رسوب و سنگ های رسوبی

فرآیندهای بیرونی به طور دائم سطح زمین را تغییر می دهند. بطور کلی به همه ی سنگ هایی که در اثر عملکرد فرآیندهای بیرونی تغییر دهنده ی سطح زمین ایجاد می شوند، « سنگ رسوبی » اطلاق می شود. سنگ آهک، ماسه سنگ، سنگ گچ و سنگ نمک، نمونه هایی از سنگ های رسوبی است.

سنگ های رسوبی گرچه در مقایسه با سنگ های آذرین و دگرگونی بخش کمتری از حجم پوسته را می سازند ولی به دلیل تشکیلشان در سطح زمین، قسمت اعظم قاره ها را می سازند.

  • رسوبگذاری

سطح زمین بطور دائم تحت تأثیر هوازدگی و فرآیندهای فرسایش است. در نتیجه ی این عوامل سنگ سخت و یکپارچه به تدریج خرد و ریز می شود. مواد منفصلی که اینگونه ایجاد می شوند از ابعاد متنوعی برخوردارند و ممکن است از قطعات درشت و چند متری تا ذرات بسیار ریز و در حد میکرون تشکیل شده باشند.

بطور کلی حمل مواد به دو صورت ذرات جامد(فیزیکی) و مواد محلول (شیمیایی) انجام می شود. عامل مهم در حمل و نقل فیزیکی مواد انرژی جنبشی و گرانروی محیط حمل کننده ذرات است.بطور کلی ذرات رسوبی زمانی از جا کنده می شوند که نیروی جنبشی هوا، آب یا یخ بتواند نیروی ثقل و نیروی چسبندگی و پیوند بین ذرات را خنثی کند. به این ترتیب است که ذره از جای خود بلند شده و به صورت بار بستری ( لغزیدن، غلتیدن یا جهیدن ) یا بار معلق به حرکت در می آید. « ظرفیت » و « توانایی » دو مفهومی است که مشخصات محیط حمل کننده ی رسوب را تعریف می کند. ظرفیت به مقدار رسوبات حمل شده در واحد زمان اطلاق می شود و توانایی آن را افزایش می دهد، و در مقابل در اثر کاهش انرژی جنبشی بخشی از بار برجای گذارده می شود. رسوب مواد با ذرات درشت تر و چگالتر آغاز می شود.

بطور کلی هر ذره ای که توسط آب یا هوا حمل می شود دارای سرعت ته نشینی خاصی است که به عوامل مثل چگالی، اندازه و شکل ذره بستگی دارد. با افزایش چگالی محیط حمل کننده، سرعت ته نشست ذرات کاهش می یابد.

کلیه ی موادی که به صورت فیزیکی حمل و برجای گذارده می شوند « رسوبات آواری » نام دارند.

حمل شیمیایی مواد تنها توسط آب انجام می شود. نوع و میزان محلول در آب عمدتاً وابسته به میزان حل شوندگی سنگ هایی است که آب با آن ها در تماس بوده است.

به طور کلی وقتی غلظت یون ها در محلول کم است مولکول های آب آن ها را از هم جدا نگه می دارد ولی اگر تبخیر آب، غلظت یون ها را بیشتر کند، شانس تماس یون ها با یکدیگر افزایش یافته و یون هایی که در چنین محلولی به یکدیگر برخورد می کنند، ممکن است با هم پیوند یافته و به صورت بلورهایی ته نشین شوند. رسوب شیمیایی مواد آن اندازه ادامه می یابد تا غلظت یون های باقیمانده به حدی کم شود که بتوانند به صورت محلول باقی بمانند.

موادی که به این گونه از محلول ها رسوب می شوند « رسوبات تخریبی » نامیده می شوند.

بررسی ها نشان داده است که با پیشرفت عمل تبخییر، نمک های مختلفی ته نشین می شوند. توالی ته نشست نمک ها به ترتیب عبارتند از ؛CaCo3، CaSo4، NaCl و بالاخره نمک های منیزیم و پتاسیم.

در بسیاری حالات، رسوب مواد، ناشی از فعالیت های حیاتی موجودات است. پیکر موجودات پس از مرگ در کف دریا به روی هم انباشته شده و گروهی از رسوبات که آن ها را « رسوبات زیستی » یا « رسوبات زیستی – شیمیایی » می نامند، درست می شود.

ترکیبات کانی شناسی یک رسوب به عوامل مختلفی بستگی دارد:

  • کانی شناسی سنگ های منشاء؛ این عامل مهمترین عامل کنترل کننده می باشد.
  • سرعت مدفون شدن رسوبات
  • تغییرات ایجاد شده در مواد در حین فرسایش
  • طول مدت و شدت هوازدگی سنگ منشأ
  • مقاومت کانی های سنگ منشأ در برابر هوازدگی

اگر سرعت مدفون شدن زیاد باشد، بسیاری از کانی ها که ممکن است به سرعت هوازده شوند، محفوظ خواهند ماند. در غیر این صورت هوازدگی و فرسایش، آن ها را از رسوبات خارج خواهد کرد.

محیط ها و رخساره های رسوبی

واژه ی « محیط رسوبی » برای توصیف ناحیه ای با مشخصات فیزیکی، شیمیایی و زیستی خاص به کار گرفته می شود. هر محیط رسوبی نهشته هایی را که بازتاب شرایط حکمفرما در محیط است، برجای می گذارد.

زمین شناسان برای توصیف رسوبات یا سنگ های دارای ویژگی های بارز از واژه ی « رخساره » استفاده می کنند.

تشکیل سنگ های رسوبی

قسمت اعظم رسوبات در دریاها و بخش کوچکی از آن نیز در خشکی ها ته نشین می شوند. در اثر ادامه ی فرآیند رسوبگذاری، لایه های جدید رسوبات قدیمی تر را می پوشانند به این ترتیب رسوبات به تدریج به اعماق زیادتری که فشار و حرارت بیشتر است، می روند و در اثر عملکرد مجموعه ای از فرآیندها سخت شده و به سنگ تبدیل می شوند.

مجموعه تغییرات فیزیکی و شیمیایی که س از رسوبگذاری و در خلال سنگ شدن به وقوع می پیوندد « دیاژنز » نام دارد.

مهمترین عامل فیزیکی در سخت شدن رسوبات، وزن لایه های فوقانی است که در نتیجه ی آن به تدریج از تخلخل اولیه ی رسوبات کاسته شده و متراکم می شوند. میزان تراکم رسوبات ریز، مثل لای و رس، بیشتر است زیرا این رسوبات از تخلخل بیشتری برخوردارند. تراکم ذرات با خروج بخشی از آب به تله افتاده در منافذ رسوبات همراه است.

عامل دیگری که می تواند در سنگ شدگی رسوبات تأثیر داشته باشد، دماست. به نظر می رسد که دماهای حدود ۲۵۰  الی ۳۰۰  درجه سانتی گراد را بتوان حد نهایی فرآیندهای رسوبی و دیاژنز دانست.

واکنش های شیمیایی دسته ی دیگری از فرآیندها هستند که در سخت و شنگ شدن رسوبات دخالت مستقیم دارند. آب های زیرزمینی، در حین حرکت خود از خلال منافذ موجود در رسوبات، هرجاکه بتوانند رسوبات را در خود حل می کنند و درجاهایی که شرایط مناسب باشد، آن ها را به صورت سیمانی در بین دانه ها برجای می گذارند.

سیمان ها، که معمولاً مود پیوند دهنده ی خوبی اند، یکی از عوامل مهم در سخت شدن، رسوبات هستند. تشکیل سیمان در منافذ رسوبات به سه صورت کلی ته نشین شدن مستقیم اسلام از آب، تبلور مجدد کانی های موجود در رسوب و بالاخره تولید کانی های جدید انجام می شود.

رایجترین انواع سیمان ها در سنگ های رسوبی عبارتند از:

  • کربنات کلسیم ( کلسیت و آراگونیت )
  • کربنات مضاعف کلسیم و منیزیم ( دولومیت )
  • اکسید سیلیسیم ( کوارتز، چرت، کالسدوئن و … )
  • اکسیدهای آهن (هماتیت )
  • در مواردی هم ممکن است سیمان از خود رسوبات ناشی شود. در چنین حالتی ترکیب شیمیایی سنگ رسوبی حاصله مشابه رسوب اولیه خواهد بود.

حالت سوم تشکیل سیمان، حل شدن برخی از مواد و کانی ها و تشکیل کانی های جدید است.

پس از ته نشین شدن رسوبات آهکی در دریا، محلول های حاوی یون منیزیم قادرند به تدریج رسوبات آهکی را به کانی دولومیت تبدیل می کنند. تشکیل کانی جدید (ثانوی) دولومیت را اصطلاح « دولومیتی شدن » می گویند.

کانی های جدید که در طول سخت شدن یا پس از تشکیل سنگ در آن ایجاد می شوند، کانی های « اوتی ژن » نامیده می شوند.

در برخی از سنگ های رسوبی دانه ها توسط سیمان به هم متصل نشده اند، بلکه این عمل توسط سخت شدن برخی ذرات ریزی که بین دانه ها را پر کرده اند، صورت می گیرد. این ذرات که اصطلاحاً « زمینه » نامیده می شوند، ممکن است از زمان ته نشست همراه رسوبات بوده یا اینکه بعداً و در اثر خرد شدن ثانوی ذرات رسوب ایجاد شده باشند.

بطور کلی برای اینکه رسوبی سست و ناپیوسته به سنگی سخت و یکپارچه تبدیل شود، باید از یک سو متراکم و از سوی دیگر ذرات و دانه های آن توسط سیمان به هم متصل متصل شود.

بخشی از سیمان از سیالاتی که از زمان تشکیل در سنگ به تله افتاده اند، تأمین می گردد، بخش دیگری از آن توسط آب های نفوذی تأمین می شود و بالاخره بخشی از سیمان از حل شدن موضعی برخی از کانی ها و تبلور مجدد آن ها یا تشکیل کانی های جدید تأمین می شود.

در شرایط مساوی از میان دو رسوب آنکه برای مدت طولانیتری تحت تأثیر دیاژنز قرار گرفته باشد، سنگ رسوبی ناشی از سه عامل است:

  • رنگ کانی ها و مواد سازنده ی سنگ
  • رنگ مواد حاصل از هوازدگی کانی های اولیه
  • درصد مواد آلی موجود در سنگ

در برخی از نمونه ها، رنگ، بازتابی از کانی های تشکیل دهنده ی سنگ است.

بطور کلی سنگ های ریزدانه تر، در مقایسه با سنگ های درشت دانه دارای ترکیب مشابه، از رنگ های تندتری برخوردارند.

ساخت و بافت سنگ های رسوبی

« ساخت » به اشکال موجود در توده سنگ در مقیاس صحرایی اطلاق می شود.

« بافت » برای اشکال و ترتیب قرار گرفتن اجزای سنگ در نمونه دستی یا میکروسکپی به کار می رود، استفاده می شود.

گروهی از ساخت ها که همزمان با رسوبگذاری سنگ تشکیل می شوند به نام « ساخت اولیه » موسوم اند. لایه بندی یکی از ساخت های اولیه است. در مقابل ساخت هایی که در اثر تغییرات بعدی ایجاد می شوند، « ساخت ثانویه » گفته می شود.

لایه بندی

رسوبات معمولاً به صورت لایه هایی افقی به روی هم ته نشین می شوند. علت رسوب افقی لایه ها نیروی گرانی(جاذبه) است.

تشکیل لایه ها اساساً به دلیل تغییر در شرایط محیط رسوبگذاری است. به طور کلی وقتی که شرایط محیطی تغییر می کند یا وقتی که پس از یک دوره ی توقف بار دیگر رسوبگذاری آغاز می شود، یک لایه ی جدیدی تشکیل می گردد. دو لایه ی مجاور را سطح تماسشان که « سطح لایه بندی »  نام دارد، از یکدیگر جدا می کند.

در یک توالی رسوبی، لایه های مختلف را برمبنای مشخصات مختلفی از جمله اختلاف در اندازه ی ذرات، رنگ، ترکیب شیمیایی و دانه بندی آن ها، می توان تشخیص داد.

چون هر لایه معرف شرایط محیطی در زمان تشکیل آن است، بررسی ردیفی از سنگ های رسوبی به زمین شناسان امکان می دهد تا تغییرات ایجاد شده در شرایط محیطی ناحیه را در طول زمان بررسی نمایند.

به طور معمول یک لایه بندی ضخیم تر معرف زمان طولانی تر رسوبگذاری است.

بطور کلییک لایه ی رسوبی را می توان به صورت ورقه ای که گسترش دو بعد آن بیشتر از بعد سوم است، درنظر گرفت.

هر لایه دارای یک سطح فوقانی(سقف) و یک سطح تحتانی(کف) است. مجموعه ی سقف ها و کف ها در یک توالی رسوبی « سطوح لایه بندی » را تشکیل می دهند.

در یک مکان خاص کمتر این امکان وجود دارد که بتوان همه ی لایه های رسوبی را، که در طول زمان تشکیل شده اند، ملاحظه کرد، زیرا معمولاً قسمت قابل ملاحظه ای از رسوبات، قبل یا بعد از سخت شدن، توسط فرسایش از بین می رود. از این رو است که گاهی دو لایه ی مجاور هم ممکن است از نظر زمانی فاصله ی زیادی با یکدیگر داشته باشند.

سطح تماس بین دو گروه لایه های با سن متفاوت را « سطح ناپیوستگی » می نامیم.

از دیگر ساخت های مهم سنگ های رسوبی عبارتند از:

لایه بندی متقاطع، لایه بندی دانه بندی شده، اثرهای موجی، ترک های گلی، ساخت حفره ای

برخی از مفاهیمی که در ارتباط با بافت سنگ های رسوبی قابل بررسی است عبارتند از، اندازه ی دانه ها و بلورها، جورشدگی، گردشدگی و آرایش دانه ها

دانه به ذرات تشکیل دهنده ی رسوبات آواری گفته می شود. در محیط های آرام مثل اعماق دریاها شرایط رسوبگذاری یکنواخت است و تغییر در اندازه ی دانه ها محسوس نیست ولی در یک محیط با انرژی متغیر، مثل رودخانه، اندازه ی دانه ها ممکن است از یک لایه به لایه ی دیگر تغییر کند.

تغییر در اندازه ی دانه ها معمولاً در دو جهت دیده می شود. یکی تغییر در جهت قائم که با بررسی آن ها می توان از مسائلی چون جهت ورود مواد تخریبی به حوضه رسوبی اطلاع حاصل کرد.

ذرات رسوبی آواری را برمبنای اندازه شان نامگذاری می کنند. رایجترین روش دسته بندی ذرات در زمین شناسی طبقه بندی ارائه شده توسط « ونتورث » است. در اینجا ذرات بر اساس اندازه ی قطرشان به گروه های « قطعه سنگ »، « قلوه سنگ »، « ریگ » ، « شن » ، « ماسه » ، « لای » و « رس » تقسیم می شوند. زیر تقسیمات این گروه های اصلی نیز با استفاده از مفاهیمی مثل « درشت » ، « متوسط » و  « ریز » انجام شود.

در یک سنگ رسوبی به میزان یک اندازه بودن ذرات « جورشدگی » گفته می شود. بر این مبنا مجموعه ای از ذرات کم و بیش یک اندازه دارای جورشدگی خوب و ذراتی با اندازه های مختلف دارای جورشدگی ضعیف اند.

میزان جوشدگی رسوبات یا سنگ های رسوبی اطلاعات زیادی در مورد فرآیند رسوبگذاری و محیط رسوبی فراهم می کند. به عنوان مثال، رسوبات بادی معمولاً داری جورشدگی خوب اند(اندازه اند)، درصورتی که یک رسوب یخچالی ممکن است از جورشدگی ضعیفی برخوردار بوده و از کناره هم قرار گرفتن ذرات درشت و ریز درست شده باشد.

ذرات تخریبی را به مبنای میزان فرسایش که در حین حمل و نقل تحمل کرده اند، به انواع کاملاً گردشده تا گوشه دار تقسیم می کنیم. فاصله ی حمل بیشتر و محیط های رسوبی پر انرژی و جنس آن بستگی دارد. علاوه بر آن میزان « گردشدگی » رابطه ی مستقیم با تعداد برخوردارهای ذره در طول مسیر حرکتش دارد.

بطور کلی بیشترین گردشدگی در رسوبات بادی و کمترین گردشدگی در رسوبات یخچالی و واریزه ها دیده می شود.

در زمین شناسی برای نشان دادن میزان شباهت دانه های فرسایش یافته به کره از مفهوم « کرویت » استفاده می شود.

« آرایش » و « تراکم » دانه ها نیز از عوامل مؤثر در بافت سنگ های رسوبی می باشند. از عوامل مؤثر در میزان تخلخل، علاوه بر تراکم و آرایش دانه ها، جورشدگی رسوبات است. به طوری که رسوبات یک اندازه و دارای جورشدگی خوب از تخلخل بیشتری برخوردارند.

یک رسوب آواری بالغ معمولاً از ذرات کم و بیش یک جنس درست شده است. درصورتی که در یک رسوب نابالغ ممکن است کانی های نرم و سخت و دانه های سنگ در کنار هم دیده شوند. بنابراین « بلوغ » هم از مواردی است که در بافت سنگ های رسوبی مؤثر است.

در سنگ های رسوبی شیمیایی بافت بر حسب اندازه بلورهای سنگ تعیین می شود. بر این مبنا سنگ به انواع « درشت بلور » ، « متوسط بلور » و ریز بلور تقسیم می شود.

طبقه بندی سنگ های رسوبی

سنگ های رسوبی را می توان بر مبنای منشأ آن ها به دو گروه عمده ی « آواری » و « غیر آواری » تقسیم کرد.

سنگ های رسوبی غیر آواری معمولاً نتیجه ی فعالیت های شیمیایی، زیستیث یا ترکیبی از این دو باشند. و سنگ های آواری معمولاً از تجمع ذرات و قطعات سنگ ها و کانی های قبلی درست شده اند و ممکن است دارای « زمینه » ریزدانه و یک سیمان بلورین باشند.

سنگ های غیر آواری شیمیایی در اثر ته نشین شدن مستقیم مواد محلول در آب ایجاد شده اند و سنگ های غیر آواری زیستی بر تجمعی از پیکر سخت جانداران گذشته اند که توسط مواد بلورین یا زمینه ریزدانه احاطه شده است.

سنگ های آواری بر مبنای بافت و اندازه دانه ها، سنگ های زیستی بر مبنای ترکیب و بافتشان سنگ های شیمیایی بر مبنای ترکیب و اندازه ی بلورهایشان طبقه بندی می شوند.

کنگلومراها

به سنگ های رسوبی آواری، که اجزای تشکیل دهنده ی آن بزرگتر از ماسه باشد، کنگلومرا اطلاق می شود. دانه های کنگلومرا کم و بیش دارای گردشدگی هستند.

کنگلومراها را به انواع رودخانه ای، دریاچه ای و دریایی تقسیم می کنند. بطور کلی کنگلومرا معرف رسوبات خشکی قاعده ای گفته می شود.

« برش ها » گروهی از کنگلومراها هستند که از ذرات گوشه دار و گرد نشده درست شده اند. برش ها ممکن است در محیط های آبی یا در اثر به هم جوش خوردن واریزه های پای دامنه ها یا سنگ های خرد شده توسط گسل ها ایجاد شوند.

ماسه سنگ ها

« ماسه سنگ » به گروهی از سنگ های آواری اطلاق می شود که اندازه ی ذرات آن بین ۲ میلی متر تا ۰۶/۰ میلیمتر باشد.

ماسه سنگ ها بر مبنای اندازه ی ذراتشن به انواع بسیار درشت، درشت، متوسط، ریز و بسیار ریزدانه تقسیم می کنند. فراوان ترین کانی تشکیل دهنده ی سه سنگ ها، کوارتز است.

برخی از مهمترین انواع ماسه سنگ ها عبارتند از:

ماسه سنگ کوارتزیتی؛ ماسه سنگی که قسمت اعظم ذرات و سیمان آن از کوارتز و سیلیس درست شده است.

ماسه سنگ های آهکی، ماسه سنگ های لای دار یا رس دار، ماسه سنگ های کنگلومرایی، گریواک ها، آرکوزها

لای سنگ ها

به گروهی از سنگ های آواری که قسمت اعظم ذراتشان در حد لای باشد لای سنگ گویند. در لای سنگ ها دانه ها اغلب کوارتز است که ممکن است توسط سیمانی سیلیسی و گاه آهکی یا رسی به هم پیوسته باشند.

سنگ های رسی

به کلیه ی سنگ های رسوبی آواری که بیش از ۵۰% ذراتشان در حد رس باشد، سنگ های رسی گویند. سنگ های رسی فراوان ترین سنگ های رسوبی اند. اجزای سازنده ی سنگ های رسی عمدتاً کانی های رسی و گاهی ذرات ریز کوارتز فلدسپات ها و میکاست.

سنگ های رسی از ته نشست مواد تخریبی معلق در آب تشکیل می شوند. این رسوبات که در ابتدا گل رسی نام دارند، پس از سخت شدن و از دست دادن آب، انواع سنگ های رسوبی را می سازند.

سنگ های رسی معمولی: سنگی که بیش از ۹۰% آن از کانی های رسی باشند.

سنگ رسی ماسه دار: سنگ رسی که درصدی از ذرات آن در حد ماسه باشد.

مارن: درصورتی که یک سنگ رسی کمتر از ۲۵% آهک داشته باشد « سنگ رسی آهکی » و درصورتی که مقدار آهک آن بین ۲۵% تا ۵۰% باشد « مارن نامیده » می شود.

شیل: گروهی از سنگ های رسی که بخشی از ذرات آن ها را لای تشکیل داده است.

شیل ها اغلب فسیل دار بوده و فراوان ترین سنگ های رسوبی اند.

انواع مهم شیل عبارتند از : شیل های نفتی، شیل های کربن دار، شیل های آهکی ، شیل های رسی، گل سنگ، آرژیلیت.

سنگ های آهکی:

گروهی از سنگ های شیمیایی یا زیستی یا ترکیبی از این دو که بیش از ۵۰% ترکیب آن ها از کربنات کلسیم می باشد.

سنگهای سیلیسی

کلیه سنگ هایی که بیش از ۵۰% ترکیب آن ها را سیلیس شیمیایی یا زیستی تشکیل داده باشد.

تبخیری ها:

سنگ هایی که در اثر تبخیر بیش از حد آب و رسیدن برخی از مواد محلول به نقطه ی اشباع ته نشین می شود. این سنگ ها بیشتر در دریاچه ها و دریاهای نواحی گرمسیری که از طرفی تبخیر آب بالاست و از طرفی مقدار آب شیرین ورودی از رودخانه ها کم است، تشکیل می شوند.

زغالسنگ ها:

گروهی از سنگ های زیستی که از تغییر شکل باقیمانده ی گیاهان مدفون شده در این رسوبات ایجاد می شوند.

 

 

پاسخی بگذارید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

این فیلد را پر کنید
این فیلد را پر کنید
لطفاً یک نشانی ایمیل معتبر بنویسید.

فهرست