آشنایی با سنگ های کربناته و رده بندی سنگ های اهکی:
سنگ آهک کربنات کلسیم(CaCO3) به ندرت به صورت آهک خالص در طبیعت پیدا میشود. این سنگ بیشتر به صورت آهک رسی ، آهک ماسه‌ای و دولومیت یافت می‌گردد. ناخالصیهای مهم سنگ آهک شامل منیزیم ، سلیس ، آلومینیم و منگنز است.
▪ نحوه تشکیل
سنگهای آهکی از نظر ژنتیکی و نحوه تشکیل به دو گروه عمده و بزرگ آهکهای برجا و آهکهای نابرجا تقسیم میشوند. آهکهای برجا شامل کلیه سنگ آهکهای ستونهایی می‌گردد که طی فرآیندهای شیمیایی و بیوشیمیایی در محلی که وجود دارند، تشکیل گردیده‌اند. اصولا تشکیل در جای رسوبات آهکی مربوط به فعالیتهای بیولوژیکی بوده و از منشا بیوشیمیایی می‌باشند. مانند تراورتن و ستونهای آهکی. آهکهای نابرجا آهکهایی را شامل می‌گردد که از نظر بافتی به سنگهای کلاسیک شباهت داشته ، ولی از نظر منشا تشکیلاتشان کاملا مربوط به فرآیندهای شیمیایی است. مانند آهکهای تخریبی و ماسه‌ای
▪ نحوه ی شناسایی سنگهای کربناته :
۱: وجود اشفتگی زیستی یاBIOTURBATION در سنگ : وقتی شرایط زندگی جاندار تغییر میکند باعث مرگ ناگهانی انها شده و این اثار در سنگهای کربناته دیده میشود که البته وجود انها در مادستون ها محیط دریایی را نشان میدهد.
۲GEOPETAL : قطعات تشکیل دهنده سنگ از دو کفه ایها باشد و قسمت ÷ایین ان از ماتریکس و بالای ان از سیمان ÷ر شده باشد . که این فابریک بالای لایه و ÷ایین انرا مشخص میکند .
۳LAMINATED FABRIC :لایه های تیره و روشن که توسط جلبک ها تشکیل میشوند مثل :STROMATOLITES
۴ EYE BIRD : فابریک چشم پرنده ای از فابریکهای فنسترال است در اثر حفرات ناشی از گاز موجود در ماتریکسها ست . بیشتر در محیط جزر و مدی دیده میشوند .
▪ شکل و گسترش سنگهای کربناته
رسوبات کربناته جدید در محیطهای رسوبی مختلفی تشکیل شده و به اشکال گوناگون گسترش دارند. با وجود تنوع زیادی که در محیط رسوبی کربناتها وجوددارد، بطور کلی این محیطها را می‌توان در دو گروه بزرگ زیر مطالعه نمود.
▪ کربناتها در محیطهای عمیق
سنگهای کربناته که در محیطهای عمیق دریایی عصر حاضر تشکیل میگردند، در دو گروه به شرح زیر مشخص میشوند.
۱گروه اول :
آهکهایی هستند که از مناطق کم عمق تر حوضه رسوبی توسط جریانهای زیر دریایی یا جریانهای توربیدیتی به مناطق عمیق منتقل شده و به تدریج بر حسب اندازه و وزن مخصوصشان رسوب کرده‌اند. این مواد منتقل شده ، طبعا ریز دانه و از بقایا و اسکلت جانوران و ارگانیسمهای دریایی هستند که از آن جمله می‌توان جلبکهای آهکی رانام برد.
۲گروه دوم :
آهکهایی هستند که منشا آنها ، صدف و پوسته فرامینفرها و پلانکتونهایی نظیر گلوبیژرینا می‌باشد. تشکیل لجنهای گلوبیژرینا در اعماق زیادتر یعنی حدود ۴۰۰۰ متر به پایین به علت نا‌پایداری پوسته آهکی و حل شدن آنها در آب دریا ، متوقف می‌گردد.
▪ کربناتها در محیطهای کم عمق
معمولا محیطهای کم عمق ، در حاشیه و سواحل دریاهای آزاد گسترش داشته و این سواحل محل مناسبی برای تشکیل آهکهای مربوط به این محیطها هستند.
▪ ساخت سنگهای آهکی
ساخت سنگهای آهکی اعم از انواع برجا و یا آهکهای نابرجای تخریبی شامل بعضی یا تمام بخشهای زیر است.
۱( دامنه‌هایی تخریبی از تمام منشا شیمیایی یا اکوکمها.
۲( مواد پرکننده بسیار دانه ریز به صورت گل کربناته که فضاهای خالی بین دانه و درون دانه‌ها را پر کرده است.
۳( سیمان کربنات کلسیم که در اغلب قریب به اتفاق موارد ، کلسیتی است و بعد از نهشتگی تشکیل می‌گردد. این نیز نقش پرکننده فضاهای خالی بین و درون دانه‌ها را ایفا میکند.
موارد استعمال آهک
▪ تهیه منشورهای نیکل :
اسپت دیسلند که نوعی کربنات کلسیم است، برای تهیه منشورهای نیکل در میکروسکوپها ، فتومترها و کولوریمترها بکار می‌رود.
▪ تهیه کود :
نوع نامرغوب آن در صنعت تهیه قلیائیان و به عنوان کود در زمینهای بی آهک بکار می‌رود.
▪ تهیه شیشه :
در صنعت شیشه‌سازی ، کلسیت خالص را به مذاب شیشه‌ها اضافه می‌کنند، گاز کربنیک حاصله از ذوب آن موجب همگن شدن توده مذاب شیشه می‌گردد.
▪ استفاده در صنایع شیمیایی :
آهک در صنایع شیمیایی به عنوان یک ماده اولیه و همچنین برای خنثی کردن اسید و به عنوان کمک ذوب ، ماده قلیا کننده ، جاذبه رطوبت ، عامل چسبندگی و... بکار می‌رود. این نوع آهک بایستی با درصد کلسیم زیاد باشد.
▪ تهیه پودر مل :
سنگ آهک با درصد بالا از کربنات کلسیم در کارخانه‌های سنگ کوبی به صورت پودر تهیه می‌گردد که به عنوان مل به بازار عرضه میشود.
▪ استفاده در صنعت سیمان :
سنگ آهک به مقدار زیاد در صنایع استعمال میشود. ترکیب سیمان به صورت (آهک، رس ، آهن ، گچ ، سیلیس) که با درصدهای مختلفی این مخلوط در کوره پخته و محصول حاصل بعد از خرد شدن و مخلوط شدن با آب و بعد از سفت شدن به سیمان تبدیل میشود.
▪ دیگر مصارف سنگ آهک :
نمونه‌ای از سنگ آهک بسیار دانه ریز که به سنگ چاپ معروف است، قابل استفاده در چاپ و امور چاپی است. بالاخره سنگهای آهکی در خمیر دندان سازی، لاک سازی ، عطرسازی و لاستیک سازی کاربرد دارند.
سنگ های اهکی
فرآیندهای بیولوژیکی و بیوشیمیایی تشکیل رسوبات کربناته مهم هستند، هر چند ته نشست غیر آلی CaCO۳ از آب دریا نیز انجام میشود. پس از رسوبگذاری ، فرایندهای فیزیکی و شیمیایی دیاژنزی می‌تواند بطور قابل ملاحظه‌ای رسوب کربناته را تغییر دهد. سنگهای آهکی در سرتاسر جهان و در هر دوره زمین شناسی از پرکامبرین به بعد یافت می شوند، و منعکس کننده تغییرات انجام شده از طریق تکامل و انقراض بی‌مهرگان با اسکلت‌های کربناته می‌باشند.
سنگهای آهکی در پرکامبرین نیز فراوانند، لیکن معمولا دولومیتی شده و بیشتر حاوی استروماتولیت هستند، که عمدتا توسط سیانو باکتریا (جلبک سبز - آبی) تولید شده‌اند.
▪ اهمیت اقتصادی سنگهای آهکی
امروزه اهمیت اقتصادی سنگهای آهکی عمدتا در رابطه با خواص مخزن آنها می‌باشد چون در حدود نیمی از مخازن مهم نفتی جهان در سنگهای کربناته قرار دارد. سنگهای آهکی نیز میزبان رسوبات سولفید سرب و روی اپی ژنتیکی از نوع دره می سی سی پی هستند که دارای مصارف صنعتی و شیمیایی خیلی زیادی ، از جمله در ساختن سیمان می‌باشند.
▪ گسترش سنگهای آهکی
در نتیجه رویدادهای اخیر زمین شناسی و با توجه به دوره یخچالی پلیستوسن و پایین آمدن سطح آب دریا در جهان ، در حال حاضر رسوبات کربناته دریاهای عمیق گسترش وسیعی ندارند. در گذشته دریاهای اپی ریک کم عمق بطور متناوب نواحی قاره‌ای را بطور وسیع می‌پوشانده‌اند بطوری که سنگهای آهکی در هزاران کیلومتر مربع رسوب کرده‌اند. و مقیاس وسیع ، گسترش رسوبگذاری کربناتها با بالا بودن سطح آب دریا در جهان انطباق دارد.
▪ عوامل کنترل کننده رسوبگذاری کربناتها
ـ درجه حرارت
بسیاری از موجودات با اسکلت کربناته ، نظیر مرجانهای ریف ساز و بسیاری از جلبکهای سبز آهکی ، برای رشد خود به آبهای گرم نیاز دارند. بنابراین اکثر رسوبات کربناته در کمربند گرمسیری - نیمه گرمسیری و در حدود ۳۰ درجه شمال و جنوب خط استوا یافت میشوند.
ـ شوری
تولیدات بیولوژیکی در آب دریا با درجه شوذی نرمال در عمق کم (کمتر از ۱۰ متر)، و بخش آشفته منطقه نوری (به طرف پایین تا عمقی که نور نفوذ می کند، در حدود ۱۰۰ تا ۲۰۰ متر) در حد ماکزیمم است.
ـ عمق
دانه‌های غیر اسکلتی ، نظیر آئیدها و گل آهکی ، فقط در آبهای گرم کم عمق گرمسیری ته نشین میشوند. در محیط پلاژیک آبهای عمیق‌تر ، لجنهای آهکی بطور وسیعی گسترش می‌یابند که عمدتا از اسکلت‌های موجودات پلاژیک ، فرامینیفر و کوکولیتی که در منطقه نوری زندگی می‌کنند، تشکیل شده‌اند. نرخ بالای انحلال کربنات در اعماق چندین کیلومتری باعث میشود تا مقدار کمی کربنات در زیر این عمق رسوب کند. سنگهای آهکی در دریاچه‌ها و خاک‌ها نیز تشکیل میشوند.
ـ ورود مواد سیلیسی آواری
یکی از عوامل مهم کنترل کننده رسوبگذاری کربناتها، فقدان مواد سیلیسی آواری است. بیشتر موجودات تولید کننده کربنات می‌توانند ورود مقادیر زیادی گل آواری را تحلیل نمایند.
▪ کانی شناسی رسوبات کربناته
آراگونیت و کلسیت دو کانی فراوان کربنات کلسیم در رسوبات عهد حاضر و قدیم هستند. دو نوع کلسین تشخیص داده میشود که به مقدار منیزیم بستگی دارد، کلسیت با منیزیم که یا کمتر از ۴% مول MgCO۳ و کلسیت با منیزیم بالا با بیشتر از ۴% مول. ولکن بطور تیپیک بین ۱۱ و ۱۹ درصد مول MgCO۳ دارد در مقایسه ، آراگونیت معمولا دارای مقدار خیلی کم منیزیم است. رسوب عهد حاضر بیشتر به دانه‌های اسکلتی و غیر اسکلتی موجود بستگی دارد. اسکلت‌های کربناته موجودات دارای یک ترکیب کانی شناسی خاص یا مخلوطی از کانیهاست هر چند مقدار منیزیم در کلسیت‌ها متغیر بوده و تا حدودی به درجه حرارت آب بستگی دارد.
آراگونیت در درجه حرارت و فشار سطحی ناپایدار است و با گذشت زمان کلسیت با منیزیم بالا ، Mg خود را از دست میدهد. بنابراین تمام رسوبات کربناتهای که دارای کانی شناسی اولیه مخلوطی هستند در طی دیاژنز به کلسیت با Mg پایین تبدیل میشوند. کانیهای غیر کربناته در سنگ آهک شامل کوارتز ، رس آواری ، پیریت ، هماتیت ، مسقات با منشا دیاژنتیکی می‌باشد. کانیهای تبخیری ، بویژه ژیپس و ایندریت ، ممکن است بطور تنگاتنگ با توالی‌های سنگ آهک همراه باشد.
▪ دید کلی
از آنجایی که فراوانترین سنگهای رسوبی، سنگهای آهکی هسند و چون کانیهای اصلی تشکیل دهنده این سنگها معمولا از نوع کلسیت، آراگونیت و دولومیت می باشد و در بعضی از سنگهای آهکی مقادیر ناچیزی آنکریت و سیدریت مشاهده میشود، لذا در این مبحث بیشتر به بررسی این کانیها می پردازیم. از بین این کانیها، کلسیت و دولومیت بسیار فراوان بوده و آراگونیت، آنکراسیت و سیدریت به مقدار کمتری یافت میشوند. تمام این کانیها به استثنای آراگونیت در سیستم هگزاگونال متبلور میشوند. هر یک از کانیهای ذکر شده را به طور مختصر در زیر شرح می دهیم.
ـ کلسیت
کلسیت در بیشتر موارد بافت موزائیکی بی شکلی را دارد و در االیت ها و بعضی از سیمانهای ته نشین شده ممکن است شکل شعاعی یا رشته ای داشته باشد. کلسیت در سنگهای آهکی هم به صورت اولیه و هم به صورت ثانویه وجود دارد. مواد اسکلتی بعضی از موجودات آراگونیتی، و بعضی منحصرا کلسیتی است و در بعضی از آنها بخشی از آراگونیتی و بخشی کلسیتی می باشد. کلسیت های موجود در سنگهای آهکی معمولا از نوع CaCo۳ خالص می باشند و تقریبا عاری از آهن و منیزیم می باشند. کلسیت در بیشتر سنگهای آهکی یا به صورت اجزای اصلی تشکیل دهنده خرده های فسیلی بوده، و یا به صورت سیمان ته نشینی دیده میشود. ضمنا ممکن است کلسیت از تبلور مجدد آراگونیت نیز ایجاد شده باشد که این اشکال مختلف کلسیت را می توان از روی شکل هندسی بافت آنها از یکدیگر متمایز کرد.
ـ دولومیت
دولومیت در بعضی از سنگهای آهکی همراه با کلسیت یافت می شود. معمولا تشخیص این دو کانی از یکدیگر مشکل است. معمولا شکل رومبوهدرال دولومیت، این کانی را از کلسیت متمایز می کند. دولومیت معمولا به صورت اولیه بوده و در بیشتر موارد بر اثر جانشینی کلسیت یا آراگونیت به وجود می آید. دولومیت موجود در ساختمانهای فسیلی در اصل بر اثر جانشینی بعد از عمل رسوبگذاری حاصل میشود. لوزیهای دولومیتی پراکنده که ساختمانهای اولیه سنگ را به طور عرضی قطع می کنند ممکن است از نتیجه آزاد شدن منیزیم بر اثر تجزیه کلسیتهای نیمه پایدار حاوی منیزیم زیاد، به وجود آمده باشند. بنابراین سنگهایی که کاملا از بلورهای موزائیکی دولومیت تشکیل شده باشند، وجود منیزیم را تایید می کنند.
ـ آراگونیت
آراگونیت پلی مورفی از کربنات کلسیبم می باشد. این کانی دارای سیستم کریستالی ارتورومبیک بوده و از نظر خصوصیات نوری و سایر خواص فیزیکی با کلسیت تفاوت دارد. آراگونیت از اجزای اصلی تشکیل دهنده صدف دو کفه ایها و شکم پایان و بعضی از مرجانها می باشد. آراگونیت همچنین به شکل رسوبات کربناته شیمیایی ته نشین میشود. گلهای کربناته عهد حاضر عمدتا از سوزنهای آراگونیتی ریز تشکیل شده اند. اووئیدهای آهکی عهد حاضر آراگونیتی هستند و آراگونیت به صورت بلورهای سوزنی شکل که به حالت مماسی قرار دارند، لایه های متحدالمرکز را تشکیل می‌دهند.
ـ سیدریت
سیدریت از مواد کمیاب بوده و معمولا در بعضی از سنگهای آهکی جز عناصر فرعی محسوب می شود. فرمول شیمیایی سیدریت، FeCo۳ می باشد، آهن دو ظرفیتی معمولا در کانی دولومیت وجود دارد، اما در بعضی موارد، نظیر سنگ آهکهایی که با سنگ آهنهای سیدریتی همراه می باشند، آهن دو ظرفیتی به شکل لوزیهای سیدریتی پراکنده ای یافت می شود. اکسیداسیون خفیف موجب تجزیه سیدریت گریده و این واکنش به سادگی توسط رنگ تند اکسید آهن در امتداد کیلواژ و مرز دانه ها قابل رویت است
سنگهای آهکی
فرآیندهای بیولوژیکی و بیوشیمیایی تشکیل رسوبات کربناته مهم هستند، هر چند ته نشست غیر آلی CaCO3 از آب دریا نیز انجام میشود. پس از رسوبگذاری ، فرایندهای فیزیکی و شیمیایی دیاژنزی می‌تواند بطور قابل ملاحظه‌ای رسوب کربناته را تغییر دهد. سنگهای آهکی در سرتاسر جهان و در هر دوره زمین شناسی از پرکامبرین به بعد یافت می شوند، و منعکس کننده تغییرات انجام شده از طریق تکامل و انقراض بی‌مهرگان با اسکلت‌های کربناته می‌باشند.
سنگهای آهکی در پرکامبرین نیز فراوانند، لیکن معمولا دولومیتی شده و بیشتر حاوی استروماتولیت هستند، که عمدتا توسط سیانو باکتریا (جلبک سبز - آبی) تولید شده‌اند.
اهمیت اقتصادی سنگهای آهکی
امروزه اهمیت اقتصادی سنگهای آهکی عمدتا در رابطه با خواص مخزن آنها می‌باشد چون در حدود نیمی از مخازن مهم نفتی جهان در سنگهای کربناته قرار دارد. سنگهای آهکی نیز میزبان رسوبات سولفید سرب و روی اپی ژنتیکی از نوع دره می سی سی پی هستند که دارای مصارف صنعتی و شیمیایی خیلی زیادی ، از جمله در ساختن سیمان می‌باشند.
گسترش سنگهای آهکی
در نتیجه رویدادهای اخیر زمین شناسی و با توجه به دوره یخچالی پلیستوسن و پایین آمدن سطح آب دریا در جهان ، در حال حاضر رسوبات کربناته دریاهای عمیق گسترش وسیعی ندارند. در گذشته دریاهای اپی ریک کم عمق بطور متناوب نواحی قاره‌ای را بطور وسیع می‌پوشانده‌اند بطوری که سنگهای آهکی در هزاران کیلومتر مربع رسوب کرده‌اند. و مقیاس وسیع ، گسترش رسوبگذاری کربناتها با بالا بودن سطح آب دریا در جهان انطباق دارد.
عوامل کنترل کننده رسوبگذاری کربناتها
درجه حرارت
بسیاری از موجودات با اسکلت کربناته ، نظیر مرجانهای ریف ساز و بسیاری از جلبکهای سبز آهکی ، برای رشد خود به آبهای گرم نیاز دارند. بنابراین اکثر رسوبات کربناته در کمربند گرمسیری - نیمه گرمسیری و در حدود 30 درجه شمال و جنوب خط استوا یافت میشوند.
شوری
تولیدات بیولوژیکی در آب دریا با درجه شوذی نرمال در عمق کم (کمتر از 10 متر)، و بخش آشفته منطقه نوری (به طرف پایین تا عمقی که نور نفوذ می کند، در حدود 100 تا 200 متر) در حد ماکزیمم است.
عمق
دانه‌های غیر اسکلتی ، نظیر آئیدها و گل آهکی ، فقط در آبهای گرم کم عمق گرمسیری ته نشین میشوند. در محیط پلاژیک آبهای عمیق‌تر ، لجنهای آهکی بطور وسیعی گسترش می‌یابند که عمدتا از اسکلت‌های موجودات پلاژیک ، فرامینیفر و کوکولیتی که در منطقه نوری زندگی می‌کنند، تشکیل شده‌اند. نرخ بالای انحلال کربنات در اعماق چندین کیلومتری باعث میشود تا مقدار کمی کربنات در زیر این عمق رسوب کند. سنگهای آهکی در دریاچه‌ها و خاک‌ها نیز تشکیل میشوند.
ورود مواد سیلیسی آواری
یکی از عوامل مهم کنترل کننده رسوبگذاری کربناتها، فقدان مواد سیلیسی آواری است. بیشتر موجودات تولید کننده کربنات می‌توانند ورود مقادیر زیادی گل آواری را تحلیل نمایند.
کانی شناسی رسوبات کربناته
آراگونیت و کلسیت دو کانی فراوان کربنات کلسیم در رسوبات عهد حاضر و قدیم هستند. دو نوع کلسین تشخیص داده میشود که به مقدار منیزیم بستگی دارد، کلسیت با منیزیم که یا کمتر از 4% مول MgCO3 و کلسیت با منیزیم بالا با بیشتر از 4% مول. ولکن بطور تیپیک بین 11 و 19 درصد مول MgCO3 دارد در مقایسه ، آراگونیت معمولا دارای مقدار خیلی کم منیزیم است. رسوب عهد حاضر بیشتر به دانه‌های اسکلتی و غیر اسکلتی موجود بستگی دارد. اسکلت‌های کربناته موجودات دارای یک ترکیب کانی شناسی خاص یا مخلوطی از کانیهاست هر چند مقدار منیزیم در کلسیت‌ها متغیر بوده و تا حدودی به درجه حرارت آب بستگی دارد.
آراگونیت در درجه حرارت و فشار سطحی ناپایدار است و با گذشت زمان کلسیت با منیزیم بالا ، Mg خود را از دست میدهد. بنابراین تمام رسوبات کربناتهای که دارای کانی شناسی اولیه مخلوطی هستند در طی دیاژنز به کلسیت با Mg پایین تبدیل میشوند. کانیهای غیر کربناته در سنگ آهک شامل کوارتز ، رس آواری ، پیریت ، هماتیت ، مسقات با منشا دیاژنتیکی می‌باشد. کانیهای تبخیری ، بویژه ژیپس و ایندریت ، ممکن است بطور تنگاتنگ با توالی‌های سنگ آهک همراه باشد.
آهک
آهک و گچ ، از جمله موادی هستند که کارآیی آنها از دوران باستان ، توسط بشر شناخته شده است و از آنها در ساختن انواع بناها ، استفاده می‌شد. موادی مانند آهک ، ساروج و سیمان برای اتصال محکمتر قطعات سنگ و یا چوب بکار گرفته می‌شد.
مفاهیم آهک مرده و آب آهک
هرگاه بر روی اکسید کلسیم (آهک زنده) ، آب ریخته شود، بر اثر واکنش با آب ، گرما ایجاد میکند که موجب بخار شدن قسمتی از آب میشود. در این عمل ، آهک بر اثر جذب آب ، متورم شده ، سپس به‌صورت گرد سفیدی در می‌آید که اصطلاحا «آهک مرده» نامیده میشود، (زیرا در تماس با آب ، دیگر واکنشی از خود نشان نمی‌دهد) و این عمل را شکفته شدن آهک نیز می‌گویند.
هر گاه مقداری آب به آهک مرده اضافه شود، به شیر آهک تبدیل میشود که اگر آن را صاف کنیم، محلول زلالی که در حقیقت محلول سیرشده هیدروکسید کلسیم در آب است، حاصل میشود که به آب آهک موسوم است. آب آهک کاربردهای بسیاری در صنایع شیمیایی دارد. مثلا در تهیه هیدروکسید سدیم ، آمونیاک ، هیدروکسید فلزات ، پرکلرین و به‌ویژه در استخراج منیزیم از آب دریا بکار می‌رود.
انواع آهک
معمولا از سه نوع آهک در کارهای ساختمانی استفاده میشود.
آهک چرب یا پر قوه
این نوع آهک ، حدود چهار درصد ناخالصی همراه دارد و مهمترین ویژگی آن این است که در تماس با آب به‌شدت شکفته میشود و حجم آن تا حدود 2.5 برابر مقدار اولیه‌اش افزایش می‌یابد. مخلوط آن با شن در تماس با گاز کربنیک به‌سرعت خود را می‌گیرد و سفت میشود، (به مدت 15 روز در مجاورت هوا). از اینرو ، آهک چرب را آهک هوایی نیز می‌گویند.
آهکهای کم قوه
این نوع آهک از سنگ آهکهایی که 5 تا 6 درصد آهک دارند، تولید میشود و ناخالصیهای عمده آن را اکسید آهن (II) (گل اُخری) ، اکسید سیلیسیم (سیلیس) و اکسید آلومینیوم (آلومین) تشکیل میدهد. از ویژگیهای این نوع آهک آن است که به‌کندی شکفته میشود و ملاط حاصل از مخلوط آن با شن ، به‌آرامی در هوا سفت میشود.
آهکهای آبی
این نوع آهک ، معمولا از سنگ آهکهایی که حدود 6 تا 22 درصد گل رس دارند، تهیه میشود. از ویژگیهای مهم این نوع آهک آن است که دور از هوا و حتی در زیر آب ، به آهستگی سفت میشود، در تماس با آب خیلی شکفته میشوند و با آب خمیر کم‌چسب تولید میکند. بطور کلی ، می‌توان این نوع آهکها را حد واسط بین آهکهای هوایی و سیمان دانست.
روشهای تهیه آهک
روش تهیه کلی آهک ، همان حرارت دادن سنگ آهک (کربنات کلسیم) تا دمای 1000 تا 1200 درجه سانتیگراد است. البته ، هر چه دما بالاتر باشد و گاز دی‌اکسید کربن حاصل ، بهتر از محیط خارج شود، عمل تجزیه سنگ آهک بهتر صورت می‌پذیرد. اما بطور کلی ، تهیه انواع آهک متفاوت است که در اینجا به چند نمونه اشاره میشود.
تهیه آهک معمولی
برای تهیه این نوع آهک ، از کوره‌های ثابت و غیره پیوسته یا از کوره‌های مکانیکی استفاده میشود.
کوره‌های ثابت و غیر پیوسته: در این کوره‌ها که به روش سنتی کار می‌کنند، خرده‌های سنگ آهک را در اندازه‌های تقریبی 10 سانتیمتر روی هم می‌چینند و سطح آن را با کاه گل می‌پوشانند. سپس از قسمت پایین با کمک سوخت (بوته ، چوب ، زغال یا نفت سیاه) تا دمای 1000 درجه سانتیگراد به آن گرما می‌دهند، پس از زمان معینی گرما دادن را قطع کرده ، بعد از آنکه کوره سرد شد، آهک زنده حاصل را خارج می‌کنند (چون در زمان خالی کردن ، آهک کوره کار نمی‌کند، از اینرو ، آن را کوره ثابت و غیر پیوسته می‌گویند.)
کوره‌های مکانیکی و پیوسته: این کوره‌ها نیز انواع مختلف دارند. کوره آلبرگ که در قسمت پایین آن ، شبکه فلزی ضخیمی تعبیه شده است و بر روی آن ، مخلوط زغال (به‌عنوان سوخت) و سنگ آهک را قرار می‌دهند. گرمای سوختن زغال ، دمای کوره را بالا می‌برد و سنگ آهک را تجزیه و به آهک تبدیل میکند. آهک حاصل از پایین شبکه فلزی و گاز دی‌اکسید کربن نیز از بالای کوره خارج میشود. عیب عمده استفاده از این نوع کوره آن است که مقداری خاکستر زغال در آهک وارد میشود. بازدهی این روش بین 12 تا 14 تن آهک در روز است.
کوره شماتولا : این کوره شبیه کوره آلبرگ است، با این تفاوت که قسمت آتشدان آن در خارج از محفظه کوره قرار دارد و از اینرو ، عیب مخلوط شدن آهک با خاکستر زغال را ندارند.
کوره‌های گردان : این کوره‌ها مشابه کوره پخت سیمان هستند. بازدهی این نوع کوره‌ها از انواع دیگر بالاتر است.
مراحل تهیه آهکهای آبی
برای تهیه این نوع آهک مراحل زیر به ترتیب انجام می‌گیرد.
تجزیه سنگ آهک
در این مرحله ، به روشی که برای تهیه آهک گفته شد، عمل میشود. با این تفاوت که سنگ آهک انتخاب شده است، باید مقدار قابل ملاحظه‌ای خاک رس همراه داشته باشد.
شکفته کردن
در این مرحله با دقت و مهارت کافی ، آن اندازه آب به آهک زنده اضافه میشود که فقط اکسید کلسیم هیدراته شود و سیلیکاتها و آلومینات کلسیم آب جذب نکنند و به صورت بلورهای هیدراته در نیایند. برای این منظور اضافه کردن آب را باید در دمای 250 تا 400 درجه سانتیگراد انجام داد، زیرا در این دما ، سیلیکاتها ، آب جذب نمی‌کنند.
الک کردن
آهک را پس از شکفته شدن باید از الکهای ویژه‌ای عبور داد و بر اساس اندازه ذرات ، آن را به صورت زیر دسته‌بندی کرد:
آهک سبک : که نرم‌ترین قسمت آن است و درجه خلوص آن نیز بالا است.
آهک هیدرولیک معمولی : که از الک رد نشده است و باید آن را دوباره آسیاب و بوجاری کرد.
آهکهای سنگین : که دانه‌های آنها دارای ماهیت سیمان است و مقدار سیلیکات آن زیاد است.
نخاله آهک : شامل سنگ آهکهای نپخته است که در برابر آب شکفته نمی‌شود و حاوی مقدار زیادی سیلیکات است.
کاربردهای مهم آهک
آهک کاربردهای زیادی در کارهای ساختمان‌سازی و تهیه فرآورده‌های صنعتی و شیمیایی دارد که به بسیاری از آنها اشاره می‌کنیم:
تهیه ظرفهای چینی : چینی‌ها در واقع از انواع سرامیک محسوب میشوند و به دو دسته چینی‌های اصل یا چینی‌های سخت و چینی‌های بدلی تقسیم میشوند.
تهیه شیشه‌های معمولی : عمدتا شامل سیلیس ، کربنات کلسیم (یا آهک) ، کربنات سدیم و زغال کک است.
تهیه سیمان : در ابتدا از سنگ آسیاب برای پودر کردن مخلوط و از کوره‌های ثابت استفاده می‌شد.
تهیه ساروج : ساروج یا ملاط ، مخلوطی از آهک ، ماسه و آب است که بر خلاف سیمان در داخل آب خود را نمی‌گیرد و سفت نمی‌شود، ولی در مجاورت هوا به علت جذب گاز دی‌اکسید کربن و تشکیل سنگ آهک ، به‌تدریج سفت میشود.
قندسازی : می‌توان از ریشه گیاه چغندر ، قند استخراج کرد.
دباغی پوست : قبل از دباغی پوست باید عملیات آماده‌سازی را به منظور حذف ضایعات باقیمانده بر روی پوست ، بر روی آن انجام داد. یکی دیگر از مصارف عمده آهک در صنایع شیمیایی و در آزمایشگاه‌های شیمی ، تهیه هیدروکسید سدیم از کربنات سدیم و هیدروکسید آمونیوم از کلرید آمونیم است.
سنگ آهک (Limestone) یا کربنات کلسیم به ندرت به صورت آهک خالص در طبیعت پیدا میشود. این سنگ، بیشتر به صورت آهک رسی ، آهک ماسه‌ای و دولومیت یافت میشود. ناخالصیهای مهم سنگ آهک عبارتند از : منیزیم ، سیلیس ، آلومینیوم و منگنز. سنگ آهک در کوره و در دمای مناسب با ترکیب شیمیایی آن پخت می‌گردد. سنگ آهک خالص در دمای خالص در دمای حدود 1000 درجه سانتیگراد و سنگ آهک رسی یا دولومیتی در دمای حدود 1300 درجه سانتیگراد کلسینه میشود.
به آهک هیدراته ، شکفته نیز گفته میشود. آهک زنده در برابر هوا و رطوبت ناپایدار است و از این روی نمی‌توان آن را مدتی دراز نگهداری کرد. آهک هیدراته را می‌توان مدتی دراز انبار نمود. برای تهیه آهک زنده پایه کار آن است که باید میزان کربنات کلسیم در سنگ آهک بیش از 90 درصد و مقدار SiO2+Fe2O3+Al2O3 آن کمتر از 4 درصد باشد. سنگ آهک در کوره‌های افقی یا عمودی پخته می‌گردد.
مصارف آهک زنده و هیدراته
آهن و فولاد 41 درصد، صنعت ساختمان 32 درصد، محیط زیست 3 درصد، صنایع شیمیایی 6 درصد، کاغذ سازی ، سرامیک ، رنگ سازی، تصفیه قند ، چرم سازی ، کشاورزی و صنعت نفت 8 درصد را شامل میشوند.
صنایع فولاد
تا پیش از سال 1960 آهک به عنوان کمک ذوب در فولاد سازی همراه با دیگر مواد و به روش کوره‌های روباز ، استفاده می‌شده است. میزان آهک مصرف شده برای تهیه یک تن فولاد حدود 12 کیلوگرم است. از سال 1960 به این سو و با رواج روش کوره‌های بازی اکسیژنی (BOF) ، فقط از آهک به عنوان کمک ذوب استفاده میشود و میزان آهک مصرفی به حدود 50 تا 100 کیلوگرم در تن افزایش یافته است. مقدار آهک مصرفی برای صنایع فولاد از حدود 1.4 میلیون تن در سال 1961 به 8.1 میلیون تن در سال 1979 افزایش یافته است.
در آمریکا بر آهک زنده حدود 10 تا 30 درصد اکسید منیزیم زنده می‌افزایند گوگرد و فسفر از عناصر مزاحم شمرده میشوند و به این دلیل است که میزان آنها در سنگ آهک باید ناچیز باشد. نقش آهک علاوه بر کاهش دمای ذوب، به عنوان جدا کننده و جمع کننده عناصر زاید و از جمله گوگرد ، فسفر ، آلومینیوم و سیلیس و با افزایش آن به سرباره نیز اهمیت دارد.
مصارف متالوژی آهک
برای ذوب کردن کانسنگ بعضی از فلزات نظیر مس از آهک استفاده می‌کنند. آهک علاوه بر کاهش دمای ذوب موجب جذب گاز SO2 می‌گردد. در فلوتاسیون مواد معدنی از آهک به عنوان کنترل کننده PH محلول استفاده میشود. در بیشتر روشهای استخراج منیزیم از آب دریا ، آهک نیز بکار می‌رود. در تهیه آلومینیوم به روش بایر ، میزان قابل توجهی آهک مصرف می‌گردد. در استحصال طلا به روش سیانوراسیون نیز آهک را بکار می‌برند.
مصارف بهداشتی آهک
بهبود کیفیت آب آشامیدنی : بی‌کربنات موجود در آب با افزودن آهک را سبب شده و موجب کاهش سختی آب می‌گردد. برای استریل کردن آب به کمک آهک ، نخست PH آب را برای مدتی از 3 تا 10 ساعت و در حدود 11.5 تثبیت می‌کنند. پس با وارد کردن گاز CO2 سطح PH آب را به میزان استاندارد (PH=5.7) کاهش می‌دهند. بخش اعظم آهک به صورت لجن ته نشست می‌گردد. آهک همچنین موجب راسب شدن ترکیبات فسفاته و نیتروژن میگردند.
کنترل PH پسابها و راسب کردن مواد زاید
خنثی نمودن پسابهای اسیدی کارخانه‌ها
کنترل آلودگی هوا : در کارخانه‌های ذوب فلزات و نیز به عنوان جذب کننده گازهای سمی نظیر HCl ، HF و SO2 و غیره از آهک استفاده می‌کنند.
مصارف شیمیایی آهک
در تهیه کربنات و بی‌کربنات سدیم : برای تهیه یک تن کربنات سدیم در حدود 700 کیلوگرم آهک مورد نیاز است.
تهیه کاربید کلسیم : مخلوط آهک و کک در کوره الکتریکی و دمای 3000 تا 3400 درجه سانتیگراد به کاربید کلسیم تبدیل میشود. برای تهیه یک تن کاربید کلسیم به حدود یک تن آهک احتیاج است. از کاربید کلسیم به منظور تولید گاز استیلن (C2H2) استفاده میشود. هم اینک ، گاز استیلن را از گاز اتیلن تهیه می‌کنند و این روش از کاربید کلسیم مناسبتر است.
مواد شیمیایی آلی : برای تهیه ترکیبهای اتیلن و پروپیلن ، گلینکولها ، نمکهای آلی کلسیم‌دار ، همچنین تصفیه و تغلیظ اسید سیتریک و گلوکز ، به آهک نیاز است.
سایر مصارف شیمیایی : تهیه منیزیم از آب دریا، تهیه نمک طعام و حشره کشها و مواد رنگی.
مصرف آهک در کاغذ سازی
در صنعت کاغذ سازی به منظور تهیه پالپ سولفات ، استفاده دوباره از کربنات سدیم و تهیه هیپوکلریت کلسیم که خاصیت سفید کنندگی دارد از آهک استفاده می‌کنند.
مصرف آهک در مصالح ساختمانی و سرامیک
به عنوان ملات ، روکش داخل ساختمان و در شیشه سازی به عنوان کمک ذوب از آهک بهر می‌گیرند. در دیرگدازهای دولومیتی ، آهک نیز بکار می‌رود. در تهیه سیمان نیز آهک ماده اصلی و عمده را تشکیل میدهد.
دیگر مصارف آهک
کارخانه‌های قند و شکر : در تهیه قند و شکر ، از آهک برای تصفیه و جداسازی ترکیبات فسفاته و اسیدهای آلی استفاده میشود. در کارخانه‌هایی که از چغندر استفاده می‌کنند. به ازای هر تن شکر ، 250 کیلوگرم و در کارخانه‌هایی که از نیشکر تغذیه میشوند، برای تهیه هر تن شکر ، 2 تا 7 کیلوگرم آهک بکار می‌گیرند.
صنایع نفت : برای خنثی کردن ترکیبات آلی سولفورها ، بی‌اثر ساختن گاز SO2 و تهیه گریس مخصوص از آهک استفاده میشود.
در صنایع رنگ سازی : از آهک به عنوان ماده پرکننده استفاده می‌کنند.
در چرم سازی : برای جدا کردن مو یا پشم از پوست حیوانات از آهک بهره می‌گیرند (صنعت دباغی)
در کشاورزی : برای کنترل PH آب از آهک استفاده می‌کنند.
میزان تولید آهک
میزان آهک زنده و هیدراته تولیدی جهان در سال 1979 بالغ بر 112972290 تن گزارش گردیده که از این تعداد ، 21 درصد در شوروی (سابق) ، 16 درصد در ایالات متحده آمریکا ، 9 درصد در آلمان غربی (سابق) ، 7 درصد در لهستان و 8 درصد در ژاپن تولید شده است.
سنگ آهک در ایران
سازندهایی که آهک آنها مناسب است به شرح زیرند:
پالئوزوئیک
قدیمی ترین سنگ آهکی که در مقیاس نیمه صنعتی استفاده می‌گردد، آهک سازنده مبارک است، سازندهای آهک قدیمی تر به دلیل بالا بودن میزان ناخالصیها و از جمله اکسید منیزیم و کانیهای رسی، مناسب نیستند. مناسب ترین سنگهای آهکی پالئوزوئیک به پرمین تعلق دارد. این سنگها به رنگ خاکستری و به صورت توده‌ای یافت میشوند.
مزوزوئیک
سنگهای آهکی ژوراسیک میانی در کوه‌های البرز و کپه داغ )مزدوران(، قلعه دختر ، اسفندیار و بادامو در ایران مرکزی برای تهیه سیمان بسیار مناسبند. آهکهای کرتاسه به دلیل کیفیت مناسب ، گسترش وسیع در سطح کشور در بیشتر کارخانه‌های سیمان استفاده میشوند. به عنوان مثال ، کارخانه‌های سیمان ری ، تهران ، اصفهان ، کرمان ، صوفیان ، درود ، آبیک و نکا از آهک کرتاسه استفاده می‌کنند.
سنوزوئیک
آهکهای سازند قم در بیشتر مناطق مناسب هستند. آهکهای سازند آلماری عمدتا مناسب هستند و در حال حاضر کارخانه‌های سیمان شیراز و بهبهان از این سازند بهره می‌برند.
رده بندی سنگ های اهکی
طبقه‌بندی سنگها معمولا بر اساس توصیف بافت و کانی شناسی آنها می‌باشد که این نوع طبقه‌بندی به طبقه‌بندی توصیفی موسوم است. نوع دیگر طبقه‌بندی بر اساس چگونگی تشکیل سنگها می‌باشد که به طبقه‌بندی ژنتیکی مشهور است که در واقع طبقه بندی سنگها بر اساس محیط رسوبگذاری آنها می‌باشد. برای سنگهای آهکی طبقه‌بندیهای مختلفی ارائه شده است که مهمترین آنها طبقه‌بندی ارائه شده گرابو در سال ۱۹۰۴ ، فولک در سال ۱۹۶۲ و دانهام ۱۹۶۲ می‌باشد.
طبقه‌بندی گرابو
گرابو سنگهای رسوبی را به دو دسته اگزوژنتیک و اندوژنتیک تقسیم کرده است. همچنین از نظر اندازه برای ذرات تشکیل دهنده سنگ به جای واژه های گراول ، ماسه و گل (سیلیت و رس) ، واژه‌های رودایت ، آرنایت و لوتایت را بکار برده است. وی برای نامگذاری سنگها نوع کانیهای تشکیل دهنده آنها را به صورت پیشوند قبل از واژه‌های ذکر شده اضافه میکند. چون سنگهای آهکی تماماً از کربنات کلسیم درست شده‌اند در آغاز هر یک از واژه‌های رودایت ، آرنایت و لوتایت کلمه کالک (calc) اضافه می‌گردد و بر اساس اندازه ذرات تشکیل دهنده عبارتند از :
۱( سنگ آهک دانه درشت یا کالکی رودایت (calcirudite)
۲( سنگ آهک دانه متوسط یا کالک آرنایت (calcarenite)
۳( سنگ آهک دانه ریز یا کالکی لوتایت (calcilutite)
تقسیم‌بندی سنگ آهکهای حاوی فسیل
اگر سنگ حاوی فسیل باشد ، قبل از اسم سنگ کلمه اسکلت (skeletal) نام سنگ اضافه میشود که بیانگر وجود فسیل در سنگ می‌باشد .
تقسیم‌بندی دقیقتر سنگها
برای طبقه‌بندی دقیقتر ذرات علاوه بر اندازه ذرات تشکیل دهنده سنگهای کربناته می‌توان از اختصاصات دیگری از قبیل نوع طبقه‌بندی و غیره استفاده کرد و آنها را بطور دقیقتر نامگذاری نمود به عنوان مثال سنگ آهک دانه ریز با لامیناسیون.
طبقه‌بندی گرابو برای نامگذاری سنگهای آهکی در نمونه‌های دستی و توصیف آنها در بیابان بسیار مفید بوده و کاربرد آن ساده تر از طبقه‌بندیهای دیگر است.
طبقه‌بندی فولک
این طبقه‌بندی توسط فولک در سال ۱۹۶۲ برای توصیف سنگهای آهکی ارائه شده است. طبقه‌بندی فولک بر اساس ذرات تشکیل دهنده و بافت سنگهای آهکی می‌باشد. بر طبق گفته فولک اجزای تشکیل دهنده سنگها از سه گروه آلوکمها (allochem) ، لجنهای کلسیت میکروکریستالین (microcrystallincalciteooze) و سیمان کلسیت اسپاری (sparrycalcitecement) می‌باشد.
فولک بر اساس اجزای تشکیل دهنده سنگ آهکها ، سنگهای آهکی را به چهار گروه تقسیم میکند که عبارتند از :
آهکهای نوع اول (Type I) : که حاوی مقدار زیادی عناصر آلوکم می‌باشند و توسط سیمان اسپاری به هم متصل شده‌اند.
آهکهای نوع دوم (Type II) : که این دسته از سنگهای آهکی از مقدار زیادی ذرات آلوکم که درون ماتریکسی از کلسیت میکروکریستالین (میکرایت) قرار گرفته است تشکیل شده‌اند.
آهکهای نوع سوم (Type III) : سنگهای آهکی نوع سوم ، سنگهای میکروکریستالین (micro crystallin Rocks) نامیده میشوند و از ذرات دانه ریز یا کریستالهای ریز بلور کربنات کلسیم درست شده‌اند.
آهکهای نوع چهارم (Type IV) : این نوع سنگها از باقی مانده موجوداتی که در محیط رشد کرده و پس از مرگشان ریف را ساخته‌اند درست شده‌اند و بایولیتایت نامیده میشوند.
در واقع فولک سنگها را بر اساس عناصر تشکیل دهنده سنگهای آهکی نامگذاری میکند.
ديد كلي
فولک ماسه سنگها را بر اساس درصد کانیهای تشکیل دهنده سنگ تقسیم بندی کرده است. در این طبقه بندی از مثلثی که در رئوس آن 3 حروف Q ، F و R نوشته شده است استفاده میشود. قطب Q شامل انواع کوارتز و متا کوارتزیت بوده ، ولی شامل چرت نمی‌شود. قطب F شامل انواع فلدسپات پتاسیم یا سدیم یا کلسیم به اضافه خرده‌های گرانیتی و گنایسی است.
قطب RF یا R شامل انواع خرده سنگها از قبیل چرت ، اسلیت ، شیست ، خرده‌های ولکانیکی ، سنگ آهک ، ماسه سنگ و غیره می‌باشد. در این طبقه بندی درصد ماتریکس ، سیمان شیمیایی ، گلاکونیک ، فسفاتها ، فسیل‌ها ، کانیهای سنگین ، میکا و ... در نظر گرفته نمی‌شود. بعد از تعیین مقادیر Q ، F و RF در سنگ ، آنها را به درصد تبدیل کرده و بعد از تعیین درصدها و محاسبه نسبت F/RF ، اسم سنگ را بدست می‌آورند.
كوارتز آرنايت (Quartz arenite)
در این نوع سنگ باید مقدار Q بیش از 95٪ ذرات اصلی سنگ باشد.
ساب آركوز(Subarkose)
اگر بین 5 تا 25 درصد ذرات اصلی تشکیل دهنده سنگ در قطب F قرار گیرد و مقدار F بیشتر از R باشد، سنگ حاصله ساب آرکوز نامیده میشود.
آركوز(arkose)
آرکوز عبارت از سنگی است که بیش از 25٪ ذرات آن را فلدسپات تشکیل داده و نسبت بین F/RF از 1/3 بیشتر می‌باشد.
ليتار نايت (litharenite)
لیتارنایت سنگی است که بیش از 25٪ ذارت آن در قطب R بوده و نسبت بین F/RF از 3/1 کمتر است.
ليتيك آركوز (lithic arkose)
در صورتی که نسبت F/RF بین 1/1 تا 1/3 باشد، سنگ را لیتیک آرکوز می‌نامند.
فلدسپاتيك ليتارنايتlitharnite feldspatic))
این واژه هنگامی بکار می‌رود که نسبت F/RF بین 3/1 تا 1/1 باشد.
ساب ليتار نايت (Sublitharenite)
گر بین 5 تا 25 درصد ذرات اصلی تشکیل دهنده سنگ از نوع خرده سنگها باشد و مقدار آنها از فلدسپاتها بیشتر باشد نام سنگ ساب لیتارنایت خواهد بود.
تقسيم بندي ريزتر سنگهاي حاوي خرده سنگ
اگر بعد از محاسبه نام سنگ یکی از اسامی لیتارنایت ، ساب لیتارنایت و یا فلدسپاتیک لیتارنایت باشد، مقدار خرده سنگهای موجود در سنگ را به درصد جدید تبدیل کرده و به روی مثلث دیگری بر اساس این درصد جدید می‌توان نام سنگ را مشخص کرد. اگر جنس خرده سنگها از نوع ولکانیکی باشد، سنگ را ولکانیک آرنایت (Volcanic aernite) و اگر از جنس دگرگونی باشد، فیلارنایت (phillarnite) و اگر رسوبی باشد، سدیمنت آرنایت یا سدآرنایت (Sediment arnite or Sedarenite) می‌نامند.
تقسيم بندي سد آرانيت ها
اگر نام سنگ در قسمت سد آرانایت‌ها قرار بگیرد می‌توان دو مرتبه مقدار خرده سنگهای رسوبی را به دو درصد جدید تبدیل کرده و نام سنگ را بر روی مثلث دیگری مشخص نمود. اگر خرده سنگها بیشتر از نوع چرت باشد، سنگ را چرت آرنایت
(Chert-arnite) و اگر بیشتر از نوع آهک باشد، کالک آرنایت (Calc-arnite) و اگر از جنس ماسه سنگی یا شیلی باشد، سنداستون آرنایت و یا شیل آرنایت (Sandstan-arnite or Shale arnite) می‌نامند.
نامگذاري دقيق و توصيف بيشتر ماسه سنگها
تقسیم بندی‌های ذکر شده بر اساس کانیهای تشکیل دهنده سنگ می‌باشد. برای نامگذاری دقیق و توصیف بیشتر ماسه سنگها ، فولک معتقد است که علاوه بر نام اصلی سنگ باید 4 خاصیت مهم را در توصیف ماسه سنگها در نظر گرفت تا بتوان آنها را دقیقا از یکدیگر تفکیک نمود. این چهار خاصیت شامل اسم اندازه ذرات تشکیل دهنده سنگ ، سیمان یا سیمان شیمیایی موجود در سنگ ، بلوغ بافتی در سنگ ، عناصر فرعی از قبیل گلاگونیت و غیره است.
طبقه بندی سنگ های اهکی توسط دانهام:
این طبقه‌بندی بر اساس بافت ، در هنگام رسوبگذاری ، برای سنگهای آهکی ارائه شده است. در این تقسیم‌بندی سنگها به دو دسته تقسیم میشوند:
ـ دسته اول شامل سنگهایی است که در هنگام رسوبگذاری اجزای تشکیل دهنده آنها به هم متصل بوده‌اند و باندستون نامیده میشوند.
ـ دسته دوم سنگهایی هستند که اجزای تشکیل دهنده آنها در هنگام رسوبگذاری به هم متصل نشده‌اند. این دسته شامل چهار گروه گرینستون (Grain stone) ، پکستون (Packstone) ، وکستون (Wacke stone) و مادستون (Mud stone) می‌باشند.
علاوه بر این دو دسته اصلی از سنگهای آهکی که بر اساس بافت رسوبی در هنگام رسوبگذاری تقسیم‌بندی شده‌اند گروه دیگری از سنگهای آهکی وجود دارد که بافت رسوبی در آنها قابل تشخیص نمی‌باشد. این دسته از سنگها متبلور بوده و در آنها عمل تبلور مجدد صورت گرفته است. این نوع سنگها را کربناتهای بلورین می‌نامند. مانند سنگ آهک کریستالین و دولومیت کریستالین. گرچه این دسته از سنگها فاقد بافت رسوبی هستند ولی معمولا از روی شبح و شکل دانه‌های متبلور موجود در سنگ می‌توان آنها را بر مبنای منشا تشکیل دانه‌ها نامگذاری کرد
دید کلی
این طبقه‌بندی بر اساس بافت ، در هنگام رسوبگذاری ، برای سنگهای آهکی ارائه شده است. دانهام بر اساس اینکه اجزای تشکیل دهنده سنگها در هنگام رسوبگذاری به هم متصل شده‌اند و یا اینکه بعد از رسوبگذاری به هم متصل شده باشند آنها را به دو دسته اصلی تقسیم میکند.
دسته اول
این دسته شامل سنگهایی است که اجزای تشکیل دهنده آنها در هنگام رسوبگذاری به هم متصل شده‌اند. این سنگها باندستون (Bound stone) نامیده میشوند . از جمله این سنگها می‌توان ریف‌ها ، استروماتولیتها ، تراورتن و غیره را نام برد. طبق نظر دانهام سه عامل ممکن است باعث متصل شدن اجزای تشکیل دهنده سنگها در هنگام رسوبگذاری شود که عبارتند از :
اتصال در هنگام رسوبگذاری در اثر رشد جاندارانی از قبیل مرجانها و رویش پوسته‌های فرامینیفرها بر روی یکدیگر ، تشکیل لامیناسیونها بر خلاف نیروی جاذبه ، مانند استراماتولیتها و وجود حفره‌ها و تونلهای کوچک و بزرگی که در کف آنها رسوبگذاری صورت گرفته و شکافهای آنها توسط مواد آلی یا شبه آلی پر شده است مانند تونلهای کوچک و بزرگی که در ریفهای مرجانی دیده میشود.
دسته دوم
اجزای تشکیل دهنده این دسته از سنگها در هنگام رسوبگذاری به هم متصل نشده‌اند . این سنگها بر اساس اینکه حاوی گلهای آهکی و یا اینکه فاقد آن باشند به ۴ گروه تقسیم شده‌اند.
گرینستونها (Grainstones)
این گروه از سنگها فاقد گلهای آهکی می‌باشند . از نظر هیدرولیکی این سنگها ممکن است توسط جریانهای آبی یا در اثر شسته شدن و از بین رفتن رسوبات گلی و یا رسوبگذاری سریع ذرات دانه درشت تشکیل شده باشند. نام گرینستون به علت عدم حضور گل های آهکی را برای این سنگها در نظر گرفته‌اند . چنانچه ذرات دانه درشت به هم متصل نشده باشند ممکن است آثار تبلور مجدد در گلهای آهکی موجود در بین این ذرات مشاهده شود.
تقسیم بندی گرینستونها : بر اساس قطر ذرات ، جورشدگی و سایش گرینستونها را مجددا تقسیم‌بندی کرده‌اند . این زیر تقسیم‌های گرینستونها عبارتند از : کلسی رودایت (calcirudite) ، جورسنگ (sorted stone) و ورن ستون (worn stone) می‌باشد.
ـ پکستون (Pack stone)
پکستون عبارت است از سنگ آهکی است که دارای دانه و مقداری گل کربناته باشد. تعبیر و تفسیر این سنگها چون حاوی دانه که در محیط آشفته تشکیل میشود و گل که در محیطهای آرام رسوب می‌کنند کمی پیچیده و مشکل می‌باشد و به مطالعات و بررسیهای دقیقتری احتیاج دارد. بر طبق گفته دانهام این سنگها ممکن است بر اثر فشردگی سنگهای وکستون حاصل شده و بین دانه‌ها بوسیله رسوبات گلی پر شده باشد.
همچنین ممکن است بر اثر رسوبگذاری ذرات دانه درشت در روی رسوبات دانه ریز که قبلا گذاشته شده‌اند این ذرات تشکیل گردند یا اینکه ذرات درشت و ریز در اثر تغییرات شرایط محیطی با یکدیگر رسوب کرده باشند. البته احتمال اینکه اختلاط ذرات دانه ریز و درشت موجود در طبقات مختلف توسط موجودات زنده انجام گرفته باشد و این موجودات باعث به هم ریختگی و اختلاط در این طبقات گردند، وجود دارد.
ـ وکستون (wackestone)
این واژه برای سنگهای آهکی گلی که حاوی بیش از ۱۰ درصد دانه هستند بکار می‌رود. در این سنگها دانه‌ها توسط ماتریکس گلی به یکدیگر متصل شده‌اند. وکستون‌ها تا حدودی هم ارز سنگهای آهکی کالک آرنایت و کلسی لوتایت می‌باشند.
ـ مادستون (mudstone)
سنگهای آهکی را که دارای کمتر از ۱۰ درصد دانه باشد مادستون می‌نامند. ذرات این سنگها نیز مانند وکستون‌ها توسط ماتریکس گلی به هم متصل شده‌اند. مادستون‌ها مترادف سنگهای کلسی لوتایت می‌باشند. البته باید توجه داشت که مادستون‌ها نشانگر ترکیب کانی شناسی سنگ را که ممکن است کلسی لوتایت دولومیت‌دار و همچنین منشا گل را که ممکن است آواری باشد را مشخص نمی‌نماید. مادستون‌ها علاوه بر اینکه نشان دهنده رسوبگذاری در محیطهای آرام می‌باشند بیانگر عدم وجود ارگانیسم های مولد دانه در آب نیز هستند.
ـ کربناتهای بلورین
علاوه بر دو دسته سنگهای بلورین آهکی که بر اساس بافت رسوبی در هنگام رسوبگذاری تقسیم‌بندی شده‌اند. گروه دیگری از سنگهای آهکی وجود دارد که بافت رسوبی در آنها قابل تشخیص نمی‌باشد. این دسته از سنگها را کربناتهای بلورین نامگذاری کرده اند مانند سنگ آهک کریستالین. اگر چه این سنگها فاقد بافت رسوبی هستند ولی معمولا از روی آثار باقی مانده و شکل دانه‌های متبلور موجود در سنگ می‌توان آنها را بر مبنای منشا تشکیل دانه‌ها نامگذاری کرد
سنگ های اواری(تریجنوس)
ـ ذرات رسوبی آواری
این گروه از رسوبات از تخریب سنگهای موجود در سطح زمین حاصل شده اند. ذرات تشکیل دهنده این گروه دارای مقاومت مکانیکی و ثبات شیمیایی زیادی در مقابل هوازدگی می باشند. اگر مقاومت ذرات کم باشد در منشا و یا بعد از رسوبگذاری تجزیه شده و کانی های جدیدی از آنها حاصل می شود. از جمله کانی هایی که در اثر تجزیه سایر کانی ها و ذرات حاصل می شوند کانی های رسی می باشند. ذرات آواری به دو دسته غیر آلی و آلی تقسیم می شوند
دید کلی
ذرات رسوبی در اثر تخریب سنگ های آذرین، دگرگونی و رسوبی، انفجار آتشفشانها و یا در اثر فعل و انفعالات شیمیایی و بیوشیمیایی به وجود می آیند. در واقع منشا رسوبها یا از عمل تخریب موادی است که قبلا وجود داشته و پس از به حرکت در آوردن در اثر نیروی جاذبه ته نشین شده است و یا نتیجه فعل و انفعالات فیزیکو شیمیایی محیط رسوبی است و یا از اثر موجودات زنده حاصل شده است.
به طور کلی رسوبات را از لحاظ منشا تشکیل به ۴ دسته کلی رسوبات تخریبی یا آواری رسوبات شیمیایی و بیوشیمیایی و ذرات پیرو کلاستیکی یا آذر آواری تقسیم می کنند. البته با وجود این تقسیم بندی، تشخیص مطلق هر یک از این گروهها در طبیعت امکان ندارد چون تمامی این گروهها کم و بیش با هم مخلوط شده اند. به همین منظور برای تعیین نوع رسوب باید به اکثریت مواد تشکیل دهنده رسوب توجه کنیم.
ذرات آواری آلی
این ذرات از تخریب و حمل و نقل مجدد رسوبات حاوی کربن بوجود آمده اند. برای مثال می توان ذرات تخریبی آنتراسیت و کروژن و تکه های جامد واکس را نام برد. در واقع این مواد هیدروکربن های غیر قابل حل، با ساختمان پلیمری و زنجیری بلند وطویل می باشند. کروژن فراوانترین مواد آلی موجود در رسوبات دنیا را تشکیل می دهد. کروژن از تجزیه و فساد مواد آلی در درجه حرارت پایین و در پوسته جامد زمین تشکیل شده است. این ماده دارای ثبات بسیار زیادی می باشد و در حلال های آلی و یا اسیدها حل نمی شود و همچنین در درجه حرارت های معمولی اکسیده نمی شود.
ذرات آواری غیر آلی
این ذرات بر اثر هوازدگی بر روی سنگ های منشا تشکیل می شوند. هوازدگی به دو صورت فیزیکی و شیمیایی بر روی سنگ منشا اثر می گذارد. در هوازدگی مکانیکی عوامل شیمیایی هیچ تاثیر ندارند. از جمله عوامل مکانیکی می توان به تغییرات درجه حرارت روز و شب در نواحی کویری، ذوب را انجماد آب در درون درز و شکاف ها و... اشاره کرد.
تخریب شیمایی توسط مواد محلول در آب انجام می شود. مواد محلول باعث می شوند تا قسمتی از کانی های موجود در سنگ، تجزیه شده و کانی های جدیدی حاصل شود. عوامل موثر در میزان هوازدگی سنگ منشا عبارتند از اثر توپوگرافی، آب و هوا و گیاهان موجود در محل و سنگ های موجود در منطقه.
ذرات آواری غیر آلی دارای انواع زیادی هستند که در زیر برخی از آنها اشاره شده است:
کوارتز
تمام سنگهای آذرین و اغلب سنگهای دگرگونی به استثنای سنگ کوارتزیت که ممکن است تا حدود ۱۰۰ درصد حجم سنگ از کوارتز تشکیل شده باشد، حاوی کوارتز هستند و مقدار آن از خیلی کم تا ۴۰ درصد حجم کل سنگ را تشکیل میدهد. ولی برعکس در سنگهای آواری تیپیک ، کوارتز بطور فراوان یافت میشود، زیرا مقاومت مکانیکی و ثبات شیمیایی آن در مقابل عمل فرسایش بسیار زیاد است.
با استفاده از مقاطع نازک و مطالعه آنها به توسط میکروسکوپ پلاریزان می‌توان انواع کوارتز را بر اساس نوع خاموش ، انکلوزیون و مقدار ذرات پلی‌کریستالین موجود در سنگ را ، که در رابطه با منشا آنهاست، تعیین نمود. کریستالهای منفرد کوارتز دارای خاموشی مستقیم و موجی می‌باشند. دانه‌های کوارتز ولکانیکی در نور پلاریزان دارای خاموشی مستقیم است ولی دانه‌های کوارتز پلوتونیکی و دگرگونی دارای خاموشی مستقیم و موجی هستند. خاموشی موجی معمولا منعکس کننده فشار در شبکه کریستالی است.
مطالعات آماری نشان داده است که حد متوسط خاموشی در دانه‌های کوارتز دگرگونی بیشتر از ۵ درجه است در حالیکه دانه‌های کوارتز پلوتونیکی دارای حد متوسط کمتر از ۵ درجه هستند. دانه‌های کوارتز به صورت کریستال منفرد یا مرکب در سنگها یافت میشوند. دانه‌های کوارتز آتشفشانی غالبا تک کریستالی است. مقدار دانه‌های کوارتز پلی‌کریستالین در سنگهای پلوتونیکی کمبوده و در سنگهای دگرگونی با درجه بالا بیشتر و در سنگهای دگرگونی با درجه کم ، فراوانتر است. همچنین تعداد کریستالهای کوارتز در یک دانه پلی‌کریستالین که منشا دگرگونی با درجه کم داشته‌باشد بیشتر از سنگهای دگرگونی با درجه بالا و سنگهای پلوتونیکی است.
فلدسپاتها
فلدسپاتها در سنگهای آواری از نظر اهمیت در درجه دوم قرار دارند، زیرا به علت داشتن رخ ، مقاومت مکانیکی کمتری نسبت به کوارتز در مقابل عمل فرسایش دارند و در اثر عوامل شیمیایی به کانیهای رسی تجزیه میشوند. به این دلیل ، میزان دانه‌های فلدسپات در رسوبات رودخانه‌ای بویژه سیکل اول ، به مراتب بیشتر از ماسه‌های ساحلی و تپه‌های شنی است. فلدسپاتها در سنگهای آذرین و دگرگونی بطور فراوان یافت میشوند و بدین جهت در حدود ۱۰ تا ۱۵ درصد رسوبات آواری عهد حاضر را تشکیل می‌دهند. بطوری که در بالا اشاره شد، ممکن است فلدسپاتها قبل از تجزیه شدن در منشا بوسیله فرآیندهای هوازدگی مکانیکی شکسته شده و بصورت ذرات آزاد توسط جریان آب از منطقه خارج شوند که این خود به عوامل زیر بستگی دارد:
ـ توپوگرافی :اگر اختلاف ارتفاع زیاد باشد، آب و هوا نقش مهمی را در تجزیه این کانیها نخواهدداشت و این کانیها قبل از تجزیه شدن توسط فرآیندهای هوازدگی مکانیکی خردشده و در مسیر جریان آب قرار می‌گیرد.
ـ آب و هوا :در آب و هوا خشک ، تجزیه شیمیایی خیلی کم صورت می‌گیرد، زیرا گیاهان خیلی کم بوده و هوازدگی مکانیکی از اهمیت زیادی برخوردار است. در چنین آب و هوایی توپوگرافی اثر چندانی نخواهدداشت.
ـ یخچالها :تخریب توسط یخچالهای باعث میشود که مقدار زیادی از سنگهای فلدسپاتدار منطقه کنده شود و قبل از تجزیه در مسیر حرکت توسط یخچالهای حمل گردد.
خرده سنگها
خرده سنگها دانه‌هایی هستند که خصوصیات قابل تشخیص از سنگ منشا خود را دارا باشند. اگر یک سنگ منشا ، خرد شود و کانیهای مختلفی از آن آزاد گردد، این دانه‌ها به نام خرده سنگ گفته نمی‌شود زیرا اختصاصات سنگ منشا را ندارد. خرده سنگها ممکن است از چندین کانی مختلف تشکیل شده باشند. عواملی که باعث باقیماندن یا از بین رفتن این گونه دانه‌های رسوبی میشوند عبارتند از : نوع سنگ منشا ، فاصله یا فضای بین اجزای تشکیل دهنده ، نوع هوازدگی ، عوامل موثر در هنگام حمل و نقل ، هوازدگی (تجزیه شیمیایی) بعد از عمل رسوبگذاری و فشارهایی که در هنگام سیمانی شدن به آنها وارد میشود.
اندازه اولیه خرده سنگها توسط قطعات شکسته شده در محل درزه‌ها ، گسل‌ها و سطح جدایی لایه‌ها از یکدیگر تعیین می‌گردد. همچنین قطعات بزرگ قبل از حرکت ممکن است دوباره شکسته شده و به قطعات ریزتری تبدیل شوند. تجزیه فلرسپاتها در خرده سنگهای گرانیتی باعث می‌گردد که این دانه‌ها خردشده و کانیهای مقاومتری از قبیل کوارتز و کانیهای سنگین را بطور جداگانه آزاد سازد.
خرده سنگهایی که از ماسه سنگهای با سیمان کلسیتی سرچشمه گرفته‌اند، ممکن است بر اثر انحلال سیمان به قطعات کوچکتر تبدیل شوند و با سیمان آنها از بین رفته و کانیهای موجود در خرده سنگ به صورت آزاد در محیط رها گردد. بنابراین عمل هوازدگی ممکن است باعث از بین رفتن خرده سنگها و آزاد شدن کانیهای مقاوم گردد. در هنگام حمل و نقل بر اثر عمل فرسایش ممکن است قطعات خرده سنگها ، که دارای مقاومت کمی هستند، تخریب حاصل نموده و کوچکتر شوند. همچنین حتی بعد از عمل رسوبگذاری در اثر عوامل دیاژنز (تجزیه شیمیایی و فشارهای حاصله در هنگام سیمانی شدن) ممکن است این دانه‌های از بین بروند.
کانیهای سنگین
سنگهای آذرین و دگرگونی حاوی یک سری کانیهای سنگین با وزن مخصوص بیشتر از ۲.۶۵ (وزن مخصوص کوارتز) و ۲.۵۶ تا ۲.۷۶ (وزن مخصوص فلدسپاتها) می‌باشند که در برابر تجزیه شیمیایی مقاوم هستند. این کانیها درصد ناچیزی (در حدود ۱ تا ۲ درصد) از رسوبات را تشکیل می‌دهند و به دو دسته کدر و شفاف تقسیم میشوند. کانیهای کدر شامل اکسیدها ، سولفیدها و کانیهای معدنی هستند و کانیهای شفاف بیشتر از سیلیکاتها سرچشمه گرفته‌اند. معمولترین کانیهای سنگین شفاف در رسوبات روتیل ، تورمالین ، آپاتیت ، گارنت ، اپیدوت ، استارولیت و زیرکن هستند.
ایلمنیت و مگنتیت دو کانی تخریبی کدر هستند که معمولا در رسوبات یافت میشوند. مطالعه کانیهای سنگین برای پی‌بردن به سنگ منشا رسوبات از اهمیت خاصی برخوردار است. بطور کلی برای بررسی سنگ منشا رسوبات باید کانیهای سنگین را بصورت گروهی در رابطه با چگونگی تشکیل آنها تقسیم‌بندی کرد. وجود کانیهای روتیل ، تورمالین و آپاتیت در رسوبات نشاندهنده منشا آذرین و گارنت ، اپیدوت و استارولیت موید منشا دگرگونی است.
برای مطالعه کانیهای سنگین ، نخست آنها را از کانیهای سبک جدا می‌کنند و پس از تمیز کردن با استون ، آنها را با میکروسکوب مورد مطالعه قرار می‌دهند. با استفاده از مایعات سنگین نظیر برومورفورم و سانتریفوژ می‌توان کانیهای سنگین را از سبک جدا نمود. دو روش مایعات سنگین ، کانیها سبک به علت داشتن وزن مخصوص کمتر از مایع در بالا تجمع می‌یابند و کانیها سنگین که دارای وزن مخصوص بیشتری از مایع هستند، در ته ظرف رسوب می‌نمایند. پس از عبور از صافی و خشک‌کردن ، آنها را می‌توان مورد مطالعه قرار داد.
میکاها و کلریت‌ها
کانیهای مسکویت ، بیوتیت و کلریت در سنگهای آذرین و سنگهای دگرگونی یافت میشوند. این کانیها بیشتر بصورت ورقه‌ای درون رسوبات دیده میشوند. یکی از اختصاصات مهم این کانیها وجود رخ یک جهته است که باعث جدا شدن ورقه‌ای آنها از یکدیگر می‌گردد. در سنگهای آذرین مسکویت بیشتر از سنگهای اسیدی نتیجه میشود و بزرگی آن تا ۲ میلیمتر می‌رسد. مسکویت ممکن است به شکل قطعات گردشده یا ذرات خیلی ریزی دیده شود که ذرات خیلی ریز آن را سرسیت می‌نامند. بیوتیت می‌تواند از سنگهای ولکانیکی نیز سرچشمه گرفته‌باشد.
در سنگهای دگرگونی کانیهای مذکور بر حسب نوع درجه دگرگونی درجه بالا یا پایین در سنگ پراکنده هستند. سرسیت ، مسکویت و کلریت مربوط به سنگهای دگرگونی با درجه پایین است و در اینگونه سنگها بیوتیت یافت نمی‌شود ولی بیوتیت در سنگهای دگرگونی درجه بالا تشکیل می‌گردد که در آنها کلریت دیده نمی‌شود. در پیست‌ها ، بیوتیت و مسکویت همراه با یکدیگر یافت میشوند. وجود مسکویت و کلریت در سنگهای رسوبی و نبودن بیوتیت در آنها حاکی از این است که منشا این سنگها شیست‌های سبز بوده است. کانی مسکویت، بیوتیت وکلریت در سنگ های آذرین و دگرگونی یافت میشوند. از اختصاصات مهم این کانی ها داشتن یک سری رخ است که باعث جدا شدن ورقه ای آنها از یکدیگر می شود.
کانی های رسی به یک سری از ذرات دانه ریز با ساختمان بلوری لایه ای اطلاق میشود و ترکیب آنها عمدتا هیدراتهای آلومینیوم و سیلیکاتها می باشد. این کانی ها از تجزیه کانی های سیلیکاته موجود در سنگ ها بویژه فلدسپات ها و سیلیکاتهای آهن و منیزیم دار تشکیل شده اند
کانیهای رسی
کانیهای رسی به یک سری ذرات دانه ریز میزالی با شبکه‌ای لایه‌ای اطلاق میشود که بیشتر از هیدراتهای آلومینیوم و سیلیکات تشکیل شده‌است. این کانیها از تجزیه کانیهای سیلیکاته تشکیل دهنده سنگها ، بویژه فلدسپاتها و سیلیکاتهای فرومنیزیم ، حاصل شده‌اند. کانیهای رسی در اثر هوازدگی سنگها ، در محیطهای با درجه حرارت پایین و رطوبت زیاد ، تشکیل میشوند. همچنین این کانیها ، منعکس کننده نوع کانی هوازده و شرایط هوازدگی هستند.
نوع کانی رسی از مطالعه آن با اشعه ایکس مشخص می‌گردد. کانیهای رسی در هنگام دیاژنز بر اثر تغییرات فیزیکی و شیمیایی به یکدیگر تبدیل میشوند. مطالعات انجام‌شده نشان داده‌است که رسوبات عهد حاضر و بیشتر شیلهای دوران دوم و سوم حاوی کانیهای ایلیت ، کلریت ، کایوینیت و مونت موریلونیت هستند ولی شیلهای دوران اول بیشتر حاوی کانیهای کلریت و ایلیت می‌باشند که این خود بیانگر مقاومت این دو کانی در مقابل تجزیه شیمیایی در مراحل دفن عمیق و زمان است.
شاخصه های بافتی سنگ های رسوبی تخریبی
سه جزء اصلی بافتی سنگ های رسوبی تخریبی عبارتند از
۱( دانه ها که در حد گراول ، ماسه ، و سیلت می‌باشند
۲(ماتریکس یا ماده زمینه که از ذرات دانه ریز در حد سیلت و رس تشکیل شده و دانه های رسوبی را در بر می‌گیرد.
۳(سیمان که به صورت شیمیایی تشکیل شده وعمدتاً از جنس سیلیس و یا کربنات کلسیم می باشد، البته برخی از اوقات سیمان از جنس اکسید آهن نیز دربین دانه ها تشکیل می شود. سیمان دانه‌ها را به یکدیگر می چسباند. در بسیاری از مواقع بین دانه ها فضاهای خالی باقی می ماند که بعداً ممکن است توسط آب های زیرزمینی و یا نفت و گاز اشغال شود که برخی از رشته های تخصصی زمین شناسی نظیر آب شناسی و زمین شناسی نفت وظیفه بررسی این فضاهای خالی را که اصطلاحاً تخلخل نامیده میشوند را دارند.
۱( اندازه دانه‌ها
یکی از مهمترین شاخصه های بافتی رسوبات و سنگ های رسوبی اندازه دانه های تشکیل دهنده آن می باشد. زیرا توسط بررسی اندازه دانه ها می‌توان انرژی عامل حمل ونقل و دوری و نزدیکی رسوب نسبت به ناحیه فشار را تعیین نمود و به واسطه اندازه دانه ها تقسیم بندی رسوبات و سنگ های رسوبی مطابق جدول زیر انجام می شود. طبقه بندی دانه ها از روی بلندترین قطر آنها صورت می گیرد که برای اولین بار توسط ونثورث واودرن ارایه شد. این مقیاس لگاریتمی بوده و در آن ، هر درجه ای برابر بزرگتر از درجه قبلی است. امروزه این مقیاس میلی متری نیز معروف است.
۲) شکل دانه grain shape
شکل دانه عبارت از توصیف فرم هندسی دانه در رسوب یا سنگ است که توسط فرم، کروپت ، گردشدگی و بافت سطح دانه مورد بررسی قرار می‌گیرد.
الف ) فرم form :
فرم عبارت است از رابطه بین سه قطر اصلی تشکیل دهنده یک دانه می باشد ( اقطار بلند، کوتاه، متوسط) که براساس آن دانه ها ممکن است به اشکال زیر دیده شوند.
ب) کرویت sphericity
کرویت عبارتست از این که شکل دانه تا چه حد به کره نزدیک باشد. کرویت یکی از ویژگی های ارثی دانه ها می باشد
ج) گردشدگی roundness
گردشدگی عبارتست از این که دانه رسوبی زوایا و گوشه های تیز خود را در حین حمل و نقل از دست بدهد. هرچه دانه رسوبی بزرگتر باشد گردشدگی سریعتر اتفاق می افتد. امروزه اگر کنار بستر یک رودخانه بروید ذراتی را خواهید دید که کاملاً گوشه های تیز خودرا از دست داده اند. به واسطه میزان گردشدگی می توان به راحتی مقدار مسافت طی شده رسوب را تخمین زد. هرچه رسوبی مسافت بیشتری را طی نموده باشد گردتر می شود. باید توجه داشت ذرات دانه ریز در صد سیلت هیچگاه گرد نمی شوند. میزان گردشدگی بستگی به درجه سایش دانه در هنگام حمل ونقل ، اندازه دانه ومسافت حمل ونقل دارد.
د) بافت سطح دانه grain surface texture
عوارض مواد در سطح دانه ، بافت سطح دانه را تشکیل می دهند. بعنوان مثال رسوبات از منشاء یخچالی که در حد گراول باشند عمدتاً برروی آنها خطوطی دیده می شود که نمایانگر جهت حرکت یخچال می‌باشد. و یا اینکه در کنار ساحل دریا به دانه های ماسه ای توجه نمایند متوجه می شوید که دانه ها ماسه‌ای درخشان و براق می باشند. زیرا سطح این دانه‌ها در اثر حرکت بر روی یکدیگر توسط امواج براق گردیده است.
در محیط های بیابانی سطح دانه‌ها کدر یا مات است ، امروزه دانشمندان زمین شناسی توسط بررسی این اختصاصات توسط میکروسکوپ های پیشرفته ، به راحتی می توانند فشار بسیاری از رسوبات را شناسایی نمایند.
۳ ) جورشدگی sorting
جورشدگی به یکنواختی اندازه دانه‌ها در سنگ اشاره می نماید، اگر سنگی از دانه های بااندازه تقریباً یکسان تشکیل شده باشد را سنگ با جورشدگی خوب می نامند و اگر سنگ از مخلوطی از دانه‌ها در سایزهای مختلف نظیر گراول ، ماسه و گل تشکیل شده باشد آن را سنگی با جورشدگی بد می‌نامند، به طور کلی رسوبات ساحل دریا از جورشدگی بسیار خوب و رسوبات یخچالی از جورشدگی بدی بهره می‌برند. دانشمندان از جورشدگی در تشخیص مقدار منافذ خالی موجود در سنگ استفاده می‌نمایند.
۴) طرز قرارگیری دانه ها
نحوه آرایش دانه هاو رسوبات در مقدارفضای خالی بین ذرات حایز اهمیت بسزایی است. بطوریکه هرگاه دانه ها به صورت مکعبی آرایش پیدا نمایند مقدار تخلخل به صورت ۴۷ % و اگر به صورت رومبوئدر آرایش یابند میزان تخلخل تقریباً نصف خواهد شد. این مسئله در آب شناسی حائز اهمیت است
طبقه‌بندی سنگهای رسوبی
سنگهای رسوبی بوسیله پروسههای فیزیکی، شیمیائی و بیولوژیکی تشکیل میشوند. بر اساس پروسه اصلی تشکیل دهنده سنگهای رسوبی این سنگها به سه گروه عمده تقسیم میشوند. سنگهای آواری آنهایی هستند که از قطعات سنگهای قدیمیتری که حمل و نقل شده و بعداً رسوب کرده‌اند درست شده‌اند (مثل ماسهسنگها). رسوباتی که منشأ جانوری، بیوشیمیائی و آلی دارند (مثل کربناتها) و آنهایی که منشأ شیمیائی دارند (مثل سنگهای تبخیری) گروههای دیگر سنگهای رسوبی را شامل میشوند.
گروههای اصلی سنگهای رسوبی، سنگهای رسی (۶۰%)، ماسه سنگها (۲۵-۲۰%) و سنگهای کربناته (۲۰-۱۵%) بوده و بقیه فقط ۵% سنگها را شامل میشوند.
۱) سنگهای رسی Mud Rocks
این سنگها شامل ذراتی هستند که قطر آنها از ۶۲ میکرون کمتر می‌باشد (سیلتها ۶۲-۴ میکرون و رسها کمتر از ۴ میکرون) اکثر این سنگها دارای ذراتی کوچکتر از ۵ میکرون می‌باشند. به این دلیل ذرات سنگهای رسی در موقع تشکیل براحتی و بوسیله کمترین جریان در آب معلق شده و می‌توانند تنها در آبهای آرام انباشته شوند .
۲) ماسهسنگها Sand Stones
این سنگها در محیطی که انرژی نسبتاً زیادی دارند (مثل محیط‌هائی با جریان سریع آب) انباشته میشوند. محیطهای پر انرژی شامل تپه‌های بادی، سواحل دریاها، رودخانه‌ها و دره‌‌های عمیق زیر دریائی می‌باشند.
ماسه‌هائی که در نقاط کم عمق دریا انباشته میشوند ممکن است توسط جریانات توربیدیتی که شامل مخلوطی از ماسه و آب می‌باشد، به ناحیه عمیق دریا حمل شده و در آنجا انباشته شوند. اکثر توده‌های ماسه‌ای در موقع ته نشست شکل ظاهری کشیده‌ای (طویل) بخود می‌گیرند (مثل ماسه‌هائی که در رودخانه‌ها و سواحل دریاها تشکیل میشوند).
۳( رسوبات کربناتی Carbonates
رسوبات جدید کربناته دریائی تقریباً بطور کلی از قسمتهای مختلف موجودات دریائی تشکیل شده‌اند و شواهد زیادی وجود دارد که سنگهای کربناته زمان فانروزوئیک نیز چنین بوده‌اند. ولی ذرات سنگهای کربناته به آسانی می‌توانند تجزیه شده و یا تغییر جنس دهند بطوریکه منشأ آلی آنها همیشه مشخص نمی‌باشد
سنگهای رسوبی آواری (تخریبی)
چگونگی تشکیل سنگهای رسوبی آواری:
در سطح زمین سنگهای رسوبی آواری از تخریب سنگهای قدیمی‌تر تشکیل میگردند. سنگهای آذرین و دگرگونی که در مقابل فرسایش مکانیکی و شیمیائی ناپایدارند، منشأ اکثر سنگهای رسوبی – آواری می‌باشند. نوع موادیکه از تجزیه شیمیائی سنگهای آذرین و دگرگونی بوجود می‌آیند بستگی به شرایط موجود در سطح زمین (مقدار آب، درجه حرارت و وجود اکسیژن کانی) و ترکیب شیمیائی این سنگها دارد.
دانه‌های آواری ممکن است قطعات سنگها باشند ولی اکثر آنها را بلورهای کوارتز و فلدسپات تشکیل می‌دهند. مواد دانه‌ریز حاصل از تخریب که در موقع هوازدگی آزاد میشوند، بیشتر شامل کانیهای رسی بوده که در سنگهای رسی (mudrocks) فراوانند و ماتریکس ماسهسنگها و کنگلومراها را میسازنند.
آب و هوا و نوع سنگهای منشأ، ترکیب سنگهای آواری را مشخص می‌نمایند. طول مسیر حمل و نقل رسوبات آواری و دیاژنز آنها تا حدی در ترکیب این سنگها مؤثرند.
سنگهای تخریبی دانه درشت
سنگهای آواری دانه درشت (ماسهسنگها، کنگلومراها و برشها) حدود ۲۰ تا ۲۵ درصد ستون چینه‌نگاری را تشکیل می‌دهند. این سنگها نسبت به سنگهای آواری دانه‌ریز بیشتر مورد توجه واقع شده‌اند، زیرا:
۱( دانه‌های این سنگها درشت بوده و ساختمانها و بافتهای رسوبی که نشان‌دهندة حمل و نقل رسوبات و محیطهای رسوبی می‌باشند، در این سنگها فراوانند.
۲( ماسه‌سنگهای متخلخل مانند سنگهای کربناته مخزن خوبی برای نفت و گاز و آب هستند. حدود ۵۰ درصد گاز و نفت دنیا در ماسه سنگها ذخیره شده است
طبقه بندی سنگهای آواری
ذرات تشکیل دهنده این سنگها در اثر تخریب سنگهای مناطق قاره‌ای بوجود آمده‌اند و توسط رودخانه‌ها به درون حوضه رسوبی حمل شده و رسوب کرده‌اند. این سنگها را بر اساس اندازه ذرات تشکیل دهنده آنها به سه دسته سنگهای دانه ریز یا گل سنگها ، دانه متوسط یا ماسه سنگها و دانه درست یا کنگرومراها و برشهای رسوبی تقسیم می‌کنند.
سنگهای آواری دانه ریز یا گل سنگها
اندازه ذرات تشکیل دهنده این دسته از سنگهای رسوبی کمتر از ماسه و در حد سیلیت و رس (ریزتر از ۰.۰۶۲۵ میلیمتر) است. بطور کلی این دسته از سنگهای رسوبی بر اساس اندازه ذرات و قابلیت تورق آنها نامگذاری میشوند. قابلیت تورق یکی از خصوصیات محیط رسوبی است که نشاندهنده عدم فعالیتهای موجودات زنده کف‌زی در هنگام رسوبگذاری می‌باشد. زیرا اگر موجودات زنده دارای فعالیت باشند باعث به هم ریختگی طبقات میگردند.
چنانچه بیش از ۳/۲ ذرات تشکیل دهنده سنگ در اندازه سیلیت باشد در صورت نبودن تورق ، سنگ را سیلتستون (Siltstone) نامیده و در صورت وجود تورق ، شیل سیلتی (silt - shale) می‌نامند. اگر ذرات سیلیت بیشتر از ۳/۱ ولی کمتر از ۳/۲ ذرات تشکیل دهنده سنگ را درست کند و بقیه ذرات در انداره رس باشد، در صورت نبود تورق سنگ را گل سنگ (mudstone) و در صورت وجود تورق آنرا شیل گل(mud - shale) می‌نامند.
اگر مقدار سیلیت در سنگ کمتر از ۳/۱ ذرات تشکیل دهنده سنگ و بیشتر از رس باشد، در صورت دارا بودن تورق ، سنگ را شیل رسی (cldy-shale) نامیده و در صورت نبود تورق آنرا رس سنگ (clay stone) می‌نامند. بطور کلی واژه گل سنگ زمانی بکار برده میشود که میزان رس و سیلیت در سنگ تقریبا به یک اندازه باشد. همچنین گل سنگ واژه عمومی است که در هنگام طبقه‌بندی سنگهای آواری دانه ریز برای تمامی سنگهایی که اندازه آنها ریزتر از ماسه باشد نیز بکار برده میشود.
سنگهای آواری دانه متوسط یا ماسه سنگها
اندازه ذرات تشکیل دهنده این دسته از سنگهای رسوبی در حد ماسه (بین ۰.۰۶۲۵ تا ۲ میلیمتر) بوده و بدین جهت آنها را ماسه سنگ می‌نامند. ماسه سنگها به دو دلیل توصیفی و یا ژنتیکی نامگذاری میشوند. نامگذاری توصیفی بر اساس کانیهای تشکیل دهنده و بافت سنگ می‌باشد. ولی تقسیم‌بندی ژنتیکی بر اساس محیط رسوبی ، که سنگ در آن تشکیل شده استT می‌باشد.
چون طبقه‌بندی ماسه سنگها بیشتر بر اساس کانیهای تشکیل دهنده سنگ است. فراوانی کانیهای موجود در سنگ به سه عامل فراوانی ، پایداری مکانیکی و ثبات شیمیایی بستگی دارد.
فراوانی(availbility)
بدین معنی است که کانیهای تشکیل دهنده سنگ باید به حد کافی در منشا وجود داشته باشد. نامگذاری و تقسیم‌بندی سنگ بر اساس فراوانی کانیها و ذرات تشکیل دهنده سنگ می‌باشد.
پایداری مکانیکی
عبارت از مقاومت سنگها در برابر هوازدگی است. برای این منظور باید کانیها فاقد رخ بوده و از سختی زیادی برخوردار باشند. زیرا در مدت تخریب طولانی ذراتی که نرم بوده و دارای رخ باشند از بین می‌روند. بنابراین باید ذرات تشکیل دهنده سنگ از پایداری مکانیکی زیادی برخوردار باشند تا از بین نروند.
ثبات شیمیایی
عبارت از مقاومت شیمیایی کانیها در برابر تجزیه است. کانیهایی که در سنگهای آذرین در مرحله آخر متبلور شده‌اند در مقابل عمل هوازدگی شیمیایی از ثبات شیمیایی بیشتری برخوردار هستند. زیرا در محیطهای سردتر و دارای آب بیشتر تشکیل شده‌اند و شرایط تشکیل آنها مشابه سطح زمین می‌باشد. طبق این اصل کوارتز دارای ثبوت شیمیایی بیشتری می‌باشد، چون آخرین کانی متبلور شده می‌باشد.
طبقه‌بندی ماسه سنگ بوسیله فولک
طبقه‌بندی ماسه سنگ توسط فولک بر اساس کانیهای کوارتز ، فلدسپات و خرده سنگها می‌باشد در این طبقه‌بندی که بر اساس کانیهای اصلی می‌باشد، درصد ماتریکس ، سیمان شیمیایی ، گلاگونیک و ... در نظر گرفته نمی‌شود. برای نامگذاری سنگها در این روش باید مقدار کانیهای اصلی ذکر شده در سنگ را تعیین کرده و آنها را به درصد تبدیل نمود و بر اساس درصد ذرات بدست آمده سنگ را نامگذاری کرد. فولک ماسه سنگها را به هفت گروه کوارتز آرنایت ، ساب آرکوز ، ساب لیتارنایت ، لیتارنایت ، لیتیک آرکوز و فلدسپاتیک لیتارنایت تقسیم میشوند. البته بر حسب نوع خرده سنگها نیز تقسیم‌بندیهای جزئی تری دارند.
طبقه‌بندی ماسه سنگها توسط پتی جان
در این طبقه‌بندی بافت سنگها نیز در نظر گرفته شده است و بر اساس ماسه سنگها به دو گروه تقسیم میشوند گروه اول آنهایی هستند که بیشتر از ذرات ماسه‌ای تشکیل شده‌اند و کمتر از ۱۵% ماتریکس دارند و گروه دوم ماسه سنگهای کثیف نامیده میشوند و ماتریکس آنها بیش از ۱۵% می‌باشد.
در واقع در این نوع تقسیم‌بندی بر اساس بافت و همچنین جنس ذرات تشکیل دهنده سنگ را تقسیم می‌کنند و سنگهایی که ماتریکس آنها کمتر از ۱۵% می باشند شامل:
ـ کوارتز آرنایت
ـ ساب آرکوز
ـ ساب لیتارنایت
ـ آرکوز
ـ آرکوز آرنایت
ـ لیتیک آرنایت می‌باشد و سنگهایی که ماتریکس آنها بیشتر از ۱۵% می‌باشد عبارتند :
- کوارتز وک
- آرکونیک وک
- فلدسپات گری وک
- لیتیک گری وک.
اگر درصد ماتریکس سنگ بیش از ۷۵% باشد مادستون‌ها را بوجود می‌آورد.
سنگهای آواری دانه درشت
سنگهای دانه درشت آواری از به هم چسبیدن ذرات در اندازه گراول تشکیل میشوند بر اساس درجه گردشدگی ذرات خود به دو دسته گنگلومراها و برشهای رسوبی تقسیم میشوند. کنگلومرا سنگی است که از ذرات دانه درشت (گراول) با گردشدگی خوب تشکیل شده است. برشهای رسوبی عبارت از سنگهایی است که ذرات دانه درشت تشکیل دهنده آن به صورت زاویه‌دار باشند.
کنگلومراها
در حالت کلی می‌توان سنگهای دانه درشت آواری را بر اساس بافت که عبارت است از نسبت ذرات دانه درشت و نوع ماتریکس موجود در سنگ ، نوع یا جنس ذرات دانه درشت تشکیل دهنده و منشا دانه‌ها تقسیم‌بندی کرد. چنانچه دانه‌های گراول بیش از ۸۰% ذرات سنگ را تشکیل دهند سنگ را کنگلومرا می‌نامند.
اگر مقدار گراول کمتر از ۸۰% باشد سنگ را بر اساس مقدار گراول و نوع ماتریکس موجود در آن نامگذاری می‌کنند اگر مقدار گراول بین ۳۰ تا ۸۰ درصد باشد، بر اساس ماتریکس سنگ را به سه دسته کنگلومرای ماسه‌ای (ماتریکس دانه‌های ماسه می‌باشد) ، کنگلومرای ماسه‌ای - گلی (ماتریکس ذرات در اندازه ماسه و گل می‌باشد) و کنگلومرای گلی (ماتریکس ذرات در حد گل است) نامگذاری می‌کنند.
دیامیکتایت (diamictite)
سنگهای دانه درشت که حاوی ماتریکس زیادی می‌باشند و از رسوبات یخچالی حاصل شده‌اند را دیامیکتایت می‌نامند. این واژه برای سنگهایی بکار می‌رود که دارای جورشدگی بد ، بدون آهک و از ذرات آواری در اندازه ماسه یا درشتتر که در داخل ماتریکس دانه ریز قرار گرفته‌اند، تشکیل شده است. بیشتر دیامیکتایت‌ها کنگلومراهایی هستند که از دانه‌هایی با ترکیب متفاوت تشکیل شده‌اند.
ـ تقسیم‌بندی کنگلومراها بر اساس ترکیب
بر اساس ترکیب یا جنس ذرات دانه درشت تشکیل دهنده کنگلومرا ، آنها را به دو دسته اولیگومیکتیک و پلی میکتیک تقسیم می‌کنند. اگر ذرات دانه درشت گراولی از یک جنس باشد، سنگ را تک منشائی یا اولگیومیکتیک (oligomictic) می‌نامند. در واقع اولیگومیکتیک سنگی مخلوطی است که جنس ذرات آن تقریبا یکنواخت می‌باشد. کنگلومراهایی که ذرات گراول آنها از انواع مختلف خرده سنگها درست شده باشد آن را چند منشائی یا پلی میکتیک کنگلومرا (polymictic) می‌نامند.
تقسیم‌بندی کنگلومراها از لحاظ منشا
کنگلومراها را بر اساس منشا دانه‌ها نیز تقسیم‌بندی می کنند. چنانچه ذرات از خارج حوضه به درون حوضه حمل شوند و رسوب کنند آنرا کنگلومرای خارج سازندگی (extra formational) می‌نامند و اگر منشا دانه‌ها از درون حوضه باشد آن را کنگلومرای درون سازندگی (intra formational) می‌نامند.
فولک ماسه سنگها را بر اساس درصد کانیهای تشکیل دهنده سنگ تقسیم بندی کرده است. در این طبقه بندی از مثلثی که در رئوس آن ۳ حروف Q ، F و R نوشته شده است استفاده میشود. قطب Q شامل انواع کوارتز و متا کوارتزیت بوده ، ولی شامل چرت نمی‌شود. قطب F شامل انواع فلدسپات پتاسیم یا سدیم یا کلسیم به اضافه خرده‌های گرانیتی و گنایسی است.
قطب RF یا R شامل انواع خرده سنگها از قبیل چرت ، اسلیت ، شیست ، خرده‌های ولکانیکی ، سنگ آهک ، ماسه سنگ و غیره می‌باشد. در این طبقه بندی درصد ماتریکس ، سیمان شیمیایی ، گلاکونیک ، فسفاتها ، فسیل‌ها ، کانیهای سنگین ، میکا و ... در نظر گرفته نمی‌شود. بعد از تعیین مقادیر Q ، F و RF در سنگ ، آنها را به درصد تبدیل کرده و بعد از تعیین درصدها و محاسبه نسبت F/RF ، اسم سنگ را بدست می‌آورند.
۱( کوارتز آرنایت (Quartz arenite)
در این نوع سنگ باید مقدار Q بیش از ۹۵٪ ذرات اصلی سنگ باشد.
۲( ساب آرکوز (Subar***e)
اگر بین ۵ تا ۲۵ درصد ذرات اصلی تشکیل دهنده سنگ در قطب F قرار گیرد و مقدار F بیشتر از R باشد، سنگ حاصله ساب آرکوز نامیده میشود.
۳( آرکوز (Ar***e)
آرکوز عبارت از سنگی است که بیش از ۲۵٪ ذرات آن را فلدسپات تشکیل داده و نسبت بین F/RF از ۱/۳ بیشتر می‌باشد.
۴( لیتارنایت (Litharenite)
لیتارنایت سنگی است که بیش از ۲۵٪ ذارت آن در قطب R بوده و نسبت بین F/RF از ۳/۱ کمتر است.
۵( لیتیک آرکوز (Lithic ar***e)
در صورتی که نسبت F/RF بین ۱/۱ تا ۱/۳ باشد، سنگ را لیتیک آرکوز می‌نامند.
فلدسپاتیک لیتارنایت (Feldespatic litharnite)
این واژه هنگامی بکار می‌رود که نسبت F/RF بین ۳/۱ تا ۱/۱ باشد.
۶( ساب لیتارنایت (Sublitharenite)
اگر بین ۵ تا ۲۵ درصد ذرات اصلی تشکیل دهنده سنگ از نوع خرده سنگها باشد و مقدار آنها از فلدسپاتها بیشتر باشد نام سنگ ساب لیتارنایت خواهد بود.
تقسیم بندی‌های ریزتر سنگهای حاوی خرده سنگ:
اگر بعد از محاسبه نام سنگ یکی از اسامی لیتارنایت ، ساب لیتارنایت و یا فلدسپاتیک لیتارنایت باشد، مقدار خرده سنگهای موجود در سنگ را به درصد جدید تبدیل کرده و به روی مثلث دیگری بر اساس این درصد جدید می‌توان نام سنگ را مشخص کرد. اگر جنس خرده سنگها از نوع ولکانیکی باشد، سنگ را ولکانیک آرنایت (Volcanic aernite) و اگر از جنس دگرگونی باشد، فیلارنایت (phillarnite) و اگر رسوبی باشد، سدیمنت آرنایت یا سدآرنایت (Sediment arnite or Sedarenite) می‌نامند.
تقسیم بندی سد آرانایت‌ها:
اگر نام سنگ در قسمت سد آرانایت‌ها قرار بگیرد می‌توان دو مرتبه مقدار خرده سنگهای رسوبی را به دو درصد جدید تبدیل کرده و نام سنگ را بر روی مثلث دیگری مشخص نمود. اگر خرده سنگها بیشتر از نوع چرت باشد، سنگ را چرت آرنایت (Chert-arnite) و اگر بیشتر از نوع آهک باشد، کالک آرنایت (Calc-arnite) و اگر از جنس ماسه سنگی یا شیلی باشد، سنداستون آرنایت و یا شیل آرنایت (Sandstan-arnite or Shale arnite) می‌نامند.
نامگذاری دقیق و توصیف بیشتر ماسه سنگها:
تقسیم بندی‌های ذکر شده بر اساس کانیهای تشکیل دهنده سنگ می‌باشد. برای نامگذاری دقیق و توصیف بیشتر ماسه سنگها ، فولک معتقد است که علاوه بر نام اصلی سنگ باید ۴ خاصیت مهم را در توصیف ماسه سنگها در نظر گرفت تا بتوان آنها را دقیقا از یکدیگر تفکیک نمود. این چهار خاصیت شامل اسم اندازه ذرات تشکیل دهنده سنگ ، سیمان یا سیمان شیمیایی موجود در سنگ ، بلوغ بافتی در سنگ ، عناصر فرعی از قبیل گلاگونیت و غیره است.
دیاژنز ماسه سنگها Sandstone diagensis
دیاژنز (Diagensis) عبارت از کلیة تغییراتی است که در سنگ بعد از رسوبگذاری و قبل از دگرگونی ایجاد میشود. دیاژنز ممکن است زودرس باشد (early diagensis) که درست بعد از رسوبگذاری شروع و ممکن است که تا صد هزار سال طول کشیده و از عمق یک تا صد متری روی رسوبات تأثیر گذارد. دیاژنز دیررس (Late diagenesis) در موقعی که رسوبات در اعماق بیشتر دفن می شوند و در موقع کوهزائی و یا بعد از آن اتفاق می‌افتد.
مهمترین عوامل فیزیکی دیاژنز، فشردگی (Compaction) و انحلال در اثر فشار (Pressure solution)می‌باشند که هر دو بستگی به ضخامت طبقات بالائی دارند.
پروسه ها (عوامل) شیمیائی دیاژنز رسوب کانیهای مختلف که منجر به تشکیل سیمان می شود، انحلال کانیهای ناپایدار و جانشین دانه‌ها توسط کانیهای دیگر را شامل میشود.
پروسههای شیمیایی در مجاورت آب انجام می‌گیرد به طوری که شوری، PH و EH (پتانسیل احیاء کنندگی) آب و توانایی عبور آب از داخل رسوبات (که بستگی به تخلخل و تراوایی دارد) در دیاژنز اهمیت زیادی دارد. آب موجود در تخلخل سنگها در اعماق زیاد به علت تجزیه مواد آلی توسط باکتریها که حالت احیاء کنندگی پیدا میکند و بخاطر انحلال کانیهای ناپایدار و رسوب کانیهای اُتی ژن تغییر میکند. دیاژنز در اعماق زیاد (ضخامت زیاد طبقات بالائی، تا عمق حدود ۰۰۰/۱۰ متری) در جائی که درجه حرارت °c ۲۰۰- °c۱۰۰ می‌باشد ممکن است تا میلیون‌ها سال طول بکشد. از این به بعد پروسههای دگرگونی سنگها شروع میشود.
آب داخل تخلخل (آب داخل تشکیلاتی) (formation water) در مقایسه با آب دریا دارای +Na ، ++Mg ، - - So۴ و+ R کمتر نسبت به – Cl می‌باشد ولی مقدار ++Ca ، ++ Sr و سیلیس آن بیشتر می‌باشد. بعد از کوهزائی، دیاژنز در سنگهای رسوبی در مجاورت آب شیرین که اکسید کننده بوده و PH آن نیز اسیدی می‌باشد صورت می گیرد
منابع: Natilos.iR
1-http://forum.parsigold.com
2-http://www.lenjan.ir
3-http://daneshnameh.roshd.ir