1 منشأ شكل گيري سنگ ها و خرده سنگ ها
دوفرآيند كوه زايي و كوه سايي در زمين موجب پديد آمدن محصولات سنگي مي شود . شناخت اين دو پديده ما را در شناسايي بهتر انواع سنگ ها كمك مي نمايد .
1. 1 عوامل هوازدگي يا كوه سايي
در زمين شناسي ، هر يك از چند روندي را كه باعث خردشدن و تغيير شكل مواد سخت سطح زمين و موادي كه با جو درتماسند ، مي شود ، هوازدگي مي نامند . به دليل همين پديده هوازدگي است كه كوهستان ها خصوصيات فيزيكي و شيميايي خود را از دست مي دهند . عوامل فرسايش و هوازدگي به دوگروه شيميايي و فيزيكي تقسيم مي شود :
هوازدگي شيميايي ، بر اثر هيدراتاسيون ، انحلال، هيدروليز ، اكسيداسيون و يا عكس العمل آب هاي اسيدي با املاح تشكيل دهنده سنگ پديد مي آيد .
هوازدگي فيزيكي ، بدون هيچ گونه تغييرات شيمايي ، باعث خرد شدن سنگ ها و تغيير شكل آنها به دانه هاي ريزتر مي شود . اين پديده توسط عواملي چون يخ بندان ، تغييرات حرارت درجو و در نتيجه انقباض و انبساط ، قوه جاذبه زمين ، رشد گياهان ، باد ، جريان آب و عمل جانوران و مانند اينها شكل مي گيرد .نتايج مهم ناشي از هوازدگي ، تشكيل خاك ، تشكيل رسوباتي همچون بوكسيت ( منبع اصلي تهيه آلومينيوم ) و خاك هاي حاصل خيز و تغيير ماهيت دي اكسيد كربن موجود در جو مي باشد .
1. 2 عوامل كوه زايي
اگر در واقع تأثيرات هوازدگي را بر پوسته زمين يك فعّاليّت تحليل برنده برجستگي ها بدانيم و به عنوان يك پديده خارجي بشناسيم ، فشارهاي درون كره مذاب را كه بر پوسته جامد زمين وارد مي شود ، مي توان فرآيند كوه زايي و خشكي زايي ناميد.
اين فشارها تأثيرات گوناگوني بر روي پوسته زمين مي گذارند . تغيير شكل پوسته زمين كه گاه درطي ساليان دراز و گاه در مدت زمان كوتاهي انجام مي شود از اين نيرو سرچشمه مي گيرد ، بيشتر تغييرات عبارتند از :
چين ها : در اثر فشار ، لايه هاي زمين به صورت پيچ و موج هايي در مي آيند كه البته در همه انواع سنگ ها ممكن است اين موج ها پديد آيد ولي در سنگ هاي رسوبي بهتر مشاهده مي گردند و اندازه آن از چند سانتي متر تا چندين كيلومتر متغيّر است .
شكستگي ها : تجارب آزمايشگاهي علاوه بر مشاهدات عيني نشان داده اند كه اغلب سنگ ها در برابر نيروي كشش ، مقاومت بسيار كمتري نسبت به نيروي فشار نشان مي دهند . شكستگي ها كه بر اثر كشيده شدن سنگ ها پديد مي آيد بيشتر در سنگ هاي سطح زمين رخ مي دهند ، شكستگي هاي طبقات سنگي زمين مي تواند در جهت واندازه هاي مختلف از چند ميلي متر تا چند كيلومتر باشد . ترك يا درز يكي از انواع شكستي هاست كه بدون تغيير مكان جدارها اتفاق مي افتد . ترك ها معمولاً پس از مدتي توسط مواد رسوبي پر مي شوند . درزها بر اساس زاويه صفحه آنها ، وضعيت درز نسبت به طبقات سنگي اطراف و نحوه تشكيل ، تقسيم بندي مي شوند .
گسل ها : در صورتي كه پديده شكستگي با جابه جايي بخش هاي طرفين آن همراه باشد گسل به وجود مي آيد . اگر گسل ها در سنگ هاي لايه لايه واقع شود به آساني قابل تشخيص است ، معمولاً عوامل فرسايش مانع از ديدن اختلاف سطح بين دو قطعه زمين مي شود .آتش فشان : مي دانيم كه در مركز زمين به علت وجود حرارت زياد مواد تحت فشار فراوان قرار دارند كه در اثر فعل و انفعالات داخل زمين مواد مذاب به طرف پوسته حركت مي كنند و رفته رفته سرد مي شوند ولي گاه از جايي كه پوسته زمين نازك تر است به طرف خارج فوران مي نمايند كه اين پديده گاه آرام و گاه با انفجار همراه است .
زلزله : زمين لرزه از ديگر پديده هاي ناشي از فعاليت هاي دروني زمين است و از لرزش هايي كه در اثر شكستن و حركت تند و سريع قطعات شكسته شده در بخش هاي سطحي زمين رخ مي دهد ، ايجاد مي شود .اگر مقدار انرژي آزاد شده زياد باشد ، عوارض طبيعي و مصنوعي مناطق نزديك به كانون بروز نيرومنهدم مي شوند و محيط اطراف به شدّت مي لرزد و گسل هاي موجود فعال و يا گسل هاي جديدي پديد مي آيند .
منشأ ساختماني سنگ ها
سنگ ها از تجمع كاني ها حاصل مي شوند . بعضي از سنگ ها از يك نوع و بعضي از چند نوع كاني تشكيل شده اند . كاني ها مواد جامد ، طبيعي ، معمولاً متبلور ، غير آلي و همگن هستند كه تركيب شيميايي نسبتاً ثابتي دارند . كاني هاي تشكيل دهنده سنگ ها ، يا به اصطلاح كاني هاي سنگ ساز ، بر حسب انواع سنگ ها به سه گروه كاني هاي ماگمايي ، رسوبي و دگرگوني به شرح زير تقسيم مي شوند :
2 . 1 سنگ هاي آذرين
سنگ هاي آذرين از انجماد مواد مذاب دروني زمين به وجود مي آيند . مواد مذاب كه خود از ذوب سنگ هاي پوسته يا گوشته زمين به وجود مي آيند ، تركيب سيليكاتي دارند و ماگما ناميده مي شوند . تركيب شيميايي ماگما متنّوع است . بعضي سيليس زياد ( ماگماي اسيدي ) و بعضي سيليس كمتر و در عوض عناصر آهن ، منيزيم و كلسيم بيشتري دارند) ماگماي بازي(
دما ماگما بيش از 700 درجه سانتي گراد است در اين مذاب جوشان ، گازها ، قطعات بلور در حال رشد و قطعات سنگي كنده شده از سنگ هاي درون زمين وجود دارد.
ماگمايي كه به سطح زمين رسيده باشد بيشتر گازهاي خود را از دست مي دهد ، در اين حال به آن گدازه مي گويند .
از انجماد گدازه در سطح زمين سنگ هاي آتش فشاني به وجود مي آيد ، ماگما ممكن است در اعماق زمين يا در شكستگي ها و يا در آشيانه هاي ماگمايي تدريجاً منجمد شود ؛ در اين حال به سطح زمين نمي رسد و سنگ آذرين دروني به وجود مي آيد .
علت اصلي اختلاف فوران هاي آتش فشاني نوع گدازه است . گدازه هاي بازيك گرانروي كمتري دارند و گازها به آساني خارج مي شوند . در انواع انفجاري مقدار سيليس ماگما زياد و گرانروي آن نيز بيشتر از نوع قبلي است .ثابت كرده اند كه هر قدر مقدار سيليس يك ماگما بيشتر باشد اتصال اتم ها براي تشكيل كاني ها ، با ايجاد بلورهاي درشت همراه است و همين امر موجب گرانروي بيشتر ماگما مي شود . در حالي كه در ماگماي بازيك شبكه مولكولي كاني ها كوچك تر و گرانروي كمتراست .
در ماگماي اسيدي ، گازها و بخار آب به آساني خارج نمي شوند و تجمع آنها موجب ازدياد فشار دروني و در نتيجه انفجار شديد مي شود . اين پديده در آتش فشان هاي اسيدي پديده شناخته شده اي به شمار مي آيد .
يك ماده مذاب ممكن است در اعماق و يا در نزديكي سطح زمين سرد شود . در اين حالت دو نوع سنگ به وجود مي آيد كه از نظر شيميايي و كاني شناسي شبيه به هم هستند ولي از نظر بافت با يكديگر متفاوت هستند . بنابراين هر سنگ آذرين دروني يك معادل بيروني خواهد داشت .
با تركيب كاني شناسي و بافت هفت نوع سنگ آذرين آشنا شديم و دانستيم فراوان ترين سنگ هاي آذرين كدام هستند .سنگ هاي پرسپوليس به علت وفور كوارتز و فلدسپات ، ظاهري روشن دارند و سنگ هاي كم سيليس و به اصطلاح بازيك و ( خيلي بازيك ) به علت وفور كاني هاي آهن و منيزيم رنگ تيره تر از خود ظاهر مي سازند . به اين ترتيب با توجه به رنگ سنگ ( به شرط آنكه سطح تازه شكسته شده سنگ در نظر گرفته شود ) مي توان تا اندازه اي به تركيب سنگ پي برد.
ساختمان شيميايي سنگ ها
مي دانيم كه سنگ ها خود از قسمت هاي ساده تري به نام كاني تشكيل شده اند . كاني ها مواد جامد ، طبيعي ، معمولاً متبلور ، غير آلي ، همگن و يا تركيبات شيميايي مشخص اند . هركاني داراي نام خاص و فرمول شيميايي ويژه است . تا كنون بيش از 3000 كاني در طبيعت شناخته شده است كه تنها حدود 24 كاني آن درسنگ هاي پوسته زمين فراوان هستند و آنها را كاني هاي سنگ ساز مي نامند . به سبب تنوع كاني هاي تشكيل دهنده سنگ ها و نيز بسته به كثرت وجود تركيبات خاصي در آنها ، سنگ ها را به چهاردسته تقسيم مي كنند :
كربنات ها : املاح اسيد كربنيك هستند كه معمولاً از گروه ته نشستي ها به وجود مي آيند ؛ مانند تراورتن ، كربنات هايي كه در تشكيل سنگ ها نقش به سزايي دارند دو دسته اند :
- كلسيت (CaCo3 ) كه داراي ظاهري بّراق و شيشه اي است و از سنگ هايي كه اين تركيب درآنها زياد است براي تهيه شيشه ، سيمان و آهك بهره مي گيرند .
- دولوميتCa .2 Mg(Co3) كه از كلسيت به مراتب كدرتر است ولي از نظر خصوصيات با آن شباهت دارد.
سولفات ها : يكي از عناصرتشكيل دهنده سنگ ، نمك هاي اسيد سولفوريك هستند .
- سنگ گچ 2h2o CaSo4.
- انيدريت : CaSo4
اكسيدها : از عناصر مهم مواد معدني تشكيل دهنده سنگ ها هستند .
- سيليس ها Sio2 مانند كوارتز و كواندوم
- اكسيدهاي آهن (Fe3o4,Fe2o3,Feo )
سيليكات ها : كه به دو دسته تقسيم مي شوند:
- سيليكات هاي هيدراته ، مانند پادزهر
- سيليكات هاي غيرهيدراته ، مانند ميكا
خواص شيميايي سنگ ها و تأثير عناصر شيميايي برروي مصالح ، كه نقش اساسي در انتخاب مواد را داراست به مكاني كه از آنها استفاده مي كنيم بستگي دارد . بنابراين آزمايش هاي مربوط برروي سنگ ها به منظور پي بردن به مقاومت هاي شيميايي در مقابل اسيدها ، بازها ، نمك ها ، آب و غيره و همچنين استخراج مواد جانبي از سنگ ها صورت مي گيرد.