زمین شناسی مهندسی- سنگ شناسی دگرگونی
مقدمه
دگرگونی
به مجموعه فرایندهایی که تحت شرایط خاص، ساختمان و ترکیب کانی شناسی سنگ را تغییر داده و در حالت جامد سنگ جدیدی (موسوم به سنگ دگرگونی) به وجود آید،دگرگونی گویند.
سنگهای دگرگونی
این سنگها از تغییر شکل سنگهای قبلی به علت تغییر شرایط فیزیکی (فشار ـ دما) یا شیمیایی و در حالت جامد به‌وجود می‌آیند. این تغییرات بر روی سنگهای رسوبی، آذرین یا حتی دگرگونی انجام می‌گیرد. از اینرو به این نوع سنگ ها پروتولیت (Protolith) گفته می شود.پدیده دگرگونی با ظهور و پیدایش یک یا مجموعه‌ای از کانیهای جدید و ناپدید شدن بعضی از کانیها همراه می‌باشد،بنابراین دگرگونی عبارت از پاسخی است که هر سنگ در مقابل تغییرات شیمیایی یا فیزیکی محیط از خود بروز می‌دهد.قابل ذکر است که تمامی این تغییرات به هزاران سال زمان نیاز دارند.
درتعریف کامل فرایند دگرگونی موارد زیر مهم است:
1- تغییرات در سنگ قبلی و به وجود آمدن سنگ جدید.
2- تغییرات یاد شده باید در شرایط فیزیکی و شیمیایی ویژه ای تشکیل شوند. مثلاً در دمایی بیشتر از دمای تشکیل سنگهای رسوبی و کمتر از دمای ذوب سنگها یعنی دمای بین حدود 200 تا 700 درجه سانتیگراد.
3- تمامی تغییرات یاد شده باید در حالت جامد صورت گیرد. مثلاً اگر دما و فشار به اندازه ای باشد که سنگ ذوب شود در اینجا باید از سنگ آذرین صحبت کرد و نه دگرگونی.
تغییرات شامل دو نوع بافتی و کانی شناسی می‌باشد.
عوامل اصلی دگرگونی
(1) گرما، (2) فشار (تنش)، (3) سیالات فعال شیمیایی
نقش گرما
گرما مهمترین عامل دگرگونی است و باعث:
1- افزایش تحرک سیالات در لابه لای توده سنگ
2- تامین بخشی از انرژی انجام واکنش های شیمیایی و برقراری پیوندها
3- کمک به تبلور دوباره کانیها و رشد اندازه آنها
می شود.
دو منبع تامین حرارت:
1- ماگما
2- گرادیان حرارتی زمین (20o – 30o C/km)
نقش فشار
1-فشار همه جانبه یا محصورکننده:فشاری است که ناشی از وزن روباره بوده و اندازه ی آن از جهات مختلف یکسان است(مثل فشار آب) و نتیجه ی آن متراکم شدن سنگ و تبلور کانی هایی با جرم حجمی بالاتر.
2-فشار جهت دار ناشی از نیروهای تکتونیکی:اندازه ی فشار در یک جهت بیشتر از جهات دیگر باشد و نتیجه ی آن اولا چین خوردگی و شکستگی در اعماق کم،و دوم اینکه چین خوردگی بدون شکستگی و جهت یافتگی کانی ها عمود بر جهت فشار در عمق بیشتر است.
نقش سیالات شیمیایی
– سیالات بویژه آب دارای یون های محلول می باشند.
– آب با جابجا کردن یونهای سنگها می تواند ترکیب آنها را عوض کرده و به عبارتی باعث دگرگونی آنها شود.
– به جز آب، دی اکسید کربن نیز از جمله سیالاتی است که در دگرگونی نقش دارد.
منابع سیالات شیمیایی:
1.آب‌های زیرزمینی و آب نفوذی اقیانوس ها
2.کانیهای هیدراته مانند رس‌ها
3.بخارات حاصل از ماگما
اقسام دگرگونی
1.دگرگونی مجاورتی
2.دگرگونی ناحیه ای
-دگرگونی دفنی
-دگرگونی حرکتی-حرارتی
3.دگرگونی گرمابی
1- دگرگونی مجاورتی (Contact metamorphism):
-دگرگونی مجاورتی یعنی دگرگونی سنگها در اطراف توده مذاب بخاطر گرمای زیاد.
-فشار اغلب نقش مهمی ندارد.
-چون سنگها هادی گرمای خوبی نیستند محدوده دگرگونی مجاورتی (هاله دگرگونی) خیلی گسترده نبوده و از چند سانتیمتر تا چند صدمتر متغیر است.
2- دگرگونی ناحیه ای (Regional metamorphism):
3- دگرگونی گرمابی (هیدروترمال):
یک مثال از تغییر ترکیب شیمیایی کانیها تبدیل الیوین و پیروکسن (سنگ پریدوتیت) به سرپانتین است.
انواع محیط های دگرگونی
سنگهای مختلف ناشی از محیط های دگر گونی متفاوت
انواع تغییرات طی فرایند دگرگونی
تغییرات شامل دو نوع:
A-تغییر در بافت:
-بر اثر دگرگونی ممکن است شکل دانه ها،اندازه دانه ها ورابطه بین دانه های سنگ تغییر کند و یادانه های سنگ جهت یافتگی پیدا کنند.
– شکل دانه ها: بر اثر فشار جهت دار دانه ها کشیده تر یا پهن تر می گردند.
– اندازه دانه ها: بر اثر تبلور دوباره اندازه بزرگتر می شود در مواردی نیز ریزتر
می گردد.
-جهت گیری کانیها: کانیها در جهت عمود بر فشار رشد کرده و سنگ منظره ورقه ورقه یا نواری پیدا می کند.
به کلیه منظره های ورقه ای شکل در سنگها فولیاسیون گفته می شود. فولیاسیون اقسام مختلف دارد مانند فابریک اسلیتی، شیستوزیته و فابریک نواری در گنیس.
B- تغییر در ترکیب کانیها:
1- تغییر شکل یا اندازه کانیها.
2- تغییر سیستم بلوری کانیها مانند تبدیل گرافیت به الماس.
3- تغییر ترکیب شیمیایی کانیها مثل تبدیل پریدوتیت به سرپانتین.
3- تغییر ترکیب شیمیایی کانیها مثل تبدیل پریدوتیت به سرپانتین.
طبقه بندی سنگ های دگرگونی:
الف- سنگهای دارای جهت یافتگی
ب)- سنگهای فاقد جهت یافتگی
الف- سنگهای دارای جهت یافتگی:
الف-1- سنگ لوح (اسلیت):از دگرگونی شیل در درجات ضعیف دگرگونی حاصل می شود.
-به صورت ورقه های نازک متورق می گردد.
-رنگ خاکستری تا سیاه دارد.
-بسیار دانه ریز است.
الف-2- سنگ فیلیت:با زیاد شدن درجه دگرگونی، فیلیت از اسلیت ها حاصل می شود.
الف-2- شیست:
-درجه دگرگونی بالاتری از اسلیت و فیلیت دارد.
–اندازه کانیها درشت تر از اسلیت و فیلیت است.
– بر اساس کانی فراوان نامگذاری شده و لذا اقسام مختلف دارد،مثل:
الف-3- گنایس:
-از دگرگونی گرانیت ها و یا سنگهای رسوبی مثل ماسه سنگ های فلدسپات دار و همچنین رس ها بوجود می آید.
-درجه دگرگونی بالاتری از شیست دارد.
-حالت ورقه ورقه شدن سنگ کمتر از شیست است.
-اندازه کانیها درشت تر از شیست است.
-سنگ منظره نواری تیره ( مملو از کانیهای تیره مانند بیوتیت) و روشن (مملو از کوارتز و فلدسپات) دارد.
ب)- سنگهای فاقد جهت یافتگی:
ب-1- مرمر یا ماربل:
– از دگرگونی سنگ آهک بوجود می آید.
-بخاطر تبلور مجدد، بلورهای مرمر درشت تر از سنگ آهک است.
– کانی های سنگ مرمر اغلب فاقد جهت یافتگی بوده و بافت دانه قندی دارد.
ب-2- کوارتزیت:
-این سنگ دگرگونی غالباً از کوارتز تشکیل شده است.
-از دگرگونی ماسه سنگ غنی از کوارتز بوجود می آید.
-چون سیلیس زیادی دارد در سیمان سازی از آن استفاده می شود
ب-3- هورنفلس:
در دگرگونی مجاورتی سنگهایی نظیر ماسه سنگ، سنگ آهک، شیل و غیره حاصل می شود. بنابراین ترکیب کانی شناسی مشخصی نداشته و تابع سنگ اولیه ی خود است.دانه ریز، سخت، متراکم و فاقد جهت یافتگی است.
تقسیم بندی کلی سنگ های دگرگونی
دگرگونی و منابع طبیعی:
1- کانیهای با ارزش:
گرافیت (ساخت گریس) و آزبست (ساخت لباس نسوز) کاربردهای متعددی از جمله در صنایع نسوز دارند.
تالک در پودر بچه و لوازم آرایشی استفاده می شود.
کیانیت و گارنت (نوعی یاقوت) کاربرد گوهری دارد.
تالک کانی ای است که اغلب در سنگ های دگرگونی مرزهای صفحات همگرا (convergent plate boundaries) یافت می گردد. این کانی بواسطه حداقل دو فرآیند شکل می گیرد. اغلب نهشته های عظیم تالک در ایالات متحده زمانی شکل می گیرند که آب های داغ حامل منیزیم و سیلیس (silica) با مرمرهای دولومیتی (dolomitic marbles) واکنش می دهند. فرآیند دوم شکل گیری تالک زمانی شکل می گیرد که سیالات داغ و فعال شیمیایی، سنگ هایی مانند دونیت و سرپانتینت را به تالک آلتره می نمایند.اغلب کانسارهای تالک در ایالات متحده در سنگ های متامورفیک در سمت شرقی کوهستان های آپالاش و در سنگ های دگرگونی شده در نواحی همگرای (convergent terranes) واشینگتن، آیداهو، مونتانا، کالیفرنیا، نِوادا و نیومکزیکو واقع شده اند. نهشته های تالک در تگزاس نیز یافت می گردند.
اهمیت اقتصادی سنگهای دگرگونی :
♦چون محکم و با دوام هستند در ساخت بناها استفاده می شوند.
♦بعضی از سنگها دگرگونی مثل سرپانتینیت سنگ نمای با ارزشی است.
♦مرمر در سنگ نما و مجسمه سازی کاربرد زیادی دارد.
♦گاهی در سنگ دگرگونی منابع با ارزش فلزی همچون مس، نیکل، روی، آهن، طلا و … نیز وجود دارد.
رئوس مطالب این آموزش:
- بند اول
- بند دوم
دانلود فایل پی دی اف محتوای فوق:
