Welded tuff (volcanic ash)
Welded tuff (volcanic ash)
Volcanoes
A view of the cones and craters of extinct volcanoes near the Puy de Dome, Auvergne, central France.
Basalt lava flow
The surface of a basalt lava flow, near Kilauea on the Big Island of Hawaii. This is the type of lava texture known as ropy lava or pahoehoe, formed when the molten lava is very fluid or runny.
Basalt lava flow
The surface of a basalt lava flow, near Kilauea on the Big Island of Hawaii. Here, the crust formed on the top of the flow has cracked and collapsed as molten lava flowed out from underneath.
Santorini volcano
This view, from a viewpoint above the town of Fira, looks out across the caldera, the huge collapsed crater, of the Santorini volcano, which was formed after the last major eruption in about 1645 BC. In the centre of the deep lagoon is the new volcanic island of Nea Kameni, built up over the past 500 years by new lava.
Lavas and tuffs, Santorini
This view of the inside wall of the caldera (collapse crater) on the island of Thira, shows the layers of lava and tuff that make up the cone of the old volcano, blown apart by the eruption of 1645 BC.
Granite boulders
Granite weathers slowly, by chemical weathering. Bodies of granite commonly have only a few, widely-spaced fractures, so that a typical style of weathering produces smoothly-curved rounded shapes. These boulders of granite are about 4 metres in diameter and sit on smooth bare rock surfaces at Spitzkoppe, Namibia. In the distance are the smooth peaks of the Erongo Mountains, also made of granite.
Granite scenery
This shows a typical landscape formed out of granite in a dry climate. Smooth rounded slopes are scattered with large boulders. The granite weathers to a warm orange-brown colour. Brandberg, Namibia.
Granite (detail)
Granites are coarse-grained rocks, as a rule, having cooled slowly at some depth. Commonly they consist of two different sizes of crystals - larger feldspars set in finer-grained quartz and feldspar. Here, brick-shaped feldspars are lined up by flow of the partly-crystallised granite magma as it was intruded. Lands End Granite, Cape Cornwall, England.
Basic dyke, cutting granite
The dark rock is an intrusion of basic magma intruded up a rather irregular crack through paler granite. Lion's Head, Cape Town, South Africa.
Inclusion of metamorphic rock in lava (xenolith)
It is quite common to find lumps of other rocks trapped inside bodies of igneous rock. These are called xenoliths (literally "foreign rocks"). They may be blocks of the surrounding rock near the surface, but in other cases they may have been brought up from the great depths at which the magma was formed. This xenolith is a partly-melted metamorphic rock from the source region of the lava in which it occurs. El Joyazo, SE Spain.
Gabbro
The Black Cuillin mountains of Skye are made of dark gabbro, and form much more rugged topography than their rounded granite neighbours, the Red Cuillins. This view looks north-west into the heart of the Cuillins, towards Loch Coruisk.
Gabbro (detail)
Gabbro, a basic rock, is made of roughly equal amounts of dark pyroxene and lighter feldspar. In this outcrop, part of the gabbro has developed a much coarser grain size and the two minerals can be easily seen and distinguished. Manacle Point, Lizard peninsula, Cornwall.
Gabbro (detail)
This example of gabbro contains light-coloured feldspar and two dark minerals, pyroxene and olivine. Weathering has given the darlk minerals, particularly the olivine, a dark reddish colour. Coverack, Lizard peninsula, Cornwall.
Peridotite (detail)
This is the type of rock that makes up much of the Earth's mantle. The darker crystals that stand out on the surface are pyroxene, but most of the rock is made of the mineral olivine, weathering to a light brown colour on the rock surface. Here, near Ronda in southern Spain, mantle peridotite has been brought to the Earth's surface.
Chromite (chromium ore)
Chromite is the most important ore of the metal chromium. It occurs in some basic igneous rocks, and is sometimes concentrated into layers during the crystallisation of large magma bodies. The black bands in this photograph are layers of chromite over half a metre thick, in the Bushveld intrusion, South Africa.
Kimberlite pipe (source of diamonds)
A view into the "Big Hole" at Kimberley, South Africa. Diamonds are formed in the Earth's mantle, and are brought up to the surface in the volcanic rock called kimberlite. Kimberlites form pipe-shaped intrusions, and diamond miners dug vertically downwards, following the pipe downwards into the Earth. Mining has now continued underground, and the abandoned hole has partly filled with water.
Vein
Hot fluids that pass through fractures in rock deep in the crust can crystallise out minerals that fill the fracture, and form a mineral vein. This vein contains feldspar and quartz and looks like a coarse-grained granite. It cuts a metamorphosed conglomerate. Veins like these may contain minerals of economic importance.
منشاء ماگما
منشاء ماگماهای بازالتی :
ماگماهای بازالتی در هر جا و هر زمان تقریباً دارای اختصاصات شبیه و یکسان بوده اند، لذا نظر دانشمندان این است که اینگونه ماگماها از یک طبقه مولد که در اعماق زمین قرار دارد و جنس آن شبیه به بازالت می باشد سرچشمه می گیرند. در قدیم این طبقه را بصورت مذاب تصور می کرده اند و اصطلاحاً به آن سیما می گفته اند، در صورتیکه امروز علم ژئوفیزیک حالت جامد بودن این قشر بازیک را به ثبوت رسانده است و فقط در بعضی نقاط ، ( مناطق آتشفشانی ) ، آن را بحالت مذاب می داند.
مطالعاتی که تا کنون توسط دانشمندان علم ژئوفیزیک انجام شده نشان می دهد که محل ماگماهای بازالتی، بسته به مناطق مختلف ، در اعماق بین 45 تا 65 کیلومتری قرار دارد و این حد که ریشه ی قاره ها محسوب می شود بر گسستگی موهو منطبق است. از این حد به پایین ، بخش اولترابازیک قشر جامد زمین یعنی مانتوی پریدوتیتی شروع می شود.
اختلاف کلی ماگماهای گرانیتی با ماگماهای بازالتی
|
ماگمای گرانیتی دارای منشاء پوسته ای |
ماگمای بازالتی |
اختلافات |
|
اسیدی و دارای چند درصد آب |
بازیک و تقریباً بی آب |
از لحاظ ترکیب شیمیایی |
|
اعماق کمتر از 20 کیلومتری |
عمق 50 تا 200 کیلومتری |
از نظر محل تولید ماگما |
|
800 تا 650 درجه سانتی گراد |
1200 تا 1500 درجه سانتی گراد |
از نظر حرارت اولیه ماگما |
|
نقطه انجماد بالا می رود |
نقطه انجماد پایین می آید |
تغییرات نقطه انجماد در حین بالا آمدن ماگما |
|
گاهی اوقات |
اکثر اوقات |
امکان خروج ماگما از زمین |
|
ریولیت ( خروجی ) گرانیت ( عمقی ) |
بازالت ( خروجی ) گابرو ( عمقی ) |
سنگ حاصل از انجماد |
طبق تجارب یودر و تایلی ( Yoder and Tilly ) ( 1962 ) ذوب پاره ای از سنگها مانند پیروکسنیت ( سنگی متشکل از پیروکسن ) ، آمفیبولیت ( سنگی متشکل از آمفیبول ) و مخصوصاً اکلوژیت ( سنگی متشکل از پیروکسن سدیم و آلومینیم دار + گرونا + ... + کوارتز ) دارای ترکیب بازالتی است. در جدول بالا اختلاف کلی ماگمای بازالتی با ماگمای گرانیتی حاصل از ذوب سنگهای دگرگونی پوسته قاره ای آمده است.
دكتر معين وزيري و علي احمدي
منشاء ماگما
منشاء ماگماهای گرانیتی
ماگماهای گرانیتی دارای دو منشاء مختلف هستند. یا این ماگماها مستقیماً از ذوب پوسته اسیدی زمین حاصل شده اند و یا از تحول ماگماهای حدواسط و بازالتی بوجود آمده اند.
در مورد منشاء پوسته ای ماگمای گرانیتی دلایل زنده نداریم اما بر روی دو چیز تکیه کرده ایم : یکی مشاهدات صحرایی و بررسی تحولات تدریجی سنگهای دگرگونی و دیگری تجارب آزمایشگاهی وینکلر ( Winkler ) دانشمند آلمانی .
1-1 – مشاهده تحول ندریجی سنگهای دگرگونی :
در مناطقی که طبقات مختلف سنگهای دگرگونی در اثر چین خوردگی بالاآمده و فرسایش یافته اند، می توان درجات مختلف دگرگونی را به ترتیب مشاهده کرد. در این مناطق با توجه به شیب طبقات و در نظر گرفتن جهت شدت دگرگونی، ملاحظه می کنیم که بعد از میکاشیست ، گنیس و پس از گنیس ، میگماتیت قرار گرفته است. میگماتیت یا گنیس گرانیتی دارای اختصاصات حد واسط گنیس گرانیت می باشد. بدین ترتیب که طبقات متناوب کانیهای روشن و تیره که در گنیس کاملاً مشخص است در میگماتیت در حال محو شدن می باشد. بعبارت دیگر فشار و حرارت به درجه ای رسیده که تحرک مولکولی شدیدتری را در سنگ بوجود آورده و تقریباً حالت نیمه مذاب یا خمیری و بنابراین منظره ی همگن به سنگ داده است.
هر گاه باز هم در جهت افزایش درجه دگرگونی پیش برویم عاقبت به منطقه ای خواهیم رسید که از ذوب بخشی ( Fusion partielle ) میگماتیت و انجماد ماگمای حاصل از آن ، گرانیتی بوجود آمده سفید رنگ و معمولاً بدون کانیهای تیره ، چنین گرانیتی را گرانیت آناتکسی می گوییم .
2-1- طریق تجربی تشخیص منشاء ماگماهای گرانیتی :
وینکلر مقداری خاک رس را تحت فشار هیدروستاتیک 2 کیلوبار ( تقریباً دو تن بر سانتی متر مربع ) و حرارت 600 تا 850 درجه سانتی گراد قرار داد. فشار فوق الذکر فشاری است که در اعماق 7 تا 8 کیلومتری زمین حکمفرماست . آزمایش نشان می دهد که در حرارت 670 درجه ، خاک رس دگرگون شده به سنگی دارای کانیهای جدید تبدیل می گردد. سنگ جدید دارای ترکیب کانی شناسی گنیس و گرانیت است. وین کلر آزمایش را ادامه داد و حرارت را به 700 درجه سانتی گراد رساند. در این حرارت ، سنگ مورد آزمایش بطور بخشی شروع به ذوب شدن نمود و عمل ذوب فقط در کانیهای سفید سنگ مشاهده گردید. ماده مذاب حاصل پس از تبلور تولید کانیهای زیر را نمود:
کوارتز 42 درصد
ارتوز 50 درصد
آلبیت 3 درصد
آنورتیت 5 درصد
بطوریکه مشاهده می گردد این ترکیب شبیه به ترکیب یک گرانیت قلیایی ( آلکالن ) است. هرگاه در آزمایش فوق به منظور فراهم ساختن شرایط واقعی موجود در رسوبات مقدار 3 درصد کلروسدیم به خاک رس اضافه کنیم، ذوب بجای حرارت 700 درجه در حرارت 670 درجه صورت خواهد گرفت و نیز ترکیب کانی شناسی ماده مذاب حاصل ، از پلاژیوکلاز غنی تر خواهد شد ( تا 31 درصد آلبیت ) . تجزیه نشان می دهد که با افزایش کلروسدیم به خاک رس مورد آزمایش ، سنگ دگرگونی و مایع حاصل از ذوب آن ترکیب گرانودیوریت یعنی یک ماگمای تقریباً حدواسط را پیدا خواهد کرد.
وینکلر از این آزمایش نتیجه گرفت که نه تنها منشاء اکثر سنگهای دگرگونی سنگهای رسوبی است بلکه مواد مذابی که سازنده سنگهای آذرین هستند از ذوب سنگهای بشدت دگرگون شده حاصل می شوند.
دكتر معين وزيري و علي احمدي
ترکیب شیمیایی ماگما ها
ماگماها و گدازه ها پس از تبلور، سنگهای آذرین را تشکیل می دهند. این سنگها از سیلیکاتهای مختلف تشکیل شده اند. سیلیکاتها عمدتاً شامل انواع فلدسپات ها ، میکاها، آمفیبول ها، پیروکسن ها و کوارتز و یا گاهی اولیوین و ندرتاً شبه فلدسپات هامی باشند. علاوه بر این ، کانیهای غیر سیلیکات و یا کانیهایی که محتوی عناصر کمیاب می باشند نیز در این سنگهای آذرین یافت می گردند. در بدو امر و با مشاهده ی ترکیب کانی شناسی سنگهای آذرین متوجه خواهیم شده که قسمت عمده ترکیب شیمیایی ماگما شامل : Fe , Na , K , Si , Al , Ca , Mg و اکسیژن است. واضح است که در ساختمان سنگهای آذرین کلیه موارد فرار ماگما بکار رفته گرفته نشده بلکه قسمت اعظم این مواد در موقع انجماد ماگماها و یا در حین فوران گدازه ها از توده آذرین جدا و در فضای اطراف پراکنده شده اند.
مطالعات زیادی برای تشخیص ترکیب شیمیایی ماگماها از لحاظ کانی شناسی، درصد اکسیدها و مواد فرار صورت گرفته و نتیجه این شده که ماگماها اصولاً از اکسیدهای مختلف تشکیل شده اند اما بسته به نوع ماگما درصد هر اکسید متفاوت است .
اکسیدهای عمده ی سازنده ماگما ها عبارتند از :
CO2 , H2O , P2O5 , MnO , TiO2 , K2O , Na2O , MgO , CaO , Fe2O3 , FeO , Al2O3 , SiO2
علاوه بر این اکسیدها ، ترکیب زیر نیز در ماگماها دیده شده اند:
CH4, NH3 , H2 , SH2 , SO2, CO , HCl , HF , BO3 , AlCl3 , FeCl3 و غیره .
این مواد ابتدا در ماگما بصورت محلول هستند اما پس از انجماد کامل توده آذرین ، همراه با آب و گاز کربنیک ، بر کانیهای خود توده و سنگهای اطراف اثر کرده انها را تجزیه نموده و یا به کانیهای دیگر مبدل می سازند. در سنگهای آتشفشانی، این مواد نقش چندانی ندارند، زیرا بعلت نبودن فشار و سرپوش مناسب ، قسمت عمده ی آنها در فضا پراکنده می شود.
علاوه بر مواردی که در بالا به آنها اشاره شد، عماصر کمیاب به مقدار جزئی در سنگهای آذرین بخصوص در خمیره سنگها و یا در کانیهای تاخیری به مقدار قابل توجه یافت می گردند.
ترکیب شیمیایی ماگماها بین دو قطب اسیدی ( گرانیتی ) و بازیک ( بازالتی ) تغییر می کند. ماگماهای اسیدی آنهایی هستند که درصد سیلیس انها از 63 درصد بیشتر است.
ماگماها یا سنگهایی که درصد سیلیس آنها بین 52 تا 63 درصد باشد ماگماها یا سنگهای حدواسط خوانده می شوند.
ماگماهای دارای درصد سیلیس بین 52 تا 45 درصد را ماگماهای بازیک و ماگماها یا سنگهای دارای درصد سیلیس کمتر از 45 درصد را ماگماها یا سنگهای بازیک تحت اشباع از سیلیس می خوانند. ماگماهای الترابازیک نیز در همین حدود و یا کمتر ، سیلیس دارند.
در جدول 1 ترکیب متوسط ماگماهای بازالتی و ماگماهای اسیدی یا گرانیتی با یکدیگر مقایسه شده اند. بطوریکه از این مقایسه بر می آید ماگماهای بازیک و اسیدی از لحاظ درصد SiO2 , FeO , MgO , CaO ، فلزات قلیایی ( آلکالن ) ، TiO2 و آب با یکدیگر تفاوت دارند. بطور معمول عمق منشاء ماگماها با درصد SiO2 و H2O در ماگما نسبت معکوس و با درصد TiO2 , MgO , FeO و میزان H/H2O و CO/CO2 نسبت مستقیم دارد.
جدول 1- مقایسه ترکیب شیمیایی ماگمای بازالتی با ماگمای گرانیتی
|
ترکیب متوسط ماگمای بازالتی |
ترکیب متوسط ماگمای گرانیتی |
درصد اکسیدها |
|
49.12 13.85 1.75 9.62 8.66 10.15 2.04 0.68 1.95 0.18 0.34 0.61 0.72 0.33 |
68.65 14.50 1.71 1.23 0.28 1.98 3.21 4.15 0.24 0.11 0.41 1.57 0.98 0.44 |
SiO2 Al2O3 Fe2O3 FeO MgO CaO Na2O K2O TiO2 MnO P2O5 H2O CO2 سایر مواد فرار |
|
100.00 |
100.00 |
جمع |
دكتر معين وزيري و علي احمدي
تعریف ماگما
ماگما کلمه ای است یونانی به معنی خمیر که برای مذاب های طبیعی عمدتاً سیلیکاته بکار گرفته می شود. بنابراین ماگما مایعی است سیلیکاته با گرانروی زیاد همراه گاز و مواد فرار. گدازه یا لاوا ماگمایی است که مواد فرار خود را از دست داده باشد. ماگماها ممکن است کاملاً مایع و یا نیمه متبلور باشند. گدازه ها معمولاً نیمه متبلورند زیرا محتوی بلور کانیهائی هستند که نقطه ذوب و یا انجماد بالاتر دارند. این بلورها یا مستقیماً از ماگما متبلور شده اند و یا کانیهای دیرگداز سنگ مادر ماگما هستند که از سنگ مادر جدا شده و به داخل ماگما افتاده اند.
یاگار ماگماها را از لحاظ محتوی گاز به سه دسته به قرار زیر تقسیم می کند:
- هیپوماگما : ماگمایی است محتوی گاز فراوان و تحت فشار که به علت فشار زیاد لیتواستاتیک، گازها در ماگما بصورت محلول باقی مانده اند.
- پیروماگما : ماگمایی است پرگاز و کف مانند که گازهای آن آزاد شده اما از ماگما خارج نشده است.
- اپی ماگما : ماگمایی است فقیر از گاز شبیه به گدازه ها.
گرانروی ماگما بسته به ترکیب شیمیایی ، درجه حرارت و مقدار درصد گاز محلول تغییر می کند. گرانروی ماگماهای بازالتی حداقل 100 پواز و گرانروی ماگماهای گرانیتی بیت 103 تا 106 پواز می باشد. گازهای محلول در ماگما سبب پایین آمدن وزن مخصوص کلی ماگما و نیز تقلیل گرانروی می شوند. گرانروی یک ماگما با پیشرفت تبلور در ان ماگما نسبت مستفیم دارد زیرا افزایش فازهای جامد و بالارفتن درصد سیلیس در مایع باقی مانده موجب افزایش گرانروی می شود.
حرارت ماگماها بین 1500 تا 500 درجه سانتی گراد است . ماگما ها وقتی می توانند به سطح زمین برسند که حرارتی بین 950 ( ریولیت ها) تا 1200 درجه سانتی گراد ( بازالت ها ) داشته باشند. زیرا در کمتر از این حد.د حرارتی ، ماگماها منجمد شده و در همان عمقی که هستند متوقف می شوند.

سنگ شناسی آذرین
ریشه لغوی
سنگهای آذرین ، Igneous rocks نام خود را از واژه Ignis گرفتهاند که در لاتین به معنای "آتش" است.
دید کلی
این سنگهای پرورده آتش ، زمانی تودهای داغ و مذاب را به نام ماگما تشکیل میدادهاند، که سرد شدن تدریجی ماگما ، آنها را به سنگ سخت و جامد تبدیل کرده است. بنابراین گدازهای که از دهانه آتشفشان فوران کرده و بر سطح زمین جاری میشود، به سرعت سرد و سخت شده و سنگی آذرین را بوجود میآورد.
ر
تاریخچه و سیر تحولی
* اغلب مولفین یونانی و رومی ، آتشفشانها ، فعالیتهای آتشفشانی و زمین لرزه ها را توصیف میکردند. استاربو جغرافیدان و مورخ یونانی (63 قبل از میلاد ـ 20 بعد از میلاد ) فعالیتهای آتشفشانی اتنا ، سوما ـ وزوو و جزایر لیپاری را توصیف کرد. او آتشفشانها را به منزله دریچههای اطمینان تلقی مینمود که از آنها مواد سیال خارج میشود.
* در قرن هیجدهم اولین مناظرات و مباحثات تند و شدید درباره ماهیت و منشا سنگها در گرفت. در مباحثات منشا سنگها مناظراتی بین دسته و گروههای زیر وجود داشت: در یک طرف نپتونیستها و در طرف دیگر ولکانیستها و پلوتونیستها قرار داشتند. نپتونیستها معتقد بودند که سنگهای پوسته متوالیا در یک اقیانوس اولیه تهنشین شدهاند و به نظر آنها بازالت و گرانیت هر دو سنگهایی هستند که در این اقیانوس بزرگ را سبب شدهاند. پلوتونیستها اعتقاد داشتند که زمین از انجماد مواد مذاب و داغ بوجود آمده است و گرانیت را یک سنگ نفوذی داغ به شمار میآوردند.
* در سال 1825 واژه ماگما و مفهوم منحصر به فرد ماگمای اولیه توسط اسکراپ عنوان شد.
* سرجـیـمزهال ( 1761 ـ 1832 ) به همراه ریمور ( 1726 ) و اسپالانزانی ( 1794 ) و جورج وات ( 1804 ) پیترولوژی تجربی را پایهگذاری کرد.
* در سال 1844 چاربز داروین ( 1882ـ 1809 ) اظهار داشت که انواع مختلف سنگهای ماگمایی ممکن است از یک ماگمای اولیه اشتقاق یافته باشند به شرط آنکه ترکیب ماگما با تبلور و جدایش یک یا چند کانی مشکل سنگها تغییر یابد.
* در سال 1850 هنری کلیفتون سوربی ( 1826ـ 1908 ) جهت مطالعه میکروسکوپی ، اولین مقطع نازک سنگها را تهیه کرد.
* اوایل سال 1861 روش طبقه بندی شیمیایی سنگها را ابداع کرد و در اواخر قرن نوزدهم و اوایل قرن بیستم برخی از روشهای نمایش شیمیایی و نهایتا طبقهبندی شیمیایی سنگها پا به عرصه ظهور نهاد ( موینسون ـ لسینگ 1899 ، کراس ، ایدینگز ، پیرسون و واشنگتن 1903 ، اوسان 1919 ، نیگلی 1920 ، فون ولف 1922 ).
* آلفرد لوتاروگز ( 1915 ) از کتابش تحت عنوان « منشا قارهها و اقیانوسها » ، اصل و ریشه سوالات پزولوژیستها را به مفهوم تغییر ناپذیری قاره مربوط دانست.
* در سال 1969 موریس و ریچادر ویلژوئن اولین توصیف دقیق شیمیایی و سنگ شناسی یک سری جدید و مهم سنگهای آتشفشانی را که واجد انواع اولترامافیکها بود ، منتشر ساختند.
* از آن زمان تا به امروز سنگ شناسی آذرین همانند دیگر رشتههای علوم فراز و نشیبهای بسیاری را پشتسر گذاشته و با کوشش پیشگامان علم پترولوژی تجربی ، بررسی شرایط تشکیل کانیها و سنگها ، بویژه سنگهای آذرین و دگرگونی رو به رونق نهاد.
انواع سنگهای آذرین
انجماد ماگما به سنگهای آذرین ، یا در سطح زمین صورت میگیرد و یا در داخل پوسته زمین ، بنابراین بر حسب اینکه ماگما در کجا منجمد شود دو گروه سنگ آذرین خواهیم داشت.
* سنگهای آذرین خروجی:
سنگهای آذرینی را که از انجماد ماگما در سطح زمین بوجود میآید سنگهای آذرین خروجی مینامند.
* سنگهای آذرین نفوذی:
به آن دسته از سنگهای آذرین که از انجماد ماگما در داخل پوسته زمین تشکیل میگردد سنگهای آذرین نفوذی گفته میشود. سنگهای آذرین نفوذی خود در پوسته زمین به اشکال مختلفی منجمد میشوند که شامل موارد زیر میباشند.
o لاکولیتها
o سیلها
o دایکها
o لوپولیتها
o پاتولیتها
o فاکولیتها
o استوکها
انواع سنگهای آذرین از نظر رنگ
* سنگهای آذرین فلسیک یا روشن
* سنگهای آذرین مافیک یا تیره
* سنگهای آذرین بینابینی