تحقیق در مورد سنگ شناسی دگرگونی
تعداد صفحات : 13 صفحه
فرمت : word ( قابل ویرایش )
قسمتی از متن:
سنگ شناسی دگرگونی
درجات دگرگوني
در واقع اصطلاحي است كه به منظور مشخص كردن شدت دگرگوني در يك منطقه بكار مي‌رود. دما و فشار معرف شرايط فيزيكي و دگرگوني و درجه دگرگوني معرف اثر آنها مي‌باشد.
در دگرگوني، مجموعه‌هاي مختلف كانيهايي با تركيب شيميايي يكسان ولي در شرايط دمايي متفاوت به وجود مي‌آيد. و اين مجموعه‌هاي متفاوت نشانگر درجات دگرگوني از قبيل درجات ضعيف، متوسط و شديد مي‌باشد. مثلاً در درجات دگرگوني ضعيف، مجموعه كانيها عمدتاً آبدار بوده و كانيهاي كربناته نيز ديده مي‌شود. ولي در مجموعه‌هاي درجات شديدتر آب و CO2 هم وجود دارد. هرقدر سنگ، درجات دگرگوني بيشتري را تحمل كند اندازه كاني درشت‌تر مي‌شود. چون در دماي زياد، انتشار مواد در حد بين دانه‌ها به سرعت بيشتري انجام مي‌شود.
سه روش در تعيين درجات دگرگوني
1) تعيين درجه دگرگوني بر حسب عمق:
در اين روش پوسته زمين را به سه منطقه داراي عمق كم، عمق متوسط و عمق زياد تقسيم مي‌كنند.
الف ) منطقه عمق كم: كه دما و فشار به ترتيب كم تا متوسط و كم است.
ب ) منطقه عمق متوسط: كه دما و فشار از منطقه قبلي بيشتر است.
ج ) منطقه عمق زياد: كه در آن هم دما و هم فشار بالا است.
2 ) تعيين درجه دگرگوني بر حسب مناطق دگرگوني:كه در آن به مناطق دگرگوني و حد مرزهاي آنها توجه مي‌شود.
3 ) تعيين درجه دگرگوني بر اساس رخساره‌اي دگرگوني:
در اين روش تعيين درجات دگرگوني به دليل تعدد رخساره‌ها و زير رخساره‌ها آسان نيست و تا حدي با استفاده از نمودارها و دياگرام هاي مختلف و مطالعات آزمايشگاهي و تحقيقاتي ممكن مي‌شود.
سنگ شناسی دگرگونی
تغيير شكل كانيها در سنگهاي دگرگوني
در سنگهاي دگرگوني، تغيير شكلهاي مختلفي به وجود مي‌آيد. سنگي كه تحت تأثير دما و فشارهاي همه‌جانبه قرار بگيرد ممكن است به صورت‌هاي زير تغيير شكل دهد.
در اثر فرآيندهاي فيزيكي جهت يافتگي اتفاق مي‌افتد:
اگر نيروي اعمال شده در يك جهت و بيشتر از قدرت شكستگي باشد، دانه‌هاي بزرگتر به كوچكتر تبديل شده و بر روي سطوح لغزشي جابه‌جا مي‌شوند. و انتقال ماده و جهت يافتگي اتفاق مي‌افتد.
در اين فرآيند كانيهايي كه حالت صفحه‌اي دارد مانند ميكاها و يا آندسته كه حالت منشور مانند دارند مانند آمفيبولها در امتداد محور طويلشان جهت‌دار مي‌شود و به حالت موازي كنار يكديگر قرار بگيرند:
هر گاه استرس و فشار روي يك قسمت از يك سنگ داده شود كانيها در جهت جايي كه فشار كمتر است اجتماع مي‌كند و در آن قسمت رشد مي‌كنند. كه اين فرآيند يا به وسيله سيالاتي كه دانه‌ها را احاطه كرده‌اند، يا از طريق منتشر شدن از طريق منتشر خارجي دانه‌ها و يا انتقال درون شبكه تبلور آنها صورت خواهد گرفت.
رشد بلورها :
در محيط هايي كه پديده دگرگوني اتفاق مي‌افتد و انرژي حرارتي و شيميايي تغيير مي‌كند. باعث رشد بلورها در حالت جامد هم مي‌شوند كه اين فرآيند به صورت رشد كانيهاي قبلي و يا رشد كانيهاي جديد و تغيير در كانيهاي قديمي و ظهور اشكال جديد است.
سنگ شناسی دگرگونی
عوامل دگرگون‌ساز
مهمترين عوامل فيزيكي فشار و درجه حرارت است كه باعث فعل و انفعالاتي مانند چند شكلي (پلي‌مورفيسم) تبلور دوباره و تبادل يوني مي‌شود. هر كاني در فشار و درجه حرارت معيني تشكيل مي‌گردد و اگر شرايط دما و فشار تغيير كند ناپايدار گشته و براي رسيدن به حالت تعادل با اين شرايط به كانيهاي ديگري تبديل می شود.
به غير از عوامل فيزيكي فوق مي‌توان به زمان، سيالات، آب، حتي مواد فرار گازها نيز اشاره نمود.
تأثيرات عوامل دگرگون ساز در فرآيند دگرگوني
وقتي شرايط حالت بحراني داشته باشد سيال‌هاي گازي مثل مايعات عمل مي‌كنند. آنها در شكاف سنگها نفوذ كرده در آنها باقي مانده و بر سنگ تأثير مي‌گذراند. اين تأثيرات ممكن است كه يا به صورت جذب در سنگ تبادل يوني و يا دگرسان كردن سنگ و تجزيه آن جلوه كند.
حضور آب باعث سرعت در فرآيند تبلور دوباره بوده و حالت كاتاليزور در فرآيندهاي دگرگوني دارد.
بسته به عوامل مؤثر در دگرگوني، درجات دگرگون شدن سنگها متفاوت است.
حال به شرح عوامل مي‌پردازيم:
فشار مؤثر در دگرگوني :
مي‌دانيم كه فشردگي هر جسم باعث كاهش حجم و در نتيجه كاهش فضاهاي خالي، خروج آب و تغيير در وضعيت قرارگيري كانيها مي‌شود.
اين فشارها انواع مختلفي دارد كه به ذكر آن اشاره مي‌كنيم.
الف) فشار همه جانبه : باعث متراكم شدن سنگها و در نتيجه تبلور مجدد آنها مي‌شود.
ب) فشار جهت دار : باعث بروز چين خوردگي و شكستگي شده و همچنين باعث جهت يافتگي كانيها در سنگها گرديده كه خود سبب گسيختگي و شكستگي سنگ در امتداد جهت يافتگي مي‌شود.
ج) فشار سيالات : مواد فرار موجود در بين منافذ يا شكافها هم به نوبه‌ي خود فشاري را ايجاد مي‌كنند كه تأثير آنها را در دگرساني‌ها شاهديم.
علاوه بر موارد فوق مي‌دانيم كه فشار موجب انحلال بسياري از كانيها مي‌گردد كه اين فرآيند را به اسامي متعددي چون جريانهاي تراوشي، انحلال بر اثر فشار، انتقال محلولها و غيره نامگذاري مي‌كند و در طي اين فرآيند تغيير شكل ساختمان بلورين به وقوع مي‌پيوندد.
در دگرگوني فشار به صورت ليتواستاتيك يا فشار همه‌جانبه (مانند فشار طبقات سنگي) و فشار جهت‌دار (مانند نيروهاي تكتونيكي) عمل مي‌كند. از سوي ديگر مي‌دانیم كه فشار در جهت ازدياد عمق بالا مي‌رود. مثلاُ در عمق ده كيلومتري زمين فشار همه جانبه بين دو هزارو ششصدتاسه هزارو دویست كيلوگرم برسانتي‌‌مترمربع است. معمولاً در فرآيندهاي دگرگوني تأثير هر دو نوع فشار با هم ايجاد دگرگوني مي‌كند و هر كدام به تنهايي تأثير زيادي ندارند.
اثر فشار در فعل و انفعالات شيميايي :
ا) فشار موجب پايين آمدن نقطه ذوب كانيها مي‌گردد.
2) فشار علت اساسي نمو كانيها و طويل شدگي آنها است.
3)فشار باعث ايجاد كانيهاي سنگين‌تر بدون تغيير در تركيب شيميايي مي شود.
حرارت:
بسياري از واكنشهاي شيميايي در اثر بالا رفتن درجه حرارت شدت مي‌يابد. حرارت زمين بر حسب درجه زمين گرمايي در نواحي مختلف متغير مي‌باشد. مي‌دانيم كه درجه زمين گرمايي به ازاي هر كيلومتر سی درجه افزايش مي‌يابد. ولي در مناطق مختلف اين تغيير دما متفاوت خواهد بود مثلاً در مناطق آتشفشاني در هر صد متر سی درجه افزايش دما خواهيم داشت.
منشاء حرارت در زمين:
1) حرارت هسته مركزي زمين (حرارت زمين گرمايي)
2) حرارت حاصل از واكنش راديواكتيو
3) حرارت ناشي از فرآيندهاي تكتونيكي
4) حرارت حاصل از انجماد و تفريق تود‌ه‌هاي آذرين در پوسته زمين
متفاوت بودن جريان حرارتي در نقاط مختلف:
1) حرارت اقيانوسها بيشتر از قاره‌ها است.
2) محور برآمده اقيانوسها جريان حرارتي بيشتري نسبت به ديگر نواحي اقيانوسها دارد.
3) در اعماق زياد زمين تفاوت دمايي بين قاره‌ها و اقيانوسها بشدت كاهش مي‌يابد.
سنگها در چند كيلومتري از سطح زمين داغ هستند. دماي آنها در نتيجه منجر به صرف انرژي است و اين انرژي در اثر تغييرات فشار و دما تأمين مي‌گردد.
سيالها :
براي اثبات نقش سيالات در دگرگوني مي‌توان به كانيهاي آبداري چون ميكا و آمفيبول اشاره نمود كه تحت تأثير دگرگوني شديد هم آب خود را به طور كلي از دست نداده و به كانيهاي ديگر¬تبديل نشده‌اند پس سيالات آبداري در فرآيندهاي دگرگوني نقش دارند.
با توجه به وضعيت غيرعادي آب و با توجه به اينكه اينكه هر چه فشار بالاتر برود نقطه جوش آب هم بالاتر مي‌رود، با بالا رفتن نقطه جوش آب تبديل آب به بخارآب توأم با تغيير حجم كمتري خواهد بود و اگر فشار وارد بر آب ازدویست وبیست كيلوگرم بر سانتي‌مترمربع تجاوز كند آب در هيچ دماي به جوش نخواهد آمد. اين خصوصيت منحصر‌به‌فرد آب روي بافت و نوع سنگهاي دگرگوني تأثير مي‌گذارد.
منشاء سيالها
1) آب جوي
2) آب ماگمايي
3) آب همزاد (آب فسيلي)
4)آب آزاد شده از كانيهاي در حين دگرگوني
سنگهاي دگرگوني
برخي سنگها در پي فشار و گرماي زياد، بي‌آن‌كه ذوب شوند، دگرگوني‌هاي فيزيكي و شيميايي پيدا مي‌كنند و سنگهاي ديگري به نام سنگهاي دگرگوني را پديد مي‌آورند. سنگ دگرگوني ممكن است نسبت به سنگ مادر، شكل، اندازه، نوع كانيها و در نتيجه بافت و تركيب شيميايي بسيار تازه‌اي داشته باشد. هر چه گرما و فشاري كه به سنگها وارد مي شود، كمتر باشد، دگرگوني آنها كمتر است كه از آن به دگرگوني ضعيف ياد مي‌شود. به وجود آمدن گرافيت و برخي زغال‌سنگ‌ها از اين گونه است. اما هر چه گرما و فشاري كه به سنگ وارد مي شود، بيشتر باشد، دگرگوني‌ها نيز بيشتر خواهد بود كه از آن به دگرگوني شديد ياد مي‌شود. به وجود آمدن الماس نمونه‌ي از دگرگوني بسيار شديد است.
سنگهاي دگرگوني به روش‌هاي زير پديد ميآيند:
1-دگرگوني مجاورتي: گاهي سنگ مادر در كنار توده‌ي آذرين قرار مي‌گيرد. در اين صورت، در جاي برخورد آن با توده‌ي داغ، بلوري‌شدن دوباره و دگرگوني شديد رخ مي‌دهد. اما با زياد شدن فاصله از توده‌ي آذرين از شدت دگرگوني كاسته مي‌شود.
2-دگرگوني جنبشي: اين نوع دگرگوني در پي فشار جهت‌دار و گرماي فراهم شده از انرژي مكانيكي هنگام شكستن سنگها رخ مي‌دهد. در جاي گسل‌ها، كه شرايط اين دگرگوني را دارند، سنگ دانه ريز و سياه‌رنگي به نام ميلونيت پديد مي‌آيد.
3-دگرگوني دفني: اين نوع دگرگوني در پي انباشته شدن پيوسته‌ي رسوب‌ها در كف محيط‌هاي رسوبي به وجود مي‌آيد. لايه‌هاي زيرين در پي فشار وزن رسوب‌ها فشرده مي شوند و سنگهاي رسوبي را پديد مي‌آورند. اما لايه‌هاي بسيار پايين‌تر، در پي فشار و گرماي زياد رفته‌رفته دگرگون مي‌شوند.
4- دگرگوني گرمابي: در اين دگرگوني آب بسيار داغ نقش مهمي دارد. اين آب ممكن است از ماگما يا آب‌ها زيرزميني باشد. در اين دگرگوني گاهي موادي به سنگ مادر افزوده يا از آن برداشت مي شود.
5- دگرگوني برخوردي: در پي برخورد سنگهاي آسماني بزرگ بر سطح زمين رخ مي‌دهد. اين نوع دگرگوني در زمين كمياب است، اما در سطح ماه و مريخ به فراواني رخ مي‌دهد.
6- دگرگوني ناحيه‌اي: اين نوع دگرگوني نتيجه‌ي همه‌ي عامل‌هايي است كه در دگرگوني سنگها از آنها نام برديم. بيشتر سنگهاي دگرگوني نيز به همين روش به وجود ميآيند. اين نوع دگرگوني اغلب در فرو رانش ورقه‌هاي سنگ‌كره رخ مي‌دهد. در ايران در راستاي رشته كوه زاگرس از سنندج تا حاجي‌آباد(شمال بندر عباس)اين نوع دگرگوني ديده مي شود و بخش زيادي از سنگهاي دگرگوني كه در كارهاي ساختماني كاربرد دارند از معدن‌هاي همين ناحيه به دست مي‌آيد.
بافت سنگهاي دگرگوني
سنگهاي دگرگوني به دليل فشار همه‌سويه‌اي كه به آنها وارد مي‌شود، بسيار متراكم هستند و حجم فضاهاي خالي در آنها بسيار پايين است. دگرگوني جنبشي بيش ازهمه باعث بر هم خوردن بافت اوليه‌ي سنگ مي‌شود. طي دگرگوني كانيهاي دانه‌ريز با هم يكي مي‌شوند و كانيهاي دانه‌درشت‌تري به وجود مي‌آورند. گاهي نيز، به‌ويژه در دگرگوني جنبشي، دانه‌ها شكسته مي‌شوند و دانه‌هاي ريزتري به وجود مي‌آيد. با بلوري شدن دوباره و رشد دانه‌ها، ديواره‌ي بين دو كاني كنارهم، حالت دندانه‌اي و مضرس به خود مي‌گيرد. اين بافت را مضرسي يا درهم و گاهي دانه‌قندي مي‌گويند. فشار جهت‌دار عمودي نيز باعث جهت‌يافتگي كاني ها به صورتي مي‌شود كه سنگ نماي لايه‌اي يا نواري پيدا مي‌كند كه از آن به فولياسيون ياد مي‌شود.
خانواده‌هاي سنگهاي دگرگوني
سنگهاي دگرگوني را بر پايه‌ي جهت‌يافتگي در دو گروه داراي جهت‌يافتگي و بدون جهت‌يافتگي جاي مي‌دهند.
1- سنگهايي كه كانيها آنها جهت‌يافتگي دارند: اين سنگها مانند سنگهاي رسوبي نماي لايه‌اي دارند.
الف) اسليت: در پي دگرگون شدن ضعيف شيل‌ها پديد مي‌آيد. كانيهاي رسي،كوارتز،مسكوويت و كلريت از كانيهاي اصلي آن هستند.
ب) فيليت: در پي دگرگون شدن ضعيف شيل‌هايي پديد مي‌آيد كه كانيها ورقه‌اي بزرگ‌تري دارند. اين سنگ با داشتن سطح براق از اسليت بازشناخته مي‌شود.
ج) شيست: از دگرگون شدن شديد شيل‌ها پديد مي‌آيد. بيش از نيمي از كانيهاي آن را كانيهاي ورقه‌اي مانند مسكوويت و بيوتيت تشكيل مي‌دهند. دوگونه از شيست‌ها، تالك‌شيست و كلريت‌شيست، از دگرگوني سنگهاي بازالتي پديد ميآيند.
د) گنايس: فراوان‌ترين سنگ دگرگوني است. سنگ مادر آن ممكن است گرانيت، ريوليت، سنگهايي با دگرگوني ضعيف و سنگهاي رسوبي، مانند آركوز، باشد. كانيهاي اصلي گنايس‌ها از كوارتز، فلدسپات سديم‌دار و فلدسپات پتاسيم‌دار است. بيشتر آنها نوارهاي يك‌درمياني از رنگ سفيد يا صورتي و لايه‌هاي تيره دارند. گنايسي كه بيشتر از كانيها تيره درست شده باشد، آمفيبوليت نام دارد.
2- سنگهايي كه كانيهاي آنها جهت‌يافتگي ندارند: اين سنگها مانند سنگهاي آذرين نماي توده‌اي دارند.
الف) مرمر، از دگرگوني سنگهاي آهكي و دولوميت پديد مي‌آيد. اگر خالص باشد به رنگ سفيد برفي و اگر داراي كانيهايي مانند ميكا، گرونا، ولاستونيت و كلريت باشد، به رنگهاي سبز، صورتي، خاكستري و حتي سياه ديده مي‌شود.
ب) كوارتزيت، در پي دگرگوني نه چندان شديد ماسه‌سنگ كوارتزي پديد مي‌آيد.كوارتزيت خالص سفيدرنگ است اما اكسيدهاي آهن آن را صورتي يا قرمز مي‌كنند.
ج) هورنفلس، از دگرگوني مجاورتي سنگهاي رسي پديد مي‌آيد. بافت مضرس و رنگ تيره‌اي دارد.
سنگ شناسی دگرگونی
آمفيبوليت Amphibolites
نوعي سنگ دگرگوني با آمفيبول فراوان، به رنگهاي سبز روشن تا تيره و سياه است كه معمولا در اثر دگرگوني ناحيه گابرو ( هورنبلند + پلاژيو كلاز ) به وجود مي‌آيد. آمفيبولها سختي زيادي داشته و بدليل مقاومت زياد در مقابل عوامل جوي جهت تزئين بنا به كار مي‌روند. از دگرگوني سنگهايي با تركيب مختلف از جمله سنگهاي حد واسط ، آهك‌ها و دولوميت‌هاي ناخالص ، مارن‌ها و حتي از آهك‌هاي خالصي كه تحت تاثير متاسوماتيسم سيليسي و منيزيم و آهن قرار گرفته باشند بوجود مي‌آيد.
مجموعه‌هاي چاپدوني ، بنه شور و تاشك در يزد ، اسفندقه، سيرجان، ده‌بيد ( صفاشهر ) ، اراك، گلپايگان، سبزوار، بشاگرد، خوي، تربت‌حيدريه، نمونه‌هاي از مناطقي هستند كه در آنها آمفيبوليت شناسايي شده است.
اكلوژيت Eclogite
دركيمبرليتها و بعضي از بازالتها، سنگهايي به صورت قطعات بيگانه ديده مي‌شود كه عناصر اصلي سازنده آن پيروكسن و گارنت قرمز است. اين سنگ خوش رنگ كه بلورهاي درشتي دارد و دردگرگوني‌هاي شديد ناحيه‌اي به وجود مي آيد اكلوژيت يا پيروكنسيت خوانده مي‌شود. اكلوژيتها با چگالي3/4 تا 3/5 گرم بر سانتي‌متر مكعب در فشار زياد و اعماق پوسته يا گوشته فوقاني به وجود ميآيند و از نظر تركيب شيميايي بسيار شبيه سنگهاي آذريني مانند بازالت و گابرو هستند . اكلوژيتها تنها در شرايط بدون آب به وجود ميآيند از اين رو كاملاً بي آب هستند.
اپيدوتيت
نوعي سنگ دگرگوني است كه در اثر فشرده شدن بلورهاي اپيدوت و كوارتز تشكيل مي‌شود و بيشتر در اثر دگرگوني گابرو به وجود مي‌آيد.