سنگ آهک - دولومیت

تعداد بازدید:۶۸۷۶

سنگ آهک (Limestone):

 سنگ آهک از جمله سنگهای کربناته با فرمول شیمیایی Caco3  است که فرآیندهای زیست شیمیایی و آلی در تشکیل این سنگها اهمیت زیادی دارند، هر چند ته نشست شیمیایی در شرایطی خاص از آب دریا نیز انجام می شود. پس از رسوبگذاری، فرآیندهای فیزیکی و شیمیایی و دیاژنز به طور قابل توجهی رسوب کربناته را تحت تاثیر قرار می دهد. این سنگها در تمام ادوار زمین شناسی از پرکامبرین به بعد یافت می شوند و منعکس کننده ی تغییرات انجام شده از طریق تکامل و انقراض بی مهرگان با اسکلتهای کربناته می باشند.

سه جز اصلی تشکیل دهنده  سنگهای آهکی: دانه های کربناته (دانه های اصلی شامل بیوکلاستها ( دانه های اسکلتی و فسیلها)، ااییدها، پلوییدها و اینتراکلاستها هستند) ؛ گل آهکی یا ماتریکس ( کلسیت ریز بلور) و سیمان ( کلسیت اسپاری و کلسیت فیبری) می باشد. برخی از سنگهای آهکی به شکل برجا، توسط رشد اسکلتهای کربناته مانند سنگ های آهکی ریفی تشکیل شده، یا توسط به دام انداختن و اتصال رسوب  بوسیله ی فرشهای میکروبی ( پیشتر فرشهای جلبکی گفته می شد) مانند استروماتولیتها و لامینه های میکروبی شکل می گیرند. سنگهای آهکی به دلیل تخلخل و نفوذ پذیری مطلوب امروزه سنگ مخزن نفت و گاز در بسیاری از نقاط جهان می باشند. سنگهای آهکی نیز میزبان رسوبات سولفید سرب و روی اپی ژنتیک از نوع دره می سی سی پی هستند. در مقیاس وسیع، گسترش رسوبگذاری کربناتها با بالا بودن سطح دریا در جهان انطباق دارد. چندین عامل در رسوبگذاری کربنات کلسیم نقش بسازیی دارد که می توان به: درجه حرارت، شوری، عمق آب و ورود رسوبات تخریبی به محیط اشاره کرد.  

کانی شناسی کربنات کلسیم:

 دو کانی فراوان کربنات کلسیم شامل آراگونیت با سیستم تبلور ارتورمبیک و کلسیت با سیستم تبلور تری گونال است. آراگونیت معمولا دارای مقدار خیلی کمی منیزیم است (کمتر از 5000 پی پی ام ) و در درجه حرارت و فشار سطحی ناپایدار است و با گذشت زمان به کلسیت تبدیل می شود. کلسیت دارای دو نوع کم و پر منیزیم است و پایدارتر از آراگونیت است. در این بین کلسیت کم منیزیم از همه پایدارتر است و تمام رسوبات کربناته ای که دارای کانی شناسی اولیه مخلوط هستند در طی دیاژنز به کلسیت کم منیزیم مبدل می شوند. دانه های کربناته در رسوبات امروزی از آراگونیت، کلسیت پر منیزیم و کلسیت کم منیزیم تشکیل شده اند. سنگهای آهکی به شکل معمول فقط از کلسیت کم منیزیم تشکیل شده اند که ترکیب اولیه آراگونیتی داشته و توسط کلسیت جانشین شده است و منیزیم از کلسیت اولیه پر منیزیم دفع می شود. دانه های آراگونیتی به ندرت حفظ می شوند و تنها در گلسنگ های نفوذناپذیر نسبت به سنگهای آهکی فسیلها بیشتر است. در برخی سنگهای آهکی سوراخهایی ( قالبها) وجود دارد که فسیلها و ااییدهای آراگونیتی اولیه هستند که انحلال پیدا کرده اند.

اجزای تشکیل دهنده سنگ آهک:

  • دانه های اسکلتی: بیوکلاستها و فسیلها تشکیل دهنده های اصلی بسیاری از سنگ های آهکی فانروزوییک هستند. انواع دانه های اسکلتی به عوامل محیطی در طی رسوبگذاری وابسته اند ( مانند دمای آب، عمق و شوری) همچنانکه به وضعیت تکامل بی مهرگان و تنوع زمانی آنها نیز بستگی دارد. گروه های  زیستی  اصلی که عناصر اسکلتی را تشکیل می دهند شامل نرمتنان ( دوکفه ایها و گاستروپودها)، براکیوپودها، مرجانها، خارپوستان ( بخصوص کرینوییدها)، بریوزواها، جلبکهای آهکی، استروماتوپرویید و فرامینیفرها هستند. 

 

 دانه های غیر اسکلتی:

•   پلوییدها دانه های کروی تا کشیده ای از میکرایت ( گل آهکی) هستند که عموما کمتر از یک میلیمتر طول دارند. از نظر منشاء آنها به صورت مدفوعی یا فکال یا حاصل از دگرسانی بیوکلاستها هستند.

•   اینتراکلاستها خرده هایی از رسوبات کربناته ی حمل و نقل شده هستند. بسیاری از آنها به شکل فلس یا پوسته هستند که تا حدود چندین سانتی متر طول دارند و منشاء آنها ناشی از خشک شدگی گلهای کربناته پهنه کشندی یا فرسایشی که بلافاصله بعد از رسوبگذاری می باشد، مخصوصا زمانیکه طوفان باشد این دانه ها ایجاد می شوند. " کنگلومراهای درون سازندی" بدین شکل تشکیل شده اند و گاهی اوقات کنگلومرای گوه ای یا پولک­سنگ ( flakestone) نامیده می شوند.

•  دانه های تجمعی حاوی چندین دانه ی کربناته است که در طی رسوبگذاری همراه با هم سیمانی شده اند.

•   ااییدها دانه های  پوشش دار کروی شکل و متحدالمرکز در اندازه ی آنها بین 2/0 تا 5/0 میلیمتر است اما تا چندین میلیمتر قطر نیز می رسد. ساختهای بزرگتر از دو میلیمتر پیزویید یا پیزولیت نامیده می شود. بیشتر ااییدهای دریاهای امروزی از آراگونیت تشکیل شده اند  اما ااییدهای دیرینه در پالیوزوییک میانی و ژوراسیک-کرتاسه کلسیتی  و در دیگر زمانها آراگونیتی ( امروزه کلسیتی با قالبهای ااییدی هستند) بوده اند.

•   آنکوییدها: نوعی دیگر از دانه های پوشش دارند که منشاء میکروبی داشته و اطراف یک هسته را می پوشانند و معمولا هسته یک قطعه ی کربناته یا دانه ی کوارتز می باشد.

•  کورتوئید: دانه های پوشش داری که در اثر حفاری موجودات میکروسکپی مخصوصا سیانوباکتریهای اندولیتیک بر روی خرده های اسکلتی ایجاد می شوند و فضاهای خالی ناشی از حفاری با میکرایت پر می شود. تکرار این عمل باعث ایجاد یک پوشش میکرایتی در اطراف دانه می شود.

 میکرایت یا گل آهکی:  ماتریکس بسیاری از سنگهای آهکی است و جز اصلی سنگهای آهکی ریز دانه است. این سنگها حاوی قطعات کربناته ی کمتر از چهار میکرون در مقیاس متر هستند. بسیاری از گلهای کربناته امروزی، منشاء زیستی دارند و از تجزیه ی دانه های اسکلتی کربناته مانند جلبکهای آهکی شکل می گیرند. منشاء میکرایت در سنگهای آهکی دیرینه مبهم است و اغلب منتفی دانستن ته نشست مستقیم یا غیر مستقیم غیر زیستی از آب دریا مشکل است.

      اسپارایت: بلورهای شفاف کلسیت است، برخی مواقع سفید  و درشت است، که به صورت سیمان در منافذ بین دانه ها و در ساختهای حفره ای بزرگتربه صورت هم اندازه  و هم بعد رسوب می کند. این نوع سیمانها بیشتر سیمان دفنی هستند اگرچه می توانند در آب های شیرین نزدیک سطح نیز رسوب کنند. کلسیت فیبری  نیز یک نوع سیمان است که دانه ها و فسیلها را پوشش داده و مانند آستر حفره ها را پوشش می دهد. این سیمان معمولا منشاء دریایی داشته و در رخساره های ریفی ، پشته های گلی و ساختارهای استروماتاکتیس فراوان است.

 

طبقه بندی سنگهای آهکی: 

الگوی طبقه بندی سنگهای آهکی: (A) بر اساس اندازه دانه؛ (B) بر اساس پیشوند اجزا اصلی که در صورت نیاز می تواند تلفیق شود، مانند بیو، اُاُ، اسپارایت (روش فولک)؛ و (C) بر اساس بافت ( روش دانام).

اگرچه الگوی دانام هم اکنون کاربرد بسیار زیادی دارد، انواع معمول سنگهای آهکی با استفاده از روش فولک شامل: بیوسپارایت، بایومیکرایت، ااسپارایت، پل سپارایت و پل میکرایت می باشد. بایولیتایت به سنگ آهکی اشاره دارد که به واسطه ی رشد برجای ارگانیزمهای کربناته ( مانند ریفها) یا به دام انداختن و اتصال نواری رسوبات توسط فرشهای میکروبی و تشکیل استروماتولیتها، شکل گرفته اند. 

سنگهای آهکی در روش دانام شامل: گرینستونها، پکستونها، وکستونها و مادستونها هستند؛ اصطلاح باندستون معادل بایولیتایت می باشد. چندین اصطلاح دیگر برای سنگهای ریفی معرفی شده است، چون باندستونها متنوعند مانند: فریمستونها، بافلستونها و بایندستونها اصطلاح فریمستون به یک سنگ آهکی بر می گردد که یک اسکلت کربناته یا چهارچوب را شکل می دهد.

مرجانهای منشعب و تنومند معمولا چهارچوب ساز هستند. بافلستون سنگ آهکی است که ارگانیزمها به صورت آشفته کننده  محیط عمل کرده اند تا رسوب را به دام بیندازند؛ بیشتر اسکلتهای منشعب و ظریف، شامل بریوزاها یا ارگانیزمهای منفرد که به صورت عمودی، مانند دوکفه ای های رودیست، و برخی مرجانها رشد می کنند، معمولا بافلستونها را شکل می دهند. مرجانهای صفحه ای، جلبکهای آهکی ورقه ای  شکل  و فرشهای میکروبی، بایندستونها را تشکیل می دهند.

برای سنگهای آهکی بیوکلاستی، فسیلدار و درشت دانه اصلاح رودستون بکار می رود که در آنها دانه ها با هم در تماسند ( اندازه دانه ها بیش از 2 میلیمتر است) و فلوتستونها سنگهایی هستند که بوسیله ی رسوبات ریز دانه احاطه می شوند.

 این شکل پیدایش سنگهای آهکی درشت دانه را ( بیشتر دانه ها بیش از 2 میلیمتر) مانند فلوتستون و رودستون، و سه نوع از باندستونها را نشان می دهد.  

کانی دولومیت با فرمول شیمیایی Ca,mg (co3)2 یک کربنات با سیستم تبلور رمبوهدرال است. اکثر دولومیتها توسط جانشینی در کانی های کربناته ای که قبلا شکل گرفته اند، به وجود می آیند. جانشینی کربنات کلسیم توسط دولومیت و یا ته نشست سیمان دولومیتی ممکن است بلافاصله بعد از رسوبگذاری و در طی دیاژنز اولیه صورت گرفته (دولومیت سین ژنتیک) و یا مدت زمان طولانی تری پس از رسوبگذاری (دولومیت اپی ژنتیک) صرف این فرآیند شود. گاهی اوقات واژه ی اولیه برای دولومیت به کار می رود که بر ته نشست مستقیم از آب دریا یا دریاچه ها دلالت دارد. دولومیتزایی در طی دیاژنز تاخیری می تواند جانشین بسیاری از دانه های اصلی یا فقط ماتریکس گل آهکی، منهای دانه ها شود، یا اینکه فقط نقبها و یا به طور کامل یک لایه ی سنگ آهک، سازند یا فقط یک رخساره ی خاص را تحت تاثیر قرار دهد. در برخی موارد، فقط دانه های آراگونیت و کلسیت پر منیزیم به شکل اولیه ( بیوکلاستها و ااییدها) دولومیتی می شوند و فسیلهای کلسیتی ( کم منیزیم) اولیه ( مثل براکیوپودها و ایسترها) تحت تاثیر قرار نمی گیرند.

 

آخرین ویرایش۰۴ دی ۱۳۹۵