مدرسه راهنمایی پروین2

كاني‌ها

قسمت‌هاي مختلف زمين، از 88 عنصر طبيعي به نسبت‌هاي بسيار متفاوت ساخته شده است. در تركيب پوسته زمين 8 عنصر اكسيژن، سيليسيم، آلومينيوم، آهن، كلسيم، سديم، پتاسيم و منيزيم حدود 5/98 درصد و بقيه عناصر هم حدود 5/1 درصد را تشكيل مي‌دهند.

درصد فراواني عناصر در پوسته‌ي جامد زمين

كاني‌ها
كاني‌ها مواد طبيعي، غيرآلي، متبلور و جامدي هستند كه تركيب شيميايي نسبتا" ثابتي دارند. كاني‌ها از اجتماع اتم‌ها به وجود مي‌آيند. از تجمع كاني‌ها هم سنگ ساخته مي‌شود و آنچه كه در طبيعت مشاهده مي‌كنيم سنگ‌هاي مختلفي هستندكه در شكل زير رابطه بين آنها را مشاهده مي‌كنيد.
فراواني كاني‌ها در همه جا يكسان نيست. بعضي در سطح زمين و بعضي در درون زمين فراوان ترند. علت نيز مربوط به فراواني عناصر در بخش‌هاي مختلف زمين است. چنان كه ديديد در پوسته زمين 8 عنصر فراوان ترند. بنابراين، در حالت كلي تركيبات متفاوت اين 8 عنصر را بايد كاني‌هاي فراوان پوسته زمين به شمار آورد.
فراواني يك كاني به شرايط تشكيل و پايداري آن در محيط نيز وابسته است.
- شما انتظار داريد كاني‌هايي كه محلول در آب هستند در چه مناطقي يافت شوند؟
- چرا شيشه، مرواريد و آب را نمي توان كاني حساب كرد، اما يخ را يك كاني مي‌دانند.

تشكيل كاني‌ها

در طبيعت حدود 3000 نوع كاني پيدا مي‌شود كه از لحاظ تركيب، شكل ظاهري، رنگ، اندازه و ... بسيار متفاوتند. يك علت عمده اين تفاوت، چگونگي تشكيل آنهاست. بعضي از كاني‌ها از انجماد مواد مذاب به وجود مي‌آيند (مانند كاني‌هايي كه در تشكيل سنگ‌هاي آذرين دخالت دارند.) بعضي، از سرد شدن بخارها در سطح يا شكاف‌هاي موجود در سنگ‌ها به وجود مي‌آيند (تشكيل گوگرد در قله كوه آتشفشان دماوند). برخي از كاني‌ها از تبخير محلول‌هايي كه به حد اشباع رسيده اند به وجود مي‌آيند. مثلا" از تبخير شدن آب دريا، نمك و گچ تشكيل مي‌شود. بعضي از كاني‌ها نيز از تخريب كاني‌هاي ديگر به وجود مي‌آيند. مثلا" از تجزيه و تخريب كاني‌هاي سنگ‌هاي آذرين، كاني‌هاي رسي غير محلول و كاني‌هاي كربناتي و حتي سيليس به وجود مي‌آيد. بعضي ديگر هم در نتيجه‌ي وارد آمدن فشار و گرماي زياد بر روي كاني‌هاي ديگر به وجود مي‌آيند مثلا" گرافيت بر اثر گرما و فشار زياد از آنتراسيت به وجود مي‌آيد.

كوارتز، از انجماد ماده مذاب به وجود مي‌آيد

گوگرد، از سرد شدن بخار در شكاف سنگ‌ها به وجود مي‌آيد

ژيپس، از تبخير محلول اشباع به وجود مي‌آيد

ليمونيت ، از تجزيه سنگ‌هاي آهن دار به وجود مي‌آيد

گرافيت، از وارد شدن فشار زياد بر روي زغال سنگ‌ها به وجود مي‌آيد

شناسايي كاني‌ها

براي مطالعه و شناسايي سنگ‌ها لازم است اجزاي سازنده آنها يعني كاني‌ها را بشناسيم. استفاده از بعضي خواص فيزيكي كاني‌ها كه معمولا" نياز به ابزارهاي پيچيده ندارد، شما مي‌توانيد برخي از كاني‌ها را شناسايي كنيد. در اينجا مهمترين خواص فيزيكي كاني‌ها را كه در شناسايي آنها مؤثر است بررسي مي‌كنيم:
1- شكل بلور- تقريبا" همه كاني‌ها به صورت متبلور ديده مي‌شوند. (شكل زير). جسم متبلور، داراي نظم دروني سه بعدي است. يعني در آن، اتم‌هاي سازنده مطابق نظم معيني پهلوي هم قرار مي‌گيرند. در نتيجه بلور داراي سطوح صاف است و به يال‌ها و سطوح خارجي محدود است. اگر ذرات شكر يا سنگ نمك را با ذره بين نگاه كنيد مي‌بينيد كه ذرات داراي شكل هندسي منظم و سطح صاف هستند.

2- اندازه بلور- بلورها در اندازه‌هاي متفاوتي تشكيل مي‌شوند. گاهي بلورها به حدي درشت هستند كه با چشم قابل مشاهده اند. در اين صورت به آنها درشت بلور مي‌گويند. در بعضي موارد بلورها فقط توسط ميكروسكوپ قابل مشاهده هستند كه به آنه ريزبلور گفته مي‌شود و گاهي بلورها به حدي ريز هستند كه فقط با پرتوهاي X قابل تشخيص اند كه در اين صورت به آنها مخفي بلور گويند، مانند كاني‌هاي رسي كه در تشكيل خاك شركت دارند.

اندازه بلورها به شرايط تشكيل آنها بستگي دارد. هر چه براي تشكيل يك بلور زمان بيشتري صرف شده باشد، بلور درشت تر مي‌شود. نكته بسيار مهم و جالب در مورد بلورها آن است كه گرچه شكل و اندازه ظاهري آنها ممكن است متفاوت باشد، اما زواياي بين سطوح مشابه آن در تمام بلورهاي يك كاني معين، يكسان و تغيير ناپذير است. از اين خصوصيت براي شناسايي كاني‌ها استفاده مي‌شود.

در طبيعت گاهي بلورهاي عظيمي پيدا مي‌شود. بعضي از اقسام بريل كه يك كاني قيمتي محسوب مي‌شود وزني تا چندين تن دارند. بلورهاي ژيپس در كشور خودمان به اندازه‌هايي حدود 50 سانتيمتر يافت مي‌شود كه در دنيا بي نظيرند.
امروزه بلورهايي از كانيهاي گوناگون را به طور مصنوعي تهيه مي‌كنند كه از بلورهاي طبيعي زيباترند و ممكن است چندين برابر بلورهاي طبيعي باشند. از اين بلورهاي مصنوعي در جواهرسازي، پزشكي، الكترونيك و ... استفاده مي‌شود. يكي از مهمترين موارد استفاده از بلورهاي مصنوعي استفاده از بلور گارنت در ساختمان ليزرها و يا كوارتز در ساختن ساعت‌هاي دقيق است.

3- سختي
سختي كاني‌ها را مي‌توان به عنوان مقاومت آنها در برابر خراشيده شدن به وسيله ساير اجسام تعريف كرد. سختي كاني‌ها بيشتر به طرز استقرار اتم‌ها در شبكه بلورين و نوع پيوندهاي اتمي در كاني بستگي دارد تا تركيب شيميايي آنها؛ به طور مثال؛ در حالي كه الماس و گرافيت هر دو از كربن خالص ساخته شده اند، اولي سخت ترين جسم و دومي جسم بسيار نرم است. زيرا نيروي پيوندهايي اتم‌هاي كربن را در الماس به يكديگر متصل مي‌كند به مراتب بيشتر از نيروهاي است كه اتم‌هاي كربن را در گرافيت به هم وصل مي‌كند.
براي تعيين سختي كاني‌ها از مقياسي به نام مقياس موهس (Mohs) استفاده مي‌شود (از نام فردريخ موس كاني شناسي آلماني). در اين مقياس نرم ترين كاني سختي يك دارد (تالك) و سخت ترين كاني، داراي وجه سختي 10 است (الماس). هر كاني كه به وسيله كاني ديگر خراش بردارد نسبت به آن نرم تر است. (شكل زير)

براي اطمينان از سختي اندازه گيري شده، بايد درجه سختي را در جهات مختلف آزمايش كنيم. به علاوه، بايد در خراشيدن و تعيين درجه سختي عمل عكس را نيز انجام داد.

4- جلا- توانايي كاني در منعكس ساختن، يا جذب نور را جلا مي‌گويند. هر قدر انعكاس و انكسار نور از سطح كاني و يا سطح شكستگي آن زيادتر باشد، جلاي آن مشخص تر است. يكي از علل گراني الماس جلاي زيباي آن است كه به جلاي الماسي معروف است. جلاي كاني‌ها را مي‌توان به دو گروه فلزي و غيرفلزي تقسيم كرد.
در جلاي فلزي (كه خاص بسيار از كاني‌هاي فلزي است) نور، مانند سطح فلز براق به خوبي منعكس مي‌شود (مانند پيريت Fes2).

در جلاي غير فلزي از اصطلاحات گوناگوني استفاده مي‌كنند. مثلا": در جلاي شيشه‌ي نور به خوبي از كاني عبور مي‌كند (مانند كوارتز و‌هاليت) در جلاي الماسي، نور در داخل الماس بازتابش كلي پيدا مي‌كند و سبب درخشندگي الماس مي‌شود.

گاهي از منظره ظاهري كاني‌ها براي بيان جلاي آنها استفاده مي‌كنند و اصطلاحاتي مانند صمغي، چرب، ابريشمي، خاكي و ... به كار مي‌برند.

5- سطح شكست (رخ)- طلق نسوز (ميكا) به آساني ورقه ورقه مي‌شود(شكل زير). حتي به كمك چاقو مي‌توان هر ورقه را به وقه‌ي نازك تر هم تقسيم كرد.
يك ضربه چكش به بلور كلسيت آن را به صورت متوازي السطوح‌هاي كوچك در مي‌آورد. بلورهاي مكعبي نمك نيز به صورت مكعب‌هاي كوچك تر يعني در سه جهت فضايي شكسته مي‌شوند.
بعضي از بلورها، به هنگام شكسته شدن در امتداد سطح يا سطوح معيني به سادگي از هم جدا مي‌شوند و بعضي ديگر فاقد اين خاصيت اند، يعني داراي سطح شكست ناصاف هستند (كوارتز). اين خاصيت بستگي به نحوه پيوندهاي اتم‌ها در جهات مختلف دارد. هر قدر قدرت پيوند اتمي در امتداد سطوحي ضعيف تر باشد، كاني در آن جهت آسان تر مي‌شكند. فلدسپات‌هاي در دو جهت نمك طعام در سه جهت قائم و كلسيت در سه جهت با زاويه غيرقائمه رخ دارند.

انواع رخ در كاني‌هاي مختلف

6- چگالي نسبي: جرم نسبي كاني‌ها را مي‌توان از تقسيم كردن چگالي يك كاني به چگالي آب به دست آورد. با اين كار تعيين مي‌كنيم كه يك كاني چند بار از جرم آب هم حجم خود سنگين تر است. چگالي نسبي بيشتر كاني‌هاي سيليكاتي كه بخش اعظم پوسته زمين را تشكيل مي‌دهند، حدود 5/2 تا 5/3 است. چگالي نسبي زيادتر، مربوط به كاني‌هايي است كه در تركيب خود عناصر سنگين مانند سرب، باريم و... دارند. با چگالي 5/7 و باريت Baso4 با چگالي 5/4). هر چه كاني‌هايي كه اتم‌هاي سازنده آنها به هم نزديك تر و فشرده تر باشد چگالي نسبي بيشتري خواهند داشت، مانند چگالي نسبي الماس در مقايسه با چگالي نسبي گرافيت.

7- رنگ و رنگ خاكه- مي‌توان كاني‌ها را از روي رنگ آنها نيز تشخيص داد ولي اين امر قاعده‌ي كلي نيست. مثلا" كوارتز به رنگ‌هاي شيري، بنفش، زرد، دودي و حتي بي رنگ ديده مي‌شود. اين رنگ‌ها مربوط به ناخالصي‌هاي موجود در كاني است. اما كاني‌هايي هم وجود دارند كه با رنگ خود به آساني قابل شناسايي هستند مثلا" ياقوت هميشه رنگ قرمزدانه اناري، فيروزه كه بهترين نوع آن در ايران يافت مي‌شود به رنگ آبي فيروزه اي، گرافيت هميشه سياه و مالاكيت هميشه سبز ديده مي‌شوند.
رنگ گرد كاني گاهي در تشخيص كاني‌ها مؤثرتر است. براي اين كار كاني را به چيني بدون لعاب مي‌كشند و از روي رنگ خطي كه بر جاي مي‌گذارد نوع كاني را تشخيص مي‌دهند. چنانچه يك از راه‌هاي شناسايي طلا رنگ خاكه زرد طلايي آن است، ولي پيريت با رنگ و جلايي شبيه به طلا داراي رنگ خاكه سياه است، يا آن كه اثر مانيتيت (Fe3O4) سياه و اثر هماتيت Fe2O3 قهوه‌ي نمايان مي‌شود، در حالي كه ظاهر اين دو كاني معمولا" سياه است.

8- ساير مشخصات- بعضي از كاني‌ها مانند مس و طلا چكش خوارند در صورتي كه گوگرد ترد و شكننده است. بعضي كاني‌ها مانند ميكا (طلق نسوز) در برابر گرما مقاوم اند و بعضي مانند ژيپس، كدر و به پودر سفيد رنگي تبديل مي‌شوند.‌هاليت (NaCl) مزه‌ي شور و سيلويت (KCl) مزه‌ي تلخ دارد. برخي از كاني‌ها خاصيت مغناطيسي دارند مانند مانيتيت و كائولينيت به زبان مي‌چسبد. برخي مانند گرافيت و تالك در لمس با دست حالت چرب دارند (در صورتيكه واقعا" چرب نيستند.)
بعضي از واكنش‌هاي شيميايي مي‌تواند در شناسايي كاني‌ها مفيد باشد مثلا" كلسيت با اسيد- كلريدريك سرد و رقيق و دولوميت با اسيد كلريدريك گرم و غليظ تركيب مي‌شوند و گاز CO2 متصاعد مي‌كنند. رنگ شعله نيز در شناسايي بعضي از كاني‌ها (در واقع عنصري را كه در تركيب دارند) مؤثر است.

سيستم‌هاي بلوري

براي بلورها، 6 شكل يا سيستم اصلي در نظر گرفته مي‌شود كه عناصر تقارن در آنها متفاوتند. هر سيستم داراي يك شكل اصلي مانند مكعب يا منشور شش وجهي و غيره است، اما كمتر ديده مي‌شود كه يك كاني به شكل اصلي سيستم متبلور شده باشد (بلورهاي مكعبي نمك خوراكي، پيريت) بلكه اغلب روي قواعد مشخص رياضي، مشتقاتي از آن 6 سيستم وجود دارد كه بلورها به آن شكل ديده مي‌شوند. نمونه‌هايي از سيستم‌هاي اصلي و بعضي از مشتقات آنها را در شكل‌هاي زير مي‌بينيد.

سنگ ها

سنگ‌‌هاي آذرين

با ذوب شدن بخشي از سنگ‌‌هاي گوشته بالايي و پوسته، تركيبي سيليكاتي كه همراه خود مقداري اكسيدهاي فلزي و مواد فرار و آب دارد به وجود مي‌‌آيد كه به آن ماگما مي‌‌گويند.
ماگما به علت چگالي كمتري كه نسبت به سنگ‌‌هاي اطراف خود دارد و همچين فشار گازهاي همراه خود از درزها و شكاف‌‌هاي پوسته به سمت بالا صعود مي‌‌كند. به هنگام سرد شدن ماگما در داخل پوسته يا روي سطح زمين كاني‌‌هاي گوناگون در دماهاي مختلف متبلور مي‌‌شوند و از مجموعه كاني‌‌هايي كه در كنار هم قرار مي‌‌گيرند، انواع سنگ‌‌هاي آذرين به وجود مي‌‌آيند.
سنگ‌‌هاي آذرين به علت همراه داشتن اغلب فلزات مورد نياز انسان و جواهرات نسبت به سنگ‌‌هاي ديگر اهميت بيشتري دارد. اين سنگ‌‌ها به دليل زيبايي و مقاومت زياد و دوام طولانيشان از ديرباز به عنوان سنگ ساختماني و سنگ تزييني به كار گرفته مي‌‌شده‌‌اند.

سنگ هاي رسوبي

فرآيندهاي بيروني تغييردهنده سطح زمين (آب، يخ، باد، نيروي گرانش) به طور دائم سطح زمين را تغيير مي‌‌دهند. اين فرآيندها همواره سنگ‌‌‌‌هاي سخت و محكم را خرد كرده و آنها را به صورت ذرات منفصل (ذرات تخريبي) يا مواد محلول به نقاط پست كه همان حوضه‌‌هاي رسوبي باشند منتقل مي‌‌نمايند و در آن محيط‌‌ها به صورت لايه‌‌هاي موازي روي هم مي‌‌نشانند.
با گذشت زمان و در اثر دخالت عواملي چند، رسوبات سست و ناپيوسته اوليه به سنگي سخت و يكپارچه تبديل مي‌‌شوند كه به آنها سنگ‌‌هاي رسوبي اطلاق مي‌‌شود.
سنگ‌‌هاي رسوبي به همراه سنگ‌‌هاي آذرين و دگرگوني بخش جامد و سنگي پوسته زمين را مي‌‌سازند. سنگ‌‌هاي رسوبي گرچه در مقايسه با سنگ‌‌هاي آذرين و دگرگوني بخش كمتري از حجم پوسته را به وجود مي‌‌آورند، ولي به دليل اين كه در سطح زمين تشكيل مي‌‌شوند، قسمت اعظم سطح قاره‌‌ها را مي‌‌پوشانند.
زمين‌‌شناسان با مطالعه سنگ‌‌هاي رسوبي، جزئيات تاريخ گذشته زمين را بازسازي مي‌‌كنند. سنگ‌‌هاي رسوبي محل ذخيره و انتقال آب‌‌هاي زيرزميني هستند و به علت وجود ذخاير زغال سنگ، نفت خام، گاز، آب زيرزميني، نمك و كاني‌‌هاي فلزاتي چون آهن و آلومينيوم اهميت اقتصادي دارند. بعضي از سنگ‌‌هاي رسوبي در ساختمان‌‌سازي، جاده‌‌سازي ، تهيه سيمان و ... كاربرد دارند.

سنگ هاي دگرگوني

به دسته‌‌اي از فرآيندهاي دروني كه طي آن فشار و گرماي زياد سبب تغيير شكل فيزيكي و كاني‌‌شناسي سنگ‌‌ها در محيط جامد مي‌‌شوند فرآيند دگرگوني مي‌‌گويند. اين تغييرات در زير زمين و دور از چشم ما و در مدت زمان بسيار طولاني صورت مي‌‌گيرد، همين امر سبب شده است كه مطالعه اين دسته از سنگ‌‌ها نسبت به مطالعه سنگ‌‌هاي رسوبي و آذرين با مشكلاتي روبه رو باشد. در دما و فشار بالا فرآيندهاي دگرگوني با فرآيند ذوب سنگ‌‌ها و در دما و فشار كم با فرآيند هوازدگي و دياژنز در آميخته مي‌‌شود كه مطالعه اين سنگ‌‌ها را با مشكلات عمده‌‌اي مواجه مي‌‌كند.
اغلب سنگ‌‌هاي دگرگون شده به علت گرما و فشاري كه تحمل كرده‌‌اند متراكم‌‌تر ، سخت‌‌تر ، زيباتر و ... مي‌‌شوند كه پس از برش و صيقل دادن به عنوان سنگ تزييني در روكار يا داخل ساختمان‌‌ها به كار مي‌‌روند.
فرآيند دگرگوني سبب ايجاد منابع طبيعي با ارزشي شده كه انسان از زمان‌‌هاي گذشته تا حال از آنها استفاده مي‌‌كرده است.

طبقه بندي سنگ‌هاي آذرين

جدول طبقه بندي ذرات رسوبي، براي سنگ‌هاي رسوبي آواري

سنگ‌هاي سازنده پوسته زمين

بازالت

بازالت يك سنگ آذرين است ، كه به صورت ماده مذاب از دهانه آتش فشان‌ها خارج مي‌شود و پس از سرد شدن به صورت سنگي سياه در مي‌آيد.

گرانروي ماده مذاب (كم)

آتش فشاني ماده مذاب از دهانه آتشفشان نشان مي‌دهد كه گرانروي ماده مذاب كم است.

سنگ آذرين با گرانروي زياد

اين سنگ نشان مي‌دهد كه گرانروي ماده مذاب زياد بوده است

نظريه بوون

واكنشهاي بوون بر اساس نظريه بوون در ماگماي بازالتي صورت مي‌گيرد.

باتوليت

گاهي بر اثر فرسايش سنگ‌هاي پوشاننده، توده‌هاي آذرين عميقي در سطح زمين نمايان مي‌شود.

شكل‌هايي از انجماد مواد مذاب در پوسته‌ي زمين

شكل‌هايي از انجماد مواد مذاب در پوسته‌ي زمين

پگاميت

پگماتيت، يك سنگ درشت بلور

بازالت

بازالت، يك سنگ ريزبلور

ابسيدين

ابسيدين يك سنگ بدون بلور

ويژگي هاي سنگ هاي آذرين

با كمك جدول به پرسش‌هاي زير در باره ي اين سنگ‌ها پاسخ دهيد.

الف: نام سنگ A و نام سنگ B چيست؟
ب: كدام يك بر اثر فعاليت آتش فشاني به وجود آمده است؟
پ: كاني‌هاي تشكيل دهنده ي اين سنگ‌ها چه نام دارند؟

ويژگي هاي سنگ هاي آذرين

با كمك جدول به پرسش‌هاي زير در باره ي اين سنگ‌ها پاسخ دهيد.

الف: نام سنگ A و نام سنگ B چيست؟
ب: كدام يك بر اثر فعاليت آتش فشاني به وجود آمده است؟
پ: كاني‌هاي تشكيل دهنده ي اين سنگ‌ها چه نام دارند؟

فراواني سنگ هاي رسوبي بر روي سطح زمين

با مقايسه اين دو نمودار چه اطلاعاتي به دست مي‌آوريد؟

چه عواملي بر روي سنگ هاي آذرين اثر مي گذارد

تقريباً به جز سنگ گرانيت كه يك سنگ آذرين است بقيه سنگ‌هايي كه در نما و داخل ساختمان‌ها به كار مي‌رود سنگ دگرگوني هستند.
اگر شما به يك سنگ فروشي مراجعه كنيد خواهيد ديد كه قيمت سنگ‌هاي دگر گوني بسيار متفاوت است به نظر شما
1- چه عواملي بر قيمت يك سنگ دگر گوني دخالت دارند، آن‌ها را جمع آوري كنيد و يه كلاس ارائه نمائيد.
2- معمولاً سنگ‌هايي كه در نما به كار مي‌روند چه تفاوتي با سنگ‌هايي كه در پله‌هاي ساختمان به كار مي‌روند دارند؟
3- سنگ‌هايي كه داراي رگه‌هاي زيبا هستند مقاوم ترند يا سنگ‌هايي كه فقط از يك كاني به وجود آمده اند؟

در موقع ذوب و انجماد مواد چه تغييري مي كند؟

مقداري پارافين جامد را داخل يك شيشه ساعت قرار دهيد و به آن گرما دهيد تا ذوب شود، سپس ماده مذاب را به همراه شيشه ساعت در محيط سرد ( كنار پنجره يا خارج از كلاس) قرار دهيد تا دوباره منجمد شود. حالا به همكاري ساير دانش آموزان درباره ي موضوع‌هاي زير بحث كنيد.
1- چگونگي ذوب و انجماد پارافين را توضيح دهيد. در اين توضيح به چگونگي حركت اتم‌ها و مولكول‌ها ي پارافين در هر دو حالت اشاره كنيد.
2- چگونگي ذوب و انجماد سنگ‌ها را با مقايسه ذوب و انچماد پارافين توضيح دهيد در اين توضيح به مسئله چگونگي بدست آوردن و از دست دادن گرما توسط سنگ‌ها بپردازيد.

با يكي از راه هاي سنگ شدگي آشنا شويد

با يكي از راه‌هاي سنگ شدگي آشنا شويد.
وسايل مورد نياز: ( يك تكه پارچه سياه – چراغ مطالعه- مقداري آب و نمك- قطره چكان- ذره بين يك چار چوب ( قاب عكس بدون عكس و شيشه)
طرز كار: پارچه را روي چارچوب مكم كنيد
با قطره چكان چند قطره آب و نمك روي پارچه سياه بچكانيد
چارچوب را از قسمت خشك پارچه روي چراغ مطالعه روشن نگاه داريد
چند دقيقه با ذره بين محل لكه‌هاي آب را مشاهده كنيد.
نتيجه گيري: اين آزمايش كدام راه سنگ شدگي را نشان مي‌دهد؟
گسترش: چه سنگ‌هايي را مي‌شناسيد كه از اين طريق به وجود مي‌آيند، آن‌ها را نام ببريد؟

اثر گرما بر مواد

1- يك ظرف فلزي را روي شعله‌هاي گاز روشن قرار دهيد.
تكه اي نان را روي آن قرار دهيد، مدتي صبر كنيد.
الف: چه موادي ممكن است از نان خارج شود؟
ب: نان چه تغييراتي كرده است؟

2- در زير تصوير منطقه اي فرضي را مشاهده مي‌كنيد،
الف: بين اين تصوير و آزمايشي كه شما انجام داده ايد، چه شباهت‌هايي مشاهده مي‌كنيد؟
ب: چگونگي شكل گيري اين منطقه چه تفاوت‌هايي با آزمايش شما دارد؟

ويژگي‌هاي سنگ‌هاي آذرين

سنگ‌هاي آذرين از انجماد مواد مذاب دروني زمين بوجود مي‌آيند. مواد مذاب كه خود از ذوب سنگ‌ها‌ي پوسته يا گوشته بوجود مي‌آيند، تركيب سيليكاتي داشته و ماگما ناميده مي‌شوند. تركيب شيميايي ماگما متفاوت است. بعضي سليس زياد (ماگماي اسيدي) و بعضـــي سيليس كمتر و در عوض عناصر آهن، منيزيم و كلسيم بيشتري دارند (ماگماي بازيك).
دماي ماگما بيش از 700 درجه سانتيگراد است. در اين مذاب جوشان، گازها، قطعات بلور در حال رشد و قطعات سنگي كنده شده از سنگ‌هايدرونگير وجود دارد.
ماگمايي كه به سطح زمين رسيده باشد بيشتر گازهاي خود را از دست مي‌دهد. در اين حال به آن گدازه مي‌گويند.
از انجماد گدازه در سطح زمين سنگ‌هايآتشفشاني بوجود مي‌آيد (ولكانيسم). ماگما ممكن است در اعماق زمين يا در شكستگي‌ها و يا در آشيانه‌هاي ماگمايي تدريجا" انجماد يابد. در اين حال به سطح زمين نمي رسد و سنگ آذرين دروني بوحود مي‌آيد. اين فرآيند را پلوتونيسم مي‌گويند.

اين سنگ نشان مي‌دهد كه گرانروي ماده مذاب زياد بوده است.

مواد آتشفشاني يعني موادي كه از دهانه‌ي آتشفشان خارج مي‌شوند به سه گروه گاز، مايع و جامد تقسيم بندي مي‌شوند. علت اصلي اختلاف فورانهاي آتشفشاني، نوع گدازه است. گدازه‌هاي بازيك گرانروي كمتري داشته و گازها به آساني خارج مي‌شوند. علت اصلي اختلاف فوران‌هاي آتشفشاني، نوع گدازه است. گدازه‌هاي بازيك گرانروي كمتري داشته و گازها به آساني خارج مي‌شوند. در انواع انفجاري، مقدار سيليس ماگما زياد و گرانروي آن نيز بيشتر از نوع قبلي است. ثابت كرده اند كه هرقدر مقدار سيليس يك ماگما بيشتر باشد اتصال اتم‌ها براي تشكيل كانيها، با ايجاد مولكول‌هاي درشت همراه است و همين امر موحب گرانروي بيشتر ماگما مي‌شود. در حالي كه در ماگماي بازيك، شكه مولكولي كانيها كوجكتر و گرانروي كمتر است. در ماگماي اسيد، گازها و بخار آب به آساني خارج نمي شوند و تجمع آنها موجب ازدياد فشار دروني و در نتبجه انفجار شديد مي‌شود كه درآتشفشانهاي اسيدي پديده شناخته شده‌ي بشمار مي‌آيد.
ذوب و تبلور ماگما- اگر بخواهيم يك كاني متبلور را در آزمايشگاه ذوب كنيم لازم است آن را در كوره قرار دهيم و دماي آن را تدريجاّ زياد كنيم و آن را به نقطه ذوب برسانيم. در حالت متبلور، يونهاي سازنده كاني با نظم و ترتيب معيني پهلوي هم چيده شده اند و حول يك نقطه ثابت ارتعاشات اندكي از خود بروز مي‌دهند. با افزايش دما، يون‌ها دچار ارتعاش بيشتر مي‌شوند و در نتيجه به يكديگر برخورد مي‌كنند، به اين ترتيب فضاي بيشتري اشغال مي‌كنند. اين امر سبب افزايش فاصله بين يونها و انبساط ماده جامد مي‌شود. در نقطه ذوب، فاصله يونها، از هم زيادتر شده و شدت ارتعاشات بر نيروي پيوند شيميايي يوني فايق مي‌آيد، سرانجام يون‌ها آزاد شده و رويهم مي‌لغزند. به اين ترتيب ساختمان بلورين از بين مي‌رود و حالت مذاب (مايع) شكل مي‌گيرد. در حالت اخير:
1- نظم و ترتيب ساختمان بلورين از بين مي‌رود.
2- حجم ماده بيشتر شده و در نتيجه چگالي مايع مذاب كمتر از جامدي است كه از آن بوجود مي‌آيد.
در حالت تبلور عكس پديده ذوب رخ مي‌دهد. با كاهش دماي ذوب، يونها به يكديگر نزديكتر شده و حركت آزادانه خود را تقريباّ از دست مي‌دهند. با سرد شدن بيشتر، نيروي پيوند شيميايي ، يونها را از حركت باز مي‌دارد و نظم يوني كه همان ساختمان بلورين ماده ست شكل مي‌گيرد.
بطوركلي،هر قدر سرعت سرد شدن كندتر باشد، تعداد مراكز تبلور كمتر بوده و يون‌ها فرصت كافي براي مهاجرت به سوي مراكز تبلور را خواهند داشت. اين امر سب مي‌شود تا تعداد بلورها اندك ولي بزرگ اندازه باشند. در عوض اگر سرعت سردشدن سريع باشد، تعداد مراكز تبلور بيشتري بوحود مي‌آيد و يون‌هاي اطراف را به سوي خود مي‌كشاند و به اين ترتبيب، براب تصرف يونها، برقابتبي بوجود مي‌آيد كه اين امر سبب تشكيل بلورهاي كوچكتر مي‌شود. با دانستن اين موضوع حال مي‌توانيد به اين سؤالات جواب دهيد:
 
چرا در سنگ‌هاي آذرين دروني بلورها درشت و تعداد آنها اندك است؟
چرا در سنگ‌هاي آتشفشاني اندازه بلورها كوچك و تعداد آنها زياد است؟

سنگ آذرين دروني                        سنگ آذزين بيروني

چنانكه خواهيم ديد سنگ‌هاي فاقد بلور و به اصطلاح شيشه‌ي چون به سرعت سرد مي‌شوند لذا يون‌هاي موجود در مايع مذاب فرصت صف بستن نداشته و ساختمان منظم بلورين حاصل نمي شود. در واقع، به علت انجماد سريع، يون‌ها بي حركت شده و حالتي شبيه مايع (فاقد نظم و ترتيب يوني) در آنها بوجود مي‌آيد. اين همان شيشه طبيعي است كه بعضي از سنگ‌هاي آتشفشاني از آن دسته اند.
تشكيل ماگما- در حالت كلي، ماگما از ذوب سنگ‌هاي پوسته و يا گوشته طي فرايند بسيار پيچيده بوجود مي‌آيد. علاوه بر افزايش دما كه پيوندهاي يوني را در كاني‌ها سست و از هم جدا مي‌كند  به اصطلاح موجب ذوب سنگ‌ها مي‌شود، عوامل ديگري نيز در ذوب سنگ‌ها دخالت مي‌كنند. يكي فشار و ديگري حضور مواد فرار و بالاخص آب است.
فشار برخلاف گرما، باعث استكام پيوندهاي شيميايي شده و در نتيجه مانع ذوب سنگ‌ها مي‌شود و چون هر چه عمق زياد شود فشار هم افزايش پيدا مي‌كند لذا براي ذوب سنگ‌ها در اعماق زياد،دماي بيشتري نسبت به سطح زمين لازم است. بنابراين در عمق معيني از زمين، اگر از مقدار فشار كاسته شود ماده به حالت ذوب نزديك تر مي‌شود، و سرانجام عمل ذوب رخ مي‌دهد.
آب نيز مانند ساختمان خاص مولكولي خود مي‌تواند مانند گرما، جدا شدن پيوندهاي يوني را در كانيها آسان كند. چون آب تقريباّ درهمه سنگ‌هاي پوسته زمين كم وبيش وجود دارد، لذا افزايش فشار آب را بايد عاملي در ذوب سنگ‌ها به حساب آورد.
اصولاّ دوب سنگ‌هاي دروني زمين به هر علت كه اتفاق افتاده باشد شامل تمام كاني‌هاي سنگ نمي شود. به عبارت ديگر ، سنگ‌هايدرون زمين از كاني‌هاي مختلفي تشكيل مي‌شونند كه نقطه ذوب آنها با هم فرق دارد، لذا در اين عمل، بعضي از كاني‌هاي زودگداز وارد ذوب مي‌شوند و بقيه كانيها، يعني انواع ديرگداز آنها در تشكيل ماگما وارد نمي شوند. اين قبيل ذوب را بادي ذوب ناقص ناميد. يكي از علل اختلاف تركيب ماگماها، همين مقدار ذوب سنگ اصلي است كه ممكن است 5، 10 يا 20 درصد از آن و يا بيشتر ذوب شود. بنابراين ممكن است از يك سنگ، بر حسب همين درصد ذوب، ماگماهايي با تركيب متفاوت بوجود آيد. مسلما" نوع سنگي كه به طور ناقص ذوب مي‌شود، مي‌تواند در گوناگوني ماگما مؤثر باشد.

تركيب و انواع ماگماها

 در تركيب ماگماها، همان 8 عنصر اكسيژن، سيلسيم، آلومينيم، آهن، كلسيم، منيزيم، سديم و پتاسيم يافت مي‌شوند كه در تركيب پوسته زمين نيز فراوان ترين عناصر محسوب مي‌شوند (تا 5/98 درصد پوسته از اين عناصر تركيب يافته است). اگر آنها را به صورت اكسيد در نظر بگيريم ملاحظه مي‌كنيم كه 2SiO يعني سيليس از همه فراوان تر است. از همين رو، سنگ‌هاي آذرين را برحسب مقدار سيليس به چهارگروه تقسيم بندي مي‌كنند از اين قرار:
SiO2 بيشتر از 66 درصد: سنگ‌هاي آذرين اسيد.
SiO2 بين 52 تا 66 درصد: سنگ‌هاي آذرين خنثي يا حدواسط
SiO2 بين 45 تا 52 درصد: سنگ‌هاي آذرين بازيك
SiO2 كمتر از 45 درصد : سنگ‌هاي آذرين خيلي بازيك
نوع كانيها- در قسمت‌هاي قبل با انواع كاني‌هاي سنگ‌هاي آذرين آشنا شده ايم. مسلما" هر قدر سيليس ماگما بيشتر باشد (سنگ‌هاي اسيد)، كوارتز موجود در سنگ حاصل از انجماد آن زيادتر خواهد بود. اليوين كه كاني كم سيليس است تنها در سنگ‌هايبازيك و خيلي بازيك ديده خواهد شد. بنابراين، نوع كاني‌هاي سنگ‌هاي آذرين كاملا" بستگي به تركيب شيميايي اين سنگ‌ها دارد.
كاني‌هايي كه در يك سنگ آذرين فراوان باشند بر ظاهر سنگ اثر مي‌گذارند. چنانكه سنگ‌هايپرسيليس به علت وفور كوارتز و فلدسپات ظاهري روشن داشته و سنگ‌هاي كم سيليس و به اصطلاح بازيك (و خيلي بازيك) به علت وفور كاني‌هاي آهن و منيزيم دار رنگ تيره تر از خود ظاهر مي‌سازند
به اين ترتيب با توجه به رنگ سنگ (به شرط آنكه منظره تازه شكسته شده سنگ در نظر گرفته شود) مي‌توان تا اندازه‌ي به تركيب سنگ پي برد.
در اينجا لازم است خاطر نشان كنيم كه اولا" همه كاني‌هاي موحود در يك سنگ آذرين در يك زمان از ماگماي مذاب متبلور نمي شوند، يعني هر كاني در دماي خاصي متبلور مي‌شود. چنانكه اليوين در دماي 1600 درجه اولين كاني است كه در يك ماگماي بازيك (بازالت) متبلور مي‌شود و پيروكسن در دماي كمتر از آن مثلاّ در حدود 1400 درجه سانتيگراد. پس، وقتي كه ماگماي داغ ، شروع به سرد شدن كند، در دماهاي مختلف،كاني‌هايي با تركيب متفاوت مي‌توانند از مايع جدا شوند. با ادامه اين عمل، تركيب مايع مذاب باقيمانده تغيير مي‌كند. يكي از پژوهش‌هاي بي سابقه در مورد تبلور ماگما، به وسيله بوون (Bowen) ژئوفيزيك دان امريكايي انجام شد. به عقيده او بيشتر ماگماها تركيب بازالتي دارند. از اين ماگما مطابق شكل زير ضمن سرد شدن تدريجي، كاني‌هاي مختلف و در نتيجه سنگ‌هاي آذرين متفاوت بوجود مي‌آيد.

واكنشهايي كه بر اساس نظريه بوون در ماگماي بازالتي صورت مي‌گيرد.

بوون در آزمايشهاي خود مشاهده كردنخستين كاني‌هايي كه از سرد شدن ماگما حاصل مي‌شود اليوين و پلاژيوكلاز كلسيم دار است. از تجمع اين دو كاني همراه با مقداري پيروكسن ، سنگ بازالتي يا معادل دروني آن گابرو بوجود مي‌آيد. با ادامه تبلور، تركيب ماده مذاب باقيمانده تغيير مي‌كند يعني تقريباّ قسمت مهمي از آهن و منيزيم و كلسيم خود را از دست مي‌دهد در عوض ماده مذاب از عناصري كه تاكنون در ساختمان تبلور ماده‌ي وارد نشده اند مثلاّ سديم و پتاسيم غني مي‌شود و در عين حال مقدار سيليس نيز در مايع مذاب زياد شده است. اگر نخستين بلورها (يعني اليوين و پلاژيوكلاز كلسيم دار) در محلول مذاب باقي بماند با مايع وارد واكنش شده ، كاني‌هايي با درجات حرارت پايين تر از خود را به وجود مي‌آورد و اين وضع ادامه مي‌يابد. اين توالي تشكيل كانيها را سري واكنشي بوون مي‌گويند. در شكل بالادر سمت چپ و بالا، كاني اليوين تشكيل شده و با مايع مذاب باقي مانده واكنش نموده و پيروكسن بوجود آمده است. پيروكسن نيز ضمن واكنش با مايع مذاب در تشكيل آمفيبول شركت مي‌كند. سرانجام درانتها، يعني پس از انجماد قسمت اعظم ماگما، بلورهاي ارتوكلاز، مسكوويت و كوارتز از ته مانده ماده مذاب متبلور مي‌شوند. در قسمت راست نيز ابتدا پلاژيوكلاز كلسيم دار و سرانجام پس از واكنشهاي متعدد و تبلور به پلاژيوكلاز سديم دار ختم مي‌شود. به اين ترتيب با توجه به رنگهاي مختلف در متن شكل، لااقل چهار نوع سنگ با تركيب كاني شناسي متفاوت بوجود مي‌آيند و به اين طريق مي‌توان ثابت كرد كه بر اثر جدايش بلورهاي اوليه (مثلا" ته نشين شدن به كف اتاق ماگمايي) و عدم واكنش با مايع باقي مانده سنگ‌هايآذرين مختلفي بوجود مي‌آيند.

ساختهاي آذرين

در سال سوم با مشخصات يك دستگاه آتشفشان و انواع فورانهاي آتشفشاني آشنا شديم و مي‌دانيم چون اين قبيل فعاليت‌ها در سطح زمين ظاهر مي‌شود مي‌توان آن را مشاهده و حتي فيلم برداري كرد. ولي مشاهده ساختهاي آذرين دروني كه در زير پوسته و به آرامي انجماد مي‌يابند تنها هنگامي ميسر است كه سنگ‌هايپوشاننده آنها بر اثر تخريب و فرسايش به كنار رفته باشند (شكل 1 كه خود به ميليونها سال زمان نياز دارد. اين قبيل ساختها با توجه به شكل و وسعت خود اسامي مختلف دارند. دراينجا براي سهولت مطالعه، اين ساختها را در حالت كلي به دو دسته صفحه‌ي (يا تيغه اي) و توده‌ي تقسيم بندي مي‌كنيم. هر يك از ساخت‌هاي مزبور ممكن است با سنگ‌هاياطراف داراي حالت موازي و يا ناموازي باشد.

گاهي بر اثر فرسايش سنگ‌هايپوشاننده، توده‌هاي آذرين عمقي در سطح زمين نمايان مي‌شود.

شكل‌هايي از انجماد مواد مذاب در پوسته‌ي زمين

ساخت‌هاي صفحه‌ي ساختهاي صفحه‌ي كه با لايه بندي رسوبي موازي باشند، سيل ناميده مي‌شوند كه به شكل يك ورقه در بين لايه‌هاي رسوبي محصور مي‌مانند. عرض اين ورقه‌ها ممكن است در حدود چند سانتيمتر تا كيلومتر ولي طول آن ممكن است به صدها كيلومتر هم برسد. سيل‌ها هنگامي تشكيل مي‌شوند كه ماگما در امتداد لايه بندي سنگ‌هايرسوبي با فشار وارد شود. سيلها مطابق شكل 2 اصولاّ حالت افقي دارند ولي اگر لايه‌هاي رسوبي بر اثر عوامل كوهزايي، چين خورده و حالت افقي نداشته باشند سيل‌ها نيز به تبعيت از آنها وضعيت غيرافقي پيدا مي‌كنند.
ساخت‌هاي صفحه‌ي كه لايه بندي رسوبي را قطع نمايند، دايك خوانده مي‌شوند (شكل 2) دايك هنگامي بوجود مي‌آيد كه ماگما در داخل شكستگيها با فشار تزريق شود و در آنها انجماد يابد. چون شكستگيهاي موجود در سنگ‌ها حالت تيغه مانند دارند لذا، پس از انجماد مواد مذاب حالت صفحه‌ي به خود مي‌گيرند. دايك‌ها اصولاّ حالت قائم دارند (شكل 3) و از نظر ابعاد مانند سيل‌ها هستند.
ساخت‌هاي توده اي، لاكوليت‌ها– ساخت‌هاي توده‌ي شكلي هستند كه با لايه بندي رسوبات موازي باشند (شكل 2) لاكوليت‌ها از بعضي جهات شبيه سيل‌ها هستند ولي شكل آنها عدسي مانند و لايه‌هاي فوقاني پوشاننده نيز قوس دار و برآمده است. (شكل 2).
باتوليت‌ها– يا ساخت‌هاي توده‌ي كه لايه بندي رسوبي را قطع كند (شكل1و2) اين قبيل توده‌ها، بزرگترين و وسيعترين ساخت‌هاي آذرين دروني بشمار مي‌روند به طوري كه مساحتي حدود يكصد كيلومتر مربع و حتي خيلي بيشتر از آن (هزاران كيلومتر مربع) را اشغال مي‌كنند (مانند كوه الوند در همدان). تنها به كمك يافته‌هاي ژئوفيزيكي، مي‌توان عمق باتوليت‌ها را بين 10 الي 30 كيلومتر تخمين زد.

بافت سنگ‌هاي آذرين

بافت يك سنگ آذرين به اندازه، شكل و آرايش كاني‌هاي موجود در سنگ اشاره مي‌كند. نخستين چيزي كه در سنگ مشاهده مي‌شود اندازه يا درشتي بلور است. هر قدر سرعت سرد شدن كندتر باشد، بلورها درشت تر خواهند شد و بالعكس اگر سرعت سرد شدن سريع باشد بلورهاي ريزتري بوجود مي‌آيد كه حتي گاهي با چشم نمي توان آنها را تشخيص داد. لذا به كمك بافت مي‌توان يك سنگ آذرين را از انواع بيروني مشخص كرد.

دو نوع پگماتيت

پگماتيت، يك سنگ درشت بلور


بازالت، يك سنگ ريزبلور


ابسيدين يك سنگ بدون بلور


بافت پورفيري در يك سنگ آذرين


بافت حفره دار در نوعي بازالت

به طور كلي سنگ‌هاي آذرين را به انواع درشت بلور، ريزبلور و شيشه‌ي (فاقد بلور) طبقه بندي مي‌كنند. البته بافتي به نام پورفيري هم وجود دارد كه در ان بلورهاي درشت در زمينه‌ي فاقد بلور يا ريز بلور قرار دارند . وجود اين بافت حاكي از آن است كه سنگ در دو مرحله سرد شده است. مرحله اول در اعماق ، مرحله دوم در مسير حركت و نزديك شدن به سطح زمين (ريزبلورها) و سرانجام در سطح زمين كه شيشه خميره سنگ، سريعاّ انجماد يافته است.
در بعضي از سنگ‌ها هيچ بلوري ديده نمي شود، مانند ابسيدين كه شبيه شيشه سياه شكسته و يا منظره قير مانند دارد. بافت اين سنگ تماماّ شيشه‌ي است. بافت حفره دار و اسفنجي نيز در سنگ پا و پوكه معدني ديده مي‌شود كه به علت خروج گازها از گدازه در حال انجماد چنين سنگ‌هاي حفره دار به وجود مي‌آيد.

طبقه بندي

سنگ‌هاي آذرين را مي‌توان بر اساس موارد زير طبقه بندي كرد:
- تركيب شيميايي كه به مقدار سيليس موجود در سنگ وابسته است.
- نوع كاني‌هاي تشكيل دهنده.
- بيروني و دروني بودن يا بافت سنگ.
در اينجا با ادغام سه مورد فوق، اقسام مهم سنگ‌هاي آذرين ، به صورت جدول نشان داده شده است. در بررسي اين جدول به 2 نكته زير توجه كنيد:
الف- يك ماده مذاب ممكن است در اعماق و يا در سطح زمين سرد شود. در اين حالت دو نوع سنگ بوجود مي‌آيد كه از نظر شيميايي و كاني شناسي شبيه به هم ولي از نظر بافت با هم فرق دارند. بنابراين هر سنگ آذرين دروني يك معادل بيروني خواهد داشت.
ب- رنگ سنگ‌هاي آذرين تابع كاني‌هاي موجود در آنست و وسيله خوبي براي تشخيص و نامگذاري سنگ است. در اينجا براي توجه به اينكه كدام يك سنگ‌ها داراي رنگ روشن و كدام يك تيره رنگ است از رنگ‌هاي مختلف استفاده كرده ايم.

1-سنگ‌هاي اسيد

2- سنگ‌هاي حدواسط يا خنثي

3- سنگ‌هاي بازيك

4- سنگ‌هاي خيلي بازيك

كاني‌هاي عمده موجود در سنگ

 كوارتز
+
فلدسپات
+
ميكا

فلدسپات
+
آمفيبول
+
ميكاي سياه و پيروكسن

پلاژيوكلاز
+

پيروكسن
+
كمي اليوين

اليوين
+
پيروكسن

نام سنگ    

اقسام دروني

گرانيت

ديوريت

گابرو

پريدوتيت

اقسام بيروني

 ريوليت

آندزيت

بازالت

 -

تعريف رسوب و سنگ‌هاي رسوبي

فرايند هوازدگي، سنگ‌هاي قديمي را به تدريج متلاشي و تبديل به قطعات كوچكتر مي‌كند. عوامل فرسايش مثل آب‌هاي جاري ، باد، امواج، يخ ، نيروي گراني (جاذبه) مواد حاصل از هوازدگي سنگ‌هاي بستر را حمل و آنهارا خردتر مي‌كنند. اين مواد را رسوبات مي‌گويند. ذرات ماسه در تلماسه‌هاي صحرايي ، گل رس در مرداب، ريگ در بستر رودخانه، حتي گردو خاك روي وسايل منزل مثالهايي در مورد اين فرايند بي وقفه است. در نهايت، رسوبات در محلهاي جديد مثل دريا، درياچه و.... ته نشين شده (رسوبگذاري)و به صورت لايه‌هايي روي هم جمع مي‌شوند.
رسوبات از تجمع خرده سنگها، كانيها ومواد آلي در سطح زمين يا در اثر ته نشست شيميايي مواد محلول در آب حاصل مي‌شوند. منشأ آنهاممكن است، آواري يا تخريبي ، شيميايي و آلي باشد.
رسوبات نرم بر اث عوامل دياژنز به سنگ سخت تبديل مي‌شوند، اين همان سنگ‌هاي رسوبي است كه به صورت لايه‌هايي در طبيعت قابل مشاهده اند.
اهميت سنگ‌هاي رسوبي در اين است كه حدود 4/3 سطح قاره‌ها را ، مي‌پوشانند (5% حجم پوسته را تشكيل مي‌دهند)، محتوي فسيل اند، كه يكي ازابزارهاي مهم در مطالعه گذشته زمين ، است. در سنگ‌هاي رسوبي شواهد زيادي از منشأ رسوبات و شرايط محيط رسوبگذاري آنهاوجود دارد.
زمين شناسان با مطالعه اندازه، و شكل ذرات رسوبي و ساختهاي موجود در آنها (ريپل مارك، لايه بندي متقاطع و...) جزئيات تاريخ گذشته زمين را بازسازي مي‌كنند. سنگ‌هاي رسوبي محل ذخيره و انتقال آب‌هاي زيرزميني هستند و به علت وجود ذخاير زغال سنگ ، نفت خام، گاز، آب زيرزميني،نمك و كانه‌هاي مختلف مثل آهن، اهميت اقتصادي دارند. بعضي از سنگ‌هاي رسوبي در ساختمان سازي ، جاده سازي و سيمان سازي كاربرد دارند.

رسوبگذاري

وقتي آب‌هاي جاري ، يخچال‌ها، امواج، يا باد انرژي خود را از دست بدهند، و نتوانند رسوبات را بيشتر از آن حمل كنند، ته نشين شدن رسوبات شروع مي‌شود. همچنين رسوبگذاري شامل تجمع رسوبات شيميايي يا زيستي، مثل صدف‌هاي دو كفه‌ي در كف دريا، يا توده‌هاي گياهي در بستر باتلاق‌ها نيز مي‌شود. اين رسوبات ممكن است از اجساد موجودات يا تجمع باقي مانده آنهاتشكيل شوند. يا آن كه تغيير در دما، فشار يا تركيب شيميايي محلول‌هاي طبيعي به ويژه آب دريا، ممكن است باعث ته نشست رسوبات تبخيري يا شيميايي شود.

سنگ شدگي (دياژنز)

به فرايندهايي كه طي آنهارسوبات ناپيوسته به سنگ‌هاي رسوبي تبديل مي‌شوند، سنگ شدگي گويند. سنگ شدگي از راههاي زير صورت مي‌گيرد.
تراكم- رسوباتي كه در محيط آرام مثل درياچه ته نشين مي‌شوند، به ترتيبي روي هم قرار مي‌گيرند كه مقدار زيادي فضاي خالي (خلل و فرج) بين رسوبات تشكيل مي‌شود. نهشته‌هاي ماسه در يك محيط رسوبي آرام ممكن است حدود 40 تا 50 درصد حجم خود خلل و فرج داشته باشد. همچنانكه لايه‌هاي رسوبي در روي لايه‌هاي اوليه ته نشين مي‌شوند، ذرات رسوبات لايه‌هاي اوليه، در اثر وززن لايه‌هاي فوقاني فشرده شده و درصد فضاهاي خالي بين آنها كم مي‌شود. اين حالت به هم فشردگي و مستحكم تر شدن رسوبات را كه باعث كاهش فضاي خالي بين دانه‌هاي رسوبات مي‌شود، تراكم گويند. اين عمل باعث خارج شدن آب موجود در بين ذرات نيز مي‌شود. تراكم مناسب ترين راه سنگ شدگي در سنگ‌هاي رسوبي دانه ريز مثل شيل است.
سيمان شدگي- آب‌هاي زيرزميني ضمن عبور از لايه‌هاي رسوبي، مواد جامدي به نام سيمان، را در فضاهاي خالي بين دانه‌هاي رسوبي ته نشين مي‌كنند، كه آنهارا به هم چسبانده و در يك شبكه محكمي نگهداري، و تبديل به سنگ سخت مي‌كند. اين عمل را سيمان شدگي گويند. مثل ماسه سنگ، كه از به هم چسبيده شدن ماسه‌هاي ناپيوسته به وسيله سيماني ايجاد مي‌شود.
سيمان عمده سنگ‌هاي رسوبي كربنات‌ها هستند. در آب‌هاي جاري و زيرزميني يون‌هاي كلسيم و بي كربنات به طور معمول وجود دارد و در شرايط مناسب شيميايي از تركيب اين دو يون كربنات كلسيم جامد (كلسيت) به وجود مي‌آيد. سيليس سيمان ديگر سنگ‌هاي رسوبي است، در برخي از سنگ‌هاي رسوبي است، در برخي از سنگ‌هاي رسوبي سيمان از نوع اكسيدهاي آهن يا كانيهاي رسي است.
انحلال و تبلور مجدد- رسوباتي كه منشأ آلي دارند (صدف نرم تنان يا پوسته سيليسي دياتمه‌ها)، سنگ‌هاي شيميايي يا آلي را به وجود مي‌آورند. سنگ‌هاي رسوبي متبلور سيمان ندارند، اين سنگها به علت رشد بلورها، فاقد فضاي خالي اند، به همين علت نفوذ ناپذيرند. مسلماّ درزها يا شكستگي‌هايي كه بعد از تشكيل آنها به وجود مي‌آيد ، از اين امر مستثني است.

سنگ شدگي ذرات ماسه و تبديل آنها به ماسه سنگ

الف) ذرات سست ماسه با فضاي خالي بين آنها
ب) وزن رسوبات بالايي و متراكم شدن ذرات ماسه، باعث كم شدن فضاي خالي شده است.
ج) ته نشست مواد موجود در آب‌هاي زيرزميني و تبديل ذرات ماسه به ماسه سنگ
د) بافت بلورين كه خود از ته نشست محلولهاي اشباع به وجود مي‌آيد، فاقد سيمان و فضاي خالي است

محيط‌هاي رسوبي ...

محيط‌هاي رسوبي- محيط رسوبگذاري محلي است كه رسوبگذاري در آن رخ مي‌دهد، و ويژگيهاي هر محيط رسوبي بستگي به شرايط فيزيكي، شيميايي، زيستي آن دارد. ممكن است گل موجود در بستر دريا با گل موجود در بستر درياچه يا ماسه ساحل دريا با ماسه بستر رودخانه تفاوت داشته باشد. برخي از تفاوتها به اختلاف در منشأ رسوبات، و عامل حمل آنهابستگي دارد، ولي برخي به شرايط محيط رسوبگذاري مربوط مي‌شود. محيط‌هاي رسوبي مهم عبارتند از:
مخروط آبرفتي يا مخروط افكنه- نهشته‌هاي رودخانه است كه در كوهپايه‌ها و مناطق نزديك به آن ته نشين مي‌شود، عمدتاّ شامل درشت سنگ ، قلوه سنگ و ريگ با جورشدگي ضعيف است.
دشت سيلابي- در مسير برخي از رودخانه‌هاي بزرگ جهان، قبل از رسيدن به دريا مئاندر، و دشت سيلابي مسطح به وجود مي‌آيد، كه مقدار زيادي رسوبات در آن ته نشست كرده است. در دشت سيلابي نهشته‌هايي از رس ته نشين مي‌شود كه داراي تركهاي گلي يا آثار جاي پاي جانوران است.
محيط‌هاي بادي- باد دانه‌هاي ماسه را در نزديك به سطح زمين و ذراتي به اندازه غبار را در قسمتهاي بالايي جو حمل مي‌كند. ماسه‌ها اغلب در تشكيل تلماسه دخالت مي‌كنند و ويژگيهاي آن جورشدگي خوب و دانه ريز بودن و لايه بندي متقاطع است.
محيط‌هاي يخچالي- نهشته‌هاي يخچالي (تيل) شامل مخلوطي از قلوه سنگ، شن ، ماسه و لاي است كه قطعات درشت آنهازاويه دارد است و فاقدلايه بندي اند. ممكن است در سطح درشت سنگها و قلوه سنگها خراشهايي در اثرسايش يخچال‌هاي بزرگ ايجاد شده باشد.
محيط‌هاي دلتا- توده بزرگي از نهشته‌هاي رسوبي در محل ورود رود به آب ساكن تشكيل مي‌شود. دلتا يكي از مناسب ترين محيطهاي رسوبي است. نهشته‌هاي دلتايي شامل لايه‌هاي ضخيمي از لاي، گل و ماسه با شيب اندك است، كه با لايه بندي متقاطع خود مشخص مي‌شوند.
محيط‌هاي ساحلي (خط كرانه اي)- مناطق ساحلي و زبانه‌هايي از ساحل دريا كه در حد بين جزر و مد باشند، محيط مناسبي جهت رسوبگذاري است. رسوبات اين محيطها به وسيله عمل امواج به خوبي شسته شده و رسوبات آن از جورشدگي خوبي برخوردار است.
محيط‌هاي ريف- از نهشته‌هاي آهكي محتوي فسيل فراوان (باقي مانده اسكلت آهكي و صدفها) كه عمدتاّ به وسيله مرجانها و جلبكها تشكيل شده اند، اما موجودات دريايي ديگر نيز در تشكيل آنهاشركت داشته اند.
محيط‌هاي دريايي كم ژرفا- درياي كم ژرفا در سرتاسر حاشيه قاره گسترش يافته است. با دور شدن از ساحل، اندازه دانه رسوبات كوچكتر مي‌شود. نهشته‌هاي درياي كم ژرفا لايه‌هاي وسيعي با جورشدگي خوب از ماسه، شيل و سنگ آهك است.
محيط‌هاي دريايي ژرف- رسوبات محيطهاي ژرف درياها و اقيانوسها، اغلب قاره‌ي و از مواد معلق در آب حاصل مي‌شود، به همين جهت دانه ريز، و عمدتاّ از گل رس است.