چهرهی زمین همواره در حال دگرگونی است و عاملهایی مانند نیروی گرانش، آبهای جاری، موجهای دریا، باد، یخچالها و حتی انسان، همراه با کنشهای شیمیایی موادی مانند آب، اکسیژن، دیاکسید کربن، اسیدها و مواد دیگر، باعث از همپاشی ساختمان سنگها و خرد شدن آنها می شوند. خردهسنگها همراه با مواد محلول به جاهای پستی مانند دریاها، دریاچهها، کنار رودخانهها، غارها و جاهای دیگر میروند و در آنجا تهنشین میشوند. مواد تهنشین شده، که رسوب نامیده میشوند، در اثرعاملهای گوناگونی، مانند فشار و گرما، به هم پیوسته می شوند و سنگهای سخت و یکپارچهای را میسازند که به آنها سنگهای رسوبی میگویند.
سنگهای رسوبی به علت لایهلایه بودن و نیز داشتن برجای ماندههایی از جانداران گذشته، به زمینشناسان کمک میکنند تاریخ گذشتهی زمین را بازسازی کنند. سنگهای رسوبی در مقایسه با سنگهای آذرین و دگرگونی بخش کمتری از پوستهی زمین را می سازند، اما چون در سطح زمین ساخته می شوند، بخش زیادی از سطح قارهها را پوشاندهاند. این سنگها جای انباشته شدن و جابهجایی آبهای زیرزمینی هستند و به دلیل اندوختههای زغالسنگ، نفت و گاز، نمک، کانیهای آهندار و دیگر کانیهایی که در صنعت ارزش دارند، بسیار مورد توجه هستند.
رسوبگذاری
هنگامی که انرژی یک رود زیاد است، بستر خود و هر چه را که در راه آن است، خراب میکند و خردهها را به خود جابهجا میکند. هنگامی که از انرژی رود کاسته میشود، برای نمونه هنگامی که شیب بستر کاهش مییابد یا حجم آب کاهش مییابد، توان جابهجایی مواد همراه خود را از دست می دهد و تهنشینی آن مواد آغاز می شود. آن مواد رسوبی ممکن است ذرههای حاصل از خرد شدن سنگهای آذرین، دگرگونی و حتی رسوبی باشند. به این گونه رسوبها رسوبهای آواری میگویند.کوارتز، فلدسپات، کانیهای سنگین و سپس میکاها و کانیهای رسی ، از ذرههای رسوبهای آواری هستند.
برخی از رسوبها پیامد فرایندهای شیمیایی و زیستشیمیایی هستند. رسوبهای آهکی درون غارها و رسوبهای ژیپس و نمک خوراکی، از نمونههای فراوان فرسایش شیمیایی هستند. پوستهی آهکی برخی از جانداران دریایی پس از مرگ در کف دریا تهنشین میشود و بخشی از سنگهای رسوبی می شود. این پوششها حاوی کانیهایی از کربناتهای کلسیم، منیزیم، سیلیسیم و گاهی فسفاتها، سولفیدها و اکسیدهای آهن هستند. برخی از سنگهای رسوبی حاصل از آنها در معماری ارزش بسیار دارند.
فعالیتهای آتشفشانهای دریایی و قارهای باعث پرتاپ شدن ذرههای گوناگونی به صورت خاکستر، غبار، تکههای کوچک و بزرگ و مادهی مذاب به پیرامون آتشفشان میشود. این ذرهها رویهم انباشته میشوند و در پی فرایند فرسایش فیزیکی و شیمیایی به جاهای رسوبگذاری برده میشوند این گونه رسوبها را که خاستگاه آتشفشانی دارند، رسوبهای آذرآواری گویند. از برخورد شهابسنگها و گذر دنبالهدارها از نزدیکی زمین نیز اندکی مواد رسوبی با خاستگاه فرازمینی به محیطهای رسوبی وارد میشود. حجم این رسوب در زمانی که جو زمین رقیق بوده، قابل توجه بوده است.
رسوبها در شرایط معینی در دریاها و خشکیها تهنشین میشوند. این شرایط در جاهای گوناگونی فراهم میشوند که از آنها با نام محیط رسوبی یاد میکنند. این محیطها عبارتند از:
1. مخروط افکنه. در دامنهی کوهها و جای برخورد کوه با دشت به وجود میآید. مواد سازندهی آن قلوهسنگ، ریگ و گاهی ذرههای رس است. ذرههای رسوبی آن جورشودگی و گردشدگی ضعیفی دارند. لایههای سازندهی آن نیز متقاطع و نامنظم روی هم قرار گرفتهاند.
2. دشت سیلابی. در زمینهای به نسبت هموار پیرامون رودها به وجود میآید. در زمان سیل و طغیان، رودخانه تا آن جا گسترش مییابد. ماسههایی با جورشدگی به نسبت خوب همراه با تودههایی از گل و لای و رس در آن دیده میشوند. فسیلهای نرمتنان آب شیرین و شاخ و برگ درختان نیز درون آنها یافت میشود. گاهی دارای لایههای متقاطع هستند.
3. دلتا. در جای برخورد رود با دریا یا دریاچه به وجود میآید. ماسههایی با جورشدگی وگردشدگی خوب، با لایههای موازی و در بیشتر جاها متقاطع، در آنها دیده می شود. فسیل نرمتنان آب شور و شاخ و برگ گیاهان نیز درون آنها دیده میشود.
4.تلماسهی ساحلی. در کنارهی دریاهایی که رطوبت کمی دارند به وجود می آید. ذرههایی با جورشدگی و گردشدگی خوب و لایههای متقاطع، در آنها دیده میشود.
5. محیط کولابی. رسوبگذاری در دریاچههایی که در اقلیم خشک بیابانی به وجود آمدهاند، بیشتر از رسوبگذاری شیمیایی است. نمکهای گوناگونی مانند ژیپس، انیدریت، نمک خوراکی، همراه با رسوبهای سیلتی تیره رنگ که گاهی از مواد آلی سرشار است، در آنها تهنشین میشود.
6. محیط ساحلی. جایی است که هنگام جزر از آب بیرون میماند و هنگام مد زیر آب میرود. رسوبهای آن درشت و ریز هستند و از قطعهسنگهای بزرگ تا گل نرم در میان آنها دیده میشود. برجای ماندههای صدف نرمتنان و اسکلت آهکی مرجانها نیز درون آنها یافت میشود.
7. فلات قاره. جایی است که از سطح آب به هنگام جزر آغاز میشود و تا ژرفای 200 متر ادامه مییابد. رسوبهای این محیط از نظر ویژگی و پراکنش گوناگونی زیادی دارند، زیرا شدت موجها و جریانهای دریایی و ورودی رودها در این جا متفاوت است. در اینجا ماسه فراوان است. در دهانهی رود لای و رس نیز فراوان است. رسوبهای آهکی نیز به فراوانی دیده میشود. همچنین صخرههای مرجانی در آنجا به وجود میآید.
8. محیط عمیق. از ژرفای 200 متر به پایین دریا گفته میشود. دارای دو نوع رسوب اصلی است: رسوبهای بسیار دانهریزی که از قارهها آمدهاند، اما به دلیل سبکی در جاهای کمعمق رسوب نکردهاند. این مواد را گلهای دریایی میگویند که رنگ آنها ممکن است سبز، آبی ، قرمز یا زرد باشد. نوع دیگر رسوبهای این محیط از دستهی رسوبهای آلی و بیشتر از برجای ماندههای اسکلت جانداران ریز دریایی، یعنی پلانکتونها، است که پوشش آهکی یا سیلیسی دارند.
دیاژنز: سنگزایی
پس از انباشته شدن رسوبها در محیطهای رسوبی ممکن است فرایندهای فیزیکی و شیمیایی گوناگونی در آنها رخ دهد که به سنگشدن آنها بینجامد. به مجموعهی فرایندهای فیزکی و شیمیایی که پس از رسوبگذاری و طی روند سنگشدن رخ میدهد، دیاژنز یا سنگزایی میگویند. عاملها و فرایندهای زیر در روند سنگزایی دخالت دارند:
1.گرما. هر چه از سطح زمین به پایین برویم، گرما افزایش می یابد. افزایش گرما بر سرعت واکنشهای شیمیایی می افزاید و بیرون رفتن آب و خشک شدن رسوبها را ممکن میسازد.
2. فشار. وزن رسوبهای بالایی فشاری پدید میآورد که مهمترین عمل فیزیکی در سختشدن رسوبهاست. فشار روی رسوبهای لای و رس بیشتر اثر میگذارد. فشار در بیرون رفتن آب و خشکشدن رسوبها نیز اثر دارد.
3. از دست دادن آب. گرما و فشار برآمده از وزن لایههای بالایی باعث خشک شدن رسوب می شود، اما از دست دادن آب در دمای معمولی روی سطح زمین نیز رخ میدهد.
4. سیمانی شدن. آبهای زیرزمینی هنگام جابهجا شدن از بین سوراخها و شکافهای میان رسوبها، مواد محلول در خود را به صورت سیمان بین ذرههای رسوبی جا میگذارند که باعث به هم پیوستن آنها میشود. گاهی سیمان از خود رسوبها فراهم میشود.
5. بلوری شدن دوباره. در این فرایند یک کانی به حالت پایدارتری درمیآید. برای نمونه، صدف جانداران دریایی به صورت آراگونیت است، اما پس از مرگ جاندار به صورت کلسیت در میآید که پایدارتر است. در این فرایند تغییری در ترکیب شیمیایی کانی رخ نمیدهد، اما بلوریشدن دوباره باعث پر شدن سوراخها و شکافهای خالی میشود.
6. واکنشهای زیستشیمایی. در ژرفای 75 متری، هر گرم لجن کف دریا نزدیک 63 میلیون باکتری در خود دارد. این باکتریها در پدید آمدن نفت، زغالسنگ و کانیهایی چون دولومیت پیریت نقش دارند. برای نمونه، باکتریهای ناهوازی اکسیژن مورد نیاز خود را از ترکیبهای سخت نشدهای مانند 4 FeSOبه دست میآورند و مواد سختی مانند FeSرا برجای میگذارند.
7. زمان. به تنهایی در سنگشدن رسوبها نقش ندارد، اما نقش عاملهای دیگر طی زمان پر رنگ میشود. برای نمونه، رسوبهای نرم گل سفید اگر چند لحظه در فشار 6000 اتمسفر بمانند، تغییر چندانی پیدا نمیکنند، اما اگر برای 17 سال در همین فشار بمانند، سنگ آهک سختی میشوند.
بافت سنگهای رسوبی
از بافت سنگهای رسوبی میتوان چیزهایی دربارهی سرگذشت سنگ رسوبی، از جمله راهی که طی کرده است و چگونگی محیط رسوبگذاری، برداشت کرد. سه نوع بافت اصلی را در سنگهای رسوبی می توان شناسایی کرد: بافت آواری و دو بافت ناآواری که بلورین و اسکلتی نامیده میشوند.
1. بافت آواری. از ذرههای ریز و درشت درست شده است. در این بافت علاوه بر اندازهی ذرهها، میزان یک اندازه بودن ذرهها، که به آن جورشدگی میگویند، نیز مورد توجه است. از میزان جورشدگی میتوان اطلاعاتی پیرامون فرایند رسوبگذاری و محیط رسوبگذاری به دست آورد. برای نمونه، رسوبهای بادی دارای جورشدگی خوب و رسوبهای یخچالی دارای جورشدگی اندک هستند. میزان گردشدگی ذرهها نیز مهم است که به سختی و جنس ذرهها، میزان برخوردهاییکه ذرهها با هم داشتهاند، درازی راهی که طی شده و انرژی جابهجا کننده، بستگی دارد.
2. بافت بلورین. این بافت را در سنگهای رسوبی شیمیایی میتوان دید. طی فرایند سنگزایی، مواد محلول در آب به طور مستقیم بلوری میشوند یا در پی بلوریشدن دوباره، شبکهی به همپیوستهای از بلورهای از پیش موجود، پدید میآید. بلورها ممکن است با چشم دیده شوند(درشتبلور) یا برای دیدن آنها به میکروسکوپ نیاز باشد(ریزبلور). اگر بلورهای سنگ از دو اندازهی متفاوت باشند، اصطلاح پورفیروبلاستیک را برای آن بافت به کار میبرند.
3. بافت اسکلتی. این بافت از گردهمآمدن بخشهای سخت بدن بیمهرگان دریایی و پوششهای سیلیسی یا آهکی پلانکتونها به وجود میآید. صدفها و پوششهای سخت پس از مرگ جانداران روی هم انباشته میشوند و گاهی سیمانی آنها را به هم پیوند میدهد. بافت سنگ به دست آمده شبیه بافت آواری است، اما ذرههای سازندهی آن بخشهای سخت جاندارن است.
خانوادههای سنگهای رسوبی
سنگهای رسوبی را در دو گروه سنگهای آواری(ناشی از فرسایش فیزیکی) و ناآواری(ناشی از فرسایش شیمیایی و زیستشیمیایی) جای میدهند. سنگهای آواری را بر پایهی اندازهی ذرهها در چهار خانوادهی بزرگتر از ماسه، به اندازهی ماسه، به اندازهی لای و کوچکتر از لای طبقهبندی میکنند.
1. بزرگتر از ماسه: ذرههای آن از 2 میلیمتر بزرگتر است.
الف) کنگلومرا، که ذرههای آن کم و بیش گرد شده است و در میان سیمانی از سیلیس، آهک یا رس جای گرفتهاند.
ب) برش که ذرههای آن گوشهدار است و جورشدگی خوبی ندارند و در پی فعالیتهای ورقههای قارهای، فعالیتهای آتشفشانی یا رسوبگذاری در یخچالها پدید میآیند.
2. به اندازهی ماسه: ذرههای آن بین 06/0 تا 2 میلیمتر است.
الف) ماسهسنگهای کوارتزی، که بیش از 90 درصد ذرههای آن از کوارتز است.
ب) آرکوز، که 25 درصد ذرههای آن از فلدسپاتها و بیش از 50 درصد آن از کوارتز است.
ج) گریواک، که بخش زیادی از آن از کوارتز و فلدسپاتهاست، اما کانیهای تیرهای مانند میکا، هورنبلند و پیروکسن نیز در آن دیده میشود.
3. به اندازهی لای: ذرههای آن بین 06/0 تا 002/0 میلیمتر است.
الف) لای سنگ، از ذرههای کوارتز درست میشودکه سیمانی از جنس سیلیس، آهک یا حتی رس آنها را به هم پیوند میدهد. به این سنگها سنگ سیلتی یا فورشسنگ نیز میگویند و اگر نیمی از ذرههای آنها از رس باشد، به آنها گلسنگ نیز گفته میشود.
ب) لس، در پی سخت شدن رسوبهای بادی به وجود میآید. لسها به طور معمول زردرنگ هستند و ذرههای آنها بیشتر از کوارتز، فلدسپات، کلسیت، میکا، کانیها آهندار و کانیهای رسی است.
4. کوچکتر از لای: ذرههای آن از 002/0 میلیمتر کوچکتر است.
الف) سنگهای رسی، بیش از نیمی از ذرههای آنها از ذرههایی به اندازهی لای کوچکتر است. کانیهای رسی (سیلیکاتهای آبدار)، کوارتز، فلدسپات و میکا به فراوانی در آنها دیده میشود.
ب) مارن، گونهای سنگ رسی است که میزان کربنات کلسیم آن بین 25 تا 50 درصد است. اغلب مارنها به رنگ خاکستری دیده میشوند، در خود فسیل دارند و با اسیدکلریدریک میجوشند.
ج) شیل، به گروهی از سنگهای رسی یا حتی لایسنگها گفته میشود که در پی فشارهای کوهزایی، کم و بیش حالت ورقهای از خود نشان میدهند. شیلها در خود فسیل دارند و از برخی از آنها، که شیل نفتی نامیده میشوند، پس از تقطیر نفت به دست میآید.
سنگهای ناآواری را نیز در چهار خانوادهی سنگهای آهکی، سنگهای سیلیسی، سنگهای اشباعی و زغالسنگها جای میدهند.
1. سنگهای آهکی: بیش از نیمی از ترکیب آنها را کربنات کلسیم میسازد.
الف) سنگ آهک معمولی، بیش از 90 درصد آن از کربنات کلسیم است. به رنگ شیری تا کرم دیده میشود. هنگام شکستن دارای لبههای تیز میشود.
ب) چاک(گل سفید)، سنگ آهک نرم و سفیدی است که بیشتر از اسکلت جانداران میکروسکوپی درست شده است.
ج) کوکینا، به طور کامل از صدف جاندران دریایی درست شده است.
د) تراورتن، سنگ آهک به نسبت خالصی است که در خشکیها دیده میشود و از رسوبگذاری آب چشمههای حاوی کربنات کلسیم درست میشود.
ه) دولومیت، سنگ آهکی است که اندکی منیزیم دارد. در مقایسه با سنگ آهک معمولی تیرهتر است و اسیدکلریدریک رقیق بر آن بی اثر است.
2. سنگهای سیلیسی: بیش از نیمی از ترکیب آنها را سیلیس شیمیایی یا زیستی میسازد.
الف) چرت، نوعی سنگ سیلیسی با دانههای ریز که فلینت(سنگ آتشزنه)، ژاسب(چت قرمز) و سنگ محک(چرت سیاه) از نمونههای شاخص آن است.
ب) دیاتومیت، بیش از نیمی از ترکیب آن را پوستهی جانداران تکسلولی به نام دیاتومه میسازند.
ج) تریپولی، یا سنگ سمباده که بیشتر از کلسدونی درست شده و از هوازدگی دیگر سنگهای سیلیسی به وجود میآید.
3. سنگهای اشباعی: از تهنشینی یونها در محیطهای رسوبی پدید میآیند.
الف) سنگ نمک، از کانی هالیت درست شده و اگر ناخالصیهایی از اکسیدهای آهن یا رس داشته باشد، به رنگ زرد تا قرمز در میآید.
ب) سنگ گچ، از سولفات کلسیم درست شده و به دو صورت بیآب(انیدریت) و آبدار(ژیپس) یافت می شود.
4. زغالسنگها: از پیکرهی گیاهان که در لابهلای رسوبها جای گرفتهاند، درست میشوند.
الف) تورب، بین 45 تا 60 درصد کربن دارد و آن را زغالسنگ نارس میدانند.
ب) لیگنیت، بین 60 تا 70 درصد کربن دارد و به رنگ قهوهای تیره است.
ج) زغالسنگ معمولی، بین 70 تا 90 درصد کربن دارد و به رنگ سیاه براق است.
د) آنتراسیت، بین 90 تا 95 درصد کربن دارد. براق و سیاهرنگ است، اما دست را سیاه نمیکند.
ه) گرافیت، کربن 100 درصد خالص است که به صورت ورقههای نازک روی هم جای گرفتهاند.
دیدگاهها و تجربههای کاربران
پرسش، تجربه یا نکته تخصصیتان را بنویسید؛ پاسخهای مفیدتر با رأی کاربران برجسته میشوند.
فیلتر دیگری را امتحان کنید یا اولین تجربه مفید را شما بنویسید.