سنگ ها از موادی به نام مواد معدنی تشکیل شده اند. هر ماده جامد طبیعی با ترکیب شیمیایی مشخص، کانی نامیده می شود. به عنوان مثال، یک سنگ معمولی مانند گرانیت از چندین ماده معدنی در کنار هم تشکیل شده است که بیوتیت، فلدسپات و کوارتز هستند.
تمام سنگ ها در لیتوسفر زمین تشکیل می شوند که شامل پوسته زمین و قسمت بالایی گوشته آن می شود، جایی که یک سنگ نیمه مذاب به نام ماگما بسیار آهسته در زیر پوسته جریان دارد.
سنگ ممکن است سخت یا نرم و در رنگ های متنوع باشد. به عنوان مثال، گرانیت سخت است، سنگ صابون نرم است. گابرو سیاه است و کوارتزیت می تواند سفید شیری باشد. سنگ ها ترکیب مشخصی از مواد معدنی ندارند. فلدسپات و کوارتز رایج ترین کانی های موجود در سنگ ها هستند.
از آنجایی که بین سنگ ها و شکل زمین، سنگ ها و خاک ها رابطه نزدیکی وجود دارد، یک جغرافیدان به دانش اولیه سنگ ها نیاز دارد. پترولوژی اصطلاحی است که برای اشاره به مطالعه علمی سنگ ها استفاده می شود. بخش بسیار ضروری زمین شناسی است.
انسان در طول تاریخ خود از سنگ استفاده کرده است. فلزات سنگی و کانی ها در تمدن بشری بسیار مهم بوده اند. آنها به ما در توسعه فناوری های جدید کمک می کنند و در زندگی روزمره ما استفاده می شوند. استفاده ما از سنگ ها و مواد معدنی شامل مصالح ساختمانی، لوازم آرایشی و بهداشتی، اتومبیل ها، جاده ها و لوازم خانگی است.
برخی از پرکاربردترین سنگ ها و کاربردهای آنها در زندگی روزمره ما:
دانه های معدنی سنگ ها را تشکیل می دهند. سنگ ها جامدات همگنی هستند که از آرایش منظم ترکیبات شیمیایی به وجود می آیند. پیوندهای شیمیایی مسئول نگه داشتن سنگدانه های تشکیل دهنده سنگ هستند. نحوه تشکیل سنگ تعیین کننده نوع فراوانی کانی در سنگ است.
سیلیس یکی از اجزای موجود در سنگ های بسیار زیاد است. این یک ترکیب اکسیژن و سیلیکون است. 74.3 درصد از پوسته زمین توسط این ترکیب تشکیل شده است. تشکیل بلورهایی از این کانی و سایر ترکیبات سنگی وجود دارد. نامگذاری سنگها و نیز بیان خواص آنها بر اساس نسبت سیلیس و سایر کانیها تعیین می شود.
طبقه بندی سنگ ها بر اساس عواملی مانند:
این ویژگی‌های فیزیکی سنگها ناشی از فرآیندهای تشکیل سنگ است. نوع سنگ ها با گذشت زمان می توانند تغییر کنند. این با چرخه سنگ که یک مدل زمین شناسی است توضیح داده می شود. این منجر به سه کلاس سنگ کلی می شود: دگرگونی، رسوبی و آذرین.
این کلاس ها بیشتر به زیر کلاس های زیادی تقسیم می شوند. افزایش یا کاهش نسبت مواد معدنی در یک سنگ ممکن است باعث تغییر سنگ از یک طبقه به طبقه دیگر شود.
انواع مختلفی از سنگ ها وجود دارد که بر اساس نحوه تشکیل آنها در سه خانواده دسته بندی می شوند. آن ها هستند:
از آنجایی که سنگ های آذرین از ماگما و گدازه های داخل زمین تشکیل می شوند، به عنوان سنگ های اولیه شناخته می شوند. سنگهای آذرین (Ignis – در لاتین به معنی آتش) زمانی تشکیل می‌شوند که ماگما سرد و جامد می‌شود. هنگامی که ماگما در حرکت رو به بالا سرد می شود و به صورت جامد در می آید به آن سنگ های آذرین می گویند. فرآیند سرد شدن و انجماد می تواند در پوسته زمین یا در سطح زمین اتفاق بیفتد. سنگهای آذرین که از گدازه‌های داغ قرمز بالای سطح زمین تشکیل می‌شوند، سنگهای اکستروژن نامیده می‌شوند. سنگهای آذرین که از گدازه‌های ریزش شده از آتشفشان‌های زیر آب تشکیل می‌شوند نیز جزو سنگهای بیرون‌گر طبقه‌بندی می‌شوند. شکل ظاهری تمام سنگ های آذرین بیرون زده به دو عامل اصلی بستگی دارد: سرعت سرد شدن گدازه یا ماگما و اینکه حاوی چه موادی است.
سنگ های آذرین بر اساس بافت طبقه بندی می شوند. بافت به اندازه و آرایش دانه ها یا سایر شرایط فیزیکی مواد بستگی دارد. اگر مواد مذاب به آرامی در اعماق زیاد سرد شوند، دانه های معدنی ممکن است بسیار بزرگ باشند. خنک شدن ناگهانی در سطح باعث ایجاد دانه های ریز و صاف می شود. شرایط متوسط خنک‌سازی منجر به اندازه‌های متوسط دانه‌هایی می‌شود که سنگهای آذرین را تشکیل می‌دهند. گرانیت، گابرو، بازالت پگماتیت، برش‌های آتشفشانی و توف از نمونه‌های سنگهای آذرین هستند.
این سنگ ها به دو زیر گروه تقسیم می شوند:
اندازه کریستال هایی که سنگ های آذرین بیرون را تشکیل می دهند به سرعت سرد شدن گدازه بستگی دارد. هنگامی که به سرعت سرد می شود، زمان کافی برای تشکیل کریستال های بزرگ وجود ندارد. سنگ های تشکیل شده از گدازه ای که کندتر سرد می شوند، کریستال های بزرگ تری دارند. برخی از فوران های آتشفشانی شدید گدازه های پر از گاز را بیرون می اندازند. گدازه در حالی که هنوز در هوا است به سرعت سرد می شود و گازهای داخل آن را به دام می اندازد. سنگ هایی که از این طریق تشکیل می شوند پر از سوراخ هستند. دو نمونه از این نوع سنگ ها پوکه و اسکوریا هستند.
کلمه sedimentary از کلمه لاتین Sedimentum به معنای ته نشین شدن گرفته شده است. سنگهای (آذرین، رسوبی و دگرگونی) سطح زمین در معرض عوامل برهنه‌کننده قرار گرفته و به اندازه‌های مختلفی از قطعات شکسته می‌شوند. چنین قطعاتی توسط عوامل برون زا مختلف منتقل شده و رسوب می شوند. این رسوبات از طریق تراکم به سنگ تبدیل می شوند. این فرآیند لیتیفیکاسیون نامیده می شود. در بسیاری از سنگهای رسوبی، لایه‌های رسوبی ویژگی‌های خود را حتی پس از سنگ‌سازی حفظ می‌کنند. از این رو، ما تعدادی لایه با ضخامت های متفاوت را در سنگ های رسوبی مانند ماسه سنگ، شیل و غیره مشاهده می کنیم.
سنگ های رسوبی بسته به نحوه تشکیل به سه گروه عمده تقسیم می شوند:
کلمه دگرگونی به معنای "تغییر شکل" است. این سنگ ها در اثر تغییر فشار، حجم و دما (PVT) تشکیل می شوند. دگرگونی زمانی اتفاق می‌افتد که سنگها توسط فرآیندهای تکتونیکی به سطوح پایین‌تر فرو می‌روند یا زمانی که ماگمای مذاب که از پوسته بالا می‌رود با سنگهای کریستالی تماس پیدا می‌کند یا سنگهای زیرین تحت فشار زیادی توسط سنگهای پوشاننده قرار می‌گیرند. دگرگونی فرآیندی است که در آن سنگهای از قبل تثبیت شده، دچار تبلور مجدد و سازماندهی مجدد مواد در سنگهای اصلی می‌شوند.
اختلال مکانیکی و سازماندهی مجدد کانی های اولیه درون سنگ ها به دلیل شکستن و خرد شدن بدون تغییرات شیمیایی محسوس را دگرگونی دینامیکی می نامند.
مواد سنگ ها در اثر دگرگونی حرارتی از نظر شیمیایی تغییر کرده و تبلور مجدد می کنند. دو نوع دگرگونی حرارتی وجود دارد
در دگرگونی تماسی، سنگها با ماگما و گدازه‌های گرم نفوذی تماس پیدا می‌کنند و مواد سنگی در دمای بالا متبلور می‌شوند. اغلب مواد جدیدی از ماگما یا گدازه به سنگ ها اضافه می شوند.
در دگرگونی منطقه ای، سنگ ها به دلیل تغییر شکل ناشی از برش زمین ساختی همراه با دما یا فشار بالا یا هر دو، دچار تبلور مجدد می شوند.
در فرآیند دگرگونی در برخی از سنگ ها دانه ها یا کانی ها به صورت لایه ها یا خطوط قرار می گیرند. به چنین آرایشی از کانی ها یا دانه ها در سنگ های دگرگونی ، شاخ و برگ یا خط بندی می گویند. گاهی اوقات، کانی ها یا مواد گروه های مختلف را در لایه های نازک تا ضخیم متناوب قرار می دهند که در سایه های روشن و تیره ظاهر می شوند. به چنین ساختاری در سنگ های دگرگونی ، باندینگ و به سنگ های دارای نواری ، سنگ های نواری می گویند. انواع سنگ های دگرگونی به سنگ های اصلی که در معرض دگرگونی قرار گرفته اند بستگی دارد.
سنگ های دگرگونی به دو گروه عمده سنگ های برگ دار و سنگ های غیربرگی طبقه بندی می شوند.
این سنگها از نظر ساختار به دو قسمت دیگر تقسیم می شوند:
گنیس، گرانیت، سینیت، تخته سنگ، شیست، مرمر و کوارتزیت نمونه‌هایی از سنگهای دگرگونی هستند.
سنگ ها برای مدت طولانی به شکل اولیه خود باقی نمی مانند اما ممکن است دچار دگرگونی شوند. چرخه سنگ یک فرآیند پیوسته است که از طریق آن سنگ های قدیمی به سنگ های جدید تبدیل می شوند. چرخه سنگ مجموعه ای از تغییرات است. سنگ آذرین می تواند به سنگ رسوبی یا سنگ دگرگونی تبدیل شود. سنگ رسوبی می تواند به سنگ دگرگونی یا سنگ آذرین تبدیل شود. سنگ دگرگونی می تواند به سنگ آذرین یا رسوبی تبدیل شود.
سنگ های آذرین سنگ های اولیه هستند و سنگ های دیگر (رسوبی و دگرگونی) از این سنگ های اولیه تشکیل می شوند. سنگ آذرین زمانی تشکیل می شود که ماگما سرد می شود و کریستال می سازد. ماگما مایع داغی است که از مواد معدنی ذوب شده ساخته شده است. این مواد معدنی زمانی که سرد می شوند می توانند کریستال ایجاد کنند. سنگ آذرین می تواند در زیر زمین تشکیل شود، جایی که ماگما به آرامی سرد می شود. یا، سنگ آذرین می تواند در بالای زمین، جایی که ماگما به سرعت سرد می شود، تشکیل شود.
وقتی ماگما روی سطح زمین می ریزد، گدازه نامیده می شود. این همان ماده سنگی مایعی است که می بینیم از آتشفشان ها بیرون می آید. در سطح زمین، باد و آب می توانند سنگ را به تکه تکه کنند. آنها همچنین می توانند قطعات سنگ را به مکان دیگری حمل کنند. معمولاً تکه‌های سنگی که رسوب نامیده می‌شوند، از باد یا آب می‌ریزند تا لایه‌ای ایجاد کنند. این لایه را می توان در زیر لایه های دیگر رسوبات مدفون کرد. پس از مدت زمان طولانی، می توان رسوبات را به هم چسباند و سنگ رسوبی ساخت. به این ترتیب سنگ آذرین می تواند تبدیل به سنگ رسوبی شود.
تمام سنگ ها را می توان گرم کرد. اما گرما از کجا می آید؟ در داخل زمین، گرمای ناشی از فشار وجود دارد (دست های خود را به شدت به هم فشار دهید و گرما را احساس کنید). گرمای ناشی از اصطکاک وجود دارد (دست های خود را به هم بمالید و گرما را احساس کنید). همچنین گرمای حاصل از فروپاشی رادیواکتیو (فرآیندی که به ما نیروگاه های هسته ای می دهد که برق تولید می کنند) وجود دارد.
گرما سنگ را می پزد. سنگ پشتی ذوب نمی شود، اما تغییر می کند. کریستال ها را تشکیل می دهد. اگر از قبل کریستال داشته باشد، کریستال های بزرگتری را تشکیل می دهد. به دلیل این تغییرات سنگ به آن دگرگونی می گویند. به آن تغییر دگردیسی می گویند. دگردیسی می تواند در سنگ ها زمانی رخ دهد که در دمای 300 تا 700 درجه سانتیگراد گرم شوند.
هنگامی که صفحات تکتونیکی زمین به اطراف حرکت می کنند، گرما تولید می کنند. وقتی با هم برخورد می کنند، کوه می سازند و سنگ را دگرگون می کنند.
چرخه سنگ ادامه دارد. کوه‌های ساخته شده از سنگهای دگرگونی را می‌توان شکست و توسط نهرها شسته شد. رسوبات جدید این کوه ها می توانند سنگ های رسوبی جدیدی بسازند.
چرخه سنگ هرگز متوقف نمی شود.
