سنگهای آذرین

پاییز۱۳۸۷
ریشه لغوی
سنگهای آذرین ، Igneous rocks نام خود را از واژه Ignis گرفته‌اند که در لاتین به معنای “آتش” است.

دید کلی
این سنگهای پرورده آتش ، زمانی توده‌ای داغ و مذاب را به نام ماگما تشکیل میداده‌اند، که سرد شدن تدریجی ماگما ، آنها را به سنگ سخت و جامد تبدیل کرده است. بنابراین گدازهای که از دهانه آتشفشان فوران کرده و بر سطح زمین جاری می‌شود، به سرعت سرد و سخت شده و سنگی آذرین را بوجود می‌آورد.

تاریخچه و سیر تحولی
• اغلب مولفین یونانی و رومی ، آتشفشانها ، فعالیتهای آتشفشانی و زمین لرزه ها را توصیف می‌کردند. استاربو جغرافیدان و مورخ یونانی (۶۳ قبل از میلاد ـ ۲۰ 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 و در طرف دیگر ولکانیستها و پلوتونیستها قرار داشتند. 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 ۱۸۲۵ واژه ماگما و مفهوم منحصر به فرد ماگمای اولیه توسط اسکراپ عنوان شد.
• سرجـیـمزهال ( ۱۷۶۱ ـ ۱۸۳۲ ) به همراه ریمور ( ۱۷۲۶ ) و اسپالانزانی ( ۱۷۹۴ ) و جورج وات ( ۱۸۰۴ ) پیترولوژی تجربی را پایه‌گذاری کرد.
• در سال ۱۸۴۴ چاربز داروین ( ۱۸۸۲ـ ۱۸۰۹ ) 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 ۱۸۵۰ هنری کلیفتون سوربی ( ۱۸۲۶ـ ۱۹۰۸ ) جهت مطالعه میکروسکوپی ، اولین مقطع نازک سنگها را تهیه کرد.
• اوایل سال ۱۸۶۱ 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 ۱۸۹۹ ، کراس ، ایدینگز ، پیرسون و واشنگتن ۱۹۰۳ ، اوسان ۱۹۱۹ ، نیگلی ۱۹۲۰ ، فون ولف ۱۹۲۲ ).
• آلفرد لوتاروگز ( ۱۹۱۵ ) از کتابش تحت عنوان « منشا قاره‌ها و اقیانوسها » ، اصل و ریشه سوالات پزولوژیستها را به مفهوم تغییر ناپذیری قاره مربوط دانست.
• در سال ۱۹۶۹ 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 ، بویژه سنگهای آذرین و دگرگونی رو به رونق نهاد.

انواع سنگهای آذرین
انجماد 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 آذرینی را که از انجماد ماگما در سطح زمین بوجود می‌آید سنگهای آذرین خروجی می‌نامند.
• 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 که شامل موارد زیر می‌باشند.
o لاکولیت‌ها
o سیل‌ها
o دایک‌ها
o لوپولیت‌ها
o پاتولیت‌ها
o فاکولیت‌ها
o استوک‌ها
انواع سنگهای آذرین از نظر رنگ
• سنگهای آذرین فلسیک یا روشن

• سنگهای آذرین مافیک یا تیره
• سنگهای آذرین بینابینی
دیدکلی
سنگهای آذرین از تبلور ماگما حاصل می شوند. ماده مذاب ممکن است در درون پوسته زمین سرد شده و هرگز به بیرون راه نیابد که در این صورت ماگما به تدریج سرد و منجمد می‌شوند و تشکیل توده‌هایی از سنگهای آذرین با شکل و اندازه‌های مختلف می‌دهند. امروزه به خاطر فرسوده شدن سنگهای پوشاننده قبلی ، اینگونه سنگهای آذرین بر روی سطح قاره قابل روئیت هستند.
برای مثال اولین قسمت درونی یک آتشفشان ، که در اثر عمل فرسایش ظاهر می‌شود پلاکی است که از انجماد ماگما در مجرای قبلی تشکیل شده بود. پس از آن دالان‌هایی که ماگما از طریق آنها به سطح راه می‌یافت آشکار می‌شوند. و بالاخره در برخی از نقاطی که در دوران‌های گذشته فعال بوده‌اند پوسته آنقدر بالا آمده و فرسوده شده است که مخزنی که روزگاری ماگما را در خود نگاه داشته بود به صورت توده‌ای سنگ جامد در سطح دیده می‌شود.

سنگهای آذرین نفوذی
به توده‌های سنگ آذرینی که از انجماد ماگما در درون پوسته زمین حاصل شده‌اند سنگ آذرین نفوذی یا پلوتون می‌گویند اگر سنگی که مورد هجوم ماگما قرار گرفته است دارای لایه بندی مشخص باشد و دو سطح بالایی و پایینی ماگما با این لایه بندی موازی باشند ماگما را همشیب و در صورتی که این دو سطح لایه بندی را قطع کند ماگما را ناهمشیب می‌نامند. سنگهای آذرین نفوذی بر حسب اندازه ، شکل و رابطه‌ای که با سنگهای اطراف دارند طبقه بندی شده‌اند. بر این اساس سنگهای آذرین نفوذی را به سیل‌ها ، دایک‌ها ، لوپولیت‌ها ، لاکولیت‌ها و باتولیت‌ها تقسیم می‌کنند.

پلوتون‌های صفحه‌ای

اگر ضخامت پلوتونی از سایر ابعاد آن کوچکتر باشد آن را پلوتون صفحه‌ای یا تخت می‌نامند.
سیل‌ها
سیل پلوتونی صفحه‌ای و همشیب است. بسته به حالت وضعیت سنگی که سیل با آن همشیب گشته است می‌توان سیل‌های افقی ، خمیده و یا عمودی داشت. از نظر اندازه سیل‌ها از صفحاتی با ضخامت کمتر از ۱ سانتیمتر تا توده‌هایی صفحه‌ای با ضخامت چندین صد متری متغیرند. از آنجایی که سیل توده‌ای نفوذی است یعنی راهی به سنگهای دیگر باز کرده است و از سنگهای احاطه کننده خود همیشه جوانتر می‌باشد.

سیل‌ها را نباید با جریان گدازه معمولی که بعدها در زیر سنگ و خاک مدفون شده است، اشتباه کرد. راههای مطمئنی برای تشخیص این دو از یکدیگر وجود دارد. بدین ترتیب که سطح بالایی گدازه مدفون معمولا مواج و پیچیده بوده و در اثر خروج حباب‌های گاز حفره‌دار به نظر می‌رسد. علاوه بر آن اثر فرسایش را بر روی آن می‌توان مشاهده کرد. در صورتی که سیل دارای سطحی هموارتر و غیر هوازده است. همچنین سیل ممکن است دربرگیرنده خرده سنگ‌هایی باشد که هنگام نفوذ ماگما از سنگ‌های اطراف شکسته شده‌اند.
دایک‌ها
دایک پلوتونی صفحه‌ای و ناهمشیب است و معمولا هنگامی که ماگما با فشار راه خود را از میان شکاف سنگهای مجاور خود باز می‌کند، تشکیل می‌شود. عرض هر دایک از چند سانتیمتر تا چندین متر تغییر می‌کند. گاهی اوقات هنگامی که ماگما راه خود را با فشار به طرف بالا باز می‌کند مقطعی استوانه‌ای از پوسته را بیرون می‌راند. در نتیجه امروزه در بعضی جاها شاهد حضور توده‌هایی تقریبا مدور و یا بیضوی از سنگ هستیم که در حقیقت نشان دهنده شکل مقطع استوانه‌ای پوسته هستند. اینگونه ماگماهای منجمد شده را دایک‌های حلقوی می‌نامند.
برخی از دایک‌های حلقوی به صورت مجموعه‌های هم مرکز مشاهده می‌شوند. اینگونه دایک‌ها حاصل از هجوم ماگما به شکاف‌هایی هستند که شکل مخروطی واژگون را داشته‌اند. مخروطی که راس آن به طرف منبع ماگمای قبلی قرار گرفته بود. اینگونه دایک‌ها را صفحات مخروطی می‌گویند.
لوپولیت‌ها
لوپولیت پلوتونی صفحه‌ای و همشیب است که قاشقی شکل بوده و سقف و کف آن به طرف پایین افتاده است. اکثر لوپولیت‌ها از سنگی تشکیل شده‌اند که به خاطر تفریق ، کانیهای تیره و روشن آن به صورت لایه‌های متناوب تیره و روشن به نظر آمد و ظاهری شبیه به سنگهای رسوبی ، لایه بندی نازک دارند.
پلوتون‌های توده‌ای

هر پلوتونی که فاقد شکل صفحه‌ای باشد به عنوان پلوتون توده‌ای شناخته می‌شود. انواع پلوتون‌های توده‌ای عبارتند از :
لاکولیت‌ها
لاکولیت ، پلوتونی توده‌ای و هم شیب است و از اندازه شده سنگهای پوشاننده ماگما به شکل گنبد حاصل می‌شود. نمونه‌های بی‌نظیری از لاکولیت را می‌توان در کوههای جنوب شرقی یوتا در فلات کلرادو مشاهده کرد.
باتولیت‌ها
باتولیت ، پلوتونی بزرگ و ناهمشیب است که اندازه آن به طرف پایین زیاد می‌شود. منظور از واژه بزرگ در این تعریف بیرون زدگی سطحی بیش از ۱۰۰ کیلومتر مربع است. اگر سطح بیرون زدگی پلوتونی کمتر از این مقدار بوده اما سایر خصوصیات باتولیت را دارا باشد. در این صورت پلوتون مزبور را استوک می‌نامند. برخی از باتولیت‌ها در اثر نیروی عمل کننده درون پوسته زمین بالا آورده شده و اکنون در سطحی هزاران متر بالاتر از سطح دریا دیده می‌شوند. هزاران متر سنگ پوشاننده این باتولیت‌ها در اثر میلیونها سال عمل فرسایش از بین رفته است.
سنگ به موادي از پوسته زمين اطلاق مي شود كه از يك يا چند كاني كه با يكديگر پيوند يافته اند، درست شده است.
سنگ یا خاک
از نقطه نظر زمين شناسي، سنگ به موادي از پوسته زمين اطلاق مي شود كه از يك يا چند كاني كه با يكديگر پيوند يافته اند، درست شده است. در مقابل خاك توده اي از ذرات با دانه هاي منفصل يا داراي پيوند سست است كه بر اثر هوازدگي سنگ ها و به طور برجا تشكيل شده است. ليكن در مهندسي و كارهاي ساختماني قابليت حفاري مصالح زمين شناسي به عنوان شاخصي در طبقه بندي آنها به دو گروه سنگ و خاك مورد استفاده قرار مي گيرد[۱].
منشا شکل گیری سنگ ها و خرده سنگ ها
دو فرایند کوه زایی و کوه سایی در زمین موجب پدید آمدن محصولات سنگی می شود.[۲]
عوامل کوه زایی
فشارهای کره مذاب درون زمین را که به پوسته جامد سطح آن وارد می شود را می توان عامل فرایند کوه زایی و خشکی زایی نامید.
عوامل هوازدگی یا کوه سایی

هر یک از چند روندی را که باعث خرد شدن و تغییر شکل مواد سخت سطح زمین و موادی که با جو در تماس هستند، هوازدگی می نامند. عوامل فرسایش یا هوازدگی به دو گروه فیزیکی و شیمیایی تقسیم می شوند.
هوازدگی شیمیایی
محصول هیدراتاسیون، انحلال، هیدرولیز، اکسیداسیون و یا عکس العمل آب های اسیدی با املاح تشکیل دهنده سنگ هاست.[۳]
هوازدگی فیزیکی
این پدیده توسط عواملی چون یخبندان، تغییرات حرارت در جو و در نتیجه انبساط و انقباض، نیروی جاذبه زمین، رشد گیاهان، باد، جریان آب و عمل جانوران و مانند اینها شکل می گیرد و باعث

خرد شدن سنگ ها و تغییر شکل آنها به دانه های ریزتر می شود.[۴]
ساختمان شیمیایی سنگ ها
سنگ ها خود از قسمت های ساده تری به نام کانی ساخته شده اند. کانی ها مواد جامد، طبیعی، معمولا متبلور، غیرآلی، همگن و با ترکیبات شیمیایی مشخص اند. تاکنون بیش از ۳۰۰۰ کانی در طبیعت شناخته شده که تنها حدود ۲۴ کانی در سنگ های پوسته زمین فراوان هستند و آنها را کانی های سنگ ساز می نامند.[۵]
طبقه بندی شیمیایی سنگ ها
چون کانیهای تشکیل دهنده سنگ ها متنوع هستند، بسته به میزان وجود بعضی دیگر از ترکیبات شیمیایی که در آنها است سنگ ها را به چهار دسته تقسیم می کنند:
• کربنات ها
• سولفات ها
• اکسید ها
• سیلیکات ها
طبقه بندی سنگ‌ها از نظر نحوه تشکیل
سنگ‌ها از نظر نحوه تشکیل به سه گروه زیر تقسیم می شوند:
• سنگ‌های رسوبی
• سنگ‌های آذرین
• سنگ‌های دگرگون شده
سنگ‌های رسوبی
بعضی از سنگ‌ها بر اثر ته نشین شدن مواد داخل آب به وجود می‌آیند. رودها مقدار زیادی مواد را با خود به دریاها و دریاچه‌ها می‌برند. این مواد به دلیل سنگینی به ته دریا می‌روند. روی هم قرار می‌گیرند و پس از سفت شدن سنگ‌هایی را به وجود می‌آورند که به آنها سنگ‌های رسوبی گفته می‌شود. سنگ‌های رسوبی لایه لایه‌اند که رنگ یا جنس هر لایه با لایه دیگر متفاوت است. سنگ‌های رسوبی در کوه‌های البرز و زاگرس به فراوانی یافت می‌شوند. ریگ، شن و سنگ‌های آهکی نمونه‌هایی از سنگ‌های رسوبی هستند.