أصل الصخور الرسوبية Origin of Sedimentary Rocks

الجوي العادي. وتوجد ثلاثة عوامل توضح الهيكل العام Framework لمعرفة أصل الصخور الرسوبية:
(1)الحـــــــاضـــر هو مفتــــــاح الماضي: Uniformitarianism
إن الملاحظات الحالية للخطوات الترسيبية تساعد في توضيح أصل الصخور الرسوبية القديمة.
(2) قانون تعاقب الطبقات: Low of Superposition
إن طبقات القطاع الرسوبي تكون الطبقات السفلى هي الأقدم تليها الأحدث فالأحدث في الأعلى ما لم تتعرض لحركات أرضية تغير من هذا النظام (مثل الصدوع والطيات) شكل (8).

بعد نقل المواد الرسوبية ثم ترسيبها تكون هذه المواد مفككة وغير متماسكة ولتماسك هذه الرواسب لتكوين الصخر فإنها تتعرض إلى عدة عمليات تسمى بتغيرات ما بعد الترسيب (عمليات التحور
Diagenessis) ـ Post depositional Changes  ـ
 شكل(4) أهم هذه العمليات هي :

1 ـ التراص ( بالضغط ): Compaction

بتراكم الرسوبيات على مر الزمن يضغط وزن المواد اللاحقة على الرسوبيات السابقة وعندما تنضغط الحبيبات إلى بعضها البعض يتناقص الفراغ الذي يفصلها عن بعضها وهذا التناقص في الحجم في حالة الطفلة قد يصل إلى 40% مما يؤدي إلى شدة تماسكها شكل (5) . لعملية التراص أهمية واضحة في الصخور دقيقة الحبيبات مثل الحجر الطيني.

2 ـ التلاصق ( اللحام ): Cementation.

تحدث عملية التلاصق في الرسوبيات ذات الحبيبات الخشنة والتي يصعب تماسكها بالضغط. وعملية اللحام عبارة عن ترسيب مواد لاحمة بواسطة المياه التي تتخلل الفراغات المتاحة بين الحبيبات ومن أهم المواد اللاحمة الكالسيت شكل (6) والسيليكون وأكاسيد الحديد.

3-التبلور: Crystallization

تتكون في الصخور الرسوبية المتراكمة كيميائياً. تنمو البلورات في هذه الصخور بطريقة متشابكة Interlocking وتتداخل مع بعضها  كما في شكل(7) .
 

(3) أساس أصل الأفقية: Principle of Original Horizontality
إن الصخور الرسوبية عادة تترسب على هيئة طبقات في وضع أفقي أو قريبة منه. وذلك عندما تطوى أو تميل عن الأفقية يلاحظ أن النشوة بدأ يظهر عليها. وقد قسمت الصخور الرسوبية بناء على ظروفها الفيزيائية والكيميائية إلى قسمين هما:
(1) خارجي النشأة: Exogenetic Rocks
هي الصخور الفتاتية التي تكونت حبيباتها من تفتت صخور سابقة التوين وتكونت بطريقة فيزيائية (طبيعية).
(2) داخلي النشأة: Endogenetic Rocks
هي الصخور المتبلورة Crystalline وغير المتبلورة Amorphous ترسبت من المحاليل وتشمل الترسبات المحلية (الملح الصخري، الجبس، الإنهيدرايت). كذلك يمكن تقسيم الصخور الرسوبية على حسب أماكن تواجدها إلى قسمين هما:
(1) داخل حوضيه: Intrabasinal Rocks
هي التي تشكلت في الأحواض الرسوبية وكذلك تم تجميعها في تلك الأحواض وتشمل الصخور الرسوبية الكيميائية والكيميائية الحيوية.
 (2) خارج حوضيه: Extrabasinal Rocks
هي التي تشكلت خارج الحوض الترسيبي ثم جلبت إلى داخل الحوض الترسيبي وتشمل الرواسب القارية Terrigenous Sediments.

إن أصل وتجمع الصخور الرسوبية يُعتقد أنه سهلاً. ولذا نجد أن الرمال والطين حملت بواسطة مياه الأنهار والرياح إلى البحار. وكذلك نجد أن عمليات التحور (النشأة المابعدية) المختلفة يمكن أن تغير من هذه الصخور الرسوبية.

إن الصخور الرسوبية تتكون في الغالب من ثلاثة أنواع رئيسية وتشكل 95% من مجموع الخصور الرسوبية وهي:
(1) صخور الطين : Claystone Rocks وتشكل 65% .
(2) صخور الرمل: Sandstone Rocks وتشكل 20 ـ 25%.
(3) صخور الكربونات: Carbonate Rocks وتشكل 10 ـ 15%

أكثر أنواع الصخور الرسوبية شيوعاً هي صخور الطين. وإن صغر حجم حبيباتها (أقل من 0.062مم) يشكل صعوبة في دراستها وفهمها ... وإن من أشهر أنواعها ذو اللون الرمادي والأسود نظراً لاحتوائها على البقايا العضوية. ومن أنواعها الاليت Illite والمونتموريلايت Montmorillite وأن أهم مكوناتها هو الكوارتز و الفلسبار والمعادن الثانوية.
أما بالنسبة لأحجار الرمل فإن كبر حجم حبيباتها (من 2 إلى 0.062مم) يساعد على معرفة مكوناتها بسهولة وخصوصاً باستخدام الميكروسكوب ( المجهر العادي). كذلك نجد أن طبقاتها تحتوي على العديد من التراكيب الرسوبية مثل التطبق العادي و التطبق المتقاطع و التطبق المتدرج وعلامات النيم. وهذه جميعها توضح الظروف البيئية المختلفة التي تكونت فيها. وتعتبر أحجار الرمل من الصخور المهمة نظراً لأنها تمد نصف إنتاج العالم من البترول والغاز الطبيعي. وأن من أهم مكوناتها الكوارتز و الفلسبار وقطع الصخور الأخرى.
وكذلك صخور الكربونات فهي غالباً ما تتكون من الحجر الجيري و الدولُومايت النقي (أي تتكون أساساً من بلورات كربونات الكالسيوم ـ كالسيت وأراجونايت CO3 Ca أو الدولُومايت ( Ca Mg (Co3)2. وتحتوي على أقل من 5% من المعادن الغير قابلة للإذابة ف يحمض الهيدروكلوريك المخفف. وهذه النقاوة ناتجة من الخواص البيولوجية الأصل. لكن نجد أنها تحتوي على الأنواع المختلفة من الأحافير. وأن الدولُومايت غالباً ما يتشكل بعد تكون الحجر الجيري نتيجة لإحلال معدن المغنيسيوم التدريجي محل معدن الكالسايت شكل(9). يوجد العديد من أنواع الصخور

الرسوبية والتي تشكل نسبة بسيطة جداً وهي: المتبخرات والتي منها الهالايت والجبس والانهيدرايت كذلك الفوسفات والشيرت ورواسب الحديد.

(شكل 8)

عملية التصخر: Lithification

إن التفاعل الناتج من التكسير الكيميائي يتطلب حرارة عالية للمعادن المكونة للصخور النارية والمتحولة عندما يحدث التفاعل في بيئة مائية درجة حرارة وضغط منخفضين. ونتيجة لهذا التفاعل قسم إلى ثلاثة أقسام هي :

(1) طبقات السيليكات مثل الكأولينات والمونتمورلونايت.
(2) السيليكا في المحلول H4 SIO4.
(3) أيونات الصوديوم Na، والبوتاسيوم K، والكالسيوم Ca، والمغنيسيوم Mg في المحلول.

أما الحديد Fe فينطلق من تكسير المعادن القلوية ويحصل له أكسدة سريعاً ويترسب على هيئة Fe(OH)3 ليعطي جيوثايت Goethite أو هيماتايت. وبعض
هذه التفاعلات كالتالي:
i(Ca,Na)(Mg,Fe,Al)(Si,Al)2O6 +H2O +H 
  Na&Ca <------
+H2 SiO4 + Na + Ca +Fe (OH)3
Ca Al2 Si2 O8 + H2O + H -------> Ca + H2SiO4+ Ca
3K Al Si3 O8 +12H20+ 2H ------> KAl3Si3O10(OH)2+2K+6H4 SiO4
حيث أن المسكوفايت يتحول إلى كأولينايت بالتفاعل التالي:
2K Al3 Si3 O10 (OH)2+3H2O+2H-----> 3Al2 Si2 (OH)4+2K

أما الصخور الرسوبية الحتاتية تتكون أساساً من معادن متشكلة ومقاومة مثل الكوارتز و الفلسبار البوتاسي والميكا وقليل من البلاجيوكليز ونسبة بسيطة من الجارنت و الزركون و الماجنتايت.

أما الصخور الرسوبية الكيميائية ( الغير عضوية ) والناتجة من الترسيب العضوي والغير عضوي للمعادن يفسر على أساس المبادئ الكيميائية و الفيزوكيميائية والتي تتشكل عند درجة حرارة 25ْ وتحت الضغط الجوي العادي. ومثل هذا التجمعات تعكس تركيز الأيونات في المحاليل وظروف الحرارة والضغط وكذلك ملوحة الأحواض الترسيبية. فمثلاً قطاع طبقات المتبخرات يرجع إلى تركيز الأيونات في المحاليل المشبعة. والأمثلة عدة للترسيب الكيميائي الشائع للكالسيت والأرجونايت والجبس و الانهيدرايت والهالايت وكذلك المتكونات الرسوبية الحديدية للهيماتايت Hematite والماجنتايت Magnetite والسيدرايت Sidrite والانكرايت Ankerite بالإضافة إلى الشيرت Chert وتعتبر نتاجاً للترسيب الكيميائي

إن معادن الصخور الرسوبية يمكن تقسيمها إلى قسمين رئيسيين هما:
1ـ المعادن المقاومة للتكسير الميكانيكي والكيميائي لدورة (لعملية) التجوية.
2ـ المعادن المتشكلة حديثاً والناتجة من التجوية الكيميائية.

إن المقاومة النسبية للمعادن الناتجة من التجوية موضحة في الجدول (2). لذا نجد أن الكوارتز Quartz يعتبر واحداً من أكثر المعادن مقاومة للتجوية الميكانيكية والكيميائية بينما الأولوفين Olivine يمكن تحلله كيميائياً (Alteration). لكن نجد أن المعادن الواقعة بين الكوارتز و الأولوفين توضح مقاومة متوسطة خلال عملية التجوية وهو يماثل سلسلة باون Bowen Reaction لاحظ شكل(24) وهذا التشابه يدل على أن المعادن المتشكلة عند درجة حرارة منخفضة عند تبلور الصهير تعتبر مقاومة عند درجة الحرارة والضغط العاديين (الظروف المناخية).

التركيب المعدني : Mineralogical Composition

 وصف مختصر للأنواع الرئيسية للصخور الرسوبية
 يمكن تقسيم الصخور الرسوبية حسب طريقة تكوينها ونشأتها إلى ثلاثة أقسام رئيسية وهي كالتالي:
1) صخور رسوبية ميكانيكية النشأة Mechanically Formed Sediments
2) صخور رسوبية كيميائية النشأة      Chemically Formed Sediments
3) صخور رسوبية عضوية النشأة      Organically Formed Sediments

1) صخور رسوبية ميكانيكية النشأة :
 وتشمل كل الصخور التي تتكون من قطع وفتات الصخور سابقة للتكوين والتي يتم نقلها بواسطة الرياح  أو المياه الجارية أو الثلاجات أو غيرها إلى أماكن ترسيبها ثم تتماسك وتتصلد.

2) صخور رسوبية كيميائية النشأة:
 تتكون هذه الصخور نتيجة ترسيبها من محاليل تحتوي على مواد مذابة وعندما ترتفع درجة تركيزها   نتيجة تبخر هذه المحاليل. قد تتكون الرواسب نتيجة لتفاعل كيميائي بين مكونات هذه التحاليل.

3) صخور رسوبية عضوية النشأة:
تتكون هذه الصخور نتيجة لتكدس البقايا الأصلية الحيوانية والنباتية المختلفة من الكائنات الحية بعد موتها مثل الهيكل العظمى والمحارات والأصداف ثم تماسكها وتصلدها. كذلك أوراق الأشجار وجذوعها وغصونها التي قد تترسب بين طبقات الصخور الرسوبية الأخرى ثم تتحلل.

القشرة الأرضية ... ذلك الجزء من الأرض ، الذي يغلف كتلتها الصلبة ويمتد لعمق عدة أميال من سطحها ، والذي يرتفع في بعض المناطق بانيا جبالا شاهقة ، أو ينخفض في مناطق أخرى ليكون الأغوار وأعمق البحار ... القشرة الأرضية تتكون من الصخور النارية والتي ينتج عن تعرضها لعوامل مختلفة تكون الصخور الرسوبية والمتحولة .

ومن ذلك يمكن أن نعرف الصخر بأنه : كل مادة صلبة تكون جزءا من القشرة الأرضية وتتكون من معدن أو عدة معادن أو من مادة عضوية . 

ويمكن تقسيم الصخور حسب نشأتها إلى ثلاثة أقسام هي :    

الصخور النارية

هي تلك الصخور التي تكونت نتيجة تصلب المادة المنصهرة، اما في اعماق سحيقة مكوتة الصخور النارية الجوفية، او عند اعماق ضحلة فتتكون الصخور تحت السطحية او على سطح الارض مباشرة فتتكون الصخور البركانية.

الخصائص العامة للصخور النارية:

1-                                     توجد على هيئة كتل لها اشكال مختلفة

2-                                      تتكون في معظم الاحوال من مغادن متبلورة

3-                                      وجود خامات معدنية

4-                                      لا تحوي حفريات

أشكال الصخور النارية

1-             السد: يتكون بتداخل السائل الصهاري موازيا لاسطح الطبقات

2-              القاطع: ينشاء بتداخل السائل الصهاري في شكل الواح رآسية قاطعة اسطح الطبقات

3-              الكتل العميقة: كتل ضخمة تشكل جذور سلاسل الجبال و تمتد لمئات الكيلومترات

4-              الدعامة: كتل عميقة تعتبر اجزاء من الكتل العميقة

5-              البراكين: ينشأ بتخارج الصهارى على سطح الارض مكونة اشكال قمعية ( صورة توضيحية )

التركيب المعدني للصخور النارية: و تقسم الى نوعين:

1:    معادن ابتدائية: تتكون مباشرة من السائل الصهاري اثناء برودتة:

1-                                                             معادن اساسية:معادن فلسية(الكوارتز، الفلسبارات، الفلسباثويد)، مافية(اوليفين، البيروكسين، الامفيبول، الميكا)

2-                                                              معادن اضافية (اباتيت، زركون)

2:     معادن ثانوية: ناتجة من تغير او تحول المعادن الابتدائية مثل كاولين و كلوريت

نسيج الصخور النارية : الشكل الناتج عن تراص الحبيبات المكونة للصخر و تقسم الى

 خشن التحبب جدا، خشن التحبب، متوسط التحبب، دقيق التحبب

تصنيف الصخور النارية

الصخور الرسوبية

تنشأالصخور الرسوبية من ترسيب المواد المفتتة أو الذائبة في الماء والتي تنتج من تعرض الصخور المختلفة لعوامل التجوية وتؤدي التعرية الطبيعية الى التفتت المكانيكي للصخور.

الخصائص العامة للصخور الرسوبية:

1-             صخور هشة

2-              الطبقات

3-              وجود حفريات

4-              تتكون من حبيبات مستديرة او من بلورات معدنية

5-              تحوي كثير من الخامات المعدنية

6-              ألوان فاتحة

7-             لها تراكيب خاصة : علامات النيم، شقوق الطين

تصنيف الصخور الرسوبية

1-             صخور رسوبية ميكانيكية التكوين: تتكون من حبيبات المعادن الناتجة من التفتت الميكانيكي لجميع أنواع الصخور، و نقل المواد المفتتة بفعل المياه أو الهواء أو الجليد الى احواض الترسيب.و تقسم على اساس حجم الحبيبات:

2-             صخور رسوبية كيميائية التكوين: تتكون نتيجة ترسيب بعض المركبات الذائبة في المحاليل المائية  بعمليات التبخر، او نتيجة تغير الوسط الكيميائي الحاوي لها:

•                الصخور الرسوبية الجيرية: الحجر الجيري و الدولوميت

•            الصخور الرسوبية الملحية:مثل ملح الطعام و الجبس(كبريتات الكالسيوم و الانهدريت (كبريتات الكالسيوم اللامائية)

•            الصخور الرسوبية السليكية: ترسيب مادة السليكا من المحاليل الغروية مثل حجر الصوان (الفلنت)

3-             الصخور الرسوبية الكيميائية-المكانيكية التكوين: مزيج من مواد كيميائية النشأة (كربونات الكالسيوم) مع مواد ميكانيكية النشأة(الغرين)، مثل(المارل)

4-              صخور رسوبية عضوية التكوين: تراكم بقايا المواد العضوية التي خلفتها الحيوانات أو النباتات التي تعيش في البحار أو اليابسة، و كذلك عمليات التحلل( تفحم النباتات و تحلل بقايا الهياكل الحيوانية). ومن هذه الصخور:

•             الحجر الجيري العضوي او المرجاني: هياكل الحيوانات البحرية المكونة من كربونات الكالسيوم

•           الفوسفات: تراكم و تحلل الهياكل الحيوانية البحرية (فوسفات الكالسيوم)

•            الفحم: ينتج عن تفحم النباتات التي تتعرض للدفن السريع فيمنع من تفاعلها مع الاكسجين الجوي و بالتالي يتم الاحتفاظ بالكربون.

تراكيب الصخور الرسوبية:

1-             التطبق: ميل مكونات الصخور ان تأخذ وضع افقي في شكل طبقات

2-              التطبق المتدرج: الحبيبات الكبيرة تكون لأسفل ثم تعلوها الاصغر حجما

3-              التطبق المتقاطع: تقاطع مستويات التطبق مع مستوى الترسيب(مع اتجاه التيار)

4-              التصفح: وجود الصخر على شكل رقائق متوازية بسماكة تقل عن 2 مم

5-              علامات النيم: تموجات على سطح الرسوبيات نتيجة تعرضها للرياح او الماء

6-              شقوق الطين: عند تعرض الرسوبيات الطينية لفترة جفاف بعد فترة بلل

الصخور المتحولة

هي صخور كانت في الاصل نارية أو رسوبية، حدث لها تغير في الشكل او التركيب المعدني او كليهما- صخور متحولة-  وذلك نتيجة تأثير الضغط العالي او الحرارة الشديدة او كلاهما او تاثير المحاليل الكيميائية،  عمليات التحول تحدث للصخر و هو في حالته الصلبة.

الخصائص العامة:

1-             تحمل بعض الخصائص و التراكيب الاصلية قبل التحول (التطبق، الحفريات)

2-              ظهور معادن جديدة

3-              التورق : اعادة تشكيل و ترتيب المعادن (المسطحة)بحيث تكون اكثر توازيا

4-              تتواجد في الاماكن النشطة تكتونيا

5-              اشكال والوان متعددة

عوامل التحول:

1-             الحرارة

2-              الضغط

3-              المحاليل النشطة كيميائيا

أنواع التحول:

1-             التحول الحراري:مثل تحول الرخام من الدلومايت و تحول الهورنفلس من   الصخور الجيرية، وهو محدود الانتشار

2-              التحول الديناميكي: ناتج عن الضغط الذي يؤدي الى تكسير او تراص الصخور مثل الميلونيت

3-              التحول الدناميكي- الحراري( الاقليمي): يحدث بتأثير مشترك لكل من الضغط و الحرارة مثل النيس و االشيست، ويكون واسع الانتشار

4-              التحول الذاتي: ينتج بفعل النشاط الكيميائي للسوائل الحارة و الغازات مثل صخور السربنتبنبت

نسيج التحول: الشكل الناتج عن وجود الحبيبات او البلورات المطونة للصخر بطريقة خاصة بجانب بعضها، و للصخور المتحولة 3 أنسجة رئيسية:

1-             النسيج الغير متورق: ينتج من التحول الحراري الذي يؤدي الى اعادة تبلور المكونات المعدنية للصخر الاصلي قبل التحول دون تغير شكل الحبيبات

2-              النسيج المتورق: ينتج من التحوب الاقليمي، يتميز بوجود صفوف من بلورات تتراص على هيئة رقائق او احزمة متوازية، الشستوزي –النيسوزي

3-              نسيج الضغط الديناميكي: ينتج من تاثير الضغط الموجه، و نظرا لعدم تجانس التركيب الصخري، ينتج من ذلك نسيج فتاتي دقيق او خشن او نسيج على شكل عدسات طولية عامود على اتجاه الضغط .