آنچه باید از سنگهای کربناته بدانید

سنگهای کربناته

آنچه باید از سنگهای کربناته بدانید ،سنگهای کربناته ۱۰ تا ۱۵٪ سنگهای رسوبی را تشکیل می دهند. آنها تا حد زیادی از دو نوع سنگ تشکیل شده اند:  سنگهای آهکی که بیشتر از کلسیت (CaCO3) یا کلسیم با منیزیم بالا ((Ca ، Mg) CO3) و دولوستونهایی که بیشتر از دولومیت تشکیل شده اند [CaMg (CO3) 2].از آنجا که مواد معدنی کربناته به طور کلی در آبهای کمی اسیدی قابل حل هستند، غالباً دارای تخلخل و نفوذ پذیری بالایی هستند و از این رو مخازن ایده آل نفت هستند. به همین دلیل آنها به خوبی مورد مطالعه قرار گرفته اند.

سنگ آهک به دلیل حلالیت بالا در HCl به راحتی در نمونه دستی یا بیرون از آن قابل تشخیص است. یک قطره از این اسیدها که روی سنگ قرار می گیرند، به دلیل تولید گاز CO2 باعث سوختن آن می شوند. از طرف دیگر، یک دولوستون تا زمانی که یک پودر خوب از سنگ یا ماده معدنی درست نشود، گاز متصاعد نمی کند. همچنین، دولوستون ها به یک سنگ رنگ مایل به قهوه ای متمایل می شوند، در حالی که سنگهای آهکی به یک سنگ سفید یا خاکستری رنگ شباهت دارند. رنگ قهوه ای دولوستون ها به این دلیل است که Fe در مقادیر کمی جایگزین برخی از Mg ها در دولومیت می شود.

آنچه باید از سنگهای کربناته بدانید

طبقه بندی سنگهای کربناته

آنچه باید از سنگهای کربناته بدانید کسانی که روی سنگ دانه بندی کربنات کلسیم کار می کنند از دو طرح طبقه بندی معمولاً استفاده می کنند. اگرچه شما فقط از طبقه بندی Folk  در آزمایشگاه استفاده خواهید کرد، اما باید با طبقه بندی Dunham نیز آشنا شوید زیرا از آن به طور گسترده استفاده می شود.این طبقه بندی، که در آزمایشگاه استفاده خواهیم کرد، در زیر نشان داده شده است. در این طبقه بندی، کربناتها را به دو گروه تقسیم می کند. سنگهای آلوکیمیایی آنهایی هستند که حاوی دانه هایی هستند که از جاهای دیگر آورده شده اند (یعنی مشابه دانه های آواری در سنگ های آواری). سنگهای ارتوکیمیایی آنهایی هستند که کربنات در جای خود متبلور شده است. سنگهای آلوکیمیایی دارای دانه هایی هستند که ممکن است از مواد فسیل کننده، ائوئیدها، لگنها یا مواد منفجره تشکیل شده باشد. اینها در ماتریسی متشکل از کربنات میکرو کریستالی (کلسیت یا دولومیت)، به نام میکرویت، یا بلورهای قابل مشاهده کربنات بزرگتر، اسپاریت تعبیه شده اند. Sparite یک کربنات دانه ای شفاف است که از طریق تبلور مجدد میکرویت یا بوسیله تبلور در فضاهای خالی قبلی که در طی دیاژنز ایجاد شده، تشکیل شده است.

طبقه بندی Dunhamسنگهای کربناته

طبقه بندی Dunham بر اساس مفهوم حمایت از دانه است. این طبقه بندی، سنگهای کربناته را به دو گروه گسترده تقسیم می کند، آنهایی که اجزای اصلی آنها در هنگام رسوب به هم متصل نشده اند و آنهایی که اجزای اصلی آنها در محل تشکیل شده و از رشد و نمو مواد اسکلتی تشکیل شده است. به گروه دوم سنگهای مقید گفته می شود (شبیه بیولیتیت در طبقه بندی Folk). گروه قبلی بیشتر تقسیم می شوند که آیا دانه ها از گل تشکیل می شوند یا از دانه های سنگی تشکیل شده اند. اگر این سنگ از کمتر از ۱۰٪ دانه تشکیل شده باشد، آن را یک گل سنگ می نامند (اگر از محیط خارج شود به طور بالقوه گیج کننده است). اگر گل و لای آن با دانه های بیش از ۱۰٪ پشتیبانی شود، سنگی نامیده می شود. اگر سنگ از نوع دانه پشتیبانی شود، اگر سنگ دانه ها دارای شکلی باشند که اجازه می دهد مقادیر کمی گل در حدفاصل رود وجود داشته باشد، و یک سنگ دانه در صورت عدم وجود گل بین دانه ها، آن را سنگ بسته می نامند.

  • بافت ها

آنچه باید از سنگهای کربناته بدانید بافت سنگهای کربناته بسیار متغیر است. بافت ها می توانند از نوع مشابه رسوبات الاستیک، اندازه های مشخص دانه، مرتب سازی و گرد کردن، تا تولید شده توسط بارش شیمیایی متفاوت باشند. در کربناتها، ماتریس می تواند از گل کربنات ریزدانه گرفته تا کلسیت بلورین یا دولومیت باشد. اما کربنات ها همچنین می توانند بافت های حاصل از رشد موجودات زنده را نشان دهند.

بسیاری از سنگهای آهکی (به طور کلی سنگهای کربناته) خصوصیاتی مشابه رسوبات آواری، مانند ماسه سنگها را نشان می دهند. ماسه سنگ ها از دانه های شن، ماتریس گل یا خاک رس و سیمان بلوری تولید شده در طی دیاژنز تشکیل شده اند. سنگ های کربناته به طور مشابه از دانه های تخصیص شیمیایی (دانه های تولید شده توسط بارش در جای دیگر و حمل شده، معمولاً در فواصل کوتاه، به محل رسوب)، ماتریس گل، متشکل از مواد معدنی کربنات ریز دانه و سیمان بلوری کلسیت (یا دولومیت) تشکیل شده است. در طی دیاژنز، می توان دریافت که ماسه سنگ و ماسه متوسط ​​دارای نسبت مشابهی از مواد تشکیل دهنده مشابه سنگهای آهکی متوسط ​​اسپری (کریستالی) و میکروتیک سنگ آهک های کریستالی دانه ریز هستند. این نشان دهنده شباهت فرآیندهای مربوط به تشکیل رسوبات آواری و سنگهای کربناته است.

دانه ها در سنگ های کربناته، دانه هایی که در سنگ های کربناته ایجاد می شوند ذرات تخصیص شیمیایی یا تخصیص هسته نامیده می شوند. اینها دانه هایی هستند که غالباً توسط ارگانیسم هایی رسوب می گیرند که در جاهای دیگر تشکیل شده و در رسوبات کربنات قرار می گیرند. از آنجا که کلسیت و آراگونیت، رسوبات اصلی بیوشیمیایی، نرم و محلول در آب هستند، فاصله حمل و نقل معمولاً زیاد دور نیست. برخلاف رسوبات الاستیک، درجه گرد و مرتب سازی دانه ها ممکن است انعکاسی از انرژی محیط انتقال نباشد، اما از نظر زیست شناختی تعیین می شود. به عنوان مثال برخی از موجودات زنده ذراتی را تولید می کنند که از قبل دارای شکل گرد هستند. اگر بسیاری از موجودات با همان اندازه در یک مکان بمیرند، ممکن است دانه ها به خوبی مرتب شوند. دانه های موجود در سنگ های کربناته به شرح زیر است:

  • اسکلت های کامل یا شکسته موجودات (فسیل).

اندازه آنها بسته به ارگانیسم و ​​درجه شکسته شدن دانه ها توسط امواج یا هنگام حمل و نقل ممکن است از شن و ماسه ریزتر باشد.

  • اوویدها

این ذرات کروی به اندازه شن و ماسه هستند که دارای ساختار داخلی متحدالمرکز یا شعاعی هستند. قسمت مرکزی هر ذره از دانه ای از کوارتز یا ذرات کربناته دیگر تشکیل شده است که توسط لایه های نازک متحدالمرکز کلسیت با رسوب شیمیایی احاطه شده است. لایه ها یا پوشش ها در آب های آشفته با چرخش دانه ها به وجود می آیند.

  • پلوئیدها

اینها سنگدانه های کروی کلسیت میکرو کریستالی درشت تا اندازه ریز ماسه هستند. به نظر می رسد بیشتر آنها گلوله های مدفوع از موجودات زیرین سوراخ شده است. از آنجا که این ارگانیسم ها از طریق رسوب غنی از کربنات غوطه ور می شوند، مواد بدن را در جستجوی ترکیبات آلی تغذیه ای و در نتیجه تولید مواد زائد حاوی کلسیت ریز بلورها بلع می کنند.

  • سنگهای آهکی(کربنات کلسیم)

آنچه باید از سنگهای کربناته بدانید این قطعات از سنگهای آهکی شکل گرفته یا رسوبات کربنات تا حدی صاف شده است. اکثر آنها داخل کلاست هستند و از حوضه رسوب تشکیل می شوند. ممکن است قطعاتی از گل کربنات نیمه سیمان شده باشند که در اثر طوفان از کف دریا جدا شده اند. به نظر می رسد برخی از آنها تکه هایی از گل کربنات نیمه سیمان شده هستند که از ورقه های گل مایع بین کشیده شده اند. بعضی از آنها ممکن است تکه های سنگ آهک یا کربنات کلسیم باشد که از مجاورت کربنات در حوضه حمل می شود.

  • ماتریس سنگهای کربناته

ماتریس سنگهای کربناته از گل و لای کربنات ریز دانه تشکیل شده است که میکرویت نامیده می شود. یا بلورهای دانه درشت کلسیت(کربنات کلسیم) که در طی دیاژنز تشکیل می شوند، اسپاریت نامیده می شوند.میکرویت از تبلور مجدد گل کربنات در طی دیاژنز یا از بارش مستقیم کلسیت حاصل می شود و باعث رسوب می شود. میکریت در بسیاری از سنگهای آهکی ظاهری مات و غیر شفاف دارد که در نمونه دست دیده می شود. اگر سنگ کاملاً از ماتریس گل ریزدانه تشکیل شده باشد، این امر به معنای رسوب در یک محیط کم انرژی است، دقیقاً مانند سنگهای گل سیلیکتی. برخی از گل ها ممکن است به صورت سوزن های آراگونیت به طول ۵ تا ۱۰ میلی متر تولید شده توسط جلبک های آهکی شروع شوند. اما، این عمل مجدداً در طی دیاژنز به قطر ۵ تا ۱۵ میلی متر در میکروسپار متبلور می شود.ماتریس کلسیت sparry بزرگتر از دیاژنز به همان روشی که سیمان کلسیت از ماسه سنگ ها منشأ می گیرد، حاصل می شود.

بقایای نامحلول -در حالی که مقدار کمی مواد معدنی رس و کوارتز در سنگهای آهکی وجود دارد، بیشتر بقایای نامحلول (به این دلیل که در HCl حل نمی شوند) دانه های گره های چرت هستند. چنین حالتی بیشتر از پوسته ارگانیسم های ترشح کننده سیلیس نشات می گیرد. که این شامل دیاتوم ها، رادیولارها و برخی اسفنج ها است. دانه های جداگانه چرت از تبلور مجدد پوسته های این موجودات حاصل می شود. طول گره های چرت می تواند از سانتی متر تا متر طول داشته باشد. بسیاری از گره ها در امتداد صفحات متمرکز شده اند و احتمالاً ناشی از انحلال بقایای سیلیسی و استقرار مجدد کوارتز ریز بلور در مراکز هسته واقع در امتداد مناطق مهاجرت مایعات، مانند امتداد صفحات است.

  • قسمتهای عمیق دریا

آنچه باید از سنگهای کربناته بدانید رسوب کربنات فقط در قسمتهای کم عمق اقیانوس می تواند اتفاق بیفتد مگر اینکه تولید آلی آنقدر زیاد باشد که بقایای موجودات به سرعت دفن شود. این بدان دلیل است که در اعماق ۳۰۰۰ تا ۵۰۰۰ متر (عمدتا وابسته به عرض جغرافیایی – عمیق تر در نزدیکی خط استوا و عمق کمتر نسبت به قطب ها) در اقیانوس های عمیق سرعت انحلال کربنات بسیار زیاد است و آب نسبت به کربنات کلسیم بسیار اشباع نشده است، به همین دلیل کربناتها نمی توانند جمع شوند. این عمق را عمق جبران کربنات (CCD) می نامند. نوع اصلی رسوب کربنات در اعماق اقیانوس ها شامل تجمع بقایای روزن داران پلانکتونی برای تشکیل یک سوراخ کربناته است. پس از دفن، این چشمه در معرض تبلور مجدد دیاژنتیک قرار گرفته و سنگهای آهکی میکروتیک تشکیل می شود. از آنجا که بیشتر پشته های اقیانوسی در عمق کمتری از CCD قرار دارند، جریان های کربناته می توانند در پهلوهای پشته ها جمع شده و با حرکت پوسته اقیانوسی از پشته به سطوح عمیق تر در اقیانوس، می توانند مدفون شوند. از آنجا که در نهایت بیشتر پوسته اقیانوسی و رسوبات زیرین آن فرونشست می شود، حفظ چنین کربنات های اعماق دریا در ثبت زمین شناسی نادر است، اگرچه برخی از آنها در مناطقی شناسایی شده اند که رسوبات از بالای پوسته اقیانوس فرورانش یافته و به قاره ها اضافه شده است. مانند سازند فرانسیسان عصر ژوراسیک در کالیفرنیا.

  • دریاچه ها

رسوب کربنات می تواند در دریاچه ها نیز در نتیجه تبخیر رخ دهد، در این حالت کربنات ها با دیگر رسوبات تبخیری مرتبط هستند و در نتیجه موجوداتی که CO2 را از آب خارج می کنند باعث می شود که نسبت به کلسیت(کربنات کلسیم) بیش از حد اشباع شود.

  • چشمه های آب گرم

وقتی آب گرم اشباع شده با کربنات کلسیم در چشمه های آب گرم به سطح زمین می رسد، آب تبخیر و سرد می شود و در نتیجه رسوب کلسیت ایجاد می شود و نوعی سنگ آهک به نام تراورتن تشکیل می شود.

  • دولستون ها

دولوستون ها سنگ های کربناتی هستند که تقریباً به طور کامل از دولومیت – (کلسیم ، منیزیم) و CO3 تشکیل شده اند. اگرچه قبلاً تصور عمومی وجود داشت که با افزایش سن سنگ، مقدار فراوانی دولوستون افزایش می یابد، اکنون تشخیص داده شده است که گرچه در دوران مدرن هیچ سنگ دولومیت اولیه به طور مستقیم رسوب نمی کند، دولوستون در طول مدت زمانی طولانی زمین شناسی تشکیل شده است. این واقعیت وجود دارد در حالی که آب دریا با دولومیت اشباع شده است. هنوز هم، به نظر می رسد که بیشتر دولوستون ها از تبدیل دیاژنتیکی کلسیت یا کلسیت منیزیم بالا به دولومیت، پس از رسوب اولیه مواد معدنی حاوی کربنات کلسیم اصلی حاصل می شوند.

دولومیت و سنگهای حاوی مقدار زیاد دولومیت، مانند دولستون، به راحتی قابل تشخیص هستند زیرا در صورت تجزیه و تبدیل شدن به یک پودر ریز، فقط در HCl رقیق گاز متصاعد می کنند. همچنین، دولوستون ها به یک سنگ رنگ مایل به قهوه ای متمایل می شوند، در حالی که سنگهای آهکی به یک سنگ سفید یا خاکستری رنگ شبیه هستند. رنگ قهوه ای دولوستون ها به این دلیل است که Fe در مقادیر کمی جایگزین برخی از Mg ها در دولومیت می شود.در مقطع نازک تشخیص دواومیت از کلسیت دشوارتر است، مگر اینکه کنار هم قرار گیرند. به منظور تسهیل شناسایی آن در بخشهای نازک، اغلب برشها با آلیزارین قرمز S رنگ آمیزی می شوند. که با این روش کلسیت به رنگ صورتی در می آید، اما دولومیت را لکه دار نمی کند.

دولستون ها تقریباً به طور کامل از لوزی های دولومیت euhedral و subhedral تشکیل شده اند. اگرچه دولستون ها مانند سنگهای آهکی دارای تخصیص هستند، اما تخصیص ها به طور کلی در دولومیت تبلور می یابند و می توان رام های دولومیت را برای عبور از مرزهای ذرات تخصیص یافته مشاهده کرد. برخی از دولستون ها هیچ مدرکی از تخصیص مواد را نشان نمی دهند، اما فقط حاوی لوزی های دولومیت هستند. اینها یا می توانند نشان دهنده سنگهای آهکی(کربنات کلسیم) باشند که کاملاً به دولومیت تبلور یافته اند و هیچ اثری از قطعات اصلی که سنگ آهک(کربنات کلسیم) را تشکیل داده اند باقی نمانند، یا می توانند بلورهای اولیه دولومیت را نشان دهند.

در زیر دو مکانیزم دولومیت سازی سنگهای آهکی(کربنات کلسیم) بر اساس مطالعات میدانی و آزمایشگاهی ارائه شده است:

  • ریفلاکس تبخیری

این مکانیزم شامل تبخیر آب دریا برای ایجاد نمکی است که گچ را رسوب می دهد. بعد از رسوب گچ، آب نمک هم در Mg نسبت به کلسیم غنی می شود و هم چگالی بالاتری دارد. اگر آب نمک سپس وارد سیستم آب زیرزمینی شود و به سمت پایین در سنگهای آهکی دفن شده حرکت کند. این آب نمک غنی از منیزیم سپس با کلسیت موجود در سنگ آهک واکنش نشان داده و دولومیت تولید می کند.

  • مخلوط کردن آب دریا و آب کربنات کلسیم دار

این مکانیسم شامل مخلوط کردن آبهای زیرزمینی حاصل از سطح با آبهای زیرزمینی شور در زیر اقیانوسها است. تصور می شود که دولومیت سازی در جایی اتفاق می افتد که دو ترکیب آب زیرزمینی با هم در سنگ آهک(کربنات کلسیم) متخلخل و قابل نفوذ در چند متری سطح مخلوط شوند.

آنچه باید از سنگهای کربناته بدانید

سایر سنگهای رسوبی

  • تبخیر

مواد معدنی تبخیری آن دسته از مواد معدنی است که در اثر تبخیر گسترده یا کامل محلول نمکی تولید می شود. از آنجا که چنین مواد معدنی به راحتی در محلولهای کم نمک مانند بسیاری از آبهای زیرزمینی و سطحی حل می شوند، سنگهای تبخیری به ندرت از این مناطق خارج می شوند مگر در مناطق کمک کننده. سنگهای تبخیری معمولاً در سطح زیرین دیده می شوند.

سه محیط مختلف منجر به رسوب تبخیرها می شود:

  • حوضه های زهکشی داخلی

در مناطق خشک با حوضه های زهکشی داخلی، بارندگی در مناطق مجاور توسط جریان های زودگذر حامل آب و یون های محلول به حوضه حمل می شود. آب نقاط کم حوضه را پر کرده و یک دریاچه پلایا تشکیل می دهد. این دریاچه ها سرانجام تبخیر می شوند، و در نتیجه نمک هایی مانند هالیت، گچ، انیدریت و انواع دیگر نمک ها که معمولاً در کانسارهای تبخیر دریایی یافت نمی شوند، مانند ترونا (NaHCO3.Na2CO3.2H2O) ، نترون (Na2CO3.10H2O) وجود دارد. ناکولیت (NaHCO3)، میرابیلیت (Na2SO4.10H2O) ، بوراکس (Na2B4O5 (OH) 4.8H2O) ، کرنیت [Na2B4O6 (OH) 2.3H2O] و کلمانیت (CaB3O4 (OH) 3.H2O).

خلیج ها یا دریاهای محدود. در مناطقی که محدودیت ورود آبهای شیرین یا دریایی به حوضه وجود دارد ، همراه با تبخیر گسترده در حوضه ، غلظت یون محلول ممکن است تا جایی افزایش یابد که محلول غلیظ متراکم در نزدیکی سطح تشکیل شود.

این آبهای نمکی متراکم سپس در حوضه فرو می روند ، با توجه به نمکی مانند گچ و هالیت بیش از حد اشباع می شوند و نمک ها را در کف حوضه رسوب می دهند.

  • سواحل کم عمق یا ساباها

در امتداد سواحل کم عمق خشک که ورودی آب شیرین نادر است و تبخیر باعث افزایش شوری آب دریایی می شود، تبخیر ممکن است شوری آب را تا جایی افزایش دهد که مواد معدنی تبخیری مانند هالیت و گچ رسوب کنند.

  • چرتها

آنچه باید از سنگهای کربناته بدانید چرت یک سنگ ساده معدنی است و از کوارتز ریز بلوری تشکیل شده است. سه مورد شایع در Chert وجود دارد.گره های چرت، همانطور که قبلاً بحث شد ، به صورت توده های متراکم بدون ساختار در درون سنگ های کربناته رخ می دهد. طول آنها از چند سانتی متر تا چند متر طول دارد. منبع سیلیس احتمالاً ارگانیسم های ترشح کننده سیلیس هستند که شامل دیاتوم (ژوراسیک تا هولوسن)، رادیولاریا (اردوویسیک تا هولوسن) و اسفنج (کامبرین تا هولوسن) هستند. اما، این ارگانیسم ها در گره های چربی حفظ نمی شوند. در عوض، بقایای این ارگانیسم ها به احتمال زیاد توسط مایعاتی که در طی دیاژنز از درون سنگ عبور می کردند، حل شده اند. بیشتر گره های چرت در سنگ های کربناته یافت می شوند، احتمالاً به این دلیل که این مناطق، مناطقی بودند که مایعات رسوب آور کوارتز ریز بلورین قادر به حرکت بودند.

چرتها همچنین در امتداد حاشیه قاره فعال زمین ساختی تشکیل می شوند. چرتهای تخت شده در توربیدیتهای ارتباطی، افیولیتها و ملانژها وجود دارند (رسوبات ترانشه اقیانوسی از کف دریا در مناطق فرورانش خراشیده می شوند). ضخامت این تخت ها از چند سانتی متر تا چند متر است و با شیل های سیلیسی در هم آمیخته شده اند. اگرچه تصور می شود که تجمع آب عمیق موجودات ترشح کننده سیلیس را نشان می دهد، اما ممکن است در محیط های آبی کم عمق غنی از مواد مغذی گرم نیز تشکیل شود. گاهی اوقات بقایای موجودات ترشح کننده سیلیس، مانند رادیولاریا، spicules  اسفنجی، یا دیاتوم ها حفظ می شود، اما بیشتر آنها یک بافت ریز بلورین را نشان می دهد که از تبلور مجدد در طی دیاژنز حاصل می شود.

 به نظر می رسد برخی از چرتها در یک محیط فوق العاده سالین تشکیل می شوند که در آنجا با رسوبات تبخیری همراه هستند. اینگونه چرتها در حقیقت ممکن است در نتیجه جایگزینی مواد معدنی تبخیری سیلیکات سدیم مانند ماگادیت با واکنش شیمیایی زیر ایجاد شوند:

        NaSi7O13 (OH) 3.3H2O => 7SiO2 + 4H2O + Na + + OH

از آنجا که این ساز و کارها به طور کلی به وجود ارگانیسم های ترشح کننده سیلیس برای ایجاد چرت احتیاج دارند، وجود چرت در سنگ های پرکامبرین مسئله ساز است زیرا قبل از پالئوزوئیک اولیه چنین موجوداتی وجود نداشته است. چنین رستهای پرکامبرین ممکن است در واقع با رسوب شیمیایی مستقیم از آب دریا اشباع شده با سیلیس تشکیل شده باشد.

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *