تحقیق در مورد سنگهای رسوبی

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

دسته بندی : وورد

نوع فایل :  .doc ( قابل ویرایش و آماده پرینت )

تعداد صفحه : 13 صفحه

 قسمتی از متن .doc : 

سنگ شناسی رسوبی

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 . کانیهای 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

سنگ‌های 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.

شرایط عادی تبخیر و اشباع در این حوضه‌ها هم از نظر مکانی و هم از نظر زمان نظم خاصی را ایجاد می‌نماید که بطور مثال افزایش وزن مخصوص در اثر تبخیر و نوع کانی تبخیری به شرح زیر است.

(شمای اوزپگلرو وانت هوف رابطه بین وزن مخصوص آب و رسوب مواد تبخیری (معتمد 1366))

نحوه رسوب‌گذاری، نهشته‌های نمک‌دار در هنگام تبخیر یک متر از آب دریا به شرح زیر است

رسوب

ارتفاع آب باقی‌مانده

رسوب آهک با مقدار بسیار کم آهن

0/543m

رسوب گچ، ابتدا سریع و سپس کند

0/190m

رسوب گچ، شروع رسوب نمک‌طعام

0/099m

پایان بیشینه رسوب گچ و ادامه رسوب‌گذاری نمک‌طعام

0/095m

بیشینه رسوب نمک و دنباله رسوب گچ

0/039

پایان رسوب گچ و دنباله رسوب‌گذاری نمک

0/032

دنباله رسوب نمک‌طعام و رسوب کلرور پتاسیم و سولفات منیزیم

0/032000/00

سنگهای رسوبی

سنگهایی هستند که منشا خارجی دارند و در نتیجه حمل و نقل و ته نشین شدن ذرات سنگهای قبلی یا رسوب مواد محلول در محیطهای مختلف ( سطح زمین ، رودخانه ، دریاچه ، دریا و یخچال ) و بالاخره از سیمان شدن و به هم چسبیدن ذرات سنگهای مختلف و برجا تشکیل شده اند . 4-2-1- سنگ آهک : سنگ های آهکی همیشه لایه لایه اند ، اما ضخامت لایه ها در کانسارهای مختلف و حتی در نقاط مختلف یک کانسار متفاوت است . قسمتهایی که دارای توده بزرگتری هستند ، طبیعتا برای استخراج و تهیه سنگ در آبهای سطحی قابل انحلال می باشند ، لذا حاشیه این درزه ها کم و بیش هوازده می شود . خواص سنگ آهک : سنگ آهک ها دارای بافت متغیری بوده ولی اکثر آنها ریزدانه اند . آنهایی که درشت دانه هستند متشکل از بلورهای درشت یا قطعات فسیل اند . انواع ریزدانه قابلیت پرداخت بهتری دارند و پایداری آنها در برابر هوازدگی بهتر است . سنگ های آهکی و دولومیتهای متراکم و همین طور آنهایی که فاقد ناخالصی اند دارای دوام خوبی هستند ولی دوام آنها از گرانیتها و ماسه سنگهای متراکم کمتر است . سنگ آهک در ابتدا با فرآیند حل شدن هوازده می شود . تاثیر باران یا آب های سطحی ممکن است کند و تدریجی باشد ، اما احتمالا به شکل کاملا غیر یکنواخت رخ می دهد . اگر بخشی از سنگ سیلیسی شده باشد ، این قسمتها در برابر فرآیند انحلال بیش از بخشهای کربناتی مجاور مقاومت می کنند و ظاهر سنگ به صورت غیریکنواخت و آبله رو در می آید . دولومیتها معمولا به این سادگی هوازده نمی شوند . برخی از دانه های درشت ممکن است تجزیه و دانه ها جدا شوند . برخی از کانیهای مضر باعث آسیب دیدن سنگ و کاهش ارزش آن می شوند که در بخشهای قبلی توضیح داده شد . طبقه بندی : استاندارد ASTM C : 568 سنگ آهک ساختمانی را به دسته زیر تقسیم می نماید :1- سنگ آهک ساختمانی با چگالی کم : بین 1760 تا 2160 کیلوگرم بر مترمکعب2- سنگ آهک ساختمانی با چگالی متوسط : بین 2160 تا 2560 کیلوگرم بر مترمکعب3- سنگ آهک ساختمانی با چگالی زیاد : بیشتر از 2560 کیلوگرم بر مترمکعبمشخصات فیزیکی و مکانیکی لازم برای هر یک از دسته های فوق در استاندارد مذکور آمده است . سختی : سنگهای آهکی معمولا سخت نیستند ، در حالی که سنگ آهک های متراکم معمولا سخت و انواع متخلخل آن سست هستند . جذب آب : انواع مختلف سنگ آهک متراکم و سخت دارای جذب آب پایین ( کمتر از دو درصد ) هستند ، اما در انواع دیگران با چگالی کمتر که به عنوان سنگ ساختمانی نیز قابل استفاده اند ، جذب آب بیشتری حدود چهار تا دوازده درصد نیز دیده شده است . مقاومت فشاری : اکثر سنگهای سخت مقاومت خوبی بین 60 تا 80 مگاپاسکال یا حتی خیلی بیشتر از خود نشان می دهند . مقاومت در برابر آتش : مقاومت سنگ آهک در برابر آتش در دماهای پایین تر از تبدیل آن به آهک زنده ، خوب است . اگر چه سنگ آهک نیز مانند سایر سنگها در معرض اثر همزمان آتش و آب شدیدا خرد می شود . مقاومت سنگهای دولومیتی در برابر آتش از سنگهای آهکی کمتر است . رنگ : سنگ آهک خالص چه از نوع کلسیتی و چه از نوع دولومیتی سفید رنگ است ، اما ناخالصی های رسی یا کربناتی به آنها رنگ خاکستری ، قهوه ای یا تیره تر می دهد . برخی از انواع اخیرالذکر در معرض هوازدگی و آفتاب به سرعت کمرنگ می شوند . کاربرد :سنگ آهک ساختمانی را می توان در ساخت دیوارها استفاده کرد . سنگ آهک با وزن ویژه زیاد را می توان در سنگفرش خیابان ها و پیاده رو ها ، پی و نمای ساختمان مصرف کرد . سنگ آهک با وزن ویژه زیاد در برابر قلیایی ها مقاوم است . 4-2-2- تراورتن : نوعی سنگ آهکی است که دارای منشا شیمیایی است و از ته نشین شدن کربنات کلسیم نزدیک چشمه ها ، غارها و حوضچه های مردابی به وجود می آید . این سنگ بیشتر به رنگ کرم ، زرد ، قهوه ای ، خاکستری و سفید است . بافت آن متخلخل است و به صورت لایه لایه نیز وجود دارد. وجود حفره های سنگ به دلیل خروج گازها به هنگام ته نشین شدن و در پاره ای از موارد تجزیه گیاهان است . 4-2-3- ماسه سنگ :ماسه سنگ به طور معمول از دانه های کوارتز تشکیل شده است که به وسیله مواد سیمانی به یکدیگر متصل شده اند . کانیهای فرعی شامل فلدسپات ، میکا ، اکسید آهن ، پیریت یا حتی تورمالین نیز وجود دارند . در مواردی فلدسپاتها و قطعات خرده سنگی توانند جز غالب باشند . ماسه سنگ ها دارای ساختار لایه لایه هستند و در تمام آنها درزه ها را میتوان مشاهده کرد . دانه های تشکیل دهنده ماسه سنگها حدود 70 میکرون تا 4 میلیمتر است که با درشت شدن دانه ها به کنگلومرا تبدیل می شوند . از طرف دیگر ، با ریز شدن دانه ها و افزایش مواد رسی آنها به شیل منتهی می شوند . سیمان ماسه سنگ عموما اکسیدهای آهن ، سیلیس , کربنات کلسیم یا کانیهای رسی است ولی سیمانهای دیگر نیز وجود دارد . کیفیت و مشخصات سیمان روی مقاومت ، دوام ، کارپذیری و رنگ ماسه سنگ تاثیر می گذارد