سنگ‌هاى دگرگونى
برخى سنگ‌ها در پى فشار و گرماى زیاد، بى‌آن‌که ذوب شوند، دگرگونى‌هاى فیزیکى و شیمیایى پیدا مى‌کنند و سنگ‌هاى دیگرى به نام سنگ‌هاى دگرگونى را پدید مى‌آورند. سنگ دگرگونى ممکن است نسبت به سنگ مادر، شکل، اندازه، نوع کانى‌ها و در نتیجه بافت و ترکیب شیمیایى بسیار تازه‌اى داشته باشد. هر چه گرما و فشارى که به سنگ‌ها وارد مى شود، کم‌تر باشد، دگرگونى آن‌ها کم‌تر است که از آن به دگرگونى ضعیف یاد مى‌شود. به وجود آمدن گرافیت و برخى زغال‌سنگ‌ها از این گونه است. اما هر چه گرما و فشارى که به سنگ وارد مى شود، بیش‌تر باشد، دگرگونى‌ها نیز بیش‌تر خواهد بود که از آن به دگرگونى شدید یاد مى‌شود. به وجود آمدن الماس نمونه‌ى از دگرگونى بسیار شدید است.
علاوه بر فشار و گرما، برخى سیال‌ها نیز در فرایند دگرگونى دخالت دارند. بررسى‌ها نشان داده است که همه‌ى سنگ‌ها به طور میانگین 5/3 درصد دى اکسیدکربن و 5/5 درصد آب دارند. طى دگرگونى، آب و دى‌اکسید کربن سیال فعالى را به وجود مى‌آورند که البته نقش آب پر رنگ‌تر است. بررسى‌ها نشان داه است که فشار و گرماى زیاد در بسیارى از سنگ‌ها هیچ گونه دگرگونى به وجود نمى‌آورند، اما اگر به سنگى که در فشار و گرماى زیاد است، اندکى آب افزوده شود، برخى کانى‌ها با تندى بیش‌تر رشد مى‌کنند و حتى کانى‌هاى جدیدى در سنگ به وجود مى‌آید. چرا که آب به جدا شدن برخى یون‌ها از کانى‌ها و جابه‌جا شدن آن‌ها در سنگ کمک مى‌کند.
سنگ‌هاى دگرگونى به روش‌هاى زیر پدید مى‌آیند:
1. دگرگونى مجاورتی. گاهى سنگ مادر در کنار توده‌ى آذرین قرار مى‌گیرد. در این صورت، در جاى برخورد آن با توده‌ى داغ، بلورى‌شدن دوباره و دگرگونى شدید رخ مى‌دهد. اما با زیاد شدن فاصله از توده‌ى آذرین از شدت دگرگونى کاسته مى‌شود.
2. دگرگونى جنبشی. این نوع دگرگونى در پى فشار جهت‌دار و گرماى فراهم شده از انرژى مکانیکى هنگام شکستن سنگ‌ها رخ مى‌دهد. در جاى گسل‌ها، که شرایط این دگرگونى را دارند، سنگ دانه ریز و سیاه‌رنگى به نام میلونیت پدید مى‌آید.
3. دگرگونى دفنی. این نوع دگرگونى در پى انباشته شدن پیوسته‌ى رسوب‌ها در کف محیط‌هاى رسوبى به وجود مى‌آید. لایه‌هاى زیرین در پى فشار وزن رسوب‌ها فشرده مى شوند و سنگ‌هاى رسوبى را پدید مى‌آورند. اما لایه‌هاى بسیار پایین‌تر، در پى فشار و گرماى زیاد رفته‌رفته دگرگون مى‌شوند.
4. دگرگونى گرمابی. در این دگرگونى آب بسیار داغ نقش مهمى دارد. این آب ممکن است از ماگما یا آب‌ها زیرزمینى باشد. در این دگرگونى گاهى موادى به سنگ مادر افزوده یا از آن برداشت مى شود.
5. دگرگونى برخوردی. در پى برخورد سنگ‌هاى آسمانى بزرگ بر سطح زمین رخ مى‌دهد. این نوع دگرگونى در زمین کمیاب است، اما در سطح ماه و مریخ به فراوانى رخ مى‌دهد.
6. دگرگونى ناحیه‌ای. این نوع دگرگونى نتیجه‌ى همه‌ى عامل‌هایى است که در دگرگونى سنگ‌ها از آن‌ها نام بردیم. بیش‌تر سنگ‌هاى دگرگونى نیز به همین روش به وجود مى‌آیند. این نوع دگرگونى اغلب در فرورانش ورقه‌هاى سنگ‌کره رخ مى‌دهد. در ایران در راستاى رشته کوه زاگرس از سنندج تا حاجى‌آباد(شمال بندر عباس)این نوع دگرگونى دیده مى شود و بخش زیادى از سنگ‌هاى دگرگونى که در کارهاى ساختمانى کاربرد دارند، از معدن‌هاى همین ناحیه به دست مى‌آید.
بافت سنگ‌هاى دگرگونى
سنگ‌هاى دگرگونى به دلیل فشار همه‌سویه‌اى که به آن‌ها وارد مى‌شود، بسیار متراکم هستند و حجم فضاهاى خالى در آن‌ها بسیار پایین است. دگرگونى جنبشى بیش از همه باعث بر هم خوردن بافت اولیه‌ى سنگ مى‌شود. طى دگرگونى کانى‌هاى دانه‌ریز با هم یکى مى‌شوند و کانى‌هاى دانه‌درشت‌ترى به وجود مى‌آورند. گاهى نیز، به‌ویژه در دگرگونى جنبشى، دانه‌ها شکسته مى‌شوند و دانه‌هاى ریزترى به وجود مى‌آید. با بلورى شدن دوباره و رشد دانه‌ها، دیواره‌ى بین دو کانى کنارهم، حالت دندانه‌اى و مضرس به خود مى‌گیرد. این بافت را مضرسى یا درهم و گاهى دانه‌قندى مى‌گویند. فشار جهت‌دار عمودى نیز باعث جهت‌یافتگى کانى ها به صورتى مى‌شود که سنگ نماى لایه‌اى یا نوارى پیدا مى‌کند که از آن به فولیاسیون یاد مى‌شود.
خانواده‌هاى سنگ‌هاى دگرگونى
سنگ‌هاى دگرگونى را بر پایه‌ى جهت‌یافتگى در دو گروه داراى جهت‌یافتگى و بدون جهت‌یافتگى جاى مى‌دهند.
1. سنگ‌هایى که کانى‌ها آن‌ها جهت‌یافتگى دارند: این سنگ‌ها مانند سنگ‌هاى رسوبى نماى لایه‌اى دارند.
الف) اسلیت، در پى دگرگون شدن ضعیف شیل‌ها پدید مى‌آید. کانى‌هاى رسى،کوارتز، مسکوویت و کلریت از کانى‌هاى اصلى آن هستند.
ب) فیلیت، در پى دگرگون شدن ضعیف شیل‌هایى پدید مى‌آید که کانى‌ها ورقه‌اى بزرگ‌ترى دارند. این سنگ با داشتن سطح براق از اسلیت بازشناخته مى‌شود.
ج) شیست، از دگرگون شدن شدید شیل‌ها پدید مى‌آید. بیش از نیمى از کانى‌هاى آن را کانى‌هاى ورقه‌اى مانند مسکوویت و بیوتیت تشکیل مى‌دهند. دوگونه از شیست‌ها، تالک‌شیست و کلریت‌شیست، از دگرگونى سنگ‌هاى بازالتى پدید مى‌آیند.
د) گنایس، فراوان‌ترین سنگ دگرگونى است. سنگ مادر آن ممکن است گرانیت، ریولیت، سنگ‌هایى با دگرگونى ضعیف و سنگ‌هاى رسوبى، مانند آرکوز، باشد. کانى‌هاى اصلى گنایس‌ها از کوارتز، فلدسپات سدیم‌دار و فلدسپات پتاسیم‌دار است. بیش‌تر آن‌ها نوارهاى یک‌درمیانى از رنگ سفید یا صورتى و لایه‌هاى تیره دارند. گنایسى که بیش‌تر از کانى‌ها تیره درست شده باشد، آمفیبولیت نام دارد.
2. سنگ‌هایى که کانى‌هاى آن‌ها جهت‌یافتگى ندارند: این سنگ‌ها مانند سنگ‌هاى آذرین نماى توده‌اى دارند.
الف) مرمر، از دگرگونى سنگ‌هاى آهکى و دولومیت پدید مى‌آید. اگر خالص باشد به رنگ سفید برفى و اگر داراى کانى‌هایى مانند میکا، گرونا، ولاستونیت و کلریت باشد، به رنگ‌هاى سبز، صورتى، خاکسترى و حتى سیاه دیده مى‌شود.
ب) کوارتزیت، در پى دگرگونى نه چندان شدید ماسه‌سنگ کوارتزى پدید مى‌آید. کوارتزیت خالص سفیدرنگ است اما اکسیدهاى آهن آن را صورتى یا قرمز مى‌کنند.
ج) هورنفلس، از دگرگونى مجاورتى سنگ‌هاى رسى پدید مى‌آید. بافت مضرس و رنگ تیره‌اى دارد.
چرخه‌ى سنگ
طى زمان دراز و در پى واکنش‌هاى شیمیایى، فیزیکى و زیستى، هر سه گروه سنگ‌ها مى‌توانند به هم تبدیل شوند. سنگ‌هاى آذرین از سرد شدن ماده‌ى مذاب به وجود مى‌آیند. اگر فریاند سرد شدن ماده‌ى مذاب زیر پوسته‌ى زمین رخ دهد، سنگ‌هاى آذریت درونى پدید مى‌آیند. سنگ‌ها آذرین بیرونى از سرد شدن گدازه نزدیک یا روى سطح زمین به وجود مى‌آیند. زمین شناسان بر این باورند که سنگ‌هاى آغازین زمین همه از نوع آذرین بوده‌اند، چرا که زمین در آغاز توده‌اى از ماده‌ى مذاب بوده است.
سنگ‌هاى آذرین در برخورد با هوا و آب دچار هوازدگى و فرسایش مى‌شوند و به صورت ذره‌هاى کوچک‌ترى مى‌شکنند و خرد مى‌شوند. آن ذره‌ها در پى نیروى گرانش، آب‌هاى جارى، یخچال‌ها، موج دریا و باد جابه‌جا مى‌شوند و به محیط‌هاى رسوب‌گذارى، به‌ویژه دریاها و دریاچه‌ها، مى‌روند. طى این جابه‌جایى نیز بیش از پیش خرد مى‌شوند. رسوب‌ها در محیط‌هاى رسوب‌گذارى به صورت لایه‌هاى موازى و افقى روى هم انباشته مى‌شوند و طى فرایند سنگ‌زایى، سخت مى‌شوند و سنگ‌هاى رسوبى را پدید مى‌آورند.
اگر سنگ‌هاى رسوبى در ژرفاى زیادى جاى گرفته باشند، در پى فشار وزن لایه‌هاى بالایى یا فشار فراهم شده از جابه‌جایى ورقه‌هاى زمین و گرماى درون زمین، آرام‌آرام دگرگون مى‌شوند و سنگ‌هاى دگرگونى را مى‌سازند. سنگ‌هاى دگرگونى نیز اگر گرماى بیش‌ترى ببینند، ذوب مى‌شوند و ماگما مى‌سازند. از سرد شدن ماگما نیز بار دیگر سنگ آذرین پدید مى‌آید.
این چرخه‌ى سنگ، که از آغاز پدید آمدن زمین همواره ادامه داشته است، بیش از 200 سال پیش از سوى جیمز هاتن پیشنهاد شد. او با گردآورى یافته‌هاى زمین‌شناسان پیش از خود به این نتیجه دست یافت. این چرخه با افزایش آگاهى دانشمندان از فرایند زمین‌ساخت ورقه‌اى بیش از پیش روشن‌تر شد. این چرخه میان‌برهایى نیز دارد. براى نمونه گاهى سنگ آذرین بى آن که هوازده شود و سنگ رسوبى پدید آورد، در پى گرما و فشار به سنگ دگرگونى تبدیل مى‌شود. جاى برخورد ورقه‌هاى قاره‌اى نمونه‌اى از جاهایى است که این فرایند در آن رخ مى دهد