تاریخچه سنگ شناسی

ریشه لغوی سنگ‌های آذرین(Igneous rocks) نام خود را از واژه Ignis گرفته‌اند که در لاتین به معنای "آتش" است.سنگ آذرین هماسنگاین سنگ‌های پرورده آتش، زمانی توده‌های داغ و مذاب را به نام ماگما تشکیل می‌داده‌اند، که باتوجه به سرد شدن تدریجی ماگما، آن‌ها را به سنگ سخت و جامد تبدیل کرده است. بنابراین گدازهایی که از دهانه آتشفشان فوران کرده و بر سطح زمین جاری می‌شود، به سرعت سرد و سخت شده و سنگی آذرین را بوجود می‌آورد.بخش‌های یک توده نفوذی ماگماتاریخچه و سیر تحولیاغلب مولفین یونانی و رومی، آتشفشان‌ها، فعالیت‌های آتشفشانی و زمین لرزه‌ها را توصیف می‌کردند. استرابون جغرافیدان و مورخ یونانی (63 قبل از میلاد ـ 20 بعد از میلاد ) فعالیت‌های آتشفشانی اتنا، سوما ـ وزوو و جزایر لیپاری را توصیف کرد. او آتشفشان‌ها را به منزله دریچه‌های اطمینان تلقی می‌نمود که از آنها مواد سیال خارج می‌شود.در قرن هیجدهم اولین مناظرات و مباحثات تند و شدید درباره ماهیت و منشا سنگ‌ها در گرفت. در مباحثات منشا سنگ‌ها مناظراتی بین دسته و گروه‌های زیر وجود داشت:در یک طرف نپتونیست‌ها فرار داشتند و در طرف دیگر ولکانیست‌ها و پلوتونیست‌ها· نپتونیست‌ها معتقد بودند که سنگ‌های پوسته متوالیا در یک اقیانوس اولیه ته‌نشین شده‌اند و به نظر آنها بازالت و گرانیت هر دو سنگ‌هایی هستند که در این اقیانوس بزرگ را سبب شده‌اند.· پلوتونیست‌ها اعتقاد داشتند که زمین از انجماد مواد مذاب و داغ بوجود آمده است و گرانیت را یک سنگ نفوذی داغ به شمار می‌آوردند.در سال 1825 واژه ماگما و مفهوم منحصر به فرد ماگمای اولیه توسط اسکراپ عنوان شد.سرجیمزهال بین سال‌های ( 1761 ـ 1832 ) به همراه ریمور ( 1726 ) و اسپالانزانی (1794) و جورج وات (1804) پیترولوژی تجربی را پایه‌گذاری کردند.در سال 1844 چاربز داروین (1882ـ 1809) اظهار داشت که انواع مختلف سنگ‌های ماگمایی ممکن است از یک ماگمای اولیه اشتقاق یافته باشند به شرط آنکه ترکیب ماگما با تبلور و جدایش یک یا چند کانی مشکل سنگ‌ها تغییر یابد.در سال 1850 هنری کلیفتون سوربی ( 1826ـ 1908 ) جهت مطالعه میکروسکوپی، اولین مقطع نازک سنگ‌ها را تهیه کرد.اوایل سال 1861 روش طبقه بندی شیمیایی سنگ‌ها را ابداع کرد و در اواخر قرن نوزدهم و اوایل قرن بیستم برخی از روش‌های نمایش شیمیایی و نهایتا طبقه‌بندی شیمیایی سنگ‌ها پا به عرصه ظهور نهاد ( موینسون ـ لسینگ 1899، کراس، ایدینگز، پیرسون و واشنگتن 1903، اوسان 1919، نیگلی 1920، فون ولف 1922 ).آلفرد لوتاروگز ( 1915 ) از کتابش تحت عنوان « منشا قاره‌ها و اقیانوسها »، اصل و ریشه سوالات پزولوژیستها را به مفهوم تغییر ناپذیری قاره مربوط دانست.در سال 1969 موریس و ریچادر ویلژوئن اولین توصیف دقیق شیمیایی و سنگ شناسی یک سری جدید و مهم سنگ‌های آتشفشانی را که واجد انواع اولترامافیکها بود، منتشر ساختند.از آن زمان تا به امروز سنگ شناسی آذرین همانند دیگر رشته‌های علوم فراز و نشیبهای بسیاری را پشت‌سر گذاشته و با کوشش پیشگامان علم پترولوژی تجربی، بررسی شرایط تشکیل کانی‌ها و سنگ‌ها، به‌ ویژه سنگ‌های آذرین و دگرگونی رو به رونق نهاد.انواع سنگ‌های آذرینانجماد ماگما به سنگ‌های آذرین، یا در سطح زمین صورت می‌گیرد و یا در داخل پوسته زمین، بنابراین بر حسب اینکه ماگما در کجا منجمد شود دو گروه سنگ آذرین خواهیم داشت.· سنگ‌های آذرین خروجی· سنگ‌های آذرین نفوذیسنگ‌های آذرین خروجی چطور بوجود می‌آیند؟سنگ‌های آذرینی از انجماد ماگما در سطح زمین بوجود می‌آید و بنابراین به آن سنگ‌های آذرین خروجی می‌گویند.سنگ‌های آذرین نفوذی:به آن دسته از سنگ‌های آذرین که از انجماد ماگما در داخل پوسته زمین تشکیل می‌گردد سنگ‌های آذرین نفوذی گفته می‌شود.سنگ‌های آذرین نفوذی خود در پوسته زمین به اشکال مختلفی منجمد می‌شوند.انواع اشکال سنگ های آذرین :• لاکولیت‌ها• سیل‌ها• دایک‌ها• لوپولیت‌ها• پاتولیت‌ها• فاکولیت‌ها• استوک‌هاانواع سنگ‌های آذرین از نظر رنگ· سنگ‌های آذرین فلسیک یا روشن· سنگ‌های آذرین مافیک یا تیره· سنگ‌های آذرین بینابینیسنگ شناسی دگرگونی (Metamorphic Rocks)ریشه لغویواژه دگرگونی، که از کلمه لاتین Metamorphic به معنای تغییر شکل گرفته شده است، و به این موضوع اشاره دارد که سنگ اولیه، شکل اصلی خود را تغییر داده و به شکل جدید در آمده است.دید کلیسنگ‌های دگرگونی، سنگ‌هایی هستند که از تغییر شکل سنگ‌های قبلی به علت تغییر شرایط فیزیکی ( فشار ـ دما) یا شیمیایی و در حالت جامد به‌وجود می‌آیند. پدیده دگرگونی به محو و ناپدید شدن یک یا مجموعه‌ای از کانی‌های متبلور سنگ تعبیر می‌شود، این تغییرات ممکن است بر روی سنگ‌های رسوبی که در شرایط سطحی به وجود آمده‌اند یا در سنگ‌های آذرین که از ماگما متبلور گردیده و یا حتی در سنگ‌های دگرگونی حادث شود.در حالت اخیر، شرایط دگرگون شدگی سنگ قبلی تغییر می‌نماید و این پدیده با ظهور و پیدایش یک یا مجموعه‌ای از کانی‌های جدید همراه می‌باشد.بنابراین دگرگونی پاسخی است که هر سنگ در مقابل تغییرات محیط شیمیایی یا فیزیکی از خود بروز می‌دهد و این پاسخ به صورت تجدید تبلور کانی‌های قدیمی به دانه‌های جدید و یا پدیدار شدن کانی‌های نو ظهور و تخریب بعضی دیگر تجلی می‌کند.تاریخچهواژه متامورنیسم برای اولین بار در سال 1820 توسط A.Boueعنوان گردید و جیمز هاتن اولین کسی بود که در کتاب خود به نام فرضیه کره زمین به مفاهیم کلی دگرگونی اشاره نمود.سیر تحولی و رشدElie de Beament و A. Daubre که در اواسط قرن نوزدهم می‌زیسته‌اند، اولین کسانی بودند که دگرگونی ناحیه‌ای و دگرگونی مجاورتی را از هم متمایز کردند و اصطلاح دگرگونی ناحیه‌ای توسط A.Daubre وارد این علم گردید.با عنوان شدن واژه ژئوسنکلینالها توسط J.D.Dana، James Hall و E.Haug در فاصله سالهای بین 1859 و 1910، سنگ‌های دگرگونی ناحیه‌ای معنی و مفهوم دیگری پیدا کرد. این دانشمندان دما و فشار بالا و همچنین حرکات زمین ساختی حاکم بر اعماق این ژئوسنکلینالها را عامل اصلی دگرگونی ناحیه‌ای دانستند.اصطلاح دینامومتامورفیسم در سال 1886 توسط H.Rosenbusch پیشنهاد شد و بعدها دانشمندان دیگری واژه Dynamic را برای دگرگونی کاتاکلاستیک بکار بردند.در فاصله سالهای بین 1870 و 1900، سنگ نگاری میکروسکوپی به وجود آمد.Grubenmann ( 1924 ـ 1850 ) و Niggli سنگ‌های دگرگونی، ناحیه‌ای را بر حسب ترکیب شیمیایی تقسیم‌بندی نمودند که بعضی از زمین شناسان اروپایی هم از آن نامها استفاده می‌کنند.جورج بارو با بررسی زمین شناسی سنگ‌های دگرگونی در اسکاتلند، نشان داد که سنگ‌های دگرگونی این مناطق یک تغییر تدریجی در بافت و ترکیب کانی شناسی دارند و نتیجه این مطالعات باعث کشف زون دگرگونی تدریجی گردید.بررسی زونهای مختلف کانی‌های دگرگونی به کرات و در نواحی مختلف توسط تیلی ( 1925 ) و هارکز ( 1932 ) و Barth ( 1936 ) صورت گرفت ولی در هیچکدام از این مطالعات مساله پیوند بین فرایندهای زمین شناسی و فرایندهای دگرگونی تدریجی به دقت مورد نظر قرار نگرفت.اقسام دگرگونی· دگرگونی اصابتی یا دگرگونی ضربه‌ای· دگرگونی مجاورتی یا دگرگونی حرارتی· دگرگونی دینامیکی یا دگرگونی کاتاکلاستیک· دگرگونی ناحیه‌ای یا دیناموترمال متامورفیسم· دگرگونی انباشتی یا دگرگونی ترفینی یا دگرگونی استاتیک· دگرگونی زیر کف اقیانوسها· دگرگونی هیدروترمال یا دگرسانی هیدروترمالاقسام فابریک‌های دگرگونیسنگ‌هایی که فاقد جهت یافتگی برتر می‌باشند.سنگ‌هایی که دارای جهت یافتگی برتر و شخصی هستند.اقسام رخساره‌های دگرگونی :· رخساره‌های دگرگونی مجاورتی· رخساره‌های دگرگونی بر اثر وزن یا رخساره‌های ترفینی· رخساره‌های دگرگونی ناحیه‌ایسنگ شناسی رسوبیریشه لغویسنگ شناسی رسوبی از دو کلمه Sedimentary به معنی رسوبی و Petrology به معنی سنگ شناسی گرفته شده است.دید کلیسنگ‌های رسوبی به دلیل داشتن منابع مهم نظیر نفت، گاز، ذغال، آهن، اوارنیم و نیز مواد مورد نیاز در مصالح ساختمانی مانند آهک، گچ و غیره از اهمیت خاصی برخوردارند لذا سنگ شناسی رسوبی یکی از مهمترین شاخه‌های علوم زمین محسوب می‌گردد. در حدود 70٪ از سنگ‌های سطح زمین، دارای منشا رسوبی هستند، و این سنگ‌ها عمدتا از ماسه سنگ‌ها، سنگ‌های آهکی، شیل ها و به مقدار کمتری اما با همان معروفیت از رسوبات نمک، سنگ‌های آهندار، ذغال و چوب تشکیل شده است.تاریخچه و سیر تحولیمطالعه سنگ‌های رسوبی از نظر مشخصات ساختی، بافتی و ترکیب شیمیایی آنها، اولین بار در سال 1879 توسط سوربی انگلیسی انجام گرفت. وی مطالعه سنگ‌های رسوبی در مقاطع نازک را برای اولین بار ابداع نمود. بعدها در 1899، کایوی فرانسوی پاره‌ای از مشخصات میکروسکوپی و مشخصات ماکروسکوپی بعضی از سنگ‌های رسوبی در کشور فرانسه را، به صورت مصور تشریح و تفسیر کرد.از آن تاریخ به بعد، به پیروی از کایو، بررسیهای سنگ‌های رسوبی و کوشش اکثر سنگ شناسان، عمدتا بر کانی شناسی و تشخیص کانی‌های تشکیل دهنده این سنگ‌ها متمرکز گردید. که در این میان ماسه سنگ‌ها و رسوبات ماسه‌ای و از میان کانی‌ها هم، کانی‌های سنگین (دارای وزن مخصوص بیش از 2.85)، بیشتر مورد توجه قرار گرفتند.در سال 1919، ونت ورث آمریکایی برای سنجش اندازه ذرات و دانه های تشکیل دهنده رسوبات تخریبی مقیاسی ارائه داد و به کمک مقیاس ونت ورث مطالعه دانه سنجی و تجزیه‌های کمی و مکانیکی رسوبات بر مبنای اندازه دانه ها و فراوانی آنها، میسر گردید.سرانجام در 1933، آدن و کرمباین، مقیاس‌های جدیدتری برای اندازه گیری دانه‌های رسوبی ارائه دادند و در مکانیسم تجزیه‌های مکانیکی رسوبات تخریبی، تسهیلات زیادتری ایجاد کردند. امروز هم، مقیاسهای اندازه گیری متداول برای مطالعات رسوب شناسی و سنگ‌های رسوبی، به نام همین افراد معروف بوده و مورد استفاده سنگ شناسان و رسوب شناسان قرار دارد.گروه‌های اصلی سنگ‌های رسوبی· رسوبات سیلیسی آواریرسوبات سیلیسی آواری (همچنین تحت عنوان رسوبات تریجنوس یا اپی کلاستیک خوانده می‌شوند) آنهایی هستند که از خرده سنگ‌های قبلی که توسط فرآیند فیزیکی حمل و رسوب کرده‌اند، تشکیل شده‌اند.این گروه شامل سنگ‌ها زیر می‌باشد:کنگلومراها :در این سنگ‌ها، مواد دانه درشت گرد شده در زمینه‌ای از مواد دانه ریز قرار دارند.برش‌ها :مواد دانه درشت گرد نشده در زمینه‌ای از مواد دانه ریز قرار دارند.ماسه سنگ‌ها :اندازه دانه‌ها در ماسه سنگ‌ها، کمتر از 2 میلیمتر است.گلسنگ‌ها :اندازه دانه‌ها کمتر از 2 میکرون می‌باشد.· رسوبات بیوژنیک، بیوشیمیای و آلی :رسوباتی هستند که بیشتر منشا بیو ژنیکی، بیو شیمیایی و آلی دارند و شامل:سنگ‌های آهکی :سنگ‌های آهکی می‌توانند هم از طریق ته نشست مستقیم CaCo3 از آب دریا و هم از طریق رسوب کردن اسکلت‌های کربناتی موجودات به وجود آید.چرت‌ها :چرت، یک واژه خیلی کلی برای رسوبات سیلیسی دانه ریز، با منشا شیمیایی، بیو شیمیایی یا بیوژنیکی است.فسفات‌ها :یکی از مهمترین کانی‌های رسوبی فسفات‌ها، آپاتیت می‌باشد.ذغال و شیل نفتی :ذغال و شیل‌های نفتی که از بقایای موجودات زنده قدیمی می‌باشند، انعکاسی از فرآیندهای دیانژ و دگرگونی دارند.رسوبات شیمیایی :این رسوبات منشا شیمیایی دارند و شامل موارد زیر می‌باشند:تبخیر‌ی‌ها:Ø تبخیری‌ها عمدتا رسوبات شیمیایی هستند که پس از تغلیط نمک‌های محلول در آب (بر اثر تبخیر) رسوب کرده‌اند.سنگ‌های آهن‌دار :Ø آهن، عملا بر اندازه چند در صد در تمام سنگ‌های رسوبی وجود دارد، ولیکن بطور غیر معمول، در جایی که مقدار آهن بیش از 15٪ باشد، سنگ‌های آهن‌دار را تشکیل می‌دهد.رسوبات آذر آواری :Ø رسوبات آذر آواری رسوباتی هستند که عمدتا از دانه‌های با منشا ولکانیکی، که از فعالیت‌های آتشفشانی همزمان سرچشمه گرفته‌اند، تشکیل شده‌اند. و شامل موارد زیر می‌باشند:رسوبات اتوکلاستیک :Ø سنگ‌های ولکانوژیکی هستند که توسط برشی شدن در جای لاوا تشکیل شده‌اند.رسوبات پیروکلاستیک – ریزشی :Ø این رسوبات به راحتی از طریق خرده‌های آتشفشانی خارج شده از یک مجرا یا یک شکاف، بر اثر انفجار ماگماتیکی، تشکیل می‌شوند.رسوبات ولکانی کلاستیک – جریانی :Ø این رسوبات توسط انفجارات فورانی در محیط‌های خشکی ایجاد می‌شوند.هیدروکلاستیک‌ها :Ø هنگامی که لاوای خارج شده، با آب تماس پیدا کند، سرد شدن و خاموشی سریع، باعث قطعه قطعه شدن لاوا می‌شود. این قطعات پس از حرکت در آب و دانه دانه شدن رسوبات هیدروکلاستیک را تشکیل می‌دهند.رسوبات اپی کلاستیک :Ø رسوباتی هستند که از حرکت و ته نشست مجدد رسوبات ولکانی کلاستیک ایجاد شده‌اند.اهمیت مطالعه سنگ‌های رسوبیسنگ‌های رسوبی در ادوار گذشته زمین شناسی در محیطهای طبیعی متفاوتی که امروزه وجود دارد، رسوب کرده‌اند. مطالعه این محیطهای عهد حاظر و رسوبات و فرآیندهای آنها به درک بیشتر معادل قدیمی آنها کمک می‌کند.دلایل زیادی برای مطالعه سنگ‌های رسوبی وجود دارد زیرا ارزش اقتصادی کانی‌ها و مواد موجود در آنها کم نیست.سوخت‌های نفت و گاز از پختگی مواد آلی در رسوبات مشتق شده و سپس این مواد به یک سنگ مخزن مناسب، که عمدتاً یک سنگ رسوبی متخلخل است، مهاجرت می‌کند.ذغال، سوخت فسیلی دیگری است که البته در توالی‌های رسوبی نیز وجود دارد.روشهای رسوب شناسی و سنگ شناسی به طور گسترده در پی جویی ذخایر جدید این منابع سوختی و سایر منابع طبیعی مورد استفاده قرار می‌گیرد.سنگ‌های رسوبی بیشتر آهن، پتاس، نمک و مصالح ساختمانی و بسیاری دیگر از مواد خام ضروری را تامین می‌کنند.محیط‌ها و فرآیندهای رسوبی و جغرافیای قدیمی و آب و هوای قدیمی، همگی را می‌توان از مطالعه سنگ‌های رسوبی استنباط کرد. اینگونه مطالعات به شناسایی و درک تاریخ زمین شناسی زمین کمک فراوانی می‌کند. سنگ‌های رسوبی حاوی زندگی گذشته زمین، به فرم فسیل‌ها هستند که اینها مفاهیم اصلی انطباق چینه شناسی در فازوزوئیک می‌باشند.روش های شناسایی سنگ‌های دگرگونیفرآیند دگرگونی دارای فاکتورهای فشار و حرارت هستند.شاخص دگرگونی :• شیستوزیتهo کانی های دارای خاصیت تورق یا سنگ‌های دارای خاصیت کلیواژ در جهت محور B در اثر دگرگونی حرارتی و دفنی تبدیل به شیست می شوند مانند میکا شیست رس شیست، شیل ← سیلت ← شیست کانی های رس نیز بعلت پولک پولک بودن در اثر حرارت ذوب شده وبه سنگ حالت درخشندگی می دهند.• گنایس شدنo کانی های تیره، کانی های روشن را به صورت ابرو و چشم احاطه می کنند.نکته مهم : در فرآیند دگرگونی به طور کلی کانی ها جهت دار می شوند.تشخیص سنگ‌های دگرگونی :کلریت شیست، میکا شیست کانی هایی که دارای خاصیت تورق هستند در اثر شیستوزیته مانند برگ های خشک پائیزی چسبیده بر صفحه کاغذ مشاهده می شوند = برگواره.سیلت – اُنیکس :سنگ مادر کلسیت متبلور است که در اثر فشار زیاد و حرارت کم به اُنیکس تبدیل می شود ← یک پلیمرف کلسیتیمرمر :کلسیت متبلور در اثر دگرگونی به مرمر تبدیل می شود.مرمرنواری:سنگ آهک متبلور در فرآیند دگرگونی مجاورتی (حرارتی) تبدیل به مرمر نواری می شود، بطوری که کانی های تیره مانند یک نوار دور سنگ را فرا می گیرد.آراگونیت :که برخی آن را جز سنگ دگرگونی قرار می دهند.کوارتزیت:یک سنگ مانند ماسه سنگ در اثر دگرگونی دفنی بسیار متراکم و سنگین می شود و تبدیل به کوارتزیت می شود.سرپانتینیت:که در اثر هوازدگی شدید اولیوین به وجود می آید.گرونا:که یک کانی دگرگونی قرمز رنگ و سطح بلور آن در سنگ مانند دانه انار است در اثر شیستوزیته به گِره در می آید و معمولاً همراه با شیست ها است.مرمریت :سنگ آهک متبلور دگرسان می شود به مرمر تبدیل می شود آنگاه در حوضه رسوبی قرار می گیرد و فرآیند دیاژنز در آن جاری می شود و تبدیل به مرمریت می شود.سپاس از اینکه تا انتهای این بخش همراه هماسنگ بودید.