاني شناختي سنگهاي آذرين
برحسب ظاهر، تجزيه سنگهاي آذرين عناصر را در پيکر ترکيب شيميايي با اکسيژن به صورت
اکسيدهاي FeO, MgO, CaO, Al2O3, SiO2 و ... نشان مي دهد. اين گونه نگرش به ساختمان سنگ نگاهي مجرد است که ساختمان سنگ را ناديده مي انگارد؛ بنابراين اگر انديشيده شود که اين اکسيدها در پيکر کاني هاي کوارتز، فلدسپات، پيروکسن، آمفيبول ... جاي مي گيرند، در عمل کريستال شيمي را پايه هرگونه داوري گذاشته ايم که اين خود فرع شرايطي است که شرايط حاکم بر کره زمين به طور عام و شرايط مادي – محيطي ماگما به طور خاص، ديکته کننده آن است. يک ماگما محيطي است که عناصر به دليل وجود شرايط فيزيکي و شيميايي ويژه به صورت اکسيد در آن جاي دارند، صرف نظر از آنکه ماگما خود با مواد دروني تر زمين و يا هسته آن از ديدگاه ترکيب شيميايي و شرايط فيزيکي تفاوت هاي چشمگير دارد. بدين سان در شرايطي که ماگما آمادگي تبلور – تبديل از حالت سيال به حالت جامد را پيدا مي کند، مواد تشکيل دهندة ماگما به گونه اي رفتار مي کنند که ساختمان اتمي عناصر تشکيل دهنده به آنها حکم مي کند. سرنوشت مختوم اين عناصر در اين شرايط، تشکيل کاني هاي سنگ ساز ساد شده در بالا است، بدين معني که نخست تترائدرهاي 4- [SiO4]، اکسيدهاي MgO، FeO را از محيط بيرون مي برند. با بالا رفتن تراکم 4- [SiO4]، تترائدرهاي يون سيليکات خود با هم ترکيب مي شوند و رشته ها، زنجيرها و صفحه هاي دوبعدي مي سازند که به تدريج ظرفيت يون آزاد اکسيژن در آنها کاستي مي¬گيرد. سپس ساختمان¬هاي سه بعدي Sio2 شکل مي گيرد. پس از آن آلومينيوم جانشين Si در يون سيليکات مي شود که فضاي کريستالين پديد آمده جز عناصر يک ظرفيتي و دو ظرفيتي، شعاع يوني در محدوده Na، K، Ca را در خويشتن نمي پذيرد که بدين سان فلدسپات ها تشکيل مي شوند و با کنار رفتن فلزات آهسته آهسته و گام به گام سيليس آزاد در چهره کوارتز در سنگ مي شوند و با کنار رفتن فلزات آهسته آهسته و گام به گام سيليس آزاد در چهره کوارتز در سنگ نمايان مي شود. اين شماي کلي در هر جاي خود با برخورداري از شرايط فيزيکي – شيميايي معلوم، کاني هاي معلوم و معين با آرايش منظم مربوط به همان شرايط را پيوند مي کند. بدين سان از آنجا که پيدايش هر سنگ، يعني پيدايش کاني هاي معلوم با آرايش معلوم گوياي شرايط است، پس با مطالعه بافت و کاني شناسي سنگ مي توان به شرايط حاکم بر آن منطقه منطقه و سرگذشت زمين شناختي آن محل پي برد. در راستاي اين الگو، شيشه در زماني کوتاه سرد شده است، همچنين بلورهاي ريز و نهان بلورها نيز حاکي از سرعت سرد شدن است. سنگ درشت دانه با آرايش موزائيک نشان از حوصله و شرايط پايدار در پيدايش دما و در نتيجه سرد شدن آهسته دارد. سنگ در بردارندة دوگونه بافت از يک کاني نمايانگر دوگامه در روند تکامل خويش است و نهايتاً يک ساخت کانيايي پديد آمده از کريستال هاي بسيار درشت با اشکال هندسي منظم و سامان يافته، نشان از پايداري شرايطي پديد آمده از سيالي چگال در روند زماني بس دراز دارد. بدين سان سنگ شناسي را بايد دانشي دانست که با بررسي و پژوهش در ترکيب کريستال شيمي کاني ها، رخداد و شرايط گذشته را بازگو مي کند.
2. انواع بافت ها :
2-1- بافت دانه اي
اين بافت ويژه سنگ هاي آذرين دروني (نفوذي) است و به بافت هاي هولوکريستالين گفته مي شود که در آن بلورها به آرامي و در عمق زمين تبلور پيدا کرده و به طور معمول با چشم غيرمسلح نيز قابل تشخيص باشند.
در بعضي از سنگ هاي آذرين سيليسي به ويژه گرانيت پگماتيت ها و گرانوفيرها در گامه هاي بازپسين انجماد، ماگما به دليل تبلور همزمان کوارتز با فلدسپات آلکالن، کوارتز به شکل خطوط ميخي در فلدسپات ديده مي شود. اين بافت گرافيک ناميده مي شود.
بافت افي تيک: در بعضي از سنگ ها به ويژه گابروها، ديابازها و بعضي از بازالت ها، لت هاي پلاژيوکلاز در زمينه اي از اوژيت يا پژونيت درشت و نيمه شکلدار جاي مي گيرند. در مشاهدات ميکروسکپي مقطع نازک، لت هاي فلدسپات که غالباً طول متوسط آنها از قطر پيروکسن فراتر نيست در پيروکسن ها احاطه و محصور مي شوند. اين نوع بافت آفي تيک ناميده مي شود. اگر درازاي پلاژيوکلاز بيشتر از پيروکسن باشد و بخشي از بلور پلاژيوکلاز با پيروکسن محصور شود بافت ساب افي تيک به وجود مي آيد.

بافت پورفيريتيک
اين بافت ويژه سنگ هاي آذرين بيروني است که دربردارندة بلورهاي درشت در زمينه اي ريزدانه يا شيشه اي اند. بلورهاي درشت فنوکريست يا درشت بلور و بافت پورفيريتيک ناميده مي شود. افت اينترگرانولار: در بسياري از گدازه ها و سنگ هاي نيمه عميق به ويژه بازالت ها و ديابازها، زواياي ميان فلدسپات ها با دانه هاي کاني فرومنيزين که در بيشتر موارد اليوين، پيروکسن يا اکسيدهاي آهن – تيتان هستند، بي سامان و بدون جهت خاصي پر مي شوند.
بافت اينترسرتال: اگر فضاي ميان فلدسپات ها با شيشه يا کاني هاي ثانويه بي شکل مثل سرپانتين،
کلريت، کلسيت و ... پر شود بافت اينترسرتال خواهد بود.
هيالوپلتيک: نوعي بافت اينترسرتال است. اين بافت ويژه گدازه هايي است که فضاي ميان ميکروليت هاي فلدسپات که در راستاها ناهمسانند به وسيله شيشه پر شده باشد.
فلتي: بافتي است که در آن زمينه هولوکريستالين بعضي از سنگ هاي دربرداندة ميکروليت هاي غالباً فلدسپت به گونه اي تنگاتنگ و فشرده درهم پيچيده اند.
پيلوتاکسيتي: بافتي است که ميکروليت هاي فلدسپات در نتيجه جريان روانه به تقريب موازي آرايش شده باشد و ميان ميکروليت ها، با مواد ميکرو – کريپتوکريستالين پر مي شود. به اين بافت تراکيتي نيز گفته مي شود.
حفره و آميگدال: انبساز گازها در گدازه هاي آتشفشاني و نفوذي کم عمق حفراتي را پيدي مي آورد. به طور معمول اين حفرات کروي يا تخم مرغي اند و بسياري از آنها نامنظم هستند. اين حفرات ممکن است با کاني هاي ثانويه مثل اپال – کلسيدوئن،کلريت، کلسيت و زئوليت پر مي شود.
اسفروليت: درگدازه هاي سيليسي به ويژه آنهايي که داراي شيشة زياد هستند، کاني هاي شعاعي، سوزني و فيبري ديده مي شود. اين شکل بافتي اسفروليت ناميده مي شود.
بافت هاي ديگري نيز يافت مي شوند که بر پايه شکستگي هاي موجود، کلاستيک گفته مي شود. ميان اين بافت ها، پيروکلاستيک ها به ويژه فراورده قطعه هاي آتشفشان ها هستند.
عمده سنگ هاي آذرين بيروني و دروني و کاني هاي تشکيل دهنده معمول آنها در جدول 3-2 خلاصه شده است.
3. طبقه بندي و نامگذاري سنگ هاي آذرين :
براي طبقه بندي سنگهاي آذرين از دياگرام اشتراکايزن استفاده مي شود و نامگذاري براساس پارامترهاي زير انجام مي گيرد:
Q: کوارتز، تريديميت، کريستوباليت
A: فلدسپات آلکالن شامل ارتوکلاز، ميکروکلين، پرتيت، آنورتوکلاز، سانيدين و آلبيت.
P: پلاژيوکلاز (An5- An100) و اسکاپوليت.
F: فلدسپاتوئيد يا فوئيدها شامل نفلين، لوسيت، کالسيليت، پسودولوسيت، سوداليت، نوزآن، هائوئين، کانکرينيت، آنالسيم و غيره.
M: کاني هاي مافيک.
در تقسيم بندي مودال، گروه Q، A، P،؛ F شامل کاني هاي فلسيک و M کاني هاي مافيک هستند. مجموع Q+A+P+F+M مي بايد 100 باشد. بايد توجه داشت که در سنگ ها هيچ گاه 5 گروه ياد شده با هم وجود ندارد. بلکه حداکثر چهار مورد موجود و يکي از آنها صفر است. به طور مثال اگر کوارتز موجود باشد F (فلدسپاتوئيد) بايد غايب باشد. شکل هاي 3-1 و 3-2 به ترتيب تقسيم بندي و نامگذاري سنگ هاي آتشفشاني و آذرين دروني را با استفاده از دياگرام¬هاي اشتراکايزن نشان مي دهند.