سنگ های دگرگونی چیستند؟ – و چگونه به وجود می آیند؟
سنگ ها معمولا حالت پایدار خود را حفظ می کنند اما اگر تحت شرایط فیزیکی مثل تغییر دما و فشار یا تحت تغییرات شیمیایی در حالت جامد قرار بگیرند، دچار تغییراتی شده و به سنگ های دگرگونی تبدیل می شوند. سنگ های دگرگونی در کتاب علوم پایه هشتم به طور مختصر توضیح داده شده است. در این مقاله نشریه جهان شیمی فیزیک به توصیف این سنگ ها و نحوه به وجود آمدنشان می پردازیم.
سنگ های دگرگونی چیست
سنگ های دگرگونی در اثر تغییر شکل یافتن سنگ های دیگر تحت شرایط فیزیکی و شیمیایی شدید در حالت جامد به وجود می آیند. سنگ های تغییر یافته سنگ ثانویه نامیده می شوند و این تغییرات می تواند روی سنگ های آذرین متبلور شده از ماگما، سنگ های رسوبی سطحی و حتی خود سنگ های دگرگونی اتفاق بیفتد. این سنگ ها ممکن است در نگاه اول شبیه به سنگ های آذرین متبلور شده به نظر برسند ولی با کمی دقت می توان فهمید که کانی های سازنده شان به صورت منظم و طبقه طبقه قرار گرفته اند و دگرگونی هستند.
فرآیند ایجاد سنگ های دگرگونی
اگر سنگ های رسوبی، آذرین و یا دگرگونی به مدت زیادی بدون این که خرد یا ذوب شوند، تحت فشار لایه های بالایی قرار بگیرند، در اثر فشار و گرما و یا جانشینی سیالات دچار تغییرات زیادی شده به طوری که دیگر شباهتی به سنگ اولیه نداشته و تبدیل به سنگ های دگرگونی می شوند. الماس، ماربل، سنگ لوح، کوارتزیت و گنایس نمونه هایی از سنگ دگرگونی هستند. این سنگ ها زیر زمین و در مدت زمان طولانی به وجود می آیند و این مسئله مطالعه روی آن ها را نسبت به مطالعه روی سایر سنگ ها دشوار می کند.
تأثیر دما روی دگرگونی سنگ ها
زیاد شدن دما در اثر شیب زمین گرمایی
هر۳۰ کیلومتری که به اعماق زمین نزدیک می شویم، دما حدود ۱ درجه سانتی گراد زیاد می شود. به طوری که در اعماق ۱۰ تا ۲۰ کیلومتری، دما حدود ۳۵-۶۵ درجه است که برای دگرگون شدن تعدادی از سنگ ها مناسب می باشد.
عوامل تکتونیکی افزاینده دما
در هنگام تشکیل چین ها و گسل ها در پوسته جامد زمین، دما افزایش می یابد در صورتی که این حرکات تکتونیکی به آرامی انجام شوند فایده ای ندارد و گرما پراکنده می شود ولی اگر حرکات شدید باشند، گرمای حاصله می تواند موجب دگرگون شدن سنگ ها شود.
حرکات ناشی از توده ماگمایی
دمای ناشی از حرارت ماگمایی که از اعماق زمین به سمت بالا حرکت می کند، می تواند موجب دگرگون شدن سنگ های درون گیر شود.
تاثیر فشار در دگرگون شدن سنگ ها
فشار وارد شده از وزن طبقات
فشار حاصل از طبقات بالایی که به میزان ۲۵۰ الی ۳۰۰ کیلوگرم بر سانتیمتر مربع به ازای هر کیلومتر عمق است، مانند فشار هیدرواستاتیک عمل کرده و به صورت ایزوتروپ بر سنگ ها وارد می شود. به طور کلی حاصل این نوع فشار ایجاد کانی هایی با وزن مخصوص بیشتر است.
فشار جهت دار
در این حالت فشار وارده، در جهت های خاصی شدید تر است و به صورت ایزوتروپ نیست و در نتیجه آن کانی هایی که در امتداد خاصی هستند یا طویل و متورق اند، به وجود می آید.
فشار آب
این فشار به صورت کم و جزئی است. در اثر واکنش ها و فعل و انفعالاتی که به هنگام دگرگونی رخ می دهد، مقدار اندکی آب تولید می شود که خود، نقش مهمی در تشکیل سنگ های دگرگونی دارد.
انواع دگرگونی ها
دگرگونی دینامیکی یا کاتاکلاستیک
این نوع دگرگونی به تغییر شکل مکانیکی مربوط می شود. اگر دو ناحیه گسلی از کنار هم عبور کنند، در اثر اصطکاک و ساییده شدن، سنگ ها خرد شده و گرما تولید می شود. این نوع دگرگونی معمولا در نقاط باریکی که لغزش روی می دهد، اتفاق می افتند.
دگرگونی حرارتی یا مجاورتی
در دمای بالای ناشی از توده های نفوذی، نوعی دگرگونی به نام دگرگونی مجاورتی رخ می دهد، این نوع دگرگونی محدود به ناحیه کوچکی در اطراف توده های نفوذی می باشد و این ناحیه، هاله دگرگونی نامیده می شود و خارج از این ناحیه دگرگونی رخ نمی دهد.
دگرگونی ناحیه ای
محدوده ای که تحت تاثیر این دگرگونی قرار می گیرد بسیار وسیع بوده و دچار تغییرات زیادی می شود و حاصل آن سنگ های دگرگونی با فولیاسیون بالا است. شیست ها، گنیت ها و اسلیت ها نمونه هایی از سنگ هایی هستند که با دگرگونی ناحیه ای به وجود آمده اند. زمانی که صفحات دو قاره به یکدیگر برخورد می کند، به سنگ های بین آن ها فشار زیادی وارد می شود و این سنگ ها در محل کوه زایی موجب ایجاد سنگهای دگرگونی می شوند و این فشار موجب افزایش ضخامت پوسته و چین خوردگی آن ها می شود. این چین خوردگی سنگ ها را به سمت اعماق زمین که فشار و دما زیاد است می برد.
دگرگونی استاتیک یا انباشتی
در اعماق چند صد متری زمین که دما بیشتر از ۳۰۰ درجه می باشد، سنگ های رسوبی تحت دما و فشار زیاد قرار می گیرند و کانی های جدیدی در این ناحیه تشکیل می شود. زنوئیت ها کانی هایی هستند که در اثر دگرگونی دفنی ایجاد می شوند. این نوع دگرگونی شباهت بسیار زیادی به دیاژنز دارد و در درجات افزایش دما و فشار آن با دگرگونی ناحیه ای قابل مقایسه است.
دگرگونی هیدروترمال یا دگرسانی هیدروترمال
جریان پیدا کردن سیال های داغ و فعال از لحاظ شیمیایی در سنگ ها، به ایجاد دگرگونی با درجه پایین و ایجاد اسکارن و سرپانتین می انجامد.
دگرگونی اصابتی یا ضربه ای
وقتی شهاب سنگ ها با سرعت بسیار زیاد به سنگ ها برخورد می کنند، به دلیل فشار شدید و شوک حرارتی ایجاد شده، سنگ ها دچار دگرگونی اصابتی می شوند.
نام سنگ های دگرگونی
مرمر
کلسیت، کانی اصلی سازنده سنگ مرمر است. این سنگ دارای بلورهای درشت، در هم بافته، متراکم و فاقد تورق می باشد. در مواردی دیده شده است که مواد آلی سنگ های اولیه به صورت نوار و لایه هایی در این سنگ دیده می شوند. این امر به دلیل ایجاد حالت جریانی و تغییر شکل اتفاق می افتد. سنگ مرمر در رنگ های خاکستری متمایل به آبی یا قهوه ای، سفید و صورتی در بازار یافت می شود.
اسلیت
این نوع سنگ دگرگون شده بافتی با دانه های ریز داشته و دارای تورقی خاص به نام رخ اسلیتی است. اختلاف در رنگ یا ابعاد دانه ها، موجب شناسایی اثرات لایه بندی اولیه در تعداد زیادی از اسلیت ها می شود و این سطوح، زاویه ای با سطوح رخ اسلیتی می سازند. کلریت، مسکویت و کوارتز نمونه هایی از کانی های اسلیت هستند ولی بلورشان به قدری کوچک است که تنها با میکروسکوپ دیده می شود. اسلیت نوعی سنگ است که درجه دگرگونی کمی دارد و به طور عمده از شیل تشکیل شده است. این کانی در رنگ های سیاه، قرمز، خاکستری و سبز یافت می شود.
فیلیت
این سنگ شباهت زیادی به اسلیت دارد و تنها تفاوتش با آن در این است که دارای سطوح تورق براق است.
شیست
در این سنگ های دگرگونی به دلیل موازی بودن بلور های درشت تر کانی های صفحه ای، تورق ایجاد می شود. یکی از کانی های صفحه ای اصلی تشکیل دهنده این سنگ میکاها (به خصوص مسکویت) است. کوارتز، گارنت و آمفیبول ها می توانند در این سنگ وجود داشته باشند در حالی که مقدار فلدسپات آن کم است.
گنیس
تورق در گنیس ها از کانی های مختلف، به دلیل داشتن لایه های متناوب ایجاد می شود و این کانی از نظر ترکیب شیمیایی شباهت زیادی به گرانیت دارد. گنیس عمدتا از فلدسپات و کوارتز تشکیل شده است ولی کانی های دیگری چون میکا و سایر کانی های آهن و منیزیم دار نیز ممکن است در آن وجود داشته باشند. ضخامت لایه های متناوبی که نمایانگر تورق هستند، گاهی تا چند سانتی متر می رسد و این لایه های ورقه ای می توانند به صورت لایه هایی از کانی های تیره و روشن ممتد یا لایه های چین خورده و تغییر شکل یافته ای از این کانی ها باشند. گنیس ها جزو فراوان ترین سنگ های دگرگونی محسوب شده و معرف درجه دگرگونی زیاد هستند.
ماربل
در صورتی که سنگ آهک یا دولومیت دچار فرآیند دگرگونی شوند ماربل ایجاد می شود. این سنگ دگرگونی دارای بلورهای درشتی است که عامل شناخته شدن آن از سنگ های کربناتی رسوبی می باشند. کلسیت کانی اصلی تشکیل دهنده بیشتر ماربل ها است البته کانی هایی مثل هماتیت، پیریت، کوارتز، گرافیت، لیمونیت و چند کانی دیگر نیز در ساختار این نوع سنگ وجود دارند. در ایران به اشتباه به جای واژه ماربل از مرمر استفاده می کنند در حالی که مرمر یک سنگ لایه لایه، نیمه شفاف و ریز بلور است.
کوارتزیت
کوارتز کانی اصلی تشکیل دهنده این سنگ است ولی کانی های میکا، فلدسپات، آکانیت و ماربل نیز به مقدار کم در آن دیده می شوند. رنگ طبیعی کوارتزیت سفید است ولی اگر ناخالصی داشته باشد رگه هایی از خاکستری رنگ که به دلیل دگرگون شدن ماسه سنگ های کوارتزیتی به وجود می آیند، در این سنگ های دگرگونی دیده می شود. کوارتزیت به دلیل مقاومت بالایش در ساخت کف و پله استفاده می شود.
کاربرد سنگ های دگرگونی
نوع سنگ دگرگونی، کاربرد آن را تعیین می کند، که تا حد زیادی به مواد معدنی درون سنگ بستگی دارد. دو سنگ دگرگونی که اغلب مورد استفاده قرار می گیرند مرمر و کوارتزیت هستند. مرمر معمولاً در مجسمه سازی و آثار هنری همراه با ساخت و ساز تزئینی استفاده می شود. همچنین اغلب آسیاب می شود و در برخی موارد در پلاستیک، کاغذ و حتی خمیر دندان استفاده می شود.
کوارتزیت احتمالاً بیشتر به دلیل استفاده از آن در آشپزخانه ها به عنوان رومیزی شناخته شده است. کوارتزیت گاهی اوقات خرد می شود و در ساخت خطوط راه آهن استفاده می شود. شیست و اسلیت ممکن است در محوطه سازی استفاده شود، در حالی که اسلیت ممکن است در سقف نیز استفاده شود.
ویژگی سنگ های دگرگونی
- این سنگ ها قبلاً سنگ های آذرین یا رسوبی بودند، اما در پوسته زمین تحت فشار و گرمای بالایی قرار گرفتند و دگرگون شده اند.
- سنگ های دگرگونی دارای بافت های ورقه ورقه و متبلور هستند.
- برخی از سنگ ها دگرگون می شوند و پس از آن سخت تر از قبل می شوند، مانند سنگ مرمر از سنگ آهک، الماس از کربن و کوارتزیت از ماسه سنگ.
- از آنجایی که فسیل های سنگ های رسوبی اولیه در طی دگردیسی از بین رفته اند، سنگ های دگرگونی هیچ فسیلی ندارند.
- این سنگ ها را می توان در همه جا پیدا کرد. سنگ های دگرگونی دانه درشت، سنگ های نامنظم را تشکیل می دهند مانند گنیس.
- سنگ های دگرگونی با دانه های ریز دارای ورقه های بسیار عالی هستند. مانند شیست از شیل.
- نوارهای کوارتز دانه ای و فلدسپات اکثر سنگ های دگرگونی گنیس را تشکیل می دهند.
دو نوع سنگ دگرگونی
اساساً سنگ های دگرگونی سنگ هایی هستند که از نوعی سنگ به نوع دیگر تغییر کرده اند. از نظر فنی، حتی سنگ های دگرگونی نیز می‌توانند به سنگ های دگرگونی جدیدی تبدیل شوند.
فشار زیاد، فرآیندهای شیمیایی یا گرمای شدید سنگ های دگرگونی را به سنگ جدید تبدیل می کند. قرار گرفتن در معرض این عوامل باعث تغییر ساختار کانی شناسی سنگ به همراه بافت و ترکیب شیمیایی آن می شود. به طور معمول، این فرآیند در اعماق پوسته زمین اتفاق می افتد.
بطور کلی دو نوع سنگ دگرگونی وجود دارد: ورقه ای و غیر ورقه ای. سنگ های دگرگونی ورقه ای دارای ظاهر لایه ای، راه راه یا نواری هستند که ناشی از گرمای غیرمستقیم زیاد (نه تماس مستقیم با ماگما) یا فشار مستقیم است. از سوی دیگر، سنگ های دگرگونی غیر ورقه ای این فرآیند را طی کرده اند اما ظاهری لایه ای یا راه راه ندارند.
سنگ دگرگونی مثال
بازالت، مرمر، سنگ آهک، ماسه سنگ، کوارتزیت، تراورتن، اسلیت، گنیس، لاتریت و گرانیت سنگ های دگرگونی هستند. استفاده از این سنگ ها در ساخت و ساز به دلیل سازگاری با محیط زیست برای ساکنان سیاره زمین و افزایش طول عمر ساختمان مفید است.
سنگ های دگرگونی کلاس چهارم
سنگ های دگرگونی در درس علوم کلاس چهارم برای آشنایی دانش آموزان با این سنگ ها شرح داده شده است. در این مبحث دانش آموزان با انواع سنگ های دگرگونی و کاربردهای آنها آشنا می شوند.
سنگ های دگرگونی علوم هشتم
مبحث سنگ های دگرگونی علوم هشتم به شرح فرآیند تشکیل این سنگ ها پرداخته و کاربرد آنها را شرح می دهد. دانش آموزان کلاس هشتم با انواع این سنگ ها آشنا شده و کاربردهای آنها را یاد می گیرند.
