چهره‌ى زمين همواره در حال دگرگونى است و عامل‌هايى مانند نيروى گرانش، آب‌هاى جارى، موج‌هاى دريا، باد، يخچال‌ها و حتى انسان، همراه با کنش‌هاى شيميايى موادى مانند آب، اکسيژن، دى‌اکسيد کربن، اسيدها و مواد ديگر، باعث از هم‌پاشى ساختمان سنگ‌ها و خرد شدن آن‌ها مى شوند. خرده‌سنگ‌ها همراه با مواد محلول به جاهاى پستى مانند درياها، درياچه‌ها، کنار رودخانه‌ها، غارها و جاهاى ديگر مى‌روند و در آن‌جا ته‌نشين مى‌شوند. مواد ته‌نشين شده، که رسوب ناميده مى‌شوند، در اثرعامل‌هاى گوناگونى، مانند فشار و گرما، به هم پيوسته مى شوند و سنگ‌هاى سخت و يکپارچه‌اى را مى‌سازند که به آن‌ها سنگ‌هاى رسوبى مى‌گويند.
سنگ‌هاى رسوبى به علت لايه‌لايه بودن و نيز داشتن برجاى مانده‌هايى از جانداران گذشته، به زمين‌شناسان کمک مى‌کنند تاريخ گذشته‌ى زمين را بازسازى کنند. سنگ‌هاى رسوبى در مقايسه با سنگ‌هاى آذرين و دگرگونى بخش کم‌ترى از پوسته‌ى زمين را مى سازند، اما چون در سطح زمين ساخته مى شوند، بخش زيادى از سطح قاره‌ها را پوشانده‌اند. اين سنگ‌ها جاى انباشته شدن و جابه‌جايى آب‌هاى زيرزمينى هستند و به دليل اندوخته‌هاى زغال‌سنگ، نفت و گاز، نمک، کانى‌هاى آهن‌دار و ديگر کانى‌هايى که در صنعت ارزش دارند، بسيار مورد توجه هستند.
رسوب‌گذارى
هنگامى که انرژى يک رود زياد 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 شيب بستر کاهش مى‌يابد يا حجم آب کاهش مى‌يابد، توان جابه‌جايى مواد همراه خود را از دست مى دهد و ته‌نشينى آن مواد آغاز مى شود. آن مواد رسوبى ممکن است ذره‌هاى حاصل از خرد شدن سنگ‌هاى آذرين، دگرگونى و حتى رسوبى باشند. به اين گونه رسوب‌ها رسوب‌هاى آوارى مى‌گويند.کوارتز، فلدسپات، کانى‌هاى سنگين و سپس ميکاها و کانى‌هاى رسى ، از ذره‌هاى رسوب‌هاى آوارى هستند.
برخى از رسوب‌ها پيامد فرايندهاى شيميايى و زيست‌شيميايى هستند. رسوب‌هاى آهکى درون غارها و رسوب‌هاى ژيپس و نمک خوراکى، از نمونه‌هاى فراوان فرسايش شيميايى هستند. پوسته‌ى آهکى برخى از جانداران دريايى پس از مرگ در کف دريا ته‌نشين مى‌شود و بخشى از سنگ‌هاى رسوبى مى شود. اين پوشش‌ها حاوى کانى‌هايى از کربنات‌هاى کلسيم، منيزيم، سيليسيم و گاهى فسفات‌ها، سولفيدها و اکسيدهاى آهن هستند. برخى از سنگ‌هاى رسوبى حاصل از آن‌ها در معمارى ارزش بسيار دارند.
فعاليت‌هاى آتش‌فشان‌هاى دريايى و قاره‌اى باعث پرتاپ شدن ذره‌هاى گوناگونى به صورت خاکستر، غبار، تکه‌هاى کوچک و بزرگ و ماده‌ى مذاب به پيرامون آتش‌فشان مى‌شود. اين ذره‌ها روى‌هم انباشته مى‌شوند و در پى فرايند فرسايش فيزيکى و شيميايى به جاهاى رسوب‌گذارى برده مى‌شوند اين گونه رسوب‌ها را که خاستگاه آتش‌فشانى دارند، رسوب‌هاى آذرآوارى گويند. از برخورد شهاب‌سنگ‌ها و گذر دنباله‌دارها از نزديکى زمين نيز اندکى مواد رسوبى با خاستگاه فرازمينى به محيط‌هاى رسوبى وارد مى‌شود. حجم اين رسوب در زمانى که جو زمين رقيق بوده، قابل توجه بوده است.
رسوب‌ها در شرايط معينى در درياها و خشکى‌ها ته‌نشين مى‌شوند. اين شرايط در جاهاى گوناگونى فراهم مى‌شوند که از آن‌ها با نام محيط رسوبى ياد مى‌کنند. اين محيط‌ها عبارتند از:
1. مخروط افکنه. در دامنه‌ى کوه‌ها و جاى برخورد کوه با دشت به وجود مى‌آيد. مواد سازنده‌ى آن قلوه‌سنگ، ريگ و گاهى ذره‌هاى رس است. ذره‌هاى رسوبى آن جورشودگى و گردشدگى ضعيفى دارند. لايه‌هاى سازنده‌ى آن نيز متقاطع و نامنظم روى هم قرار گرفته‌اند.
2. دشت سيلابي. در زمين‌هاى به نسبت هموار پيرامون رودها به وجود مى‌آيد. در زمان سيل و طغيان، رودخانه تا آن جا گسترش مى‌يابد. ماسه‌هايى با جورشدگى به نسبت خوب همراه با توده‌هايى از گل و لاى و رس در آن ديده مى‌شوند. فسيل‌هاى نرم‌تنان آب شيرين و شاخ و برگ درختان نيز درون آن‌ها يافت مى‌شود. گاهى داراى لايه‌هاى متقاطع هستند.
3. دلتا. در جاى برخورد رود با دريا يا درياچه به وجود مى‌آيد. ماسه‌هايى با جورشدگى وگردشدگى خوب، با لايه‌هاى موازى و در بيش‌تر جاها متقاطع، در آن‌ها ديده مى شود. فسيل نرم‌تنان آب شور و شاخ و برگ گياهان نيز درون آن‌ها ديده مى‌شود.
4.تلماسه‌ى ساحلي. در کناره‌ى درياهايى که رطوبت کمى دارند به وجود مى آيد. ذره‌هايى با جورشدگى و گردشدگى خوب و لايه‌هاى متقاطع، در آن‌ها ديده مى‌شود.
5. محيط کولابي. رسوب‌گذارى در درياچه‌هايى که در اقليم خشک بيابانى به وجود آمده‌اند، بيش‌تر از رسوب‌گذارى شيميايى است. نمک‌هاى گوناگونى مانند ژيپس، انيدريت، نمک خوراکى، همراه با رسوب‌هاى سيلتى تيره رنگ که گاهى از مواد آلى سرشار است، در آن‌ها ته‌نشين مى‌شود.
6. محيط ساحلي. جايى است که هنگام جزر از آب بيرون مى‌ماند و هنگام مد زير آب مى‌رود. رسوب‌هاى آن درشت و ريز هستند و از قطعه‌سنگ‌هاى بزرگ تا گل نرم در ميان آن‌ها ديده مى‌شود. برجاى مانده‌هاى صدف نرم‌تنان و اسکلت آهکى مرجان‌ها نيز درون آن‌ها يافت مى‌شود.
7. فلات قاره. جايى است که از سطح آب به هنگام جزر آغاز مى‌شود و تا ژرفاى 200 متر ادامه مى‌يابد. رسوب‌هاى اين محيط از نظر ويژگى و پراکنش گوناگونى زيادى دارند، زيرا شدت موج‌ها و جريان‌هاى دريايى و ورودى رودها در اين جا متفاوت است. در اين‌جا ماسه فراوان است. در دهانه‌ى رود لاى و رس نيز فراوان است. رسوب‌هاى آهکى نيز به فراوانى ديده مى‌شود. هم‌چنين صخره‌هاى مرجانى در آن‌جا به وجود مى‌آيد.
8. محيط عميق. از ژرفاى 200 متر به پايين دريا گفته مى‌شود. داراى دو نوع رسوب اصلى است: رسوب‌هاى بسيار دانه‌ريزى که از قاره‌ها آمده‌اند، اما به دليل سبکى در جاهاى کم‌عمق رسوب نکرده‌اند. اين مواد را گل‌هاى دريايى مى‌گويند که رنگ آن‌ها ممکن است سبز، آبى ، قرمز يا زرد باشد. نوع ديگر رسوب‌هاى اين محيط از دسته‌ى رسوب‌هاى آلى و بيش‌تر از برجاى مانده‌هاى اسکلت جانداران ريز دريايى، يعنى پلانکتون‌ها، است که پوشش آهکى يا سيليسى دارند.
دياژنز: سنگ‌زايى
پس از انباشته شدن رسوب‌ها در محيط‌هاى رسوبى ممکن است فرايندهاى فيزيکى و شيميايى گوناگونى در آن‌ها رخ دهد که به سنگ‌شدن آن‌ها بينجامد. به مجموعه‌ى فرايندهاى فيزکى و شيميايى که پس از رسوب‌گذارى و طى روند سنگ‌شدن رخ مى‌دهد، دياژنز يا سنگ‌زايى مى‌گويند. عامل‌ها و فرايندهاى زير در روند سنگ‌زايى دخالت دارند:
1.گرما. هر چه از سطح زمين به پايين برويم، گرما افزايش مى يابد. افزايش گرما بر سرعت واکنش‌هاى شيميايى مى افزايد و بيرون رفتن آب و خشک شدن رسوب‌ها را ممکن مى‌سازد.
2. فشار. وزن رسوب‌هاى بالايى فشارى پديد مى‌آورد که مهم‌ترين عمل فيزيکى در سخت‌شدن رسوب‌هاست. فشار روى رسوب‌هاى لاى و رس بيش‌تر اثر مى‌گذارد. فشار در بيرون رفتن آب و خشک‌شدن رسوب‌ها نيز اثر دارد.
3. از دست دادن آب. گرما و فشار برآمده از وزن لايه‌هاى بالايى باعث خشک شدن رسوب مى شود، اما از دست دادن آب در دماى معمولى روى سطح زمين نيز رخ مى‌دهد.
4. سيمانى شدن. آب‌هاى زيرزمينى هنگام جابه‌جا شدن از بين سوراخ‌ها و شکاف‌هاى ميان رسوب‌ها، مواد محلول در خود را به صورت سيمان بين ذره‌هاى رسوبى جا مى‌گذارند که باعث به هم پيوستن آن‌ها مى‌شود. گاهى سيمان از خود رسوب‌ها فراهم مى‌شود.
5. بلورى شدن دوباره. در اين فرايند يک کانى به حالت پايدارترى درمى‌آيد. براى نمونه، صدف جانداران دريايى به صورت آراگونيت است، اما پس از مرگ جاندار به صورت کلسيت در مى‌آيد که پايدارتر است. در اين فرايند تغييرى در ترکيب شيميايى کانى رخ نمى‌دهد، اما بلورى‌شدن دوباره باعث پر شدن سوراخ‌ها و شکاف‌هاى خالى مى‌شود.
6. واکنش‌هاى زيست‌شيمايي. در ژرفاى 75 مترى، هر گرم لجن کف دريا نزديک 63 ميليون باکترى در خود دارد. اين باکترى‌ها در پديد آمدن نفت، زغال‌سنگ و کانى‌هايى چون دولوميت پيريت نقش دارند. براى نمونه، باکترى‌هاى ناهوازى اکسيژن مورد نياز خود را از ترکيب‌هاى سخت نشده‌اى مانند 4 FeSOبه دست مى‌آورند و مواد سختى مانند FeSرا برجاى مى‌گذارند.
7. زمان. به تنهايى در سنگ‌شدن رسوب‌ها نقش ندارد، اما نقش عامل‌هاى ديگر طى زمان پر رنگ مى‌شود. براى نمونه، رسوب‌هاى نرم گل سفيد اگر چند لحظه در فشار 6000 اتمسفر بمانند، تغيير چندانى پيدا نمى‌کنند، اما اگر براى 17 سال در همين فشار بمانند، سنگ آهک سختى مى‌شوند.
بافت سنگ‌هاى رسوبى
از بافت سنگ‌هاى رسوبى مى‌توان چيزهايى درباره‌ى سرگذشت سنگ رسوبى، از جمله راهى که طى کرده است و چگونگى محيط رسوب‌گذارى، برداشت کرد. سه نوع بافت اصلى را در سنگ‌هاى رسوبى مى توان شناسايى کرد: بافت آوارى و دو بافت ناآوارى که بلورين و اسکلتى ناميده مى‌شوند.
1. بافت آواري. از ذره‌هاى ريز و درشت درست شده است. در اين بافت علاوه بر اندازه‌ى ذره‌ها، ميزان يک اندازه بودن ذره‌ها، که به آن جورشدگى مى‌گويند، نيز مورد توجه است. از ميزان جورشدگى مى‌توان اطلاعاتى پيرامون فرايند رسوب‌گذارى و محيط رسوب‌گذارى به دست آورد. براى نمونه، رسوب‌هاى بادى داراى جورشدگى خوب و رسوب‌هاى يخچالى داراى جورشدگى اندک هستند. ميزان گردشدگى ذره‌ها نيز مهم است که به سختى و جنس ذره‌ها، ميزان برخوردهاييکه ذره‌ها با هم داشته‌اند، درازى راهى که طى شده و انرژى جابه‌جا کننده، بستگى دارد.
2. بافت بلورين. اين بافت را در سنگ‌هاى رسوبى شيميايى مى‌توان ديد. طى فرايند سنگ‌زايى، مواد محلول در آب به طور مستقيم بلورى مى‌شوند يا در پى بلورى‌شدن دوباره، شبکه‌ى به هم‌پيوسته‌اى از بلورهاى از پيش موجود، پديد مى‌آيد. بلورها ممکن است با چشم ديده شوند(درشت‌بلور) يا براى ديدن آن‌ها به ميکروسکوپ نياز باشد(ريز‌بلور). اگر بلورهاى سنگ از دو اندازه‌ى متفاوت باشند، اصطلاح پورفيروبلاستيک را براى آن بافت به کار مى‌برند.
3. بافت اسکلتي. اين بافت از گردهم‌آمدن بخش‌هاى سخت بدن بى‌مهرگان دريايى و پوشش‌هاى سيليسى يا آهکى پلانکتون‌ها به وجود مى‌آيد. صدف‌ها و پوشش‌هاى سخت پس از مرگ جانداران روى هم انباشته مى‌شوند و گاهى سيمانى آن‌ها را به هم پيوند مى‌دهد. بافت سنگ به دست آمده شبيه بافت آوارى است، اما ذره‌هاى سازنده‌ى آن بخش‌هاى سخت جاندارن است.
خانواده‌هاى سنگ‌هاى رسوبى
سنگ‌هاى رسوبى را در دو گروه سنگ‌هاى آوارى(ناشى از فرسايش فيزيکى) و ناآوارى(ناشى از فرسايش شيميايى و زيست‌شيميايى) جاى مى‌دهند. سنگ‌هاى آوارى را بر پايه‌ى 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 ميلى‌متر بزرگ‌تر است.
الف) کنگلومرا، که ذره‌هاى آن کم و بيش گرد شده است و در ميان سيمانى از سيليس، آهک يا رس جاى گرفته‌اند.
ب) برش که ذره‌هاى آن گوشه‌دار است و جورشدگى خوبى ندارند و در پى فعاليت‌هاى ورقه‌هاى قاره‌اى، فعاليت‌هاى آتش‌فشانى يا رسوب‌گذارى در يخچال‌ها پديد مى‌آيند.
2. به اندازه‌ى ماسه: ذره‌هاى آن بين 06/0 تا 2 ميلى‌متر است.
الف) ماسه‌سنگ‌هاى کوارتزى، که بيش از 90 درصد ذره‌هاى آن از کوارتز است.
ب) آرکوز، که 25 درصد ذره‌هاى آن از فلدسپات‌ها و بيش از 50 درصد آن از کوارتز است.
ج) گريواک، که بخش زيادى از آن از کوارتز و فلدسپات‌هاست، اما کانى‌هاى تيره‌اى مانند ميکا، هورنبلند و پيروکسن نيز در آن ديده مى‌شود.
3. به اندازه‌ى لاي: ذره‌هاى آن بين 06/0 تا 002/0 ميلى‌متر است.
الف) لاى سنگ، از ذره‌هاى کوارتز درست مى‌شودکه سيمانى از جنس سيليس، آهک يا حتى رس آن‌ها را به هم پيوند مى‌دهد. به اين سنگ‌ها سنگ سيلتى يا فورش‌سنگ نيز مى‌گويند و اگر نيمى از ذره‌هاى آن‌ها از رس باشد، به آن‌ها گل‌سنگ نيز گفته مى‌شود.
ب) لس، در پى سخت شدن رسوب‌هاى بادى به وجود مى‌آيد. لس‌ها به طور معمول زردرنگ هستند و ذره‌هاى آن‌ها بيش‌تر از کوارتز، فلدسپات، کلسيت، ميکا، کانى‌ها آهن‌دار و کانى‌هاى رسى است.
4. کوچک‌تر از لاي: ذره‌هاى آن از 002/0 ميلى‌متر کوچک‌تر است.
الف) سنگ‌هاى رسى، بيش از نيمى از ذره‌هاى آن‌ها از ذره‌هايى به اندازه‌ى لاى کوچک‌تر است. کانى‌هاى رسى (سيليکات‌هاى آبدار)، کوارتز، فلدسپات و ميکا به فراوانى در آن‌ها ديده مى‌شود.
ب) مارن، گونه‌اى سنگ رسى است که ميزان کربنات کلسيم آن بين 25 تا 50 درصد است. اغلب مارن‌ها به رنگ خاکسترى ديده مى‌شوند، در خود فسيل دارند و با اسيدکلريدريک مى‌جوشند.
ج) شيل، به گروهى از سنگ‌هاى رسى يا حتى لاى‌سنگ‌ها گفته مى‌شود که در پى فشارهاى کوه‌زايى، کم و بيش حالت ورقه‌اى از خود نشان مى‌دهند. شيل‌ها در خود فسيل دارند و از برخى از آن‌ها، که شيل نفتى ناميده مى‌شوند، پس از تقطير نفت به دست مى‌آيد.
سنگ‌هاى ناآوارى را نيز در چهار خانواده‌ى سنگ‌هاى آهکى، سنگ‌هاى سيليسى، سنگ‌هاى اشباعى و زغال‌سنگ‌ها جاى مى‌دهند.
1. سنگ‌هاى آهکي: بيش از نيمى از ترکيب آن‌ها را کربنات کلسيم مى‌سازد.
الف) سنگ آهک معمولى، بيش از 90 درصد آن از کربنات کلسيم است. به رنگ شيرى تا کرم ديده مى‌شود. هنگام شکستن داراى لبه‌هاى تيز مى‌شود.
ب) چاک(گل سفيد)، سنگ آهک نرم و سفيدى است که بيش‌تر از اسکلت جانداران ميکروسکوپى درست شده است.
ج) کوکينا، به طور کامل از صدف جاندران دريايى درست شده است.
د) تراورتن، سنگ آهک به نسبت خالصى است که در خشکى‌ها ديده مى‌شود و از رسوب‌گذارى آب چشمه‌هاى حاوى کربنات کلسيم درست مى‌شود.
ه) دولوميت، سنگ آهکى است که اندکى منيزيم دارد. در مقايسه با سنگ آهک معمولى تيره‌تر است و اسيدکلريدريک رقيق بر آن بى اثر است.
2. سنگ‌هاى سيليسي: بيش از نيمى از ترکيب آن‌ها را سيليس شيميايى يا زيستى مى‌سازد.
الف) چرت، نوعى سنگ سيليسى با دانه‌هاى ريز که فلينت(سنگ آتش‌زنه)، ژاسب(چت قرمز) و سنگ محک(چرت سياه) از نمونه‌هاى شاخص آن است.
ب) دياتوميت، بيش از نيمى از ترکيب آن را پوسته‌ى جانداران تک‌سلولى به نام دياتومه مى‌سازند.
ج) تريپولى، يا سنگ سمباده که بيش‌تر از کلسدونى درست شده و از هوازدگى ديگر سنگ‌هاى سيليسى به وجود مى‌آيد.
3. سنگ‌هاى اشباعي: از ته‌نشينى يون‌ها در محيط‌هاى رسوبى پديد مى‌آيند.
الف) سنگ نمک، از کانى هاليت درست شده و اگر ناخالصى‌هايى از اکسيدهاى آهن يا رس داشته باشد، به رنگ زرد تا قرمز در مى‌آيد.
ب) سنگ گچ، از سولفات کلسيم درست شده و به دو صورت بى‌آب(انيدريت) و آبدار(ژيپس) يافت مى شود.
4. زغال‌سنگ‌ها: از پيکره‌ى گياهان که در لابه‌لاى رسوب‌ها جاى گرفته‌اند، درست مى‌شوند.
الف) تورب، بين 45 تا 60 درصد کربن دارد و آن را زغال‌سنگ نارس مى‌دانند.
ب) ليگنيت، بين 60 تا 70 درصد کربن دارد و به رنگ قهوه‌اى تيره است.
ج) زغال‌سنگ معمولى، بين 70 تا 90 درصد کربن دارد و به رنگ سياه براق است.
د) آنتراسيت، بين 90 تا 95 درصد کربن دارد. براق و سياه‌رنگ است، اما دست را سياه نمى‌کند.
ه) گرافيت، کربن 100 درصد خالص است که به صورت ورقه‌هاى نازک روى هم جاى گرفته‌اند.