سنگ ها در اطراف ما مختلف هستند .سنگها جامداتی کم و بیش سخت با منشا طبیعی که از مواد معدنی ساخته شده اند و از نظر ویژگی های مختلف مثل صافی، رنگ، زبری نوع، اندازه ذرات تشکیل دهنده و سختی با یکدیگر متفاوت هستند که به سه گروه بزرگ رسوبی، دگرگون و آذرین تقسیم می شوند. در این نوشته از دیبامگ قصد داریم مراحل تشکیل سنگ های رسوبی که در علوم تجربی هشتم، فصل ۱۲ آمده شده است را بیان کنیم.
منظور از سنگ رسوبی چیست؟
سنگ رسوبی (Sedimentary rock) سنگ‌هایی هستند که از ته‌نشینی رسوبات (معدنی و آلی) موجود در سیالات و سپس فشرده شدن این رسوبات تشکیل می‌شوند. تبخیر آب‌های فوق اشباع از عناصر محلول نیز سنگهای رسوبی مثل هالیت ایجاد می‌کند.
به عبارت دیگر در صورت حمل و نقل رسوبات توسط فرایندهای طبیعی مثل باد و آب و ته نشینی رسوبات در آب چشمه، رودخانه، دریا و یا اقیانوس و سپس انباشته شدن و فشرده شدن رسوبات با گذر زمان، سنگهای رسوبی ایجاد می‌شوند.
سنگ های رسوبی در سطح زمین و یا در نزدیکی سطح زمین ایجاد می‌شوند و لایه‌ای بودن، از ویژگی‌های بارز سنگهای رسوبی است.
روش های تشکیل سنگ های رسوبی
- بر اثر انجام واکنش های شیمیایی مانند قندیل های داخل غارهای آهکی و سنگ تراورتن
- در اثر تبخیر آب دریاچه مانند:سنگ گچ و سنگ نمک (به این سنگ ها، سنگ رسوبی تبخیری می گویند)
- از تجمع صدف، خرده های اسکلت جانداران دریایی و یا بقایای گیاهی
- چسبیدن یا سیمان شدگی مثل ماسه سنت که از بهم چسبیده شدن ماده های ناپیوسته به وسیله مواد چسبنده ایجاد می شود.
عامل اصلی چسبندگی ذرات تشکیل دهنده سنگ ها
- سیمان
- ذرات رس
- سیلیس
مراحل تشکیل سنگ های رسوبی
چندین عامل در شکل گیری سنگهای رسوبی نقش دارند. این عوامل که در واقع فرایندهای زمین شناسی هستند و وجودشان برای تشکیل سنگ های رسوبی الزامی است عبارتند از:
- فرسایش (Erosion)
- هوازدگی (weathering)
- انحلال (Solution)
- رسوب (Precipitation)
- سنگ شدگی (lithification)
هوازدگی اولین مرحله تشکیل سنگ رسوبی
فرسایش و هوازدگی شامل اثرات باد و باران است که به آرامی سنگهای بزرگ را به سنگهای کوچکتر و در نهایت رسوب تبدیل می‌کند. فرسایش و هوازدگی، سنگها و حتی کوه‌ها را به رسوباتی مانند شن و گل تبدیل می‌کند.
هنگامی که سنگ ها در سطح زمین و یا در نزدیکی سطح زمین قرار گیرند، هوازدگی را تجربه خواهند کرد. هوازدگی خود شامل هوازدگی فیزیکی (Physical weathering) و هوازدگی شیمیایی (Chemical weathering) است و زمانی رخ می‌دهد که سنگهای سطح زمین در معرض اتمسفر (جَو) و هیدروسفر قرار گیرند. انحلال، هیدرولیز (آبکافت) و اکسیداسیون نمونه هایی از هوازدگی شیمیایی هستند.
مثال‌هایی از هوازدگی فیزیکی نیز عبارتند از یخ زدگی و انقباض و انبساط حرارتی و همچنین شکستن سنگها ناشی از رشد ریشه های گیاهان. به بیان ساده، اگر آب در رگه‌ها و شکستگی‌های سنگ نفوذ کند و در فصل سرما، این آب یخ بزند، افزایش حجم ناشی از یخ زدن آب، باعث شدید شدن و وسیع شدن ترک یا ترک‌های قبلی شده و امکان شکستن سنگ فراهم می‌شود. به این ترتیب، سنگ به قطعات کوچکتر تبدیل می‌شود. فرسایش و هوازدگی‌های فیزیکی و شیمیایی، در نهایت می‌توانند خاک، ریزه‌های سنگی تحکیم‌نشده و اجزای محلول در آب‌های زیرزمینی تولید کنند.
فرسایش
فرسایش فرآیندی است که طی آن، محصولات هوازدگی به صورت جامد و یا به صورت اجزای محلول به دور از محل هوازدگی منتقل می‌شوند تا در نهایت به صورت رسوب، ته نشین شوند. بنابراین، فرآورده های هوازدگی طی فرآیندی به نام فرسایش، از سنگ منشأ خود (سنگ اصلی) جدا می‌شوند و سپس به محل ته نشست منتقل می‌شوند. به این ترتیب، تمام ذراتی که از سنگ اصلی جدا شده بودند، در محل ته نشست، رسوب را تشکیل می‌دهد تا در مراحل بعد، فشرده شده و تشکیل سنگ رسوبی را بدهد. اما ته نشینی دانه‌ها و رسوب آن‌ها در نتیجه فرایندهای طبیعی زیر رخ می‌دهد:
- ته نشینی از مواد متحرک مثل آب و باد.
- ته نشینی به واسطۀ ذوب شدن یخ ها.
- رسوباتی که از لغزش توده های سنگ و خاک به سمت سرازیری و در پاسخ به گرانش زمین نهشته می‌شوند.
- رسوب کردن بر اثر بارش باران.
محصولات محلول حاصل از هوازدگی تحت شرایط دما و فشار پایین که در سطح زمین یا نزدیک آن وجود دارد هستند.
انحلال
انحلال شکلی از هوازدگی -هوازدگی شیمیایی- است. با این فرآیند، آبی که کمی اسیدی است به آرامی سنگ را در خود حل می کند.
ته نشینی (رسوب)
رسوب و سنگ شدگی فرآیندهایی هستند که سنگها یا کانی‌های جدید را می‌سازند. تشکیل کانی و سنگ از ته نشینی مواد شیمیایی موجود در آب، رسوب کردن نام دارد. به عنوان مثال، هنگامی که یک دریاچه طی هزاران سال خشک می‌شود، ذخایر معدنی موجود در آب دریاچه به دلیل تبخیر و از بین رفتن آب، ته نشین شده و به اصطلاح رسوب می‌کنند.
چنین حالتی در دره مرگ کالیفرنیا اتفاق افتاده است. فرسایش، هوازدگی و انحلال، مواد اولیه سنگهای رسوبی جدید را ایجاد می‌کنند. بسته به سنگ منشاء، میزان فرسایش و محیط ته نشست، انواع مختلف سنگ رسوبی شکل می‌گیرد. محیط های مختلف و بسیار متنوعی در کرۀ زمین وجود دارد که ته نشینی رسوبات در هر یک از آن ها، می تواند منجر به شکل گیری نوع خاصی از سنگ های رسوبی شود. به شکل زیر نگاه کنید؛ این محیط ها در شکل زیر به تصویر کشیده شده است.
سنگ شدگی آخرین مرحله تشکیل سنگ رسوبی
دیگران چه می‌خوانند؟پس از رسوب، نوبت به سنگ شدگی می‌رسد. در واقع تا سنگ شدگی رخ ندهد، سنگ رسوبی تشکیل نخواهد شد. مهمترین عاملی که موجب سنگ شدگی می‌شود، فشار ناشی از وزن رسوبات و لایه‌های بالایی بر رسوبات زیرین است. طی این فشار، مولکول‌های آب نیز از لابه لای رسوبات خارج می‌شوند. هنگامی که رسوبات دفن و فشرده می‌شوند، به سنگ تبدیل می‌شوند. فرآیندهای دفن، تراکم و سیمان شدگی که منجر به سنگ‌سازی می‌شود، در مجموع دیاژنز نامیده می‌شود. دیاژنز می‌تواند در اعماق زیر سطح زمین و در دمای بالا رخ دهد، اما نه آنقدر عمیق و داغ که باعث دگردیسی (metamorphosis) شود.
انواع سنگ های رسوبی
انواع سنگهای رسوبی شامل سنگهای آواری و غیر آواری (شیمیایی) است. این تقسیم‌بندی بر اساس نحوۀ شکل‌گیری سنگ است. سنگهای رسوبی شیمیایی خود به دو دستۀ آلوکمیکال و ارتوکمیکال طبقه‌بندی می‌شوند. ماسه سنگ، رس سنگ، سیلت سنگ و کنگلومرا از سنگهای آواری رسوبی هستند. برخی سنگهای آهکی در گروه آلوکمیکال‌ها قرار می‌گیرند. سنگ نمک که مستقیما از تبخیر آب دریاچه‌ها نهشته می‌شود، یک سنگ ارتوکمیکال است.
سنگ های رسوبی آواری (کلاستیک)
سنگ رسوبی آواری یا تریجنیوس به سنگ های رسوبی گفته می‌شود که از انتقال رسوبات توسط نیروی جاذبه، جریان‌های گلی، آب جاری، یخچال‌های طبیعی و باد و سپس نهشته شدن این رسوبات در مکان‌های مختلف (مثلاً در تپه‌های بیابانی، روی مخروط‌افکن‌ها، در میان قفسه‌های قاره‌ای و در دلتای رودخانه‌ها) شکل گرفته‌اند. سنگهای آواری بر اساس اندازه دانه‌هایی که سنگ را تشکیل می‌دهند و همچنین میزان گرد بودن دانه‌ها طبقه‌بندی می‌شوند.
رسوباتی که سنگ های رسوبی آواری را می‌سازند، می‌توانند آلی و یا معدنی باشند. به این ترتیب، دو دسته از سنگهای آواری تشکیل می‌گردد:
- سنگ های آواری آلی.
- سنگ های آورای غیرآلی (معدنی).
سنگ رسوبی شیمیایی (آلوکمیکال و ارتوکمیکال)
سنگ های رسوبی شیمیایی را می‌توان در قسمت‌های مختلف کرۀ زمین، از اقیانوس گرفته تا صحراها و غارها، یافت. به عنوان مثال، بیشتر سنگهای آهکی در کف اقیانوس از رسوب کربنات کلسیم و بقایای جانوران دریایی با پوسته تشکیل می‌شوند. اگر سنگ آهک در خشکی یافت شود، می‌توان حدس زد که منطقه قبلاً زیر آب بوده است. تشکل‌های غار نیز در واقع سنگهای رسوبی هستند، اما به‌طور بسیار متفاوتی تولید می‌شوند.
استالاگمیت‌ها و استالاکتیت‌ها زمانی تشکیل می‌شوند که آب از سنگ بستر عبور می‌کند و یون‌های کلسیم و کربنات را در خود حل می‌کند. هنگامی که آب غنی از مواد شیمیایی به داخل غار راه می‌یابد، آب تبخیر می‌شود و کربنات کلسیم محلول در خود را به جا می‌گذارد. به این صورت، استالاکتیت (در کف غار) و یا استالاگمیت (در سقف غار) شکل می‌گیرد. سنگ های شیمیایی در درجه اول بر اساس ترکیب شیمیایی طبقه‌بندی می‌شوند. مثلاً کربنات‌ها از کلسیت یا دولومیت تشکیل شده‌اند.
فراوانی سنگهای رسوبی در کرۀ زمین
سنگ های رسوبی پوسته جامد بیرونی نازک و سبک زمین که ضخامت آن چیزی بین ۴۰ تا ۱۰۰ کیلومتر است را تشکیل می‌دهند. همچنین ۴ – ۱۰ کیلومتر از حوضه‌های اقیانوسی توسط سنگهای رسوبی پوشیده شده است. پوسته سنگی رسوبی و رسوبات زمین، تنها حدود ۵ درصد از حجم پوسته زمین را تشکیل می‌دهد که این به نوبه خود کمتر از ۱ درصد از حجم کل زمین می‌گردد.
از طرف دیگر، رسوبات و سنگ های رسوبی ۷۵% از سطح خشکی را تشکیل داده‌اند. بیش از ۹۰% از حوضه‌های اقیانوسی و حاشیه‌های قاره نیز از رسوبات و سنگهای رسوبی پوشیده شده است. به عبارت دیگر، ۸۰ تا ۹۰ درصد از سطح زمین به جای سنگ آذرین یا دگرگونی، با رسوبات یا سنگهای رسوبی پوشیده شده است. پوسته متشکل از سنگ رسوبی-رسوبات تنها یک لایه سطحی نازک را تشکیل می‌دهد. میانگین ضخامت پوسته در مناطق قاره‌ای ۱.۸ کیلومتر است. پوسته رسوبی در حوضه‌های اقیانوسی تقریباً ۰.۳ کیلومتر می‌باشد.