نبذة عن بعض النتائج في مجال علم الصخور النارية وعلم الصخور المتحولة

1998 الموسوعة الجيولوجية الجزء الرابع

KFAS

الصخور النارية الصخور المتحولة علم الصخور النارية علم الصخور المتحولة علوم الأرض والجيولوجيا

إن التوصل إلى معرفة تاريخ الصخور النارية والمتحولة يعد هدفاً هاماً لعلم المعادن والصخور.

والدراسات التفصيلية في مجالات جيولوجيا الحقل والتراكيب والدراسة الوصفية للصخور وعلم المعادن وجيوكيمياء الصخور، كلها تستخدم كأساس لوضع الفرضية الصحيحة عن أصل الصخور.

ويتم تقدير الظروف في أعماق القشرة الأرضية والوشاح والعمليات التي تحدث في هذه الأعماق من دراسة الصخور المكشوفة على سطح الأرض الآن.

 

وأحد الاتجاهات المستخدمة لاختبار هذه الفرضيات هو علم الصخور التجريبي، أما علم المعادن التجريبي فهو يختص بالدراسة المماثلة التي تختص بالمعادن.

والمشتغل بعلم الصخور التجريبي يحاول أن يحاكى في المختبر ظروف الضغط العالي والحرارة العالية في الأعماق المختلفة من القشرة الأرضية والوشاح حيث تتكون المعادن والصخور.

وباختيار مناسب للمواد يتم دراسة التفاعلات الكيميائية التي تحدث بالفعل في ظل تلك الظروف ومحاولة استنباط العمليات الهامة المؤثرة في نشأة الصخور.

 

وهذه التجارب المختبرية قد تعالج موضوع ثبوت المعادن والصخور في ظروف الضغط والحرارة المختلفة، أو ظروف انصهار المعادن والصخور، أو تكوين المجما أو الوجود المتزن للأبخرة والغازات والمحاليل في الصخور، أو في المواد المنصهرة.

وقد تكون التجارب مرتبطة إذن بالعمليات الجيولوجية المؤثرة في تطور الأرض– وتبلور الصخور من الصهير سواء في باطن الأرض أو على سطحها– وتكوين رواسب الخامات المعدنية– والعمليات التي تؤدي إلى تكوين أقواس الجزر البركانية وسلاسل الجبال وعمليات التحول.

وفيما يلي نبذة عن بعض النتائج في مجال علم الصخور النارية وعلم الصخور المتحولة:

 

علم الصخور النارية: Igneous Petrology

تنتقل الموجات الزلزالية في الوشاح، وبالتالي يعتقد أنه متبلور وليس سائلاً، ولكن المقذوفات البركانية تشير إلى أن درجات الانصهار للصخور يمكن الوصول إليها من وقت لوقت ومن مكان لمكان.

وتبين بعض التجارب منحنيات الانصهار للمعادن التي يعتقد بوجودها في وشاح الأرض.

كذلك فإن هذه التجارب تلقي الضوء على عمليات التبلور التجزيئي لأنواع الصهير أثناء صعودها إلى السطح…

 

وهذه من أهم القضايا في علم الصخور النارية… كثير من التفاعلات بين المعادن السيليكاتية تكون بطيئة جداً، ولكن وجود بخار الماء تحت ضغط يسهل ذلك… والماء هو المكون المتطاير الأكثر وفرة في الأرض ويليه ثاني أكسيد الكربون.

وفي وجود بخار الماء تحت ضغط فإن درجات الانصهار للمعادن السيليكاتية تنخفض بدرجة ملموسة…

ويعتقد أن كثيراً من الصخور الجرانيتية في الكتل العميقة الضخمة (باثوليت) والتي تكون جذور الجبال مشتقة بعمليات الانصهار الجزئي لصخور القشرة الأرضية في وجود الماء…

 

وهذه النظرية تؤيدها النتائج المختبرية على معادن الفلسبار والكوارتز في وجود الماء تحت ضغط يصل إلى 10 كيلو بار، وعلى صخور جوفية تتراوح في تركيبها بين الجابرو والجرانيت…

ومع ذلك فإن هناك أدلة تشير إلى أن بعض أنواع الصهير يكون كتل الباثوليت وحمم الأنديزبيت المكافئة لها في المناطق النشطة تكتونياً– تنتج مباشرة من الوشاح.

وبالنسبة للصخور النارية –ذات التركيب الكيميائي المتميز– مثل الصخور القلوية (Alkaline Rocks)، وكذلك الصخور النارية فوق القاعدية (Ultrabasic Rocks) فإن أصل وطريقة تكوين هذه الصخور يفيد في معرفته نتائج التجارب المعملية.

 

وفي الواقع قدمت لنا تجارب تبلور المعادن المكونة للصخور النارية من الصهارة السيليكاتية الصناعية كثيراً من المعلومات الهامة عن جيوكيمياء الصخور النارية.

ومن أهم هذه المعلومات علاقة المواد المتبلورة من الصهير بطبيعة مكوناته الأصلية.

ولقد استغلت قاعدة الصنف (Phase Rule) في محاولة تفسير طبيعة وعدد مكونات المواد المتبلورة في ضوء معرفة التركيب الأصلي للصهير.

 

وقاعدة الصنف التي وضعها العالم ويلارد جيبس (Willard Gibbs) عام 1876 تعتبر قاعدة هامة للتعبير عن سلوك الأوساط غير المتجانسة والمتزنة كيميائياً عن طريق مخططات الاتزان.

وتنص على أن عدد الأصناف (P) الموجودة في حالة اتزان لمجموعة مكونات غير متجانسة تكون محكومة بعدد درجات الطلاقة (F)، وعدد مكونات هذه المجموعة (C) وذلك على النحو التالي: P = F – C + 2

 

علم الصخور المتحولة: Metamorphic Petrology

عندما تتحول الصخور فإنه يعاد بلورتها كرد فعل للتغيرات في الضغط والحرارة ومرور المحاليل في الصخر. 

وتقسيم السحنات المتحولة هو محاولة لضم الصخور التي تعرضت لضغوط وحرارة متشابهة بناء على مجموعة (صحبات) المعادن فيها.

وسحنات التحول يتم ترتيبها بالنسبة لوضعها حسب الضغط (العمق) والحرارة.

 

وتحاول تجارب علم الصخور التجريبي معايرة ظروف التغير في الحرارة بتحديد مجالات استقرار وثبات المعادن وصحبات المعادن تحت ظروف مختبرية يتم التحكم فيها.

ومن أهم التفاعلات لهذا الغرض هي تفاعلات صلب– صلب بدون وجود حالة غازية مثل التفاعلات بين الأشكال المتعددة لسيليكات الألومنيوم (Al

₂SiO₅) (كيانيت– سليمانيت– اندالوسيت) كما يتضح في شكل (1).

إن استمرار الدراسات المختبرية التي تتعلق بثبوت المعادن وصحبات المعادن تحت ظروف مختبرية متفاوتة قد يؤدي في النهاية إلى معرفة أفضل خاصة فيما يتعلق بتركيب المحاليل التي تكون موجودة أثناء عمليات التحول، مما يدعم الثقة في النتائج التي نحصل عليها من التجارب المختبرية بصفة عامة.

[KSAGRelatedArticles] [ASPDRelatedArticles]