بحث عن الصخور الرسوبية Sedimentary Rocks - بحث تعليمى عن الصخور الرسوبية Sedimentary Rocks
مراحل تكون الصخور الرسوبية:
الصخور الرسوبية صخور تكونت بفعل الضغط أو الحرارة حيث تتكون فراغات بين الطبقات الرسوبية وعندما تتقلص الفراغات في الصخور الرسوبية فتتشكل الضخور الرسوبية. تنشأ الصخور الرسوبية من ترسيب المواد المفتتة أو الذائبة في الماء والتي تنتج من تعرض الصخور المختلفة الصخور النارية، الرسوبية أو المتحولة إلى نشاط ميكانيكي حيث تؤدي إلى التفتت الميكانيكى للصخور بسبب عوامل التجوية كالرياح والأمطار والأمواج البحرية وغيرها.تختلف الصخور الرسوبية عن النارية والمتحولة في انها ذات اصول ومناشء مختلفة بينما المتحولة والنارية ذات اصل ومنشأ واحد. أما التجوية الكيميائية فإنها تؤدى للتحلل الكيميائى لمعظم المعادن المكونة للصخور, ثم تقوم عوامل النقل كالمياه الجارية والرياح والجليد بنقل المعادن المتحللة والفتات كمكونات صلبة أو ذائبة. ويبدأ ترسيب المواد الصلبة عندما يضعف تيار الماء أو الهواء الحامل لها، أما المواد المذابة فتترسب بعد تبخر الماء المذيب لها وتحدث عملية الترسيب في أماكن كثيرة من أهمها الصحاري وسفوح الجبال وفي السهول الفيضية حول الأنهار وفي البحار والمحيطات والبحيرات حيث تتكون الرواسب الملحية ثم تتماسك الرواسب المفككة لتكون الصخور الرسوبية وتحدث عملية التماسك إما بترسيب مواد لاحمة بين حبيبات الرواسب الخشنة كالحصى والرمال (من المواد اللاجمة الشائعة مثل أكسيد الحديد والسيليكا وكربونات الكالسيوم) أو تتماسك الرواسب بفعل ضغط الرواسب العليا على ما تحتها من رواسب حيث يتم خروج الماء الموجود بين حبيبات الرواسب فتتصلب وتكون صخورا رسوبية. تنشأ المادة الأولية المكونة للصخور الرسوبية عن عمليات التجوية والتعرية.
التجــــــــــــــــــــــــــوية
التجوية هي مجموعة عمليات جيولوجية (فيزيائية وكيميائية وعضوية) تتم على سطح الأرض بصورة رئيسية وتؤدي إلى تغير مجمل خصائص الصخور والفلزات بتأثير فعالية الغلاف الغازي والمائي والحيوي، تقسم التجوية إلى نوعين رئيسيين:
التجوية الميكانيكية: وهي التي تؤدي إلى تفتيت الصخور إلى أجزاء دون تغيير تركيبها الكيميائي، وتتم بتأثير التغيرات الحرارية، التجلد الإسفيني، ونمو البلورات في الفراغات الصخرية.
التجوية الكيميائية: وهي أشد تأثيراً في الصخورلأنها تغير من تركيبها الكيميائي.
ومن أهم عوامل التجوية الكيميائية الماء والأوكسجين وثاني أكسيد الكربون. من عمليات التجوية الكيميائية الانحلال، ،الإماهة، الأكسدة والإرجاع.
التعــــــــــــــــــــــرية:
هي عملية طبيعية تؤدي إلى انفصال الصخور أو التربة عن سطح الأرض في بقعة ما وانتقالها إلى بقعة آخرى. وهي تشمل ثلاث عمليات مبدئيه: التجويه، والتآكل، والنقل. وتمتد عملية التعرية، عادة على امتداد آلاف بل ملايين السنين ومع ذلك فإن بعض الأنشطة البشرية مثل التعدين يمكن أن تؤدي إلى الإسراع بحدوثها وقد يستفيد الإنسان من هذه العملية، عن طريق يد المساعدة التي تقدمها في بناء تربة جديدة من الصخور المفتتة. ولقد أدت عملية التعرية أيضاً إلى نشوء تكوينات جيولوجية مثل الصخور الرسوبية العوامل التي تقوم بالتعريه: 1- الماء. 2- الهواء. 3- الأحياء. 4- تقلب الحرارة. 5- الرياح. 6- الثلاجات. 7- حركات الأرض. 8- الجاذبية.
تصنيف الصخور الرسوبية
تنقسم الصخور الرسوبيه الي نوعين حسب طريقه تكونها:
1- صخور رسوبيه عضوية النشأة:
وهي التي تكونت عن طريق تجمع أجزاء بقايا الكائنات الصلبة على مدى زمن طويل مثل الحجر الجيري العضوي الذي يتكون من محار وهياكل الحيوانات التي تحتوي على كمية كبيرة من كربونات الكاليسيوم كما يتم الترسيب العضوي بواسطة الكائنات البكتيرية الدقيقة التي تنتج عن تحلل النبات وتعمل على ترسيب أكسيد من مياه البحيرات والمستنقعات كما قد ينتج عن الترسيب العضوي صخور سيليكية من أصل عضوي نتيجة بقايا حيوانية مثل الإسفنج والراديولا والنباتات المائية مثل الديومات وتنتمي الصخور الكربونية إلى الصخور الرسوبية العضوية وهي تحتوي على الكربون بصفة رئيسية.
2- صخور رســـــــــوبيه كميائيه:
وهي التي تكونت بالطرق الكيميائيه المختلفه مثل التبخر والتبلور من مياه البحر وهي أقل مساميه وتعطي الكربونات الترسبة أمثلة لتلك الصخور المتكونة كيميائيا ويترسب الكاليست في مجاري الأنهار على شكل ستالكتيت وستالاجميت وهذا الشكل من الترسيب هو أحد الظواهر الرئيسية في جهات التكوينات الجيرية وتعرف الظاهرة بالكرست والصخر الجيري غير العضوي عادة ما يكون أيضا رمادا إذا كان نقيا ومن أهم الصخور الجيريثة الحجر الجيري البطروخي وهو يتكون من ترسيبات كيميائية في مياه البحار أو البحيرات وتعرف هذه الترسيبات باسم الأوز وغالبا ما يتم الترسيب في طبقات رقيقة حول نواة دقيقة مثل حبة رمل أو نواة صدفية حيوانية.
- تشمل الصخور الرسوبية كيماوية النشأة، ثلاث مجموعات من الصخور، هي: صخور الكربونات، وصخور المتبخرات، والصخور السلسية.
أ- صخور الكربونات Carbonate Rocks
تشمل صخور الكربونات معدن الكالسايت أو الأراجونايت، أي كربونات الكالسيوم CaCO3؛ ومعدن الدولومايت، المكون من كربونات الكالسيوم والماغنسيوم CaMg(CO3)2؛ أو معدن السدرايت Sedrite، أي كربونات الحديد FeCO3. وهذه الصخور، لا ترسب بالطرائق الكيماوية البحتة؛ نتيجة لتشبع المحلول المائي بالأيونات المكونة لمعادنها؛ وإنما ترسب، في كثير من الأحيان، بطرائق بيوكيماوية، تؤدي الكائنات الحية فيها دوراً أساسياً. ومن أهم صخور هذه المجموعة: الحجر الجيري، والتوفا، والدولومايت، والحجر الطباشيري.
- حجر الجير Limestone
الحجر الجيري مكون، أساساً، من معدن الكالسايت CaCO3، الراسب كيماوياً من المحلول المائي، الذي يصل فيه تركز أيون الكالسيوم ++Ca والكربونات =CO3، إلى حد التشبع، بالنسبة إلى معدن الكالسايت. ويرسب الكالسايت من المحلول المائي في بيئات مختلفة؛ منها القارية، مثل البحيرات؛ ومنها البحرية.
- حجر التوفا Tufa
حجر التوفا، هو حجر جير، مسامي، إسفنجي البنية. يتكون، عادة، في بيئات قارية، مثل البحيرات والينابيع، عندما يصل تركز الأيونات المكونة لمعدن الكالسايت، في المحلول المائي، إلى درجة التشبع بهذا المعدن. ويكون، أحياناً، للطحالب الفارزة للجير Line secreting algac، دور في رسوب معدن الكالسايت، ولو لم يصل تركز الأيونات المكونة لهذا المعدن، في المحلول المائي، إلى حد التشبع به.
- حجر الدولومايت Dolomite
حجر الدولومايت مكون، أساساً، من معدن الدولومايت CaMg(CO3)2، الذي يعتقد أنه يتكون من تحور Alteration معدن الكالسايت، تحت التركز العالي لأيون الماغنسيوم Mg2+، في المحلول المائي؛ في ما يعرف بعملية الدلمتة Dolomitazation.
- حجر الطباشير Chalk
هو صخر رسوبي مكون من معدن الكالسايت، الذي يرسب، كيماوياً، من المحلول المائي، فيظهر في هيئة تراكم هياكل الكائنات الحية الدقيقة جداً.
ب- صخور المتبخرات Evaporites
هذا النوع من الصخور الرسوبية ترسب المعادن المكونة له كيماوياً، ومباشرة، من المحلول المائي، عندما يزداد تركز الأملاح في الماء، بوساطة عملية التبخر. وأهم صخور المتبخرات ما يلي:
- صخر الملح Halite
وهو مكون من معدن الهالايت NaCl، أي ملح الطعام، أو كلوريد الصوديوم.
- صخر الجبس Gypsum
وهو مكون من معدن الجبسCaSO4.2H2O أي كبريتات الكالسيوم المائية.
- صخر الأنهدرايت Anhydrite
وهو مكون من معدن الأنهدرايتCaSO4، أي كبريتات الكالسيوم اللامائية.
- صخر البوراكس Borax:
وهو مكون من معدن البوراكسNa2B2O7.10H2O.
- صخر البوتاش Potash:
وهو مكون من كلوريد البوتاسيوم KCl.
ج- صخور السلسية Siliceous Rocks
وهي صخور رسوبية مكونة، أساساً، من عنصر السليكا /Si. وترسب مكوناتها بطرائق كيماوية، وبيوكيماوية. وأهم أنواعها: الشرت Chert، والصوان Flint، والأوبال Opal، والكالسدوني Chalcedony
3- صخور رسوبية ميكانيكية النشأة:
تتكون هذه الصخور من فتات الصخور، النارية والمتحولة والرسوبية، الناتج من عمليات التجوية، الميكانيكية والكيماوية، والذي ينتقل بأي من وسائل النقل المختلفة مثل المياه الجارية على السطح، والرياح، والجليد، والأمواج؛ ليرسب في بيئات مختلفة، حيث تتغير الظروف، وتصبح قوة المقاومة أكبر من القوة الدافعة. وبعد استقرار الرواسب في البيئات الجديدة، تتعرض، مع مرور الزمن، لعمليات، فيزيائية وكيماوية وحيوية، تجعل منها صخوراً، بواسطة التلاز؛ والتلاحم بالمواد اللاحمة، مثل كربونات الكالسيوم، والسليكا؛ وإعادة تبلور بعض المعادن. ويطلق على هذه العمليات مجتمعة، اسم الدياجنسس، أو عمليات النشأة المتأخرة.
أ- عمليات النشأة المتأخرة للصخور الرسوبية الفتاتية:
- التلاز والذوبان بالضغط Compaction and Pressure Dissolution:
تتمثل عملية التلاز، خلال المراحل الأولى لعمليات النشأة المتأخرة، في طرد الماء من الرواسب تراصّ الحبيبات Closer Packing. فعند الرسوب، يكون تراصّ الرواسب، المكونة من حبيبات عالية الاستدارة، ومتجانسة الحجم، من النوع المكعبي. لذلك، تكون مساميتها عالية، قد تزيد على 50%. ومع بدء عملية التلاز، تأخذ مساميتها في التناقص، لتحول تراصّ الحبيبات من النوع المكعبي، إلى السداسي الموشوري. ومع استمرارية التلاز، بفعل ضغط الحمل، تبدأ الحبيبات الضعيفة بالتكسر والانثناء. وللذوبان بالضغط، عند نقاط الاحتكاك بين حبيبات الرواسب، أهميته في عمليات النشأة المتأخرة. إلا أن دوره يكون ضعيفاً، إذا كانت الرواسب، قد تلاحمت، في البداية، قبل أندفانها في الأعماق؛ وما ذلك إلا لأن ضغط الحمل، يتوزع، ولا يتركز في نقاط الالتقاء أو الاحتكاك.
عملـــــــــــيات التلاحم
وتنقسم إلى:
- التلاحم بالسليكا Silica Cementation:
يعد نمو بلورات المرو Quartz Overgrawth، من أهم أنواع التلاحم بالسليكا. ففي هذا النوع من التلاحم، ترسب السليكا، من المحلول المائي، فوق أسطح حبيبات المرو. ويعتقد أن تركّز السليكا العالي في ذلك المحلول، والذي يقود إلى نمو بلورات المرو، على الأسطح ـ يرجع إلى عمليات الذوبان بالضغط، عند نقاط الالتقاء بين الحبيبات. كما يتحقق هذا النوع من التلاحم، بالرسوب الكيماوي، من المحلول المائي، لتتكون بلورات جديدة للمرو، أو الأوبال Opal، في مسام الرواسب؛ كما يحدث في التربة، عند تكون الآفاق السليكاتية Silcretes
- التلاحم بالكربونات Carbonate Cementation:
يعد معدن الكالسايت (كربونات الكالسيوم) CaCO3، من أهم المواد اللاحمة، في الصخور الرسوبية الفتاتية. ويليه في الأهمية معدن الدولوميت (كربونات الكالسيوم والماغنسيوم) Dolomite CaMg(CO3)2، ثم معدن السدرايت (كربونات الحديد) Siderite FeCO3. وتكون المادة اللاحمة، من الكربونات، إما متوزعة، بالتساوي، في جميع أجزاء الصخر، أو متكتلة في بعضها.
- التلاحم بمعادن الطين Clay mineral authigenesis
تتلاحم الرواسب الفتاتية، بالرسوب الكيماوي لمعادن الطين، من المحلول المائي، عندما يصل إلى درجة التشبع، بالنسبة إلى تلك المعادن. ورسوب معادن الطين في مسام الرواسب، يؤثر كثيراً في مسامية الصخر ونفاذيته، ومن ثم يحد من القدرة، التخزينية والاستقلالية، للسوائل، من الماء والنفط، في الصخر. ويعد معدنا الكالينايت Kaolinite والإيلايت Illite، أكثر أنواع معادن الطين مساهمة في تلاحم الرواسب، خلال عمليات النشأة المتأخرة، وخاصة في الحجر الرملي. إلا أن معادن الطين الأخرى، مثل معدن المونتموريلونايت Montmorillonite؛ والطبقات المختلطة، من المونتموريلونايت والإيلايت Mixed-layer Illite-Montmorillonite؛ ومعدن الكلورايت Chlorite ـ تساهم في تلاحم الرواسب، خلال هذه المرحلة. ويؤثر نوع معدن الطين في المادة اللاحمة، في إمكانية استغلال خزانات الصخور الرملية؛ فرسوب معدن الكالينايت، في مسام الرواسب، كمادة لاحمة، يقلل المسامية؛ لكن تأثيره في نفاذية الصخر قليل جداً. أما رسوب معدن الإيلايت في المسام، كمادة لاحمة، فيقلل كثيراً من نفاذية الصخور الرملية، بواسطة إغلاق حناجر المسام، لكن تأثيره في مسامية الصخر، يكون محدوداً.
- التلاحم بأكاسيد الحديد Hematite Cementation:
يرجع اللون الأحمر، للعديد من الصخور الرسوبية الفتاتية، إلى رسوب أكاسيد الحديد، على شكل معدن الهيماتايت Hematite Fe2O3، كطلاء على أسطح حبيبات الرواسب، وخاصة تلك القارية، في الصحاري، والأنهار، وسهول الفيض، والمراوح الفيضية. ويكون معدن الهيماتايت طلاء رقيقاً جداً، على الحبيبات الأصلية، وعلى بلورات المعادن الثانوية، من الطين والمرو والفلسبار، التي رسبت في مسام الرواسب.
تصنيف الصخور الرسوبية ميكانيكية النشأة
تضم هذه الفئة من الصخور الرسوبية، مجموعة من الصخور، مختلفة رواسبها الأصلية شكلاً وحجماً وطريقة تلاحم. وأنواع الصخور الرئيسية، في هذه الفئة، هي الأحجار الوحلية Mudrocks، والطفل Shale، والأحجار الرملية Sandstones، وصخور الكونجلامرت Conglomerates، وصخور البريشا Breccias.
- الحجر الوحلي:
الحجر الوحلي، هو أكثر أنواع الصخور الرسوبية وجوداً؛ إذ يشكل ما نسبته 45ـ55% منها. وهو يتكون، أساساً، من معادن الطين، ومعدن المرو، في حجم الغرين (السلت Silt). وحبيبات الطين، لا يزيد قطرها على 4 ميكرومترات؛ بينما يراوح قطر حبيبات الغرين بين 4 ميكرومترات و62 ميكرومتراً.ولا يسمى هذا النوع من الصخر، حجراً وحلياً، إلا إذا كان كتلياً، يفتقد خاصة الانفصال إلى صفائح رقيقة. أما إذا كان الصخر طبقياً، وينفصل إلى صفائح رقيقة، فإنه يسمى طفلاً Shale. وإذا كانت نسبة الطين في الحجر الوحلي، هي الغالبة، فإنه يسمى حجراً طينياً Clay stone. وإن كان الغرين، في الحجر الوحلي، أكثر من الطين، فإنه يسمى حجراً غرينياً Silt Stone.والصخور الوحلية، ترسب في العديد من البيئات، ولا سيما في سهول الفيض، على ضفاف الأنهار؛ وفي البحيرات ومناطق الدلتا. ولأن الصخور الوحلية، تتجوى، بسرعة، عندما تكون مكشوفة، على السطح؛ فهي تشكل المناطق المنخفضة؛ وخاصة في الأقاليم الرطبة. ويعتمد لون حجر الوحل، على نوع المعادن المكونة له، ونسبة المواد العضوية فيه؛ فإن ازدادت نسبة المواد العضوية، ومعدن البايرايت Pyrite، في الصخر، فإن لونه يميل لأن يكون رمادياً أدكن، إلى أسود؛ كما هو الحال في صخور الوحل، الراسبة المناطق البحرية ومناطق الدلتا. وإذا احتوى حجر الوحل على نسبة عالية، من أكاسيد الحديديك، تغلق معظم حبيباته، فإنه يأخذ اللون الأحمر، إلى البنفسجي. أما إذا كانت أكاسيد الحديديك، لا تغلق معظم حبيبات الصخر، فإن لونه يكون بنياً. وعندما يخلو حجر الوحل، من أكاسيد الحديديك والمواد العضوية، فإن لونه يصبح أخضر؛ بسبب أكاسيد الحديدوز، في بلورات معدني الإلايت Illite والكلورايت Chlorite، الطينية.
- الحجر الرملي:
يسمى الحجر الرسوبي حجراً رملياً، إذا كانت حبيبات رواسبه في حجم الرمل، أي يراوح قطرها بين 62 ميكرومتر ومليمترين. وتكون حبيبات الرواسب الرملية، أساساً، من معدن المرو، الذي يشكل نحو الثلثين، في المتوسط؛ ومعادن الفلسبار، التي يراوح متوسط نسبتها بين 10 و15%؛ إلا أنها قد تصل إلى نحو 50%، في بعض أنواع الحجر الرملي. وأهم معادن الفلسبار، في الحجر الرملي، هي: الميكروكلاين Microcline، والأورثوكليز Orthoclase. أما المعادن الأخرى، الموجودة فيه، بنسب ضئيلة، فهي معادن المايكا والطين، مثل: البايوتايت Biotite، والمسكوفايت Muscovite، والكالينايت Kaolinite، والإيلايت Illite، والكلورايت Chlorite؛ والمعادن الثقيلة، مثل: الزيركون Zircon، والتورمالين Tourmaline، والروتيل Rutile، والأباتايت Apatite، والجارنت Garnet، والستايورايت Staurotite، والأيبيدوت Epidote.ويصنف الحجر الرملي، بناءً على توقيع نسبة معدن المرو، ومعادن الفلسبار، وحطام الصخور، على شكل ثلاثي، مقسم إلى حقول مختلفة كل منها يمثل نوعاً من الصخور الرملية. وتقسم الصخور الرملية إلى قسمين رئيسيين، حسب النسيج؛ فإذا كان الحجر الرملي مكوناً من حبيبات فقط، سمي أرينايت Arenite؛ أما إذا كانت المادة البينية (بين حبيبات الرواسب)، من المواد اللاحمة، تشكل أكثر من 15%؛ فإن الصخر يسمى ويكز Wikes. وإذا كانت نسبة معدن المرو، في صخر الأرينايت، تزيد على 95%، سمي الصخر أورثوكوارتزايت Orthoquartzite، أو أرينايت مَرَوي Quartz Aronite. ويطلق اسم أرينايت أركوس Arkosic Orenite على الحجر الرملي، عندما يحتوي صخر الأرينايت على أكثر من 25%، من معادن فلسبارية،. أما إذا زادت نسبة الحطام الصخري على 25%، وتخطت نسبة الفلسبار، فيطلق عليه اسم ليثارينايت Litharenite.
- صخور الكونجلوميرث والبريشا Conglomerate and Breccias:
تتكون صخور الكونجلوميرت من الحصباء Gravels التي يزيد نصف قطرها على مليمترين، وقد يصل إلى عدة سنتيمترات. ويكون رسوب الحصباء، عادة، في المناطق شديدة الانحدار. وإذا كانت الرواسب الكبيرة غير مستديرة الشكل، وإنما زاوَّية Angular، على شكل شظايا، فإن الصخر يسمى بريشا Breccias. ولأن الشظايا الكبيرة المنقولة بالمياه الجارية تتأكّل حافاتها بسرعة، لتصبح دائرية؛ فإن وجود هذه الشظايا الزاوَّية، يدل على أن هذه الرواسب لم تنقل بعيداً من منطقة المصدر قبل أن ترسب.
الخصائص العامة للصخور الرسوبية
1-صخور هشة
2-وجود حفريات
3-تتكون من حبيبات مستديرة أو من بلورات معدنية
4-تحوي كثير من الخامات المعدنية
5-ألوان فاتحة
6-لها تراكيب خاصة : علامات النيم، شقوق الطين
7 - توجد في هيئة طبقات تتميز عن بعضها باللون والسمك والنسيج وقد تكون أفقية أو مائلة أو مجعدة.
8-تحتوي على المستحاثات (الحفريات) الكبيرة والصغيرة (المجهرية).
9-احتواء بعضها على مسام ذات أهمية كبرى في تخزين البترول والغازات الطبيعية والمياه الجوفية المشبعة بالمواد المعدنية.
المميزات العامة للصخور الرسوبية
1- توجد في الطبيعة على شكل طبقات متتابعة الأحدث فالأقدم وتختلف هذه الطبقات في اللون والسمك والتركيب.
2- تحتوي الصخور الرسوبية عادة علي بقايا كائنات حية (أحافير) لأن الظروف التي كونت فيهاهذه الصخور تسمح بحفظ الكائنات الحية بعد موتها أو أجزاء منها أو ما يدل عليها ولانها ناتجة اصلا عن ترسب الاحافير.
3- يندر أن تكون الصخور الرسوبية في حالة متبلورة باستثناء الصخور الملحية مثل الأنهيدريت والملح الصخري والجبس ولكنها توجد على هيئة حبيبات متماسكة.
4- تتميز الصخور الرسوبية بمسامات بين الحبيبات المكونة لها ولهذا فهي تعتبر خزانات طبيعية للنفط والمياه الجوفية والغاز الطبيعي.
5- تقاوم عوامل التجوية بدرجة أقل من الصخور النارية
الإثنين 15 مايو - 11:57
