تحقیق در مورد سنگ شناسی دگرگونی
تعداد صفحات : 13 صفحه
فرمت : word ( قابل ویرایش )
قسمتی از متن:
سنگ شناسی دگرگونی
درجات دگرگونی
در واقع اصطلاحی است که به منظور مشخص کردن شدت دگرگونی در یک منطقه بکار می‌رود. دما و فشار معرف شرایط فیزیکی و دگرگونی و درجه دگرگونی معرف اثر آنها می‌باشد.
در دگرگونی، مجموعه‌های مختلف کانیهایی با ترکیب شیمیایی یکسان ولی در شرایط دمایی متفاوت به وجود می‌آید. و این مجموعه‌های متفاوت نشانگر درجات دگرگونی از قبیل درجات ضعیف، متوسط و شدید می‌باشد. مثلاً در درجات دگرگونی ضعیف، مجموعه کانیها عمدتاً آبدار بوده و کانیهای کربناته نیز دیده می‌شود. ولی در مجموعه‌های درجات شدیدتر آب و CO2 هم وجود دارد. هرقدر سنگ، درجات دگرگونی بیشتری را تحمل کند اندازه کانی درشت‌تر می‌شود. چون در دمای زیاد، انتشار مواد در حد بین دانه‌ها به سرعت بیشتری انجام می‌شود.
سه روش در تعیین درجات دگرگونی
1) تعیین درجه دگرگونی بر حسب عمق:
در این روش پوسته زمین را به سه منطقه دارای عمق کم، عمق متوسط و عمق زیاد تقسیم می‌کنند.
الف ) منطقه عمق کم: که دما و فشار به ترتیب کم تا متوسط و کم است.
ب ) منطقه عمق متوسط: که دما و فشار از منطقه قبلی بیشتر است.
ج ) منطقه عمق زیاد: که در آن هم دما و هم فشار بالا است.
2 ) تعیین درجه دگرگونی بر حسب مناطق دگرگونی:که در آن به مناطق دگرگونی و حد مرزهای آنها توجه می‌شود.
3 ) تعیین درجه دگرگونی بر اساس رخساره‌ای دگرگونی:
در این روش تعیین درجات دگرگونی به دلیل تعدد رخساره‌ها و زیر رخساره‌ها آسان نیست و تا حدی با استفاده از نمودارها و دیاگرام های مختلف و مطالعات آزمایشگاهی و تحقیقاتی ممکن می‌شود.
سنگ شناسی دگرگونی
تغییر شکل کانیها در سنگهای دگرگونی
در سنگهای دگرگونی، تغییر شکلهای مختلفی به وجود می‌آید. سنگی که تحت تأثیر دما و فشارهای همه‌جانبه قرار بگیرد ممکن است به صورت‌های زیر تغییر شکل دهد.
در اثر فرآیندهای فیزیکی جهت یافتگی اتفاق می‌افتد:
اگر نیروی اعمال شده در یک جهت و بیشتر از قدرت شکستگی باشد، دانه‌های بزرگتر به کوچکتر تبدیل شده و بر روی سطوح لغزشی جابه‌جا می‌شوند. و انتقال ماده و جهت یافتگی اتفاق می‌افتد.
در این فرآیند کانیهایی که حالت صفحه‌ای دارد مانند میکاها و یا آندسته که حالت منشور مانند دارند مانند آمفیبولها در امتداد محور طویلشان جهت‌دار می‌شود و به حالت موازی کنار یکدیگر قرار بگیرند:
هر گاه استرس و فشار روی یک قسمت از یک سنگ داده شود کانیها در جهت جایی که فشار کمتر است اجتماع می‌کند و در آن قسمت رشد می‌کنند. که این فرآیند یا به وسیله سیالاتی که دانه‌ها را احاطه کرده‌اند، یا از طریق منتشر شدن از طریق منتشر خارجی دانه‌ها و یا انتقال درون شبکه تبلور آنها صورت خواهد گرفت.
رشد بلورها :
در محیط هایی که پدیده دگرگونی اتفاق می‌افتد و انرژی حرارتی و شیمیایی تغییر می‌کند. باعث رشد بلورها در حالت جامد هم می‌شوند که این فرآیند به صورت رشد کانیهای قبلی و یا رشد کانیهای جدید و تغییر در کانیهای قدیمی و ظهور اشکال جدید است.
سنگ شناسی دگرگونی
عوامل دگرگون‌ساز
مهمترین عوامل فیزیکی فشار و درجه حرارت است که باعث فعل و انفعالاتی مانند چند شکلی (پلی‌مورفیسم) تبلور دوباره و تبادل یونی می‌شود. هر کانی در فشار و درجه حرارت معینی تشکیل می‌گردد و اگر شرایط دما و فشار تغییر کند ناپایدار گشته و برای رسیدن به حالت تعادل با این شرایط به کانیهای دیگری تبدیل می شود.
به غیر از عوامل فیزیکی فوق می‌توان به زمان، سیالات، آب، حتی مواد فرار گازها نیز اشاره نمود.
تأثیرات عوامل دگرگون ساز در فرآیند دگرگونی
وقتی شرایط حالت بحرانی داشته باشد سیال‌های گازی مثل مایعات عمل می‌کنند. آنها در شکاف سنگها نفوذ کرده در آنها باقی مانده و بر سنگ تأثیر می‌گذراند. این تأثیرات ممکن است که یا به صورت جذب در سنگ تبادل یونی و یا دگرسان کردن سنگ و تجزیه آن جلوه کند.
حضور آب باعث سرعت در فرآیند تبلور دوباره بوده و حالت کاتالیزور در فرآیندهای دگرگونی دارد.
بسته به عوامل مؤثر در دگرگونی، درجات دگرگون شدن سنگها متفاوت است.
حال به شرح عوامل می‌پردازیم:
فشار مؤثر در دگرگونی :
می‌دانیم که فشردگی هر جسم باعث کاهش حجم و در نتیجه کاهش فضاهای خالی، خروج آب و تغییر در وضعیت قرارگیری کانیها می‌شود.
این فشارها انواع مختلفی دارد که به ذکر آن اشاره می‌کنیم.
الف) فشار همه جانبه : باعث متراکم شدن سنگها و در نتیجه تبلور مجدد آنها می‌شود.
ب) فشار جهت دار : باعث بروز چین خوردگی و شکستگی شده و همچنین باعث جهت یافتگی کانیها در سنگها گردیده که خود سبب گسیختگی و شکستگی سنگ در امتداد جهت یافتگی می‌شود.
ج) فشار سیالات : مواد فرار موجود در بین منافذ یا شکافها هم به نوبه‌ی خود فشاری را ایجاد می‌کنند که تأثیر آنها را در دگرسانی‌ها شاهدیم.
علاوه بر موارد فوق می‌دانیم که فشار موجب انحلال بسیاری از کانیها می‌گردد که این فرآیند را به اسامی متعددی چون جریانهای تراوشی، انحلال بر اثر فشار، انتقال محلولها و غیره نامگذاری می‌کند و در طی این فرآیند تغییر شکل ساختمان بلورین به وقوع می‌پیوندد.
در دگرگونی فشار به صورت لیتواستاتیک یا فشار همه‌جانبه (مانند فشار طبقات سنگی) و فشار جهت‌دار (مانند نیروهای تکتونیکی) عمل می‌کند. از سوی دیگر می‌دانیم که فشار در جهت ازدیاد عمق بالا می‌رود. مثلاُ در عمق ده کیلومتری زمین فشار همه جانبه بین دو هزارو ششصدتاسه هزارو دویست کیلوگرم برسانتی‌‌مترمربع است. معمولاً در فرآیندهای دگرگونی تأثیر هر دو نوع فشار با هم ایجاد دگرگونی می‌کند و هر کدام به تنهایی تأثیر زیادی ندارند.
اثر فشار در فعل و انفعالات شیمیایی :
ا) فشار موجب پایین آمدن نقطه ذوب کانیها می‌گردد.
2) فشار علت اساسی نمو کانیها و طویل شدگی آنها است.
3)فشار باعث ایجاد کانیهای سنگین‌تر بدون تغییر در ترکیب شیمیایی می شود.
حرارت:
بسیاری از واکنشهای شیمیایی در اثر بالا رفتن درجه حرارت شدت می‌یابد. حرارت زمین بر حسب درجه زمین گرمایی در نواحی مختلف متغیر می‌باشد. می‌دانیم که درجه زمین گرمایی به ازای هر کیلومتر سی درجه افزایش می‌یابد. ولی در مناطق مختلف این تغییر دما متفاوت خواهد بود مثلاً در مناطق آتشفشانی در هر صد متر سی درجه افزایش دما خواهیم داشت.
منشاء حرارت در زمین:
1) حرارت هسته مرکزی زمین (حرارت زمین گرمایی)
2) حرارت حاصل از واکنش رادیواکتیو
3) حرارت ناشی از فرآیندهای تکتونیکی
4) حرارت حاصل از انجماد و تفریق تود‌ه‌های آذرین در پوسته زمین
متفاوت بودن جریان حرارتی در نقاط مختلف:
1) حرارت اقیانوسها بیشتر از قاره‌ها است.
2) محور برآمده اقیانوسها جریان حرارتی بیشتری نسبت به دیگر نواحی اقیانوسها دارد.
3) در اعماق زیاد زمین تفاوت دمایی بین قاره‌ها و اقیانوسها بشدت کاهش می‌یابد.
سنگها در چند کیلومتری از سطح زمین داغ هستند. دمای آنها در نتیجه منجر به صرف انرژی است و این انرژی در اثر تغییرات فشار و دما تأمین می‌گردد.
سیالها :
برای اثبات نقش سیالات در دگرگونی می‌توان به کانیهای آبداری چون میکا و آمفیبول اشاره نمود که تحت تأثیر دگرگونی شدید هم آب خود را به طور کلی از دست نداده و به کانیهای دیگر¬تبدیل نشده‌اند پس سیالات آبداری در فرآیندهای دگرگونی نقش دارند.
با توجه به وضعیت غیرعادی آب و با توجه به اینکه اینکه هر چه فشار بالاتر برود نقطه جوش آب هم بالاتر می‌رود، با بالا رفتن نقطه جوش آب تبدیل آب به بخارآب توأم با تغییر حجم کمتری خواهد بود و اگر فشار وارد بر آب ازدویست وبیست کیلوگرم بر سانتی‌مترمربع تجاوز کند آب در هیچ دمای به جوش نخواهد آمد. این خصوصیت منحصر‌به‌فرد آب روی بافت و نوع سنگهای دگرگونی تأثیر می‌گذارد.
منشاء سیالها
1) آب جوی
2) آب ماگمایی
3) آب همزاد (آب فسیلی)
4)آب آزاد شده از کانیهای در حین دگرگونی
سنگهای دگرگونی
برخی سنگها در پی فشار و گرمای زیاد، بی‌آن‌که ذوب شوند، دگرگونی‌های فیزیکی و شیمیایی پیدا می‌کنند و سنگهای دیگری به نام سنگهای دگرگونی را پدید می‌آورند. سنگ دگرگونی ممکن است نسبت به سنگ مادر، شکل، اندازه، نوع کانیها و در نتیجه بافت و ترکیب شیمیایی بسیار تازه‌ای داشته باشد. هر چه گرما و فشاری که به سنگها وارد می شود، کمتر باشد، دگرگونی آنها کمتر است که از آن به دگرگونی ضعیف یاد می‌شود. به وجود آمدن گرافیت و برخی زغال‌سنگ‌ها از این گونه است. اما هر چه گرما و فشاری که به سنگ وارد می شود، بیشتر باشد، دگرگونی‌ها نیز بیشتر خواهد بود که از آن به دگرگونی شدید یاد می‌شود. به وجود آمدن الماس نمونه‌ی از دگرگونی بسیار شدید است.
سنگهای دگرگونی به روش‌های زیر پدید میآیند:
1-دگرگونی مجاورتی: گاهی سنگ مادر در کنار توده‌ی آذرین قرار می‌گیرد. در این صورت، در جای برخورد آن با توده‌ی داغ، بلوری‌شدن دوباره و دگرگونی شدید رخ می‌دهد. اما با زیاد شدن فاصله از توده‌ی آذرین از شدت دگرگونی کاسته می‌شود.
2-دگرگونی جنبشی: این نوع دگرگونی در پی فشار جهت‌دار و گرمای فراهم شده از انرژی مکانیکی هنگام شکستن سنگها رخ می‌دهد. در جای گسل‌ها، که شرایط این دگرگونی را دارند، سنگ دانه ریز و سیاه‌رنگی به نام میلونیت پدید می‌آید.
3-دگرگونی دفنی: این نوع دگرگونی در پی انباشته شدن پیوسته‌ی رسوب‌ها در کف محیط‌های رسوبی به وجود می‌آید. لایه‌های زیرین در پی فشار وزن رسوب‌ها فشرده می شوند و سنگهای رسوبی را پدید می‌آورند. اما لایه‌های بسیار پایین‌تر، در پی فشار و گرمای زیاد رفته‌رفته دگرگون می‌شوند.
4- دگرگونی گرمابی: در این دگرگونی آب بسیار داغ نقش مهمی دارد. این آب ممکن است از ماگما یا آب‌ها زیرزمینی باشد. در این دگرگونی گاهی موادی به سنگ مادر افزوده یا از آن برداشت می شود.
5- دگرگونی برخوردی: در پی برخورد سنگهای آسمانی بزرگ بر سطح زمین رخ می‌دهد. این نوع دگرگونی در زمین کمیاب است، اما در سطح ماه و مریخ به فراوانی رخ می‌دهد.
6- دگرگونی ناحیه‌ای: این نوع دگرگونی نتیجه‌ی همه‌ی عامل‌هایی است که در دگرگونی سنگها از آنها نام بردیم. بیشتر سنگهای دگرگونی نیز به همین روش به وجود میآیند. این نوع دگرگونی اغلب در فرو رانش ورقه‌های سنگ‌کره رخ می‌دهد. در ایران در راستای رشته کوه زاگرس از سنندج تا حاجی‌آباد(شمال بندر عباس)این نوع دگرگونی دیده می شود و بخش زیادی از سنگهای دگرگونی که در کارهای ساختمانی کاربرد دارند از معدن‌های همین ناحیه به دست می‌آید.
بافت سنگهای دگرگونی
سنگهای دگرگونی به دلیل فشار همه‌سویه‌ای که به آنها وارد می‌شود، بسیار متراکم هستند و حجم فضاهای خالی در آنها بسیار پایین است. دگرگونی جنبشی بیش ازهمه باعث بر هم خوردن بافت اولیه‌ی سنگ می‌شود. طی دگرگونی کانیهای دانه‌ریز با هم یکی می‌شوند و کانیهای دانه‌درشت‌تری به وجود می‌آورند. گاهی نیز، به‌ویژه در دگرگونی جنبشی، دانه‌ها شکسته می‌شوند و دانه‌های ریزتری به وجود می‌آید. با بلوری شدن دوباره و رشد دانه‌ها، دیواره‌ی بین دو کانی کنارهم، حالت دندانه‌ای و مضرس به خود می‌گیرد. این بافت را مضرسی یا درهم و گاهی دانه‌قندی می‌گویند. فشار جهت‌دار عمودی نیز باعث جهت‌یافتگی کانی ها به صورتی می‌شود که سنگ نمای لایه‌ای یا نواری پیدا می‌کند که از آن به فولیاسیون یاد می‌شود.
خانواده‌های سنگهای دگرگونی
سنگهای دگرگونی را بر پایه‌ی جهت‌یافتگی در دو گروه دارای جهت‌یافتگی و بدون جهت‌یافتگی جای می‌دهند.
1- سنگهایی که کانیها آنها جهت‌یافتگی دارند: این سنگها مانند سنگهای رسوبی نمای لایه‌ای دارند.
الف) اسلیت: در پی دگرگون شدن ضعیف شیل‌ها پدید می‌آید. کانیهای رسی،کوارتز،مسکوویت و کلریت از کانیهای اصلی آن هستند.
ب) فیلیت: در پی دگرگون شدن ضعیف شیل‌هایی پدید می‌آید که کانیها ورقه‌ای بزرگ‌تری دارند. این سنگ با داشتن سطح براق از اسلیت بازشناخته می‌شود.
ج) شیست: از دگرگون شدن شدید شیل‌ها پدید می‌آید. بیش از نیمی از کانیهای آن را کانیهای ورقه‌ای مانند مسکوویت و بیوتیت تشکیل می‌دهند. دوگونه از شیست‌ها، تالک‌شیست و کلریت‌شیست، از دگرگونی سنگهای بازالتی پدید میآیند.
د) گنایس: فراوان‌ترین سنگ دگرگونی است. سنگ مادر آن ممکن است گرانیت، ریولیت، سنگهایی با دگرگونی ضعیف و سنگهای رسوبی، مانند آرکوز، باشد. کانیهای اصلی گنایس‌ها از کوارتز، فلدسپات سدیم‌دار و فلدسپات پتاسیم‌دار است. بیشتر آنها نوارهای یک‌درمیانی از رنگ سفید یا صورتی و لایه‌های تیره دارند. گنایسی که بیشتر از کانیها تیره درست شده باشد، آمفیبولیت نام دارد.
2- سنگهایی که کانیهای آنها جهت‌یافتگی ندارند: این سنگها مانند سنگهای آذرین نمای توده‌ای دارند.
الف) مرمر، از دگرگونی سنگهای آهکی و دولومیت پدید می‌آید. اگر خالص باشد به رنگ سفید برفی و اگر دارای کانیهایی مانند میکا، گرونا، ولاستونیت و کلریت باشد، به رنگهای سبز، صورتی، خاکستری و حتی سیاه دیده می‌شود.
ب) کوارتزیت، در پی دگرگونی نه چندان شدید ماسه‌سنگ کوارتزی پدید می‌آید.کوارتزیت خالص سفیدرنگ است اما اکسیدهای آهن آن را صورتی یا قرمز می‌کنند.
ج) هورنفلس، از دگرگونی مجاورتی سنگهای رسی پدید می‌آید. بافت مضرس و رنگ تیره‌ای دارد.
سنگ شناسی دگرگونی
آمفیبولیت Amphibolites
نوعی سنگ دگرگونی با آمفیبول فراوان، به رنگهای سبز روشن تا تیره و سیاه است که معمولا در اثر دگرگونی ناحیه گابرو ( هورنبلند + پلاژیو کلاز ) به وجود می‌آید. آمفیبولها سختی زیادی داشته و بدلیل مقاومت زیاد در مقابل عوامل جوی جهت تزئین بنا به کار می‌روند. از دگرگونی سنگهایی با ترکیب مختلف از جمله سنگهای حد واسط ، آهک‌ها و دولومیت‌های ناخالص ، مارن‌ها و حتی از آهک‌های خالصی که تحت تاثیر متاسوماتیسم سیلیسی و منیزیم و آهن قرار گرفته باشند بوجود می‌آید.
مجموعه‌های چاپدونی ، بنه شور و تاشک در یزد ، اسفندقه، سیرجان، ده‌بید ( صفاشهر ) ، اراک، گلپایگان، سبزوار، بشاگرد، خوی، تربت‌حیدریه، نمونه‌های از مناطقی هستند که در آنها آمفیبولیت شناسایی شده است.
اکلوژیت Eclogite
درکیمبرلیتها و بعضی از بازالتها، سنگهایی به صورت قطعات بیگانه دیده می‌شود که عناصر اصلی سازنده آن پیروکسن و گارنت قرمز است. این سنگ خوش رنگ که بلورهای درشتی دارد و دردگرگونی‌های شدید ناحیه‌ای به وجود می آید اکلوژیت یا پیروکنسیت خوانده می‌شود. اکلوژیتها با چگالی3/4 تا 3/5 گرم بر سانتی‌متر مکعب در فشار زیاد و اعماق پوسته یا گوشته فوقانی به وجود میآیند و از نظر ترکیب شیمیایی بسیار شبیه سنگهای آذرینی مانند بازالت و گابرو هستند . اکلوژیتها تنها در شرایط بدون آب به وجود میآیند از این رو کاملاً بی آب هستند.
اپیدوتیت
نوعی سنگ دگرگونی است که در اثر فشرده شدن بلورهای اپیدوت و کوارتز تشکیل می‌شود و بیشتر در اثر دگرگونی گابرو به وجود می‌آید.
