پیشگفتار
سنگ های رسوبی بیش ازهفتادوپنج درصدسطح زمین را می پوشانند. یک توده رسوبی شامل موادی است که در سطح یا نزدیک سطح زمین ودر محیطی که دارای فشار و حرارت پایین می باشد، انباشته میگردد. معمولاً مواد رسوبی از مایعی که آن ها را در بر می گیرد، در محیط های مختلف رسوبی ته نشین می گردند ، رسوبات به روش های مختلفی تشکیل می شوند. رسوبات در برخی از مواقع از هوازدگی و فرسایش سنگ های قدیمی تر تشکیل می شوند که در این شرایط به رسوب تخریبی یا آواری می گویند. گاهی اوقات رسوبات در اثر فرایند های بیولوژیکی ، شیمیایی و یا بیو شیمیایی ، نیز تشکیل می شوند. بعنوان مثال تشکیل رسوبات تبخیری نظیر نمک و گچ یک فرایند شیمیایی محض و تشکیل بافیمانده صدف جانداران آب زی یک فرایند بیوشیمیایی است. مواد رسوبی هرگاه تحت تاُثیر فرایندهای سنگ زدایی قرار گیرند تبدیل به سنگ رسوبی می شوند . مطالعه سنگ های رسوبی برای ما بسیار حائز اهمیت است ، زیرا اطلاعات ما درباره‌ی چینه شناسی و بسیاری از علومات ما درباره تاریخ گذشته زمین در این سنگ ها نهفته است. بخش مهمی از ذخایر معدنی که دارای ارزش قابل توجهی می باشند از سنگ های رسوبی بدست می آیند. بعنوان مثال همه یا قسمت عمده نفت ، گاز طبیعی ، زغال ، نمک ، گوگرد، املاح پتاسیم، سنگ گچ ، سنگ اهک ، فسفات، اورانیوم ، منگنز، و همچنین موادی مانند : ماسه، سنگ های ساختمانی، رس های سفال سازی، از سنگ های رسوبی بدست می آیند. بدلیل ارزش اهمیت مطالعه این گونه سنگ ها در کشورهای پیشرفته ،دین رشته های تخصصی بررسی این سنگ ها در مقاطع کارشناسی ارشد و دکتری دایر شده است، در کشور ما نیز بعد از انقلاب پرشکوه اسلامی توجه خاصی بر زمین شناسی خصوصاً رسوب شناسی و سنگ شناسی رسوبی شده است و این رشته تخصصی در مقاطع کارشناسی ارشد و دکتری تدریس شده است.
کانیها
زمین از سنگ تشکیل شده است . سنگها تجمعی از کانیها هستند . کانیها از اتمها تشکیل شده اند . برای درک بهتر سنگها ، ما باید ابتدا درکی از کانیها داشته باشیم . ما از تعریف یک کانی شروع می کنیم .
یک کانی :
بصورت طبیعی تشکیل شده است .
جامد است ( کانیها نمی توانند بصورت مایع یا گاز باشند ) .
با ترکیب شیمیایی مشخص تشکیل می شوند .
ساختمانی بلوری دارد ( اتمها با حالتی کاملا مشخص در داخل کانیها قرار گرفته اند ) .
مثالهایی از کانیها :
آیاشیشه کانی است؟ شیشه می تواند بصورت طبیعی تشکیل شود ( شیشه های ولکانیکی ابسیدین نام دارند ) ، جامد است ، ترکیبی شیمیایی معمولا مشخص است ، هرچند ، همواره چنین نیست ، ولی چون ساختاری بلوری ندارد ( اتمهای منفرد در شیشه بصورت تصادفی قرارگرفته اند شبیه قرارگرفتن اتمها داخل مایع ) . بنابراین ، شیشه کانی نیست .
یخ : بصورت طبیعی تشکیل می گردد ، جامد است ، ترکیب شیمیایی معینی داردکه به صورت فرمول H2O بیان میگردد و دارای ساختمان کریستالی معین در هنکامی که در حالت جامد است می باشد . بنابراین ، یخ کانی است در حالی که مایع آن هنگامی که جامد نیست دارای ساختمان بلوری نمی باشد پس کانی نیست .
هالیت ( نمک ) : بصورت طبیعی تشکیل می شود ، جامد است ، ترکیب شیمیایی معینی دارد که بصورت فرمول NaCl بیان میگردد ، دارای ساختمان کریستالی ( بلوری ) معینی است بنابراین ، هالیت یک کانی است .
کانیهای مهم پوسته زمین
تنوع کانیهایی که ما می بینیم بستگی به عناصر شیمیایی موجود برای تشکیل آنها دارد. در پوسته زمین فراوانی عناصر به شرح زیر است :
1 . اکسیژن 45.5% 5 . کلسیم 5.1 % 9 . تیتانیم 0.9%
2 . سیلیس 27.2 % 6 . منیزیم 2.8 % 10 . هیدروژن 0.14%
3 .آلومینیوم 8.0% 7 . سدیم 2.3% 11 . منگنز 0.1 %
4 . آهن 5.8% 8 . پتاسیم 1.7% 12 . فسفر 0.1 %
توجه کنید که کربن ( یکی از فراوان ترین عناصر در زندگی ) در 12 عنصر فوق بیان نمی شود .
با وجود محدودیت تعداد عناصر موجود در پوسته زمین ، حدود3000 کانی شناخته شده است که فقط 20 تا 30 کانی از این تعداد کانیهای رایج می باشند . رایج ترین کانیها آنهایی هستند که اساس تشکیل آنها سیلیس و اکسیژن است : یعنی سییلیکاتها . اساس یا بنیان سیلیکاتها Sio4 ( تترا هدران ) می باشد . چهار اکسیژن یک اتم سیلیکات را احاطه کرده اند .
تشکیل کانیها
کانیها در طبیعت توسط فرایندهای گوناگونی تشکیل می گردند . ازجمله :
کریستالی شدن ( بلوری شدن ) از ماده مذاب فرایندی که منتج به تشکیل سنگهای آذرین می شود .
ته نشینی در آب : فرایندی که منتج به تشکیل سنگهای رسوبی شیمیایی می گردند .
ته نشینی موجودات زنده : فرایندی که منتج به تشکیل سنگهای رسوبی بیو شیمیایی میشوند .
تبدیل به ثبات بیشتر : فرایندی که منتج به تشکیل خاک ، بواسطه هوازدگی ، و شکل گیری سنگهای دگرگونی می شود .
ته نشینی گاز : ( که البته این عمل رایج نیست ، اما برخی اوقات در اطراف دهانه آتشفشان ایجاد می گردد )
فرایندهای مختلف زمین باعث ایجاد کانیهای متفاوت می گردند که ما می توانیم این فرایندها را با شناخت کانیهای مختلف تشخیص دهیم . هر فرایند شرایط حرارات و فشار خاص خود را دارند که با آزمایشاتی که در آزمایشگاه انجام می گیرد تشخیص داده می شوند .
کانی های مهم در این رابطه
برای این هدف ، سه کانی از مهمترین کانیها ( بقیه کانیها اگر نیازشد معرفی می شوند ) عبارتند از :
کوارتز : با فورمول شیمیایی Sio2 _ کوارتز یکی از کانیهایی است که بصورت کانی اولیه و اصیل بصورت کریستال از ماگمای ( گدازه ) اسیدی که سنگهای اسیدی را ایجاد می کنند ، در داخل سنگهای اسیدی ایجاد می گردند . اگرچه کوارتز در حرارت بالا ایجاد می گردد ولی در شرایط نزدیک به سطح زمین پایدار است ( نمی شکند و آلتره نیز نمی گردد ) .
کانیهای رسی : کانیهای رسی سیلیکاتهای ورقه ای می باشند ، بنابراین دارای یک ساختار کریستالی ( بلوری ) می باشند که این امکان را به آنها می دهد که در امتداد ورقه ها به آسانی بشکنند . کانیهای رسی در اثر آلتره شدن کانیهای دیگر در طول فرایند هوازدگی شیمیایی ایجاد می گردند ( آلتره شدن تحت شرایط نزدیک بودن به زمین ) . کانیهای رسی اجزاء اصلی و اولیه تشکیل خاک می باشند و همچنین در سنگهای رسوبی به عنوان مثال شیل وماسه سنگ، یافت می گردند .
کلسیت : با فرمول شیمیایی Caco3 ( کربنات کلسیم ) . کلسیت براحتی در آبی که مقدارکمی اسید دارد حل می شود . بنابراین کلسیت می تواند مستقیما در آب ته نشین شود . ارگانیسم ها می توانند یونهای کلسیم و کربنات را از آب جذب کرده و در پوسته هایشان رسوب دهند . بنابراین کلسیت یکی از اجزا اصلی و اولیه سنگهای رسوبی شیمیایی و بیوشیمیایی می‌باشد
سنگ های شیمیایی و بیوشیمیایی
الف) تبخیری‌ها
کانیهای تبخیری در محیط‌های کولابی یعنی محیطی که میزان تبخیر نسبت به ورود آب فزونی دارد تشکیل می‌شود. در این محیط اصل اشباع عامل ایجاد انواع رسوبهای تبخیری بوده و چون درجه اشباع آب با حرارت متفاوت است، لذا ترتیب خاص در پیدایش سنگهای تبخیری پیدا می‌شود که به آن شیل سنگهای تبخیری گفته می‌شود. محیط تشکیل این سنگها را می‌توان به دو دسته تقسیم نمود که عبارتست از الف) دریاچه‌های موقتی نظیر دریاچه قم ب) حوضه‌های کناری دریاهای بهرالیل ارتباط آن با دریای آزاد محدود می‌باشد نظیر خلیج فارس و خلیج قره نباز.