نبذة تعريفية عن سحنة تحول “الشيست الأزرق”

1998 الموسوعة الجيولوجية الجزء الثالث

مؤسسة الكويت للتقدم العلمي

مؤسسة الكويت للتقدم العلمي

الشيست الأزرق سحنة تحول الشيست الأزرق علوم الأرض والجيولوجيا

مصطلح مرادف للشيست الجلوكوفيني، ويعني عملية تحول إقليمي في أعلى الضغوط وأقل درجات حرارة (عادة أكثر من 5 كيلو بار وأقل من 400˚ س – شكل 1)، وهي عملية أقل شيوعاً من باقي سحنات التحول.

اسم الشيست الأزرق مشتق من وجود معدن الجلوكوفين الأزرق اللون (أمفيبول صودي) أو الكروسيت – بدلاً من الأمفيبوليتات السوداء والخضراء، والمحتوية على الكالسيوم مثل الهورنبلند.

والأكتينوليت (الشائعة في سحنتي الشيست الأخضر والأمفيبوليت) – وذلك نتيجة تحول صخور البازلت ذات التركيب الاعتيادي.

 

لاحظ سميث (1906م) تعدد أنواع معادن الأمفيبول في الصخور البازلتية المتحولة، وتوصل إلى أن الصخور المحتوية على معدن الجلوكوفين قد تعرضت لظروف من الضغط والحرارة تختلف عن تلك المحتوية على معادن الأمفيبول الأخرى.

تطور ذلك بواسطة اسكولا (1939م) الذي اقترح وجود سحنة الشيست الجلوكوفيني ضمن سحنات التحول الإقليمي.

تطور الإسم حديثاً ليصبح سحنة الشيست الأزرق وذلك لأن معدن الجلوكوفين لا يتكون دائماً في عدد من الصخور الهامة مثل الحجر الرملي الجرايواكي. 

والذي قد يحتوي على معادن تميز الضغوط العالية ودرجات الحرارة المنخفضة مثل الأراجونيت واللاوسونيت والجاديت والكوارتز، وبصفة عامة يعتبر مصطلح سحنة الشيست الأزرق أكثر تطبيقاً من سحنة الشيست الجلوكوفيني.

 

توجد صخور سحنة الشيست الأزرق بصورة عامة في سلاسل الجبال الحديثة لحقب الحياة المتوسطة (الميزوزوي).

وحقب الحياة الحديثة (السينوزوي) وكما يوضح شكل (2) فإن تلك السحنة قد حدثت أساساً خلال الجزء الأخير من الزمن الجيولوجي (آخر 5 – 10% من الزمن الجيولوجي)، وتعتبر هذه الملاحظة في غاية الأهمية لفهم تطور وتاريخ الأرض.

لقد كانت سحنات التحول عالية الضغوط مقرونة بحرارات عالية (سحنات الأمفيبوليت والجرانيوليت) خلال معظم الزمن الجيولوجي.

بينما كان ذلك غير شائع خلال ألـ 5 – 10% الأخيرة من الزمن الجيولوجي ويفسر ذلك بصفة عامة كنتيجة لتأثير برودة الأرض.

 

تتميز سحنة الشيست الأزرق بعدد من تصاحبات المعادن التي تعتمد على التركيب الكيميائي الأصلي للصخور، وعلى درجات الحرارة والضغوط الحقيقية داخل مجال هذه السحنة.

يمكن تحديد الظروف الفيزيائية للتحول من خلال دراسة هذه المجموعات المعدنية وتركيبها الكيميائي،

فتحتوي الصخور البازلتية التي تقع في وسط مجال سحنة الشيست الأزرق في أغلب الحالات على جلوكوفين + لاوسونيت + ميكا بيضاء فنجيتيه (غنية بالسيليكا) + سفين + اراجونيت أو كالسيت.

ومع ارتفاع درجات الحرارة يمكن أن يظهر الإبيدوت والجارنت الالمنديني والأكتينوليت والروتيل، وفي أعلى درجات حرارة قد يتكون الأومفاسيت (بيروكسين صودي) أو البرويسيت (هورنبلند صودي).

 

أما في الدرجات المنخفضة للسحنة فإن الأمفيبول الأزرق قد يكون غائباً كلياً في الصخور البازلتية المتحولة بينما يوجد الألبيت + البومبيليت + الكلوريت.

في حالة صخور الحجر الرملي الجريواكي المتحولة فإن تصاحب المعادن الشائع هو البيت + لاوسونيت + كوارتز + أراجونيت. 

وعند الضغوط الأعلى يتبلور البيروكسين الجاديتي أو الجلوكوفين بينما يتكون البومبيليت بدلاً من اللاوسونيت وذلك عند درجات الحرارة والضغوط الأقل، هذا وقد يظهر معدن الإبيدوت في درجات الحرارة الأعلى.

 

ويمكن تحديد الظروف الفيزيائية لسحنة تحول الشيست الأزرق بسهولة عن طريق دراسة علاقات الأطوار بين كربونات الكالسيوم (CaCO₃) والفلسبار البلاجيوكلازي (شكل 3)؛ تنهار بنية الكالسيت (الشكل الثلاثي لكربونات الكالسيوم) مع ازدياد الضغط ليتكون الأراجونيت الأكثر كثافة (الشكل المعيني القائم) فمثلاً عند 200˚ س يحدث هذا الانهيار عند ضغط حوالي 6 كيلو بار (على عمق حوالي 20 كم).

ومن الجدير بالذكر أن الأراجونيت أكثر انتشاراً من الكالسيت في الصخور التي تعرضت للتحول في سحنة الشيست الأزرق.

كما تنهار أيضاً بنية البلاجيوكليز أثناء التحول في هذه السحنة، فعند الضغوط العالية جداً (مثلاً كيلو بار عند 200˚س) يتحول الألبيت (NaAl Si₃O₈) وهو المكون الصودي في تركيب البلاجيوكليز، إلى بيروكسين صودي جاديتي (NaAlSi₂O₆) وكوارتز (SiO₂) (انظر شكل 3).

 

لقد لوحظ أن تصاحب الجاديت + الكوارتز يوجد في صخور الحجر الرملي الجرايواكي المتحولة في أعلى الضغوط لسحنة الشيست الأزرق كما هو الحال – على سبيل المثال – في غرب كاليفورنيا.

يكافئ اللاوسونيت الكثيف (Ca Al₂ (OH)₂ Si₂O₇ H₂O) في تركيبه الكيميائي الفلسبار الأنورثيتي (CaAl₂Si₂O₈) + ماء،

ويكون الاوسونيت – في حالة وجوده مع الكوارتز – غير ثابت عند ضغوط أقل من 3 كيلوبار (على عمق حوالي 10 كم) وبذلك يفقد الماء مكوناً انورثيت + ماء وذلك عند درجات حرارة أعلى من 400˚س.

 

توضح نتائج دراسات نظائر الأوكسجين (¹⁸O/¹⁶O) في المعادن الموجودة معاً أن درجات الحرارة المثالية للشيست الأزرق بغرب كاليفورنيا حوالي 300˚س.

أما الشيست الأزرق المحتوي على الجارنت والأبيدوت فيعطي 400 – 500˚س. يوضح شكل (3) المجال التقريبي للضغوط والحرارات لسحنة الشيست الأزرق وذلك بناء على دراسات نظائر الأوكسجين وعلاقة الأطوار بعضها ببعض.

توجد سحنة الشيست الأزرق فقط في سلاسل الجبال الحديثة حول المحيط الهادي وسلاسل الألب – الهيملايا، وعادة ما تكون هذه الصخور نتاج تحول الرواسب البحرية وقشرة المحيطات البازلتية، أما الصخور القارية السابقة لذلك فقلما توضح تحولاً في هذه السحنة.

 

وتشير الميكانيكية التكتونية لهذه السحنة إلى وجوب تحرك الصخور إلى أعماق أكثر من 10 – 20 كم مع احتفاظها بدرجات حرارة منخفضة (200 – 400˚س). وهي في الواقع أكثر برودة من الصخور القارية الموجودة عند أعماق مماثلة.

فإذا اعتبرنا أن معدل زيادة درجة حرارة القشرة القارية وأحواض الترسيب السميكة مع العمق حوالي 30˚س/ كيلو متر فإن معدل زيادة قدره 15 – 20˚س/ كيلو متر هو المطلوب في سحنة الشيست الأزرق.

 

تبين قياسات الفيض الحراري فوق نطاقات الانغماس (Subduction)، إضافة إلى الأنماط الحرارية أن الظروف المناسبة لتكون سحنة الشيست الأزرق تقع في الوقت الحالي فوق نطاقات الانغماس بالقرب من الأرض في الخنادق البحرية العميقة (شكل 4).

من الأمور غير المفهومة جيداً كيفية عودة الصخور المتحولة في الشيست الأزرق إلى السطح. فمن الواضح أن ميكانيكية هذه العملية ليست ببساطة الرفع والتجوية لحوالي 20 – 30 كم من القشرة الأرضية.

توجد صخور الشيست الأزرق عادة بالقرب من تماسات فالقية مع رسوبيات أقل تحولاً منها بكثير (أو حتى غير متحولة). مما يشير إلى أن الشيست الأزرق قد أتى بجوار هذه الرسوبيات عن طريق الإزاحة التكتونية.

[KSAGRelatedArticles] [ASPDRelatedArticles]