تفاصيل الموضوع

أنواع عملية التحول الصخري


2013-09-17

أنواع عملية التحول الصخري

 (بقلم الأستاذ: باسم حميد سلطان)

جامعة البصرة/ كلية العلوم/ علم الأرض
Basimgo@yahoo.com
   
أولا ) نسبة لأصل التحول (طبيعة عوامل التحول):According to genetic
 
 أ. التحول السائد بالحرارة:Heat predominant Meta.   
 
       تعد الحرارة العامل الرئيس في هذا النوع من التحول ويكون للضغط تأثير ثانوي، وهو على عدة أشكال أهمها الحراري ( (Thermal Meta. ويطلق هذا الاصطلاح على جميع التغييرات التي تكون فيها الحرارة العامل الرئيس، أما اصطلاح(PyroMeta.) يشير إلى التحولات التي تحدث في درجات الحرارة العالية والذي يحصل على حدود التماس المباشر ما بين الصخور المجاورة أو المحيطة بالصهارة (الماجما)، وكذلك يحدث في الصخور المطمورة في الصهارة.
 
     التحول الكاوي (Caustic Meta.) يطلق على التحولات التي تحدث في الصخور بصورة سريعة عند تماسها بالصهارة أو الأجسام النارية الجوفية الحارة وتؤدي إلى احتراق (Burning) الصخور أحيانا أو تحولها إلى زجاج بركاني. واصطلاح التحول التماسي (Contact Meta.) يصف تحولا يحدث حول الكتل النارية الكبيرة وفي درجات حرارة واطئة نسبيا بالمقارنة مع سابقه بحيث يحدث تغير ملحوظ بالصخرة، إذ أن الانبثاقات الصخرية تزيد من الانتقالية الجزيئية للمحاليل البينية وبذلك تزيد من عملية تحول المعادن الصخرية.أما اصطلاح (Pneumatolitic Meta) أو(Additive Meta.) فهو تحول يسبب تحول كلي في تركيب الصخرة.
 
 ب.التحول السائد بالضغط الموجه(التحول التحطيمي):Directed Pressure Pred.Meta.             
 
(Cataclastic Meta.)                                                            
 
       وهو تحول ينتج عنه تشويه تحطيمي للصخر بفعل الضغط الهيدروستاتيكي الساكن (Hydrostatic Pressure) أو الإجهاد (stresses)، فمن المعروف أن الإجهاد يعمل عادة باتجاه معين وبوجود قليل من الحرارة أو بدونها فان تأثيرها في مثل هذه الحالة هو سحق الحبيبات الصخرية وتهشيمها وذلك من خلال التحرك القوي من خلال التحرك القوي لكتل الصخور وتتكون قليل من المعادن التي قد تترتب بأشكال متوازية أو بهيئة بنيات شريطية متوازية    (Parallel bands structures) على امتداد مستويات الحركة الداخلية.
 
    
 
ج. التحول السائد بالضغط الموجه والحرارة:         Directed Press. & Heat Pred. Meta.              غالبا ما يتحد العاملان في عمليات تحول الصخور، فهما العاملان الأهم في عمليات تحول الصخور وإنتاج بنيات بلورية جديدة لتلك الصخور بنفس الوقت، ومن أشكاله:
 
1)  التحول الديناميكي الضغطي_Dynamothermal Meta. : عندما يكون الضغط الموجه هو العامل الرئيس المؤثر وهذا الضغط يعمل على خفض درجة انصهار المعادن موقعيا ، والذي ينتج بسبب حركات الرفع الأرضية المسؤولة عن تكوين الجبال ويحصل في مناطق الطيات الأرضية ويمتد لمسافات كبيرة مساحيا ومن أهم الأنواع الصخرية التي تنتج عن هذا النوع من التحول صخور الشيست (Schist) والنايس (Gniess) .  
 
2)  تحول الحمل أو الانطمار _ Loud or Burial Meta. : يحدث بسبب الضغط الناتج عن عمود الصخور مع وجود درجات الحرارة العالية المتزايدة مع الأعماق فضلا عن تأثير المحاليل الكيميائية.
 
3)  التحول الاستاتيكي_ Static Meta.  : وهو تحول واطئ يحدث عند درجات الحرارة الواطئة وبوجود الماء في الأعماق القليلة ويتداخل أحيانا مع عمليات التصخر والتحجر وحتى عمليات التلاحم.
 
 د. التحول السائد بالضغط المنتظم والحرارة:   Undirected Press.& Heat Pred. Meta. 
 
       يحصل بفعل كل من درجة الحرارة والضغط ويحدث في ظروف الأعماق حيث يقل دور الضغط الموجه، وفي هذا النوع من التحول تكتمل تحولات المعادن حيث لا تظهر بنيات جديدة بصورة كبيرة. والمعادن الجديدة المتكونة بسبب هذا النوع من التحول تكون ذراتها متراصة في حجوم اصغر وذات وزن نوعي اكبر مثل صخور (Eclogite) و(Scharnogite) وهما ذاتا نسيج حبيبي متساوي مكونة ما يعرف بـGranulite)، كما يسمى هذا التحول أحيانا بالتحول الجوفي (Plutonic Meta.) .
 
 
ثانيا ) نسبة للتركيب الكيميائي: According to Chemical Composition
 
    عمليات التحول تقسم حسب التغييرات التي تحدث في التركيب الكيميائي للصخور نتيجة وأثناء عملية التحول إلى نوعين رئيسين وهما:_
 
أ‌.        التحول الاعتيادي أو المتماثل كيميائيا:                       Normal or Chemical Meta.
 
      هذا النوع من التحول يمتاز بعدم حدوث أي تغيير في التركيب الكيميائي للمعادن المكونة للصخرة قبل وبعد التحول، وكل ما يحدث هو إعادة تبلور للمعادن المكونة للصخرة الأصلية أو تغير بسيط لهذه المعادن.كما هو الحال في صخور الحجر الجيري (Limestone) المتبلورة إلى صخور المرمر(Marble).
 
صخرة المرمر (Marble)
 
 ب. التحول المتغير كيميائيا أو الاحلالي أو الميتاسوماتي: Allochemical or Metasomatic Meta.          يرافق هذا التحول حدوث تغير في التركيب الكيميائي الكلي للصخر، وذلك من خلال حصول إضافة أو فقدان في بعض العناصر المكونة للمعادن التي تكون الصخرة الأصلية قبل عملية التحول، وعملية الإضافة والفقدان هذه تتم بإحدى الحالات التالية:
 
 1- الإحلال بالحالة الغازية _ Metasomatism in gas phase: يتم في هذه العملية انتقال العناصر والايونات سواء كإضافة أو فقدان من خلال الغازات والأبخرة المنبعثة المرافقة للانبعاثات والانفجارات النارية واهم هذه الغازات والأبخرة: H2O, CO2, H2S,NO2,SO2 .
 
 
 2- الإحلال في الحالة السائلة _ Metasomatism in liquid phase: وتتمثل هذه الحالة من خلال انتقال العناصر والايونات الذائبة في المياه الحارة ولهذا فأن هذا النوع من التحول يسمى أيضا بالتحول الحرمائي (Hydrothermal Meta.) ، كما وتنتقل هذه الايونات من خلال سوائل أخرى والتي تكون غالبا على شكل حوامض مثل (H2CO3, HI, HCl, H2S) ذات الأصل البركاني.
 
3- الإحلال بعملية الانتشار _ :Diffusion وهي عملية تتم مابين الايونات المذابة في السوائل وما بين الصخور التي تمثل الحالة الصلبة والتي لا تحوي على أية شقوق أو تكسرات نتيجة لاختلاف تركيز الايونات بين الوسطين.
 
 
      عملية الانتشار احد ميكانيكيات التحول الاحلالي
 
         إن أهمية هذا النوع من التحول (الحرمائي) هو نشوء حالة من انتقال بعض الفلزات ذات الأهمية الاقتصادية مثل النحاس أو الرصاص أو الخارصين أو الذهب أو القصدير...الخ من الفلزات او الترسبات الاقتصادية والتي تشكل بتجمعها وتراكمه خامات معدنية اقتصادية.
 
ثالثا ) نسبة إلى الظروف الجيولوجية المرافقة للتحول : According to Geological Conditions    
 
 أ) التحول الحراري أو التماسي:  Thermal or Contact Metamorphism
 
  تلعب الاقحامات النارية (igneous rocks) دورا مهما في حدوث التحول التماسي للصخور وذلك من خلال تزويد الصخور المجاورة للمقحم الناري بالحرارة والمحاليل الساخنة. وتقل التأثيرات التحولية حول المقحمات النارية بصورة سريعة بعيدا عن الجسم الناري وذلك لقلة انتشار الحرارة، ولقد وجد أن الإقحام الجرانيتي يكوّن هالات تماسية (Contact aureoles) واضحة ومميزة في الحقل وأكثر عرضا من تلك المتكونة حول الاقحامات القاعدية والصخور الجابروية مع العلم أن الصخور القاعدية والجابروية تمتلك حرارة أعظم من الصخور الجرانيتية، واحد أهم العوامل المؤدية إلى هذا التباين في عرض الهالات التماسية هو أن الصهير الجرانيتي المقحم خلال الصخور المجاورة country rocks يكون حاملا للسوائل والمحاليل أكثر مقارنة بالصهير القاعدي حيث يقوم الماء والمحاليل النشطة الحارة بنقل الحرارة بنقل الحرارة والايونات وبذلك تساعد في عملية التبلور.
 
     الترتيب المتسلسل في الصخور المجاورة غير المتحولة إلى الصخور الهورنفلسية الأكثر تحولا يسمى بالتحول ألتقادمي (Progressive metamorphic sequence).
 
 
الهالة التماسية لأحد الأجسام النارية
 
         ويمكن ملاحظة تسلسلات معدنية ونسيجية مهمة في هذا التسلسل ويحصل هذا النوع بصورة واضحة عادة في الصخور الطينية (Pelitic Rx.) ويكون التغير المعدني من الخارج إلى الداخل كما في الشكل أدناه:
 
 
سلسلة التحول ألتقادمي للصخور المجاورة لجسم ناري
 
     تظهر الهالات في الصخور الكلسية تغيرا على نطاق واسع لكن اقل انتظاما لان المحتوى المائي في هذه الصخور ينقل إليها بعض المواد من الصهارة والتي تؤثر على درجة انتظام الهالة والتمنطق يكون غير واضح وعلى نطاق محدود، درجات التحول للصخور المحيطة بالجسم الناري والذي هو في طور التبريد تعتمد على شكل الجسم الناري وحجم ذلك الجسم وكذلك على خواص الصخور المحيطة أو المخترقة من قبل هذا الجسم ومحتواها من السائل وكذلك نفاذيتها، فإذا كان المحتوى لهذه الصخور قليلا ونفاذيتها ليست جيدة ومستويات التطبق فيها ليست ذات أهمية فسريان الحرارة فيها (heat flow) سيكون من النوع الايصالي (conductive)، أما إذا كان محتوى الماء في هذه الصخور عال عند ذلك تسمح بنقل الحرارة ونقل الحرارة في مثل هذه الحالة يصبح من نوع (convective) بطريقة الحمل أي أن الانتقال ليس للحرارة فقط وإنما للمواد المذابة في السوائل المتحركة circulation fluids، ولوحظ من بعض المخططات الخاصة انه في النماذج للحرارة الموصلة المنتشرة حول جسم ناري مستقر أو ساكن أن درجة الحرارة القصوى في الصخور المحيطة بجسم ناري تكون تقريبا نصف درجة حرارة الصهير ( حرارة الجسم الناري المخترقة) ولكنها تعتمد أيضا على درجة حرارة الصخور قبل الإقحام.
 
9
      إذا كان الجسم الناري المقحم كبيرا نوعا ما فأن ارتفاع درجات الحرارة في الصخور المجاورة سوف يستمر لفترة طويلة كافية لحدوث التفاعلات الكيمائية. أما الصخور المجاورة لجسم صغير كالسدور القاطعة dikes أو الجدد sills فقد لا تتعرض لهذه الظروف ولكنها قد تسخن وتطبخ baked وتصبح صلبة مع احتمالية تبلور المواد البينية الرابطة Cementing materials إذا كانت الصخور الصلبة.
 
      أن كثيرا من الاقحامات النارية تقوم بتزويد الصخور المجاورة بمحاليل ساخنة عند تبلورها وانخفاض درجات حرارتها حيث تستطيع هذه السوائل أن تلعب دورا مهما في تكون معادن جديدة أو مناطق تمعدن mineralization zones قد تحتوي على معادن اقتصادية.
 
 
جسم ناري عمودي Dike منكشف محاط بصخور متحولة حراريا
 
 ب) التحول الديناميكي أو الحركي: Dynamic Metamorphism
 
     هذا النوع من التحول يحدث في مناطق محدودة المساحة والحجم إذ تكون هذه الصخور محصورة ضمن انطقة ضيقة قريبة من انطقة الفوالق ومستويات الانزلاق Major faults &thrust zones، وأظهرت الدراسات أن هذا النوع من التحول يحدث في نفس الوقت الذي تحدث فيه حركة على سطوح الفوالق والانزلاقات ويؤدي الجهد الشقي العالي high shear stress  في انطقة الفوالق إلى سحق الصخور على طول مستوياته.
 
        يمكن ملاحظة أن هنالك اختلافات بين العمليات المؤدية إلى التحول الحركي من جهة والعمليات المؤدية إلى التحول التماسي، وفي بعض المناطق الضحلة وفي صخور هشة نسبيا نلاحظ انه يحدث تكسر وسحق كبير لهذه الصخور بمقياس يمكن ملاحظته بالعين المجردة بينما في مناطق أكثر عمقا من القشرة الأرضية تحدث الحركة في انطقة ضيقة على سطوح الفوالق والانزلاق فيحدث تبلور أحيانا أو يحدث انصهار جزئي في حالات أخرى (partial melting) وهذه العمليات بمجموعها تعطي ناتج من الصخور يسمى المتحولة حركيا أو ديناميكيا.
 
10
        من الأدلة المهمة على حصول حركة ضمن فالق معين أو كسر أو انزلاق معين هو وجود ما يسمى بـ(fault breccia) وهي عبارة عن نواتج تكسر الصخور بسبب عمليات الانزلاق والتصدع وفيما بعد عملية السحب، وأحيانا لا يلاحظ وجود هذه المواد بل يتواجد بدلا عنها ما يشبه المسحوق الصخري الناعـم (Micro breccia) ويختلط هذا المسحوق مع أرضية الصخورRock floor.
 
       عندما تكون الحركة كبيرة وعلى مساحة واسعة وعمق لا بأس به بحيث أن جدران الفالق سوف تضغط على بعضها البعض الأخر فالتحول سيكون كبير جدا في هذه الحالة وسيشتمل كذلك على تحول الأجزاء المتكسرة والأرضية الموجودة على السطح حيث يحدث تغير موضعي في الصخور المجاورة، فمثلا الصخور الكتلية (الكوارتزايت ) والحجر الجيري تحت ظروف معينة تعطي ناتجا معينا دقيق الحبيبات تسمى بالمايلونايت (Mylonite) الذي يتكون من حبيبات تشبه العدسات مع الصخور المحيطة بها وهو دليل على التحول المضطرب أو التشويهي.
 
        أما إذا تكونت الأجزاء المتكسرة من الصخور المجاورة من نوع واحد من البلورات فان ذلك يعطي الصخور نسيجا يسمى (porphyritic or porphyroclast texture)، أما إذا كانت الصخور المجاورة عبارة عن shale أو صخور متحولة أصلا مثل slate or schist تحتوي على المعادن الورقية Mica minerals فان هذه المعادن ستترتب بشكل مواز لسطح الكسر فتكون ما يسمى Phylonite أو tectonic slate . ومعناها أن هذه الصخرة تأثرت بالحركة النسبية للفالق والمعادن تكون موجهة باتجاه مواز لمستوى الفالق، وفي هذه الحالة فان هذه الصخرة لا تمتلك البنية السابقة porphyritic tex. لأنها تكون متورقة باتجاه وليست حبيبية.صخور المايلونايت والفايلونايت تمتلك نسيجا تخطيطيا Lination واتجاه هذا التخطيط بالمجهر يعطينا فكرة عن اتجاه الحركة خلال فترة تكون كلا النوعين من الصخور.
 
     تتحكم بالتحول الحركي عدة عوامل أهمها شدة واتجاه الحركة على سطح الفوالق والتي تؤدي إلى ما يسمى بالتشويه Distortion وكذلك عوامل الضغط والحرارة ومكونات الصخر الأصلي.
 
 
التحول الديناميكي في مناطق التفلق الصخري ومستويات الانزلاق
 
 11
أنواع التحول الديناميكي:
 
1.التحول الديناميكي الطبيعي: Natural Dyn.Meta. أو تحول الصدمة Shock Meta.
 
       وهو تحول طبيعي يحدث للصخور نتيجة سقوط النيازك على سطح الأرض مما يتسبب في حدوث تغييرات صخرية تتركز بالقرب من منطقة سقوط النيازك meteorites، وهذه التغييرات تتناسب مع كتلة النيزك وقوة ارتطامه بالأرض والذي يسبب اهتزازات قوية بالقرب من مركز السقوط ولكنها تتلاشى تقريبا كلما ابتعدنا عن مركز سقوط النيزك على شكل انطقة تحولية متدرجة (كما في الشكل أدناه).
 
 
انطقة التحول الصخري الناتج عن التحول الديناميكي الطبيعي اثر سقوط نيزك على سطح الأرض
 
   2.التحول الديناميكي الاصطناعي: Artificial Dyn.Meta. :    تحول يحدث نتيجة تدخل الإنسان بفعل التجارب التي يجريها وتحديدا التجارب النووية تحت السطحية حيث تعاني الصخور القريبة لمنطقة التجربة من التكسرات بفعل التموجات والاهتزازات الصادرة عن مركز الانفجار وقد تتحول بعض الصخور وخاصة في المناطق ذات التماس المباشر مع منطقة التجربة إلى مسحوق ناعم جدا. وهذا التحول يعتمد على قوة التفجير والبعد عن السطح ومكان التفجير فضلا عن نوعية الصخور التي تعاني من هذا النوع من التحول.
 
 المصادر :References
 
  ·   عزيز، رافد محمود؛ الحافظ، نبيل مصطفى؛ السمان، عزام؛ اسود، خالد جلال، 1987. 
( علم الصخور المتحولة ). وزارة التعليم العالي والبحث العلمي، مطبعة جامعة الموصل، العراق. 239 ص.
 
  ·   ميسن، روجر، 1988.رافد محمود عزيز(مترجم)، (علم الصخور المتحولة). وزارة التعليم العالي والبحث العلمي، جامعة الموصل، العراق. 353 ص.
 
  ·   Winkler, H. G., (1979), " Petrogenesis of metamorphic rocks ", Springer Study Edition, U.S.A., 348 p
     ·       Gillen, C., (1982), " Metamorphic Geology ", George Allen & Unwin (Publishers) Ltd., U. K., 144p
     ·       Zumberge, J.; Rutford, R. and Carter,J. (1991), "Physical Geology" ,Wm. C. Brown Puplishers,U.S.A.,228p
     ·       Buday, T. and Jassim, S.Z., (1987), “The Regional Geology of Iraq: Vol.2 Tectonism, Magmatism and Metamorphism”. S.E.Geological Survey and Mineral Investigation, Baghdad, Iraq, 352p
     ·       Montgomery , Carla W.,(1997), "Fundamentals of Geology" , Times Mirror Higher Education Group ,Inc. U.S.A, 412p

المزيد من المواضيع

قناة جيولوجيا وادي الرافدين


كيف تنمذج مكشف صخري؟

الاحصائيات

عدد الزوار حاليا: 1
عدد زوار اليوم: 2
عدد زوار امس: 107
العدد الكلي للزوار 113317

من معرض الصور