مقاله در مورد سنگ شناسی رسوبی

بخشی از مقاله

سنگ شناسی رسوبی

پيشگفتار
سنگ هاي رسوبي بيش ازهفتادوپنج درصدسطح زمين را مي پوشانند. يك توده رسوبي شامل موادي است كه در سطح يا نزديك سطح زمين ودر محيطي كه داراي فشار و حرارت پايين مي باشد، انباشته مي‌گردد. معمولاً مواد رسوبي از مايعي كه آن ها را در بر مي گيرد، در محيط هاي مختلف رسوبي ته نشين مي گردند ، رسوبات به روش هاي مختلفي تشكيل مي شوند. رسوبات در برخي از مواقع از هوازدگي و فرسايش سنگ هاي قديمي تر تشكيل مي شوند كه در اين شرايط به رسوب تخريبي يا آواري مي گويند. گاهي اوقات رسوبات در اثر فرايند هاي بيولوژيكي ، شيميايي و يا بيو شيميايي ، نيز تشكيل مي شوند.

بعنوان مثال تشكيل رسوبات تبخيري نظير نمك و گچ يك فرايند شيميايي محض و تشكيل بافيمانده صدف جانداران آب زي يك فرايند بيوشيميايي است. مواد رسوبي هرگاه تحت تاُثير فرايندهاي سنگ زدايي قرار گيرند تبديل به سنگ رسوبي مي شوند . مطالعه سنگ هاي رسوبي براي ما بسيار حائز اهميت است ، زيرا اطلاعات ما درباره‌ي چينه شناسي و بسياري از معلومات ما درباره تاريخ گذشته زمين در اين سنگ ها نهفته است. بخش مهمي از ذخاير معدني كه داراي ارزش قابل

توجهي مي باشند از سنگ هاي رسوبي بدست مي آيند. بعنوان مثال همه يا قسمت عمده نفت ، گاز طبيعي ، زغال ، نمك ، گوگرد، املاح پتاسيم، سنگ گچ ، سنگ اهك ، فسفات، اورانيوم ، منگنز، و همچنين موادي مانند‌ : ماسه، سنگ هاي ساختماني، رس هاي سفال سازي، از سنگ هاي رسوبي بدست مي‌ آيند. بدليل ارزش اهميت مطالعه اين گونه سنگ ها در كشورهاي پيشرفته ،دين رشته هاي تخصصي بررسي اين سنگ ها در مقاطع كارشناسي ارشد و دكتري داير شد

ه است، در كشور ما نيز بعد از انقلاب پرشكوه اسلامي توجه خاصي بر زمين شناسي خصوصاً رسوب شناسي و سنگ شناسي رسوبي شده است و اين رشته تخصصي در مقاطع كارشناسي ارشد و دكتري تدريس شده است.

سنگ هاي رسوبي

سه جزء اصلي بافتي سنگ هاي رسوبي تخريبي عبارتند از
1- دانه ها كه در حد گراول ، ماسه ، و سيلت مي‌باشند

2- ماتريكس يا ماده زمينه كه از ذرات دانه ريز در حد سيلت و رس تشكيل شده و دانه هاي رسوبي را در بر مي‌گيرد.

3- سيمان كه به صورت شيميايي تشكيل شده وعمدتاً از جنس سيليس و يا كربنات كلسيم مي باشد، البته برخي از اوقات سيمان از جنس اكسيد آهن نيز دربين دانه ها تشكيل مي شود. سيمان دانه‌ها را به يكديگر مي چسباند. در بسياري از مواقع بين دانه ها فضاهاي خالي باقي مي ماند كه بعداً ممكن است توسط آب هاي زيرزميني و يا نفت و گاز اشغال شود كه برخي از رشته هاي تخصصي زمين شناسي نظير آب شناسي و زمين شناسي نفت وظيفه بررسي اين فضاهاي خالي را كه اصطلاحاً تخلخل ناميده مي‌شوند را دارند.

1_ اندازه دانه‌ها
يكي از مهمترين شاخصه هاي بافتي رسوبات و سنگ هاي رسوبي اندازه دانه هاي تشكيل دهنده آن مي باشد. زيرا توسط بررسي اندازه دانه ها مي‌توان انرژي عامل حمل ونقل و دوري و نزديكي رسوب نسبت به ناحيه فشار را تعيين نمود و به واسطه اندازه دانه ها تقسيم بندي رسوبات و سنگ هاي رسوبي مطابق جدول زير انجام مي شود. طبقه بندي دانه ها از روي بلندترين قطر آنها صورت مي گيرد كه براي اولين بار توسط ونثورث واودرن ارايه شد. اين مقياس لگاريتمي بوده و در آن ، هر درجه اي برابر بزرگتر از درجه قبلي است. امروزه اين مقياس ميلي متري نيز معروف است.

2_شكل دانه grain shape
شكل دانه عبارت از توصيف فرم هندسي دانه در رسوب يا سنگ است كه توسط فرم، كروپت ، گردشدگي و بافت سطح دانه مورد بررسي قرار مي‌گيرد.

الف ) فرم form : فرم عبارت است از رابطه بين سه قطر اصلي تشكيل دهنده يك دانه مي باشد ( اقطار بلند، كوتاه، متوسط) كه براساس آن دانه ها ممكن است به اشكال زير ديده شوند.

ب) كرويت sphericity
كرويت عبارتست از اين كه شكل دانه تا چه حد به كره نزديك باشد. كرويت يكي از ويژگي هاي ارثي دانه ها مي باشد.

ج) گردشدگي roundness
گردشدگي عبارتست از اين كه دانه رسوبي زوايا و گوشه هاي تيز خود را در حين حمل و نقل از دست بدهد. هرچه دانه رسوبي بزرگتر باشد گردشدگي سريعتر اتفاق مي افتد. امروزه اگر كنار بستر يك رودخانه برويد ذراتي را خواهيد ديد كه كاملاً‌ گوشه هاي تيز خودرا از دست داده اند. به واسطه ميزان گردشدگي مي توان به راحتي مقدار مسافت طي شده رسوب را تخمين زد. هرچه رسوبي مسافت بيشتري را طي نموده باشد گردتر مي شود. بايد توجه داشت ذرات دانه ريز در صد سيلت هيچگاه گرد نمي شوند. ميزان گردشدگي بستگي به درجه سايش دانه در هنگام حمل ونقل ، اندازه دانه ومسافت حمل ونقل دارد.

د) بافت سطح دانه grain surface texture
عوارض مواد در سطح دانه ، بافت سطح دانه را تشكيل مي دهند. بعنوان مثال رسوبات از منشاء يخچالي كه در حد گراول باشند عمدتاً برروي آن‌ها خطوطي ديده مي شود كه نمايانگر جهت حركت يخچال مي‌باشد. و يا اينكه در كنار ساحل دريا به دانه هاي ماسه اي توجه نمايند متوجه مي شويد كه دانه ها ماسه‌اي درخشان و براق مي باشند. زيرا سطح اين دانه‌ها در اثر حركت بر روي يكديگر توسط امواج براق گرديده است.

در محيط هاي بياباني سطح دانه‌ها كدر يا مات است ، امروزه دانشمندان زمين شناسي توسط بررسي اين اختصاصات توسط ميكروسكوپ هاي پيشرفته ، به راحتي مي توانند فشار بسياري از رسوبات را شناسايي نمايند.

3 - جورشدگي sorting
جورشدگي به يكنواختي اندازه دانه‌ها در سنگ اشاره مي نمايد، اگر سنگي از دانه هاي بااندازه تقريباً يكسان تشكيل شده باشد را سنگ با جورشدگي خوب مي نامند و اگر سنگ از مخلوطي از دانه‌ها در سايزهاي مختلف نظير گراول ، ماسه و گل تشكيل شده باشد آن را سنگي با جورشدگي بد مي‌نامند، به طور كلي رسوبات ساحل دريا از جورشدگي بسيار خوب و رسوبات يخچالي از جورشدگي بدي بهره مي‌برند. دانشمندان از جورشدگي در تشخيص مقدار منافذ خالي موجود در سنگ استفاده مي‌نمايند.

4- طرز قرارگيري دانه ها
نحوه آرايش دانه هاو رسوبات در مقدارفضاي خالي بين ذرات حايز اهميت بسزايي است. بطوريكه هرگاه دانه ها به صورت مكعبي آرايش پيدا نمايند مقدار تخلخل به صورت 47 % و اگر به صورت رومبوئدر آرايش يابند ميزان تخلخل تقريباً نصف خواهد شد. اين مسئله در آب شناسي حائز اهميت است.

سنگ هاي رسوبي دانه ريز

براساس اندازه تشكيل دهنده اين گونه سنگ‌ها آن را به دو قسمت تقسيم مي‌شوند.
1- سيلت سنگ ها ( اندازه دانه‌ها يابين 4 تا 64 ميكرون)2- رس سنگ ها(اندازه دانه‌ها از 4 ميكرون كوچكتر مي‌باشد).

1- سيلت سنگ‌ها
اندازه دانه‌ها تشكيل دهنده اين گونه سنگها مابين 64 تا 4 ميكرون مي‌باشد. از نظر بافتي سيلت سنگ‌ها مابين ماسه‌ها و فسيل‌ها مي‌باشند. تشخيص اندازه دانه‌ها توسط چشم غير مسلح مشكل است، اما يكي از ساده ترين راهها براي تشخيص آن در طبيعت اين است كه اگر مقداري از آن را مابين دندان هاي خود قرار دهيم، دانه‌هاي تشكيل دهنده آن را احساس خواهيم نمود. كوارتز عمده‌ترين ذره تشكيل‌دهنده سيلت‌ها است.

2- رس سنگ ها
شيل ها ويا رس سنگ ها از دانه هاي بسيار ريز ( كوچكتر از 4 ميكرون) تشكيل شده‌اند. بنابراين دانه‌ها بقدري ريز هستند كه توسط لنز دستي و ميكروسكوپ با بزرگنمايي كم هم قابل تشخيص نمي‌باشند. در طبيعت جهت تشخيص اين گونه سنگ ها از سيلت سنگ ها كافي است قدري آن را مابين دندان‌هاي خود بگذاريم بر اثر فشار هيچگونه دانه‌اي را در بين دندان‌هاي خود احساس نمي‌ نماييم. اين گونه سنگ ها را براساس رده‌بندي و نحوه شكسته شدن به دودسته شيل و رس سنگ تقسيم مي نمايد.
ـ شيل : داراي خاصيت فيسيليستي است fissile ) اين داراي لايه بندي ظريف بوده و در امتداد اين لايه بندي به راحتي جدا مي‌شود.

ـ رس سنگ : فاقد فيسيليستي بوده و به صورت نامنظم مي شكند.
ـ رنگ رسوبات دانه‌ريز بسيار متغير است كه علت برخي ازرنگ ها به شرح زير است.
رنگ سياه بعلت وجود مواد آلي مي‌باشد كه به اين گونه شيل ها ، شيل سياه مي‌گويند.
رنگ قرمز در شيل هاي قرمز بعلت وجوداكسيد آهن است ونمايانگر رسوبگذاري آن در محيط هاي اكسيدان مي‌باشد.

ـ كائولن : نوعي گل سنگ سفيد رنگ است كه عمدتاً از كاني كائوليونيت تشكيل شده است. اين گونه سنگ كاملاً اقتصادي است واز آن در ساخت چيني، كاغذ ، پلاستيك و صنايع ديگر استفاده مي‌شود. كشور مانسبت به اين ماده معدني نسبتاً غني مي‌باشد و معادن آن در استان آذربايجان شرقي ، خراسان و لرستان موجوداست.

گل
از نظر علمي گل عبارتست از مخلوط سيلت رس مي‌باشد. ومعادل سنگي گل را گلسنگ مي‌نامند. هرگاه گل سنگ داراي خاصيت فيسيليتي بود به آن گل شيلي مي‌گويند

سنگ هاي آواري دانه درشت
اجزاء تشكيل دهنده اين دسته از سنگ هاي آواري اندازه بزرگتر از 2 ميلي متر داشته و بر اساس گردشدگي دانه ها به دودسته كنگلومرا (Conglomerate) و برش (Breccia) تقسيم مي‌شوند. كنگلومرا يا سنگ جوش از قطعات گردودانه درشتي تشكيل شده كه اختلافش با برش در فقدان ذرات زاويه دار مي باشد. طبق نظريه پتي‌جان (Pettijohn) اگر ده درصد ذرات سنگي ابعاد بيش از 2 ميلي متر داشته باشند آن‌ سنگ را كنگلومرا مي نامند. برش سنگي است كه از قطعات زاويه‌دار و دانه‌دار درشت تشكيل شده است. اصولاً برش در وسعت خيلي كمتر از كنگلومرا در رسوبات ديده مي‌شود. علت گوشه دار بودن برش دراين است كه قطعات متشكله آنها بوسيله آب يا عامل ديگري حمل نشده‌اند ودر نتيجه زواياي آن ها محفوظ مانده است. از انواع برش ها مي توان به برش انحلالي ، برش گسلي وبرش آتشفشاني اشاره نمود.

سنگ هاي آواري دانه متوسط (ماسه سنگ ها sandston)
ماسه سنگ‌ها از دانه‌هاي در حدوداندازه ماسه (بين دو میلی متریا شصت وچهارمیکرون)تشكيل شده‌اند.
ماسه‌ها و ماسه سنگ‌ها نسبت به كنگلومرها داراي گستردگي بيشتري مي‌باشند و بر خلاف رسوبات دانه درشت از جورشدگي بهتري بهره مي‌برند. ذرات ماسه در ماسه سنگ ها عمدتاً توسط سيمان سيليس يا كربنات به يكديگر چسبيده است. در صورتي‌كه دركنگلومرها اين امر بيشتر توسط ماتريكس انجام مي‌شود. ماسه سنگ‌ها را براساس تركيب شيميايي ذرات به سه دسته عمده تقسيم مي نمايند.

1- ماسه هاي كوارتزي Quartz Sand stone يا كوارتز آرنايت Quartz arenite كه اين گونه ماسه ها حاوي بيش از نودو پنج درصد دانه‌هاي كوارتزمي‌باشند. علت فراواني دانه‌هاي كوارتزدراين دسته از ماسه سنگ ها فرسايش و حذف دانه‌ها ديگر نظير فلدسپات‌ها و... به علت هوازدگي مي‌باشد. اين گونه ماسه سنگ ها از نظر اقتصادي حايز اهميت فراواني مي‌باشند زيرا از آنهامي‌توان بعنوان سنگ معدن اس ای او دو جهت شيشه سازي و الكترونيك استفاده نمود. در ايران كوارتز آرنايت به وفور ديده مي‌شود. يكي از مهمترين سازند‌هاي اين ماده معدني است، بيس كوارتزيت به سن كامبرين است. كوارتز آرنايت ها در نواحي تشكيل مي‌شوند كه از نظر تكتونيكي فعال نباشد.

2- اركوز Arkose : ماسه سنگي است كه حدودبیست وپنج درصدحجم دانه‌هاي آن را ذرات فلدسپات تشكيل داده‌اند. بنابراين اركوز يك سنگ رسوبي آواري است كه از كوارتز و فلدسپات تشكيل شده است. فلدسپات ها معمولاً رنگ صورتي به اين قبيل ماسه سنگ‌ها مي دهند. از آنجايي كه فلدسپات ، يكي از كاني هاي اصلي تشكيل دهنده اركوز است واين كاني به سهولت توسط هوازدگي تجزيه مي‌شود. وجود فلدسپات فراوان در اين گونه ماسه سنگ مي تواند نمايانگر شرايط آب و هوايي كاملاً خشك و يا بالا آمدگي سريع تاچه بعلت فعاليت هاي شديد تكتونيكي و فرسايش شديد پي آمدآن باشد. امروزه در نواحي گرم وخشك ايران در بستر رودخانه هاي فصلي عمدتاً رسوبات ماسه‌اي غني از فلدسپات نهشته مي‌شود.

3- ماسه سنگ ليت ارنايتي
در اين گونه ماسه سنگ ها مقدار قطعات خرده سنگي بيش ازبیست وپنج درصدمي باشد. جنس اين قطعات عمدتاً سنگ هاي دگرگوني با درجه خفيف ، سنگ هاي آذرين بيروني وقطعات رسوبي مي باشند. وجود اين گونه سنگ ها نمايانگر فعاليت‌هاي كوهزايي در ناحيه مورد بررسي مي‌باشد. در بسياري از مواقع فضاي مابين ذرات را در اين گونه ماسه سنگ‌ها را ماتريكس دانه‌ريز پر مي نمايد.

سنگ شناسی رسوبی
منابع اصلي رسوب
منابع اصلي رسوب از پنج منشاء زير تجاوز نمي كند
1- منشاء تخريبي سنگ هاي شيلي كه در اين صورت رسوب را تخريبي مي نامند.

2- بقاياي اسكلت حيوانات و گياهان