سنگ آواری

سنگ های آواری از قطعات یا کلاسه هایی از کانی ها و سنگ های از قبل موجود تشکیل شده اند. clast قطعهای از ریزههای زمینشناسی ، [1] تکهها و دانههای کوچکتر سنگ است که در اثر هوازدگی فیزیکی از سنگهای دیگر جدا شدهاند . [2] زمین شناسان اصطلاح آواری را برای اشاره به سنگ ها و ذرات رسوبی در انتقال رسوب ، چه در حالت تعلیق یا به عنوان بار بستر ، و در نهشته های رسوبی استفاده می کنند.
سنگهای آواری رسوبی
سنگهای رسوبی آواری، سنگهایی هستند که عمدتاً از قطعات شکسته یا دستههایی از سنگهای فرسوده و فرسوده قدیمیتر تشکیل شدهاند. رسوبات آواری یا سنگهای رسوبی بر اساس اندازه دانه ، ترکیب مواد لایهای و سیمانی ( ماتریکس ) و بافت طبقهبندی میشوند. عوامل طبقه بندی اغلب در تعیین محیط رسوب نمونه مفید هستند . نمونه ای از محیط آواری می تواند یک سیستم رودخانه ای باشد که در آن طیف کاملی از دانه های منتقل شده توسط آب متحرک از قطعات فرسایش یافته از سنگ جامد در بالادست تشکیل شده است.
اندازه دانه از خاک رس در شیل ها و سنگ های رسی متفاوت است . از طریق سیلت در سنگ های سیلتی ; شن و ماسه در ماسه سنگ ; و شن , سنگفرش , قطعات به اندازه تخته سنگ در کنگلومراها و برشها . مقیاس کرومبین فی (φ) به صورت عددی این عبارات را در مقیاس اندازه لگاریتمی مرتب می کند.
سنگهای رسوبی سیلیسی آواری
سنگهای سیلیسی آواری ، سنگهای غیر کربناتی آواری هستند که تقریباً منحصراً از سیلیکون، چه به شکل کوارتز و چه به صورت سیلیکات، تشکیل شدهاند.
ترکیب
ترکیب سنگ های رسوبی سیلیسی آواری شامل اجزای شیمیایی و کانی شناسی چارچوب و همچنین مواد سیمانی تشکیل دهنده این سنگ ها می باشد. Boggs آنها را به چهار دسته تقسیم می کند. کانی های اصلی، کانی های کمکی، قطعات سنگ و رسوبات شیمیایی. [3]
کانی های اصلی را می توان بر اساس مقاومت آنها در برابر تجزیه شیمیایی به زیربخش هایی طبقه بندی کرد. آنهایی که مقاومت زیادی در برابر تجزیه دارند به عنوان پایدار طبقه بندی می شوند، در حالی که آنهایی که مقاومت ندارند کمتر پایدار در نظر گرفته می شوند. رایج ترین کانی پایدار در سنگ های رسوبی سیلیسی آواری کوارتز (SiO 2 ) است. [3] کوارتز تقریباً 65 درصد از دانههای چارچوب موجود در ماسهسنگها و حدود 30 درصد از مواد معدنی در شیل متوسط را تشکیل میدهد. کانی های کمتر پایدار موجود در این نوع سنگ ها فلدسپات ها از جمله فلدسپات های پتاسیم و پلاژیوکلاز هستند. [3]فلدسپات ها بخش کمتری از دانه ها و مواد معدنی را تشکیل می دهند. آنها فقط حدود 15 درصد از دانه های چارچوب را در ماسه سنگ ها و 5 درصد از مواد معدنی را در شیل ها تشکیل می دهند. گروههای معدنی رسی عمدتاً در گلسنگها (شامل بیش از 60 درصد کانیها) وجود دارند، اما در سایر سنگهای رسوبی سیلیسآواری در سطوح بسیار پایینتری یافت میشوند. [3]
کانی های جانبی با کانی هایی مرتبط هستند که حضور آنها در سنگ به طور مستقیم برای طبقه بندی نمونه مهم نیست. اینها عموماً در مقادیر کمتری در مقایسه با کوارتز و فلدسپاتها رخ می دهند. علاوه بر این، مواردی که رخ می دهند عموماً مواد معدنی سنگین یا میکاهای دانه درشت (هم مسکویت و هم بیوتیت ) هستند. [3]
قطعات سنگی همچنین در ترکیب سنگ های رسوبی سیلیسی آواری وجود دارد و مسئول حدود 10 تا 15 درصد از ترکیب ماسه سنگ است. آنها به طور کلی بیشتر ذرات با اندازه شن در کنگلومراها را تشکیل می دهند، اما فقط مقدار بسیار کمی در ترکیب سنگ های گلی نقش دارند . اگرچه گاهی اوقات چنین هستند، اما قطعات سنگ همیشه منشأ رسوبی ندارند. آنها همچنین می توانند دگرگونی یا آذرین باشند. [3]
سیمان های شیمیایی به وفور متفاوت هستند اما عمدتاً در ماسه سنگ ها یافت می شوند. دو نوع اصلی بر پایه سیلیکات و بر پایه کربنات است. اکثر سیمان های سیلیسی از کوارتز تشکیل شده است، اما می تواند شامل چرت ، عقیق ، فلدسپات و زئولیت باشد. [3]
ترکیب شامل ترکیب شیمیایی و کانیشناسی تکههای منفرد یا متنوع و مواد سیمانی ( ماتریکس ) است که کلاستها را به صورت سنگ در کنار هم نگه میدارد. این تفاوت ها بیشتر در دانه های چارچوب ماسه سنگ ها استفاده می شود. ماسهسنگهای غنی از کوارتز را کوارتز آرنیت ، ماسهسنگهای غنی از فلدسپات آرکوز و ماسهسنگهای غنی از لیتیک را ماسهسنگهای سنگی میگویند .
طبقه بندی
سنگهای رسوبی سیلیسی آواری عمدتاً از ذرات سیلیکات به دست آمده از هوازدگی سنگهای قدیمیتر و آتشفشانهای آذرآواری تشکیل شدهاند. در حالی که اندازه دانه، ترکیب مواد (ماتریکس) و بافت مواد سیمانی و مواد از عوامل مهم در مورد ترکیب هستند، سنگهای رسوبی سیلیسی آواری بر اساس اندازه دانه به سه دسته اصلی کنگلومراها ، ماسهسنگها و سنگها طبقهبندی میشوند . اصطلاح خاک رس برای طبقه بندی ذرات کوچکتر از 0.0039 میلی متر استفاده می شود. با این حال، این اصطلاح همچنین می تواند برای اشاره به خانواده ای از کانی های سیلیکات ورقه ای استفاده شود. [3] سیلت به ذراتی اطلاق می شود که قطری بین 0.062 تا 0.0039 میلی متر دارند. اصطلاح گلهنگامی که ذرات خاک رس و سیلت در رسوب مخلوط می شوند استفاده می شود. گل و لای نام سنگی است که با این رسوبات ایجاد شده است. علاوه بر این، ذراتی که به قطر بین 0.062 تا 2 میلی متر می رسند در دسته شن قرار می گیرند. هنگامی که ماسه با هم سیمان می شود و سنگی می شود به ماسه سنگ معروف می شود. هر ذره ای که بزرگتر از دو میلی متر باشد، سنگریزه محسوب می شود. این دسته شامل سنگریزه ها ، سنگفرش ها و تخته سنگ ها می شود. مانند ماسه سنگ، هنگامی که شن ها سنگی می شوند به عنوان کنگلومرا در نظر گرفته می شوند. [3]
کنگلومراها و برشها
کنگلومراها سنگهای درشت دانه هستند که عمدتاً از ذرات شنی تشکیل شدهاند که معمولاً توسط یک زمینه دانهریزی ریزتر در کنار هم نگه داشته میشوند. [4] این سنگ ها اغلب به کنگلومراها و برش ها تقسیم می شوند. مشخصه اصلی که این دو دسته را تقسیم می کند میزان گرد شدن است. ذرات به اندازه شن که کنگلومراها را تشکیل می دهند به خوبی گرد هستند در حالی که در برش ها زاویه دار هستند. کنگلومراها در توالی چینه شناسی اکثر، اگر نه همه، سنین رایج هستند، اما تنها یک درصد یا کمتر از وزن کل توده سنگ های رسوبی را تشکیل می دهند. [3] از نظر منشأ و مکانیسمهای رسوبگذاری بسیار شبیه به ماسهسنگها هستند. در نتیجه، این دو دسته اغلب دارای ساختارهای رسوبی یکسانی هستند. [3]
ماسه سنگ
ماسهسنگها سنگهایی با دانههای متوسط هستند که از قطعات گرد یا زاویهای بهاندازه ماسه تشکیل شدهاند که اغلب اما نه همیشه سیمانی دارند که آنها را به هم متصل میکند. این ذرات به اندازه ماسه اغلب کوارتز هستند، اما چند دسته رایج و طیف گسترده ای از طرح های طبقه بندی وجود دارد که ماسه سنگ ها را بر اساس ترکیب طبقه بندی می کنند. طرحهای طبقهبندی بسیار متفاوت است، اما بیشتر زمینشناسان طرح دات [5] [منبع بهتر مورد نیاز] را اتخاذ کردهاند که از فراوانی نسبی کوارتز ، فلدسپات، و دانههای چارچوب سنگی و فراوانی ماتریس گلآلود بین این دانههای بزرگتر استفاده میکند.
گلاب
سنگ هایی که به عنوان سنگ های گلی طبقه بندی می شوند، دانه های بسیار ریز دارند. سیلت و خاک رس حداقل 50 درصد از موادی را تشکیل می دهند که گل و لای از آن تشکیل شده است. طرحهای طبقهبندی گلسنگها متفاوت است، اما اکثر آنها بر اساس اندازه دانههای اجزای اصلی هستند. در گل و لای، اینها عموماً سیلت و خاک رس هستند. [6]
به گفته بلات، میدلتون و موری [7]گلسنگهایی که عمدتاً از ذرات سیلت تشکیل شدهاند به عنوان سنگهای سیلت طبقهبندی میشوند. به نوبه خود، سنگ هایی که دارای خاک رس به عنوان ذرات اکثریت هستند، سنگ های رسی نامیده می شوند. در زمین شناسی به مخلوطی از سیلت و رس گل می گویند. سنگ هایی که دارای مقادیر زیادی رس و سیلت هستند گلسنگ نامیده می شوند. در برخی موارد، اصطلاح شیل نیز برای اشاره به سنگها استفاده میشود و هنوز هم به طور گسترده توسط اکثریت پذیرفته شده است. با این حال، دیگران از اصطلاح شیل برای تقسیم بیشتر گلسنگها بر اساس درصد ترکیبات رسی استفاده کردهاند. شکل بشقاب مانند خاک رس به ذرات آن اجازه می دهد تا یکی روی دیگری جمع شوند و لایه ها یا بستر ایجاد کنند. هرچه در یک نمونه خاک رس بیشتر باشد، سنگ لایه لایه تر است. شیل، در این مورد، برای گلسنگهایی است که لایهبندی شدهاند، در حالی که گلسنگ به آنهایی اشاره میکند که نیستند.
دیاژنز سنگهای رسوبی سیلیسی آواری
سنگهای سیلیسی آواری در ابتدا به صورت رسوبات شل و فشرده شامل شن، ماسه و گل تشکیل میشوند. فرآیند تبدیل رسوبات سست به سنگ های رسوبی سخت را سنگ سازی می گویند. در طی فرآیند سنگسازی، رسوبات قبل از تبدیل شدن به سنگ دچار تغییرات فیزیکی، شیمیایی و کانیشناسی میشوند. فرآیند فیزیکی اولیه در سنگ سازی، تراکم است. همانطور که انتقال رسوب و رسوب ادامه دارد، رسوبات جدید در بالای بسترهای قبلی رسوب داده شده و آنها را دفن می کنند. دفن ادامه دارد و وزن رسوبات پوشاننده باعث افزایش دما و فشار می شود. این افزایش دما و فشار باعث میشود که رسوبات دانهدار سست فشرده شوند و تخلخل را کاهش دهند و اساساً آب را از رسوب خارج کنند. تخلخل بیشتر با رسوب مواد معدنی به فضاهای منافذ باقی مانده کاهش می یابد. [3] مرحله نهایی در فرآیند دیاژنز است و در زیر به تفصیل مورد بحث قرار خواهد گرفت.
سیمان کاری
سیمان سازی فرآیند دیاژنتیکی است که طی آن رسوبات آواری درشت سنگی می شوند یا به سنگ های سخت فشرده تبدیل می شوند، معمولاً از طریق رسوب یا رسوب مواد معدنی در فضاهای بین دانه های منفرد رسوب. [4] سیمان شدن می تواند همزمان با رسوب گذاری یا در زمان دیگری رخ دهد. علاوه بر این، هنگامی که یک رسوب رسوب می کند، از طریق مراحل مختلف دیاژنز که در زیر مورد بحث قرار می گیرد، در معرض سیمان شدن قرار می گیرد.
دفن کم عمق (اوژنز)
اوژنز به مراحل اولیه دیاژنز اشاره دارد. این می تواند در اعماق بسیار کم، از چند متر تا ده ها متر زیر سطح رخ دهد. تغییراتی که در طول این مرحله دیاژنتیکی رخ می دهد عمدتاً به بازکاری رسوبات مربوط می شود. تراکم و بسته بندی مجدد دانه، بیوتورباسیون ، و همچنین تغییرات کانی شناسی همه در درجات مختلف رخ می دهند. [3] به دلیل اعماق کم، رسوبات در این مرحله تنها تحت تراکم جزئی و بازآرایی دانه ها قرار می گیرند. ارگانیسم ها رسوب را در نزدیکی رابط رسوبی با نقب زدن، خزیدن و در برخی موارد بلعیدن رسوب دوباره کار می کنند. این فرآیند می تواند ساختارهای رسوبی را که در زمان رسوب گذاری رسوب وجود داشته اند، از بین ببرد. ساختارهایی مانند لمینیت جای خود را به ساختارهای جدید مرتبط با فعالیت موجودات می دهد. با وجود نزدیک بودن به سطح، ائوژنز شرایطی را برای رخ دادن تغییرات کانی شناسی مهم فراهم می کند. این عمدتا شامل بارش مواد معدنی جدید است.
تغییرات کانی شناسی در طول ائوژنز
تغییرات کانی شناسی که در طول ائوژنز رخ می دهد بستگی به محیطی دارد که آن رسوب در آن نهشته شده است. به عنوان مثال، تشکیل پیریت از ویژگی های کاهش شرایط در محیط های دریایی است. [3] پیریت می تواند به عنوان سیمان تشکیل شود یا جایگزین مواد آلی مانند قطعات چوب شود. سایر واکنش های مهم شامل تشکیل کلریت ، گلوکونیت ، ایلیت و اکسید آهن است .(در صورت وجود آب منافذ اکسیژن دار). رسوب فلدسپات پتاسیم، رشد بیش از حد کوارتز و سیمان های کربناته نیز در شرایط دریایی رخ می دهد. در محیط های غیر دریایی شرایط اکسیداسیون تقریباً همیشه رایج است، به این معنی که اکسیدهای آهن معمولاً همراه با مواد معدنی رسی گروه کائولن تولید می شوند. بارش سیمان کوارتز و کلسیتی نیز ممکن است در شرایط غیر دریایی رخ دهد.
دفن عمیق (مزوژنز)
فشرده سازی
همانطور که رسوبات در عمق بیشتر دفن می شوند، فشار بار بیشتر می شود که منجر به بسته شدن دانه ها و نازک شدن بستر می شود. این باعث افزایش فشار بین دانه ها و در نتیجه افزایش حلالیت دانه ها می شود. در نتیجه انحلال جزئی دانه های سیلیکات رخ می دهد. این محلول های فشار نامیده می شود. از نظر شیمیایی، افزایش دما نیز می تواند باعث افزایش سرعت واکنش شیمیایی شود. این امر حلالیت اکثر مواد معدنی رایج (به غیر از تبخیرها) را افزایش می دهد. [3] علاوه بر این، لایهها نازک و تخلخل کاهش مییابد و اجازه میدهد تا سیمانشدن با رسوب سیمانهای سیلیسی یا کربناته در فضای منافذ باقیمانده رخ دهد.
در این فرآیند مواد معدنی از محلول های آبکی که از طریق منافذ بین دانه های رسوب نفوذ می کنند، متبلور می شوند. سیمانی که تولید می شود ممکن است ترکیب شیمیایی مشابهی با رسوب داشته باشد یا نداشته باشد. در ماسه سنگ ها، دانه های چارچوب اغلب توسط سیلیس یا کربنات سیمان می شوند. میزان سیمان شدن به ترکیب رسوب بستگی دارد. به عنوان مثال، در ماسهسنگهای سنگی، سیمانکاری کمتر گسترده است، زیرا فضای منافذ بین دانههای چارچوب با یک ماتریس گلآلود پر شده است که فضای کمی برای بارش باقی میگذارد. این اغلب در مورد گل و لای نیز صدق می کند. در نتیجه تراکم، رسوبات رسی متشکل از سنگ ها نسبتاً نفوذناپذیر هستند.
انحلال
انحلال دانه های سیلیکات چارچوب و سیمان کربناته تشکیل شده قبلی ممکن است در حین دفن عمیق رخ دهد. شرایطی که این امر را تشویق می کند اساساً مخالف شرایط مورد نیاز برای سیمان سازی است. قطعات سنگ و کانی های سیلیکات با پایداری کم، مانند فلدسپات پلاژیوکلاز ، پیروکسن ها و آمفیبول ها، ممکن است در نتیجه افزایش دمای دفن و وجود اسیدهای آلی در آب های منفذی حل شوند. انحلال دانه ها و سیمان ها باعث افزایش تخلخل به ویژه در ماسه سنگ ها می شود. [3]
جایگزینی مواد معدنی
این به فرآیندی اشاره دارد که در آن یک ماده معدنی حل می شود و یک ماده معدنی جدید فضا را از طریق بارش پر می کند. تعویض می تواند جزئی یا کامل باشد. جایگزینی کامل، هویت کانیهای اصلی یا قطعات سنگ را از بین میبرد و دیدی مغرضانه از کانیشناسی اصلی سنگ ایجاد میکند. [3] تخلخل نیز می تواند تحت تأثیر این فرآیند قرار گیرد. به عنوان مثال، کانی های رسی تمایل دارند فضای منافذ را پر کنند و در نتیجه تخلخل را کاهش دهند.
تلوژنز
در فرآیند تدفین، ممکن است رسوبات سیلیسی آواری متعاقباً در نتیجه یک رویداد ساختمانی کوهستانی یا فرسایش بالا برود . [3] هنگامی که بالا آمدن رخ می دهد، رسوبات مدفون را در معرض یک محیط کاملاً جدید قرار می دهد. از آنجایی که این فرآیند مواد را به سطح یا نزدیکتر میکند، رسوباتی که بالا میروند در معرض دما و فشار کمتر و همچنین آب باران کمی اسیدی قرار میگیرند. در این شرایط، دانه های چارچوب و سیمان دوباره در معرض انحلال و در نتیجه افزایش تخلخل قرار می گیرند. از سوی دیگر، تلوژنز همچنین میتواند دانههای چارچوب را به خاک رس تبدیل کند و در نتیجه تخلخل را کاهش دهد. این تغییرات به شرایط خاصی که سنگ در معرض آن قرار می گیرد و همچنین ترکیب سنگ و آب های منفذی بستگی دارد. آب های منفذی خاص، می توانند باعث رسوب بیشتر سیمان های کربناته یا سیلیس شوند. این فرآیند همچنین می تواند فرآیند اکسیداسیون روی انواع مواد معدنی حاوی آهن را تشویق کند.
برش های رسوبی
برشهای رسوبی نوعی سنگ رسوبی آواری هستند که از دستههای زاویهدار تا زیر گوشهای با جهتگیری تصادفی سایر سنگهای رسوبی تشکیل شدهاند. آنها ممکن است تشکیل دهند:
- در جریان زباله های زیردریایی ، بهمن ، جریان گل یا جریان انبوه در یک محیط آبی. از نظر فنی، توربیدیت ها شکلی از رسوبات جریان زباله هستند و یک رسوب محیطی ریزدانه به یک جریان برش رسوبی هستند.
- به صورت تکههای زاویهدار، ضعیف طبقهبندی شده و بسیار نابالغ از سنگها در یک توده زمینی دانهریزتر که در اثر هدر رفتن انبوه تولید میشوند. اینها در اصل، کولوویوم سنگی هستند. توالیهای ضخیم برشهای رسوبی (کلوویالی) معمولاً در کنار اسکارپهای گسلی در گرابنها تشکیل میشوند .
در زمینه، ممکن است گاهی اوقات تشخیص بین برش رسوبی جریان زباله و برش کولوویال دشوار باشد، به خصوص اگر کسی کاملاً از اطلاعات حفاری کار می کند . برش های رسوبی یک سنگ میزبان جدایی ناپذیر برای بسیاری از رسوبات بازدمی رسوبی هستند .
سنگهای آواری آذرین
سنگهای آذرین آواری شامل سنگهای آتشفشانی آذرآواری مانند توف ، آگلومرا و برشهای نفوذی و همچنین برخی مورفولوژیهای نفوذی یوتاکسیتیک حاشیهای و تاکسیتی هستند . سنگهای آواری آذرین در اثر جریان، تزریق یا گسست انفجاری سنگهای آذرین جامد یا نیمه جامد یا گدازهها شکسته میشوند .
سنگهای آواری آذرین را می توان به دو دسته تقسیم کرد:
- سنگ های شکسته و تکه تکه تولید شده توسط فرآیندهای نفوذی که معمولاً با توده ها یا ذخایر پورفیری مرتبط هستند.
- سنگ های شکسته و تکه تکه مرتبط با فوران های آتشفشانی، از نوع گدازه و آذرآواری
سنگهای آواری دگرگونی
سنگهای دگرگونی آواری شامل برشهای تشکیل شده در گسلها و همچنین برخی پروتومیلونیتها و سودوتاکیلیتها هستند. گاهی اوقات، سنگ های دگرگونی را می توان از طریق سیالات گرمابی برش داد و یک برش هیدروشکستگی را تشکیل داد .
سنگهای آواری هیدروترمال
سنگهای آواری گرمابی معمولاً محدود به سنگهایی هستند که توسط هیدروشکستگی تشکیل میشوند ، فرآیندی که طی آن گردش گرمابی سنگهای دیواره را ترک میکند و آنها را برش میدهد و آن را با رگهها پر میکند. این امر به ویژه در ذخایر سنگ اپی ترمال برجسته است و با زون های دگرسانی در اطراف بسیاری از سنگ های نفوذی، به ویژه گرانیت ها همراه است. بسیاری از رسوبات اسکارن و گریزن با برش های هیدروترمال مرتبط هستند.
برش های ضربه ای
یک شکل نسبتاً نادر از سنگ های آواری ممکن است در هنگام برخورد شهاب سنگ تشکیل شود. این در درجه اول از اجکتا تشکیل شده است. صخره های روستایی ، قطعات سنگ ذوب شده، تکتیت ها (شیشه های بیرون زده از دهانه برخوردی) و قطعات عجیب و غریب، از جمله قطعات به دست آمده از خود ضربه زن.
شناسایی یک سنگ آواری به عنوان برش ضربه ای مستلزم شناخت مخروط های متلاشی ، تکتیت ها، اسفرولیت ها و مورفولوژی دهانه برخوردی ، و همچنین به طور بالقوه شناسایی نشانه های شیمیایی و عناصر کمیاب خاص، به ویژه اسمیریدیم است.
منابع
- ↑ ضروریات زمین شناسی، ویرایش سوم، استفان مارشاک، ص. G-3
- ↑ ضروریات زمین شناسی، ویرایش سوم، استفان مارشاک، ص. G-5
- ^ a b c d e f g h i j k l m n o p q r بوگز، جونیور، سام. اصول رسوب شناسی و چینه شناسی. Pearson Prentice Hall: Upper Saddle River، نیوجرسی، 2006
- ^ a b نوئندورف، کلاوس; مهل، جیمز; جکسون، جولیا واژه نامه زمین شناسی، ویرایش پنجم. موسسه زمین شناسی آمریکا: اسکندریه، ویرجینیا. 2005.
- ↑ Dott, RH, Wacke, graywacke and matrix – What Approach to Inmmature Sandstone Classification: Journal of Sedimentary Petrology, v. 34, pp. 625-32., 1996.
- ^ اسپیرز، دی، سام. به سمت طبقه بندی شیل ها. جیول. soc., London, 137, 1990.
- ^ Blatt, h., Middleton, GV & Murray, RC 1972. Origin of Sedimentary Rocks. Prentice Hall Inc., Englewood Cliffs, 634 pp.