تقرير / بحث / مفصل عن الصخور النارية -للتعليم الاماراتي

الصخور

يعرف الصخر بأنه وحدة تركيب القشرة الأرضية. وهو مادة طبيعية صلبة تتكون، أساساً، من غير معدن، أي هو خليط يراوح عددها بين خمسة وعشرة معادن. إلا أن هناك بعض الصخور، تتكون من معدن واحد، مثل صخر الدولومايت Dolomite. وبعض آخر مكون من مواد عضوية، مثل الفحم الجيري.
وتقسم الصخور، عادة، إلى أقسام رئيسية، هي: الصخور النارية التي تبلورت من الصهير؛ والصخور الرسوبية المشتقة من أنواع الصخر الأخرى من طريق التجوية، ثم النقل، ثم الإرساب، ثم التصحر؛ والصخور المتحولة التي تعرضت لضغط وحرارة عاليين فتغير تركيبها المعدني وبناؤها عن الصخر الأصلي، الذي تحولت منه والذي قد يكون صخراً نارياً أو متحولاً أو رسوبياً.
الصخور النارية Igneous

الصخور النارية، المتبلورة من الصهير، تشكل نحو 95% من العشرة كيلومترات العليا، من القشرة الأرضية؛ إلا أن هذه النسبة الكبيرة، تقنعها، على سطح الأرض، طبقة رقيقة، نسبياً، من الصخور، الرسوبية والمتحولة. والصهير مكون، أساساً، من عنصر الأكسجين O والسيليكا Si والألومنيوم Al والحديد Fe والكالسيوم Ca والماغنسيوم Mg والصوديوم Na والبوتاسيوم K؛ إضافة إلى كميات، لا بأس بها، من الماء H2O وغاز ثاني أكسيد الكربون CO2؛ وكميات قليلة من الكبريت، على شكل كبريتيد الهيدروجين H2S؛ ومن الكلور، على شكل حمض الهيدروكلوريك HCl؛ ومن الكربون، على شكل أول أكسيد الكربون CO.
أ. تبلور الصهير
حرارة الصهير العالية في حالته السائلة، تجعل أيوناته حرة الحركة، دونما ترتيب معين. وبرودته تبطئ حركتها العشوائية، وتجعلها نظيماً، تحكمه شحنات الأيونات نفسها وحجومها. وينجم عن استمرار البرودة، وانتظام الأيونات وترابطها كيماوياً، ما يعرف ببلورة المعدن. ولا تتبلور جميع مكونات الصهير، في آن واحد، عند درجة حرارة واحدة؛ وإنما يتكون فيه عدة مراكز بلورية، يستمر نموها، بإضافة أيونات جديدة من الصهير إليها إضافة منتظمة. ولا يلبث نمو هذه المراكز أن يتوقف، و تتقابل حافاتها. بيد أن التبلور، يستمر في المواقع الأخرى إلى أن تتبلور جميع مادة الصهير مكونة كتلة من البلورات المختلفة المتماسكة، على شكل صخر ناري.
ويتحكم المعدل الزمني لبرودة الصهير، في عملية التبلور وحجم البلورات الناتجة. فعندما يكون معدل برودته بطيئاً جداً، فإن المراكز البلورية فيه، تكون قليلة، نسبياً؛ ما يتيح وقتاً ومكاناً كافيين لنمو البلورة؛ ولذا، يكون حجم البلورات كبيراً. وفي المقابل، عندما يكون معدل برودة الصهير سريعاً، يتكون العديد من مراكز التبلور؛ ما يجعل نمو البلورات، يتوقف بسرعة، عند تتقابلها؛ ولذلك، يكون حجمها صغيراً. أما إذا تعرض الصهير لبرودة مفاجئة، فإنه يتجمد، في لحظات، قبل أن تنتظم أيوناته، على شكل بلوري؛ لذا يكون توزُّعها عشوائياً؛ وتكون الصخور الناتجة زجاجاً (غير بلورية).
ب. النسيج
يقصد بنسيج الصخر حجم بلورات المعادن، المكونة له. وهو خاصية مهمة جداً، لأنه توضح البيئة التي تكون فيها الصخر الناري. وأهم العوامل المؤثرة في نسيج الصخور النارية، هو معدل برودة الصهير، الذي تبلورت منه. ومعدل البرودة، يرتبط بمكانها. فعندما تكون في أعماق القشرة الأرضية على شكل باثوليت أو لاكوليت أو جُدة، يكون فقدانها بطيئاً، أي يكون معدلها بطيئاً؛ ويكون هناك وقت كافٍ لنمو البلورات إلى حجوم كبيرة؛ وتكون الصخور المتشكلة خشنة النسيج. ولأن هذه الصخور، تكونت من الصهير، داخل القشرة الأرضية، فإنها تسمَّى صخوراً نارية جوفية. أما إذا وصل الصهير إلى السطح، قبل أن يتبلور فإنه يتدفق فوقه، على شكل لابة Lava، فيبرد بسرعة، قبل أن يتاح الوقت الكافي لنمو بلورات المعادن نمواً وافياً؛ ما يجعل حجوم بلورات الصخر المتكون صغيرة، أي أن هذه الصخور، تكون ناعمة النسيج، حتى إنه لا يمكن تمييز بلورات المعادن المختلفة، المكونة للصخر، بالعين المجردة. وتسمَّى الصخور التي تبلورت المعادن المكونة لها من الصهير، فوق سطح الأرض، صخوراً نارية سطحية، أو بركانية. ويوجد، أحياناً، فراغات في الصخور النارية البركانية، على شكل فتحات، كروية أو مستطيلة، تسمى الحويصلات؛ وذلك ناتج من تسلل الغازات من الصهير، عند التبلور، في الجزء الخارجي من طفوح اللابة.
ج. التركيب المعدني
يتوقف التركيب المعدني للصخور النارية، على كيماوية الصهير الذي تبلورت منه معادنها الصخر. وقد كان يفسر التنوع في التركيب المعدني للصخور النارية بافتراض وجود أنواع مختلفة من الصهير تختلف في تركيبها الكيماوي. وفي الربع الأول من القرن العشرين، اكتشف الجيولوجي باون، أنه عندما يبرد الصهير، في المعمل، فإن معادن محددة تتبلور أولاً؛ ومع تتابع انخفاض حرارة الصهير، تبدأ معادن أخرى بالتبلور، من الصهير المتبقي، بعد تبلور المعادن السابقة. وبتتابع عمليات التبلور، يستمر التركيب الكيماوي للصهير المتبقي، في التغير. ولأن المعادن، التي تتبلور منه أولاً، تحت درجات حرارة عالية، هي المعادن، التي درجة ذوبانها عالية، وهي المعادن ذات المحتوى العالي من الحديد Fe والماغنسيوم Mg؛ فإن محتوى الصهير، من هذين العنصرين، يتناقص، مع تبلور المعادن الغنية بهما؛ في حين تزداد فيه، مع تتابع تبلور المعادن، نسبة السليكا Si، والصوديوم Na، البوتاسيوم K. وقد عرف هذا التتابع لتبلور المعادن من الصهير، باسم تتابع تفاعلات باون . ويفرق تتابع تفاعلات باون، بين تتابع تبلور المعادن من الصهير، الغني بالكالسيوم قبل بداية عمليات تبلورها؛ وبين التتابع الناتج من تبلورها من صهير، مفتقر إلى الكالسيوم، وغني بالحديد والماغنسيوم. ففي الحالة الأولى، يعرف التتابع بالسلسلة المتصلة، حيث تتبلور منه الفلسبارات الغنية بالكالسيوم، مثل الأنورثايت CaAl2Si2O8. ثم يتوالى تبلور فلسبارات البلاجوكليز، في سلسلة متصلة، يتناقص محتواها من الكالسيوم، ويزداد محتواها من الصوديوم؛ لتنتهي هذه السلسلة إلى تبلور معدن الألبايت NaAlSi3O8، الخالي من الكالسيوم.
أما إذا كان الصهير الأصلي مفتقر إلى الكالسيوم، وغنياً بالحديد والماغنسيوم، فإن تتابع تبلور المعادن، يكون في سلسلة منفصلة؛ فعند درجات الحرارة العالية، تبدأ معادن الأوليفين Olivine بالتبلور؛ وهي معادن غنية بالحديد والماغنسيوم، وتكون فيها وحدات بناء رباعية الأسطح السليكاتية منفصل بعضها عن بعض Nesosilicates. وبعد أن تتناقص نسبة الحديد والماغنسيوم قليلاً، فإن الصهير المتبقي، بعد تبلور معادن الأوليفين منه، يبدأ تبلور معادن البيروكسين Pyroxenes مثل: الأنستاتيات MgSiO3 Enstatite، والدايوبسايد Diopside CaMgSi2O6، المكونة بنيتها الأساسية من سلسلة مفردة، من رباعيات الأوجه السليكاتية Inosilicats. ومع استمرارية تناقص محتوى الصهير، المتبقي من الماغنسيوم، وازدياد نسبة السليكا، تتبلور معادن الأمفيبول Amphiboles، مثل: الهورنبلند Hornblede، والجلوكفين Glaucophane؛ والمكونة بنيتها الأساسية من سلسلة مزدوجة، من رباعيات الأوجه السليكاتية. وتليها معادن المايكا Mica، مثل معدن البايوتيت Biotite؛ والمكونة بنيتها الأساسية من صفائح، من رباعيات الأوجه السليكاتية Phylosilicats.
وفي المرحلة النهائية من تبلور الصهير بعد استنفاد القواعد، وتركُّز السليكا والألومنيوم في الصهير المتبقي من تتابع تبلور المعادن، سواء في السلسلة المنفصلة أو المتصلة؛ تبدأ المعادن الحمضية، ذات المحتوى العالي من السليكا، بالتبلور، ابتداءً بالفلسبار البوتاسي K-Feldspar، ثم المسكوفايت Mascovite، وأخيراً، المرو (الكوارتز) Quartz SiO2، المكون من شبكة متصلة، في جميع الاتجاهات، من رباعيات الأسطح السليكاتية. لذلك، تكون الصخور المكونة من المعادن، التي تبلورت من الصهير، في البداية، عند درجات حرارة عالية صخوراً قاعدية دكناء اللون؛ لاحتوائها على نسبة عالية من الحديد والماغنسيوم. أما الصخور المكونة من المعادن، التي تبلورت في آخر التتابع فتكون صخوراً حمضية؛ لانخفاض نسبة الحديد والماغنسيوم، وارتفاع نسبة السليكا فيها.
د. تصنيف الصخور النارية
هناك اختلاف كبير في لنسيج الصخور النارية وتركيبها المعدني؛ نظراً إلى الاختلافات الكبيرة في التركيب الكيماوي للصهير، الذي تتبلور منه، وظروف ذلك التبلور. ولأن خصائص الصخور، لا تتغير فجأة، بل بالتدرج، فإن تسمية الصخور النارية، ووضع الحدود الفاصلة بين الأنواع المختلفة، لا بد أن يكون عشوائياً، إلى حد ما.
وقد اقترح العديد، من نظم تصنيف الصخور النارية؛ إلا أن التصنيف، القائم نسيجها وتركيبها المعدني، هو الشائع والأسهل إدراكاً لغير المتخصين بعلم الصخور Petrology تصنيف الصخور النارية، أربعة عوامل، هي:
1- نسبة السليكا
يدل وجود المرو Quartz SiO2، والتريديمايت Tridymite SiO2، والكريستوبولايت Cristobalite SiO2، على ازدياد نسبة السليكا؛ بينما يدل وجود معادن أشباه الفلسبارات Feldspathoids، على تناقص تلك النسبة، وازدياد نسبة الصوديوم Na، والبوتاسيوم K. ومن أهم معادن أشباه الفلسبارات معدن النفلين Nepheline (Na, K) AlSiO4، والصودالايت Sodalite Na 8(AlSiO4)6 Cl2
2 – نوع معادن الفلسبار
يعد نوع معدن الفلسبار، وكميته النسبية في الصخر الناري، من أهم الخصائص. ويفرق، هنا، بين الفلسبارات القلوية Alkali Feldspars، مثل: معدن الميكروكلين Microcline KalSi3O8، والأورثوكليز Orthoclase KalSi3O8، والساندين Sandine (K, Na) AlSi3O8؛ وبين فلسبارات البلاجوكليز Plagioclase، مثل: الأنورثايت Anorthite CaAl2Si2O8، والألبايت Albite NaAlSi3O8.
3. نسبة المعادن الدكناء اللون ونوعها.
4- نسيج الصخر
يعد نسيج الصخر، أو حجم الحبيبات المكونة له، من أهم الدلائل على ظروف التبلور؛ إذ يدل النسيج الخشن على تبلور الصخور النارية من الصهير، ببطء، داخل القشرة الأرضية (صخور جوفية). بينما يدل النسيج الناعم على تبلور الصخور النارية من الصهير، بسرعة، على سطح الأرض (صخور بركانية).
وتصنف الصخور النارية إلى:
1- الصخور الجوفية Plutonic Rocks
تقسم الصخور النارية الجوفية (خشنة النسيج) إلى صخور قاعدية، وصخور متوسطة، وصخور فلسية. وتضم خمسة عشر نوعاً .
أ- الصخور الحمضية
الجرانيت Granite
الجرانيت صخر خشن النسيج، لونه فاتح، ومكون بشكل رئيسي من معادن المرو والفلسبارات. وتكون الفلسبارات، في صخر الجرانيت، مكونة، أساساً، من معدني الفلسبار البوتاسي K-feldspar، والأوليجليز (الألبايت Albite). ويكون معدن الفلسبار البوتاسي لحمي اللون إلى أحمر؛ بينما لون الألبايت أبيض. كما يحتوي الجرانيت على نسبة ضئيلة من معادن الميكا والهورنبلند، لا تزيد على 8%. ويفوق معدن البايوتايت، في معادن الميكا، معدن المسكوفايت. أما المعادن، الموجودة بنسبة قليلة جداً في صخور الجرانيت، فهي: الزريكون Ziricon، والتايتانيت Titanite، والأباتايت Apatite، والماجناتايت Magnetite، والأيلمنايت Illmenite. غاية القول، أن الصخر الناري الجوفي، يسمى جرانيت، إذا كانت نسبة المرو فيه، تراوح بين 20 و60%؛ ونسبة من من معادن الفلسبار، من نوع البلاجوكليز بين 10 و65%. ونظراً إلى ارتفاع نسبة السليكا في، فهو يصنف من الصخور الحمضية.
الجرانيت المروي Quart Rich Granite
إذا كانت نسبة معدن المرو، في الصخر الناري الجوفي، أكثر من 60%، فإن الصخر، يسمى جرانيت مروي؛ بغض النظر عن نوع الفلسبارات. وهو من أكثر الصخور حمضية، للزيادة الكبيرة في نسبة السليكا.
الجرانيت الفلسباري القاعدي Alkali Feldspar Granite
يطلق اسم الجرانيت الفلسباري القاعدي، على الصخر الناري الجوفي، إذا كانت نسبة المرو فيه 2060%؛ وأكثر من 90% من الفلسبارات فلسبارات قاعدية (أورثوجليز، ميكروكلين، بيرثايت) ويصنف من الصخور الحمضية؛ لارتفاع نسبة السليكا فيه.
الجرانودايورايت Granodiorite
يسمى الصخر الناري الجوفي جرانودايورايت إذا كانت نسبة معدن المرو فيه ما بين 20 و60%؛ وتشكل معادن البلاجوكليز 6590% من معادن الفلسبارات. وهو صخر حمضي؛ لاحتوائه على نسبة كبيرة من السليكا.
التونالايت Tonalite
إذا زادت نسبة معادن البلاجوكليز على 90% من معادن الفلسبارات؛ وكان محتوى الصخر الناري الجوفي، من معدن المرو، ما بين 20 و60%؛ فإن الصخر، يسمى تونالايت. ويدرج مع الصخور الحمضية؛ لارتفاع نسبة السليكا فيه.
ب- الصخور المتوسطة
يقصد بالصخور المتوسطة تلك التي تركيبها الكيماوي، ليست حمضياً (غني بالسليكا)، ولا مافياً، ولا قاعدياً (غني بالماغنسيوم والحديد).
الدايورايت المروي Quartz Diorite
يسمى الصخر الناري الجوفي دايورايت مَرَوي، إذا كانت نسبة معدن المرو فيه، تراوح بين 5 و20%؛ وتشكل معادن البلاجوكليز أكثر من 90%، من معادن الفلسبارات .
المونزودايورايت المروي Quartz Monzodiorite
إذا راوحت نسبة معدن المرو، في الصخر الناري الجوفي، بين 5 و20%؛ ونسبة معادن البلاجوكليز فيه بين 65 و90%، من معادن الفلسبارات؛ فإن الصخر يعطى اسم المونزودايورايت المروي.
المونزونايت المروي Quartz Monzonite
تشكل معادن البلاجوكليز ما نسبته 3565% من معادن الفلسبارات، في صخر المنزونايت المروي؛ وتكون نسبة معدن المرو فيه بين 5 و20%.
السيانايت المروي Quartz Syenite
في هذا النوع من الصخور النارية الجوفية تكون نسبة معدن المرو 520%، وتشكل الفلسبارات القاعدية 6590%، من مجمل معادن الفلسبارات.
السيانايت القاعدي المروي Alkali-Quartz Syenite
وهو الصخر الناري الجوفي، الذي تزيد فيه نسبة الفلسبارات القاعدية على 90%، من مجمل الفلسبارات؛ وتراوح نسبة معدن المرو فيه بين 5 و20%.
ج- الصخور المافية (القاعدية) Mafic Rocks
الصخور المافية، هي تلك التي ترتفع فيها نسبة المعادن، المحتوية على عناصر مافية، مثل الحديد والماغنسيوم. ولأن المعادن المافية، تكون درجة انصهارها عالية فإن هذه الصخور، تتبلور من الصهير، أولاً، قبل أن يفقد الكثير من عنصري الماغنسيوم والحديد.
الدايورايت والجابرو Diorite- Gabbro
هذه الصخور النارية الجوفية، تكون نسبة معادن البلاجوكليز فيها 90% أو أكثر، من معادن الفلسبارات؛ ولا يزيد محتواها من معدن المرو على 5%. وإذا كانت معادن البلاجوكليز فيها، تميل في تركيبها لأن تحتوي على عنصر الكالسيوم، أكثر مما في معدن الأنديسين Andesine، مثل معدني اللابرادورايت Labradorite، والأنورثايت Anorthite؛ فإن الصخر، يسمى جابرو . وإن لم يكن كذلك، فهو دايورايت .
المونزوردايورايت Monzodiorite
إذا كان محتوى الصخر الناري الجوفي، من معدن المرو، أقل من 5%؛ وكوَّنت معادن البلاجوكليز فيه ما نسبته 6590%، من مجمل المعادن الفلسبارية؛ فإن الصخر، يطلق عليه اسم المونزودايورايت.
المونزونايت Monzonite
صخر المونزونايت، هو الصخر الناري الجوفي، الذي لا يزيد محتواه من معدن المرو على 5%؛ وتشكل معادن البلاجوكليز فيه ما نسبته 3565%، من مجمل معادن الفلسبارات.
السيانايت Syenite
ويطلق هذا الاسم على الصخر الناري الجوفي، الذي لا يزيد محتواه من معدن المرو على 5%؛ وتشكل فيه الفلسبارات القلوية، مثل الميكروكلين والأرثوكليز، ما نسبته 6590%، من مجمل المعادن الفلسبارية .
سيانايت الفلسبارات القلوية Alkali Feldspar Syenite
وهذا الصخر، لا يزيد محتواه من معدن المرو على 5%. وتفوق الفلسبارات القلوية فيه ما نسبته 90%، من مجمل معادن الفلسبارات، أي أن معادن الفلسبار فيه، تكون مكونة من الألبايت والميكروكلين والأرثوكليز والبرثايت.
2- الصخور السطحية (البركانية) Volcanic Rocks
الصخور النارية البركانية، صخور ناعمة النسيج، ناجمة عن سرعة برودة الصهير، على سطح الأرض؛ ما عجل باصطدام بلورات المعادن والبلورات الأخرى؛ فأوقف أولاهما عن النمو، فبقيت حجومها صغيرة.. وتقسم الصخور البركانية إلى صخور قاعدية (مافية)، وصخور متوسطة، وصخور حمضية؛ وذلك حسب نسبة العناصر المافية (الحديد والماغنسيوم) والسليكا فيها. وكل نوع يضم مجموعة من الصخور .
أ- الصخور الحمضية
تقسم الصخور النارية البركانية الحمضية، إلى ستة أنواع رئيسية، تبعاً لنسبة معدن المرو، ونوع معادن الفلسبار ونسبتها فيها.
ب- الصخور المتوسطة
يطلق على الصخور النارية البركانية، التي تراوح نسبة معدن المرو فيها بين 5 و20%، اسم الصخور المتوسطة؛ إذ إن تركيبها، المعدني والعنصري، متوسط بين الصخور الحمضية والصخور القاعدية.
ج- الصخور القاعدية (المافية) Mafic Rocks
الصخور المافية، هي تلك التي ترتفع فيها نسبة المعادن، المحتوية العناصر المافية، مثل الحديد والماغنسيوم، ولا تزيد نسبة معدن المرو فيها على 5%. وتضم الصخور النارية البركانية المافية،