بخشی از مقاله
سنگ هاي رسوبي
مقدمه
در حدود 70% از سنگ هاي سطح زمين داراي منشأ رسوبي هستند و اين سنگها عمدتاً از ماسه سنگها، سنگ هاي آهكي شيل ها و به مقدار كمتري اما به همان معروفيت از رسوبات نمك، سنگ هاي آهن دار، ذغال و چرت تشكيل شده است.
سنگ هاي رسوبي در ادوار گذشته زمين شناسي در محيط هاي طبيعي متفاوتي كه امروزه وجود دارد رسوب كرده اند. رسوبات پس از ته نشين تحت تأثير فرآيندهاي دياژنز قرار مي گيرند كه به صورت فرآيندهاي فيزيكي، شيميايي و بيولوژيكي است و باعث فشردگي، سيماني شدن تبلور مجدد و ساير تغييرات در رسوب اوليه مي شود.
دلايل زيادي براي مطالعه سنگ هاي رسوبي وجود دارد. زيرا ارزش اقتصادي كاني ها و مواد موجود در آن ها كم نمي باشد. سوخت هاي فسيلي نفت و گاز از پختگي مواد آلي در رسوبات مشتق شده و سپس اين مواد به يك سنگ مخزن مناسب كه عمدتاً يك سنگ رسوبي متخلخل است مهاجرت مي كند. روش هاي رسوب شناسي و سنگ شناسي به طور گسترده در پي جويي ذخاير جديد اين منابع سوختي و ساير منابع طبيعي مورد استفاده قرار مي گيرد. سنگ هاي رسوبي بيشتر آهن، پتاس، نمك و مصالح ساختماني و بسياري ديگر از مواد خام ضروري را تأمين مي كند.
سنگ هاي رسوبي حاوي زندگي گذشته زمين به فرم فسيل ها هستند كه اينها مفاهيم اصلي انطباق چينه شناسي در فانروزوئيك مي باشند.
سنگهاي رسوبي منشأ خارجي داشته و تحت تأثير عوامل مختلف نظير باد، آب و غيره حاصل مي شود به همين دليل آنها را سنگ هاي بيروني نيز مي نامند سنگ هاي رسوبي 5% حجم ليتوسفر را تشكيل داده ولي سطحي از زمين كه توسط آنها پوشيده مي شود 70% مي باشد
. عمق متوسطي كه توسط سنگهاي رسوبي اشغال مي شود دو هزار متري مي باشد1. سنگ هايي كه از ته نشين شدن مواد رسوبي پديد آمده باشند سنگ هاي رسوبي ناميده مي شوند.2 سنگ هاي رسوبي به تعبيري از فرآيندهاي فيزيكي، شيميايي و بيولوژيكي تشكيل مي شوند.
ادامه 2 :
بر اساس عملكرد فرآيندهاي غالب معمولاً رسوبات را از نظر سنگ شناسي در چهار رده گروه بندي مي كنند( جدول 1ـ1) رسوبات سيليسي آواري( هم چنين تحت عنوان رسوبات كريجنوس يا اپي كلاسيك خوانده مي شوند) آنهايي هستند كه از خرده( قطعات) سنگهاي قبلي كه توسط فرآيندهاي فيزيكي حمل و رسوب كرده اند. تشكيل شده اند. كنگلومراها و ماسه سنگ ها و گل سنگ ها به اين گروه تعلق دارند.
طبقه بندي سنگهاي رسوبي:
سنگ هاي رسوبي دسته أي از سنگ هاست كه دردرجه حرارت و فشار پايين در نتيجه فرآيندهاي فيزيكي، شيميايي و بيولوژيكي ايجاد مي شود و رسوبات در درجه حرارت و فشار پايين محيط هاي رسوبي تشكيل شده و در شرايط دياژنتيك يعني درجه حرارت زير 200 درجه سانتيگراد و فشار كمتر از يك تا 2 كيلو بار به سنگهاي رسوبي تبديل مي گردند حدود 70% سطح كرة زمين از لايه هاي رسوبي تشكيل شده است.
معيارهايي كه در طبقه بندي سنگهاي رسوبي مي توان از آنها استفاده كرد متنوع مي باشد. اولين طبقه بندي سنگهاي رسوبي به وسيله گرابو1 (1904) بوده و تا حدودي طبقه بندي زايشي2 است او سنگهاي رسوبي را به دو دسته تقسيم مي نمايد. دسته آواري يا انتقالي كه مواد تشكيل دهنده عمل ته نشست مواد از حالت محلول تشكيل مي شود.
طبقه بندي بعدي طبقه بندي توصيفي3 است كه از نظر كار ساده تر است و به وسيله كرينين4 (1948) ارائه شده است و در اين طبقه بندي يك سنگ رسوبي را از نظر نوع تركيب، شكل، اندازه و ترتيب قرار گيري اجزاء تشكيل دهنده كاملاً توصيف مي شود و در نهايت يك نام توصيفي ارائه مي گردد. طبقه بندي ديگري كه نسبتاً پيشرفته تر و قابل استفاده تر است كه به وسيله محققين
مختلف براي سنگهاي رسوبي متفاوت ارائه گرديده است. در اين طبقه بندي به منشأ سنگ اهميت داده مي شود رسوباتي كه بيشتر منشأ بيولوژيكي، بيو شيميايي و آلي دارند شامل سنگ هاي آهكي كه ممكن است دو لوميت دگرسان شوند. رسوبات فسفاته، ذغال، شيل نفتي و چرت ها مي باشند رسوباتي كه منشأ شيميايي دارند شامل تبخيرها و سنگ هاي آهن دار است.
رسوبات و لكاني كلاستيك رده چهارم را تشكيل مي دهند و از لاوا و خرده سنگهايي كه از فعاليت هاي آتشفشاني همزمان سرچشمه مي گيرند. تشكيل شده اند. هر يك از اين سنگهاي رسوبي متنوع معمولاً بر اساس تركيب، مي تواند بطور جزئي تر تقسيم بندي مي شود. بعلاوه بسياري از سنگهاي رسوبي به صورت جانبي يا عمودي از طريق سنگهاي حد واسط به ساير سنگها تبديل مي شوند.
رسوبات سيليسي آواري گروههاي اصلي سنگ هاي رسوبي ، رسوبات بيولوژنيك بيوشيميايي و آلي رسوبات شيميايي رسوبات غير آواري
كنگلومرا و برش ها
ماسه سنگها و گل سنگها سنگ هاي آهكي. چرت ها
فسفات ها، زغال و شيل نفتي تبخيري ها
سنگ هاي آهن دار ايگمنبريت ها
كلاسيت ها
جدول 1ـ1
محيط ها و رخساره هاي رسوبي:
محيط هاي رسوبي از جايي كه فرسايش و حمل و نقل بيشتر است تا جايي كه رسوبگذاري غالب است در تغيير مي باشند. محيط هاي رسوبي اصلي قاره أي عبارت است از سيستم هاي رودخانه أي و يخچالي، درياچه ها و درياهايي كه از ماسه بادي در صحرا مي باشد.
عوامل زيادي رسوبگذاري رسوبات را كنترل و تحت تأثير قرار مي دهند و تعيين كنندة نوع سنگ رسوبي و رخساره1 توليد شده مي باشد. در مقياس كلي عوامل مهم كنترل كننده شامل: الف ـ فرآيندهاي رسوبي. ب ـ محيط رسوبي. ج ـ موقعيت تكتونيكي. دـ آب و هوا مي باشد.
رسوبات مي توانند در يك محدوده وسيعي از فرآيندها از جمله باد، جريان آب( مانند رودخانه) جريان هاي جزر و مدي و جريان هاي طوفاني، امواج جريان هاي رسوب+ آب( نظير جريان هاي توربيديتي) جريان هاي خرده دار در جاي اسكلت جانوران و رسوبگذاري مستقيم كاني ها( نظير تبخيرها)
رسوب كنند. فرآيندهاي رسوبي اثر خود را به فرم ساختمانهاي رسوبي و بافت در رسوبات باقي مي گذارند.
بررسي سنگ هاي رسوبي با تعبير و تفسير محيطي متوقف نمي شود سرگذشت كاملي از رويدادهايي كه بعد از رسوبگذاري يعني در طي دياژنز اتفاق مي افتد، قابل گفتن است كه در طي دياژنز است كه يك سنگ سخت شده از يك رسوب سست و سخت نشده بوجود مي آيد.
فرآيندهاي دياژنتيكي بلافاصله بعد از رسوب گذاري شروع شده و تا قبل از اينكه دگرگوني شروع شود ادامه مي يابد اين واكنش ها تا زمان افزايش درجه حرارت و فشار ادامه مي يابد.
فرآيندهاي دياژنتيكي شامل: فشردگي، تبلور، انحلال، جانشيني، در جازايي و سيماني شدن مي باشد. فشردگي هم يك فرآيند فيزيكي و هم يك فرآيند شيميايي است و از توده رسوبي بالايي ناشي مي شود كه باعث شده است آب با فشار خارج مي گردد و دانه ها آرايش نزديكتر پيدا مي كنند. فرآيند هاي دياژنتيكي به چند دليل حائز اهميت اند آنها مي توانند بطور قابل ملاحظه أي
رسوب را هم از نظر تركيب آن و هم از نظر بافت تغيير دهند و در بعضي موارد نادر ساختمانهاي اوليه را به طور كامل از بين ببرند. رويدادهاي دياژنتيكي همچنين بر روي تخلخل و نفوذپذيري رسوب كه از خواص كنترل كنندة پتانسيل يك رسوب بعنوان مخزن نفت، گاز و آب است تأثير مي گذارند.
رسوبات آهن دار
تعريف:
آهن يكي از فراوانترين عناصر موجود در پوسته زمين است. و در واقع كمتر سنگي را مي توان يافت كه عاري از آهن باشد. براي مثال، بطور متوسط شيلها داراي47/6 درصد Feo و---- مي باشند. بنابراين مي توان گفت كه تمام رسوبات كم و بيش حاوي آهن مي باشند. ولي واژه آهن دار براي آندسته از سنگهايي به كار برده مي شود كه مقدار آهن آنها به مراتب بيشتر از حد معمول باشد. معمولاً واژه هايي چون تشكيلات آهن دار1 و سنگ آهن2 در مورد سنگهاي سرشار از آهن به كار برده مي شود كه گاهي به اين سنگها فري فروس3 مي گويند.
تعريف دقيق تشكيلات آهن دار يا سنگ آهن در يك چهارچوب معين مشكل است زيرا اين واژه ها گروهي از سنگها را كه از نظر كاني شناسي و بافتي متنوع هستند در بر مي گيرد. تنها محدوديت اين است كه مقدار كل آهن موجود در سنگ بايد به طور قابل ملاحظه أي بيشتر از مقدار كل آهن موجود در سنگهاي رسوبي معمولي است. در ناحيه درياچه سوپريور هنگامي از اين واژه ها استفاده مي شود كه حداقل 15درصد آهن در سنگ موجود باشد. اين مقدار آهن معادل با 3/21 درصد ---- يا 4/19 درصد Feo مي باشد.
ساير رسوبات سرشار از آهن عبارتند از: كانسنگ آهن با تلاقي1 ، سنگ آهنهاي رسي2 و لاتريت3 . سنگ آهنهاي رسي، نودولهاي سيدريتي هستند كه منشأ دياژنتيكي دارند. كانسنگ هاي بتلاقي تجمعات فرعي ناچيزي هستند كه در درياچه هاي كوچك آب شيرين در عرض هاي جغرافيايي بالا تشكيل مي شوند؛ لاتريتها بقايايي از رسوبات سرشار از آهن هستند كه به سيلكريت و بوكسيت وابسته مي باشند(تمام آنها حاصل عمل هوازدگي اند).
كاني شناسي و طبقه بندي
رسوبات آهن دار سرشار از آهن هستند زيرا به ميزان غير طبيعي يك يا چند كاني آهن دار در آنها وجود دارد.( جدول 1ـ1)
مسأله اصلي كه سنگ
شناسان با آن مواجه هستند اين است كه وضع پيچيدة تركيب كاني شناسي رسوبات آهن دار را مورد تجزيه و تحليل قرار داده و تعيين كنند كه كداميك از كانيها توسط فرآيندهاي رسوبي اوليه تشكيل شده اند، كداميك محصول عمل دياژنز هستند، كداميك بر اثر متامورفيسم حاصل شده اند و كداميك حاصل عمل هوازدگي مي باشند. كاني هاي مزبور در چهار گروه قرار مي گيرند: اكسيدها، كربناتها، سيليكاتها و سولفيدها. بسياري از رسوبات آهن دار داراي تركيب پيچيده أي هستند. زيرا در اين رسوبات معمولاً بيش از يك نوع كاني آهن دار همراه با كانيهاي ديگر يافت مي شود.
ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ
جدول 2ـ2 ـ كانيهاي آهن دار در رسوبات
ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ
سولفيدها: پيريت
ماركاسيت
هيدروتروپليت
اكسيدها: ليمونيت
گوتيت
هماتيت
مگنتيت
سيليكاتها: گلوكونيت
شاموزيت
استيپ نوملان
مينه سوتائيت
گريناليت
كربناتها: سيدريت
آنكريت
فسفاتها: ويويانيت
شكل2ـ12. تركيب تقريبي كاني شناسي سنگهاي آهن دار؛ تجزيه شيميايي آنها در جدول 2ـ3 ارائه شده است. اجزاي فرعي تشكيل دهنده آنها حذف شده است.
پيدايش و گسترش رسوبات آهن دار
رسوبات آهن دار از نظر زماني و مكاني داراي گسترش زيادي هستند. ضخيم ترين و جالبترين رسوبات آهن دار مربوط به زمان پركامبرين است. بيشتر تشكيلات آهن دار موضعي با سن آركشن(2500 ميليون سال يا قديمتر) بطور متناوب با سنگهاي سبز( گرينستون) بيضوي شكل قرار داشته و با رسوبات ضخيمي از گري و اسليت نيز همراه مي باشند. اين سنگها را تشكيلات آهن دار « نوع كيواتين1 » مي نامند.2
جالب ترين نوع رسوبات آهن دار آنهايي هستند كه داراي سن پروتروزوئيك بوده، و عمدتاً بين 1700 و 2500 ميليون سال قبل ته نشين شده اند. از معروفترين رسوبات آهن دار پروتوزوئيك مي توان سازنده هاي واقع در جزاير بلچر، خليج ريچ موند. كيپ اسميت و نواحي كورال لابرادور در كانادا. و ناحيه درياچه سوپريور، عمده در ايالات متحده را نام برد. دو حوضه ديگر پروتوزوئيك كه از معروفيت خاصي برخوردارند عبارتند از: حوضه همرسلي در غرب استراليا و حوضه ترنسوال سيستم در آفريقاي جنوبي.
به احتمال زياد يك دوره أي از رسوبگذاري آهن در هر دوره زمين شناسي( عصر فانروزوئيك) وجود داشته است.
بطور كلي رسوبات آهن دار را مي توان به دو گروه تقسيم بندي كرد: رسوبات آهن دار چرتي( تشكيلات آهن دار كه عمدتاً مربوط به پركامبرين هستند) و رسوبات غير چرتي( سنگ آهنها) كه بيشتر مربوط به فانروزوئيك مي باشند.
