درس تحول السلاسل الجبلية وعلاقته بدينامية الصفائح
مقدمة: الصخور المتحولة ھي صخور ناتجة عن تحول في الحالة الصلبة لصخور سابقة الوجود، تحت تأثیر تغیر عوامل الضغط والحرارة خلال تشكل السلاسل الجبلیة.
- - فما ھي الخاصیات البنیویة والعیدانیة للصخور المتحولة الممیزة لمناطق الطمر والاصطدام؟
- - ما ھي ظروف التحول وما ھي علاقتھا بتكتونیة الصفائح؟
- - كیف یمكن للصخرة المتحولة أن تختزن ظروف تحولھا؟
Ι – الصخور المتحولة المنتشرة بسلاسل الاصطدام.
1 - دراسة خریطة جیولوجیة لمنطقة Limousin Bas بجبال الألب: أنظر الوثیقة 1
1 - الممیزات الصخریة :
الصخور الرسوبیة : طمي + رصیص.
الصخور المتحولة : شیست + میكا شیست + غنایس.
الصخور الصھاریة : كنجزیت + البیریدوتیت.
2 - البنیات التكتونیة ودلالتھا :
فوالق معكوسة + طیات: یدل وجودھا على أن المنطقة تعرضت لقوى انضغاطیة تكتونیة .
3- العلاقة بین توزیع الصخور المتحولة ومظاھر التشوھات التكتونیة :
تخضع الصخور المتحولة لتوزیع محدد انطلاقا من الجنوب الغربي نحو الشمال الشرقي حیث نجد شیست ثم میكاشیست ثم بعد ذلك الغنایس كما نلاحظ تعقد تدریجي في البنیات التكتونیة بحیث یصبح وسع الطیات صغیر وتكثر التصدعات كلما اتجھنا نحو الشمال الشرقي.
2 - الخصائص البنیویة والعیدانیة والكیمیائیة للصخور المتحولة: أنظر الوثیقة 2 .
مفھوم التنضد : ھو نوع من التطبق تبینھ مكونات الصخرة وھو ناجم فقط عن ظاھرة الترسب.
مفھوم الشیستیة : توریق أقل أو أكثر دقة تكتسبھ للصخور المتحولة بفعل عامل الضغط، ویختلف عن التطبق كما یمكن أن یتجزأ إلى صفائح منتظمة.
مفھوم التوریق : بنیة واضحة في بعض الصخور المتحولة حیث یضاف إلى الشیستیة تمایز معدني بین الأسرة ینتج عنھ تكوین وریقات.
1 - البنیة المجھریة للعینات:
- الشیست الأخضر: صخرة ذات بنیة شیستیة تأخذ خلالھا المعادن اتجاھا دالا على اتجاه القوى التي تعرضت إلیھا.
- المیكاشیست : صخرة لامعة ذات بنیة مورقة قابلة للانفصام، تتمیز بتعاقب أسرة من البیوتیت والموسكوفیت (الألوان الزاھیة)، وأسرة من المرو (ألوان منطفئة).
- الغنایس : صخرة ذات بنیة مورقة غیر قابلة للانفصام، بھا المعادن على شكل أسرة فاتحة (المرو والفلدسبات) وأخرى داكنة (المیكا).
نلاحظ انھ كلما اتجھنا من الشیست إلى المیكاشیست إلى الغنایس، ازداد قد البلورات مع اختلاف في بنیة الصخور، حیث تزداد ھذه البنیة تعقیدا: من التنضد إلى الشیستیة إلى التوریق. كما تختفي بعض المعادن وتظھر أخرى.
2 - التركیب العیداني للعینات:
- الشیست : تتشكل من السیریسیت(میكا بیضاء ذات بلورات جد رقیقة) والكلوریت ذو اللون الأخضر( لدى تسمى الصخرة بالشیست الأخضر).
- المیكا شیست : تتشكل من المیكا ( البیوتیت والموسكوفیت) ومن المرو.
- الغنایس : تتشكل أساسا من المیكا (البیوتیت والموسكوفیت) والمرو والفلدسبات.
نستنتج ظھور معادن جدیدة واختفاء أخرى كلما انتقلنا من الشیست إلى الغنایس مرورا بالمیكاشیست.
3 - لھذه الصخور نفس التركیب الكیمیائي، ویغلب علیھ العنصرین ( 2SiO و3O2Al .( وتسمى المعادن التي تحتوي علیھا وتتوفر على ھذا التركیب بسیلیكات الألومین.
4 - الصخور المتحولة لھا نفس التركیب الكیمیائي لكنھا تختلف من حیث البنیة وھذا یدل على أن لھذه الصخور نفس الأصل، لكن خضعت لظروف تشكل مختلفة.
إذا علمنا أن الصخور الطینیة تتشكل أساسا من سیلیكات الألبومین، یمكن افتراض أن العینات المدروسة ھي ناتجة عن تحول صخور طینیة.
IΙ – الصخور المتحولة المنتشرة بسلاسل الطمر.
1 - استسطاح بعض الصخور المتحولة الشاھدة عن طمر قدیم: أنظر الوثیقة 3.
تتمیز مناطق الطمر الحالیة بظروف ملائمة لتشكل الصخور المتحولة، إلا أنھ یصعب ملاحظتھا ودراستھا لوجودھا في الأعماق، لذلك یتم اللجوء إلى دراسة الصخور المستسطحة بمناطق الطمر القدیمة.
1 - الممیزات الصخریة للمنطقة:
تبرز الخریطة تمنطقا في توزیع الصخور المتحولة حیث ننتقل تدریجیا من مجال الشیست الأخضر (غني بالكلوریت)، نحو مجال الشیست الأزرق (غني بالكلوكوفان)، ثم إلى مجال الإكلوجیتات (جادییت والبیجادي) المتداخلة مع الأوفیولیت.
2 - دلالة تواجد الأوفیولیت بالمنطقة:
یدل الأوفیولیت على أن الاصطدام الذي نتجت عنھ جبال الألب كان مسبوقا بطمر ثم طفو.
3 - العلاقة بین توزیع الصخور المتحولة وظروف التحول:
ھناك زیادة في شدة التحول كلما اتجھنا من الشیست الأخضر إلى الشیست الأزرق ثم إلى الاكلوجیت. ان وجود الاكلوجیت المتمیز بمعدني البجادي Grenat والجادییت Jadeite ) كلینوبیروكسین صودي )، والتي تتشكل في ظروف ضغط عالیة، لشاھد على حدوث طمر سابق لسلاسل الاصطدام.
2 - خصائص الصخور المتحولة لمناطق الطمر: أنظر الوثیقة 4.
1 - رغم اختلاف بنیتھا وتركیبھا العیداني، فان لھذه الصخور نفس التركیب الكیمیائي العام. إذن الصخور الرسوبیة والبلوریة لمنطقة الألب الفرنسي الایطالي خضعت للتحول، ودرجة ھذا التحول تختلف حسب المناطق.
2 - تفید ھذه المعطیات بأن لھذه الصخور أصل مشترك حیث نتجت كلھا عن تحول صخرة الكابرو. یتبین إذن أن تشكل السلسلة الألبیة كان مسبوقا باختفاء المحیط الألبي نتیجة طمر صفیحة صخریة تحت أخرى، وانتھت القارتان المحمولتان على ھاتین الصفیحتین بالاصطدام، وھي ظروف ملائمة لتكون صخور متحولة.
IIΙ – عوامل التحول.
1 - تجارب الكشف عن ظروف التحول:
أ – تأثیر الضغط: تجربة Daubrée أنظر الوثیقة 5 شكل أ.
یلاحظ ظھور شیستیة على مستوى الطین المتدفق من ثقوب الاسطوانة، وتكون متعامدة مع اتجاه قوة الضغط. كما أن صفائح المیكا تصفف في اتجاه الشیستیة.
ب – تأثیر الحرارة:
a - تجربة طھي الاجور:
بعد تسلیط درجة حرارة مرتفعة على عجین الطین یتم الحصول على اجور یفقد خلالھ الطین لدونتھ حتى لو أضفنا إلیھ الماء من جدید، و ھذا یعني أن الحرارة المرتفعة أحدثت تغیرا نھائیا في خصائصھ دون حدوث الانصھار، و تبین التفاعلات التالیة بعض التحولات العیدانیة خلال ھذه الظاھرة:
b - تجربة Winkler :أنظر الوثیقة 5 شكل ب.
یتبین من خلال ھذه التجارب أنھ عند ارتفاع درجة الحرارة تخضع الصخرة الصلبة لتغیرات عیدانیة حیث تظھر معادن و تختفي أخرى. إذن فالحرارة مسؤولة عن ھذه التغیرات في الحالة الصلبة.
ج – تأثیر الحرارة والضغط: تجربة Richardson ومساعدوه أنظر الوثیقة 5 شكل ج.
یتبین من معطیات التجربة أن لكل معدن ظروف حرارة وضغط یكون خلالھا في حالة استقرار، حیث أن تغیر ھذه الظروف یؤدي إلى تحولھ إلى معدن آخر. وظروف استقرار كل معدن تشكل ما یسمى مجال استقرار المعدن. مثلا عند مرور صخرة من الظروف A إلى الظروف B ،یظھر أولا معدن الدیستین، ومع تزاید درجات الحرارة یختفي الدیستین ویظھر السیلمانیت.
إن تواجد معدن معین من ھذه المعادن في صخرة ما، یشھد على ظروف معینة للضغط والحرارة، خضعت لھا الصخرة (تواجد الدستین مثلا ضغط مرتفع)، بذلك تنعت ھذه المعادن بالمعادن المؤشرة.
2 - ظروف التحول في الطبیعة: أنظر الوثیقة 6 .
أ – درجة الحرارة:
تزداد درجة الحرارة مع العمق في باطن الأرض، وتكون ھذه الزیادة ما یسمى الدرجة السعیریة، وتتغیر حسب التركیب الداخلي والطبیعة الجیولوجیة للمنطقة.
ب – الضغط:
تخضع الصخور في الطبیعة لتغیر الضغط حسب:
• الضغط التكتوني: ناتج عن الحركات التكتونیة.
• الضغط الصخري: یزداد الضغط مع زیادة العمق، حیث أن الطبقات الصخریة في باطن الأرض تخضع لضغط مستمر یتناسب مع كثافة الصخور التي تعلوھا. ویسمى ھذا الضغط بضغط الغلاف الصخري.
• ضغط الموائع: یتمثل في الموائع البیفرجیة المتواجدة في أعماق الأرض، كالماء وثنائي أكسید الكربون، والتي تغیر من ظروف التفاعلات.
IV – مفھوما المعدن المؤشر والسلسلة التحولیة.
1 - مفھوم التحول والمعدن المؤشر: أنظر الشكل أ، ب، ج وثیقة 7 .
• تظھر ملاحظة الصفیحة الدقیقة للبازلت اختفاء الكلوكوفان وظھور الأكتینوت، وذلك تحت تأثیر تغیر ظروف التحول.
• تحت تأثیر عاملي الضغط والحرارة تخضع الصخور لتحول، حیث نمر من تركیب عیداني لآخر، وذلك باختفاء معادن وظھور أخرى أكثر استقرارا في الظروف الجدیدة.
• تعریف التحول، المعدن المؤشر والمتتالیة التحولیة.
التحول : ھو مجموعة من التغیرات البنیویة والعیدانیة التي تطرأ على صخرة سابقة الوجود (رسوبیة، صھاریة أو متحولة)، في حالتھا الصلبة، بفعل عاملي الضغط أو الحرارة أو ھما معا.
معدن مؤشر : معدن یظھر في ظروف جد محددة لدرجة الضغط والحرارة، وبذلك فتواجده في صخرة متحولة یمثل ذاكرة للظروف القصوى للضغط والحرارة التي وصلتھا الصخرة، مثلا تواجد والبیجادي في الصخور المتحولة لمناطق الطمر یعد شاھدا على تعرض ھذه الأخیرة لضغط عال.
متتالیة تحولیة : مجموعة من الصخور المتحولة المنحدرة من نفس الصخرة الأصلیة التي خضعت لدرجات تحول متصاعدة مثلا المتتالیة الطینیة تضم:
2 - مفھوم سحنة التحول والسلسلة التحولیة: أنظر الشكل د وثیقة 7.
• یتبین من معطیات الوثیقة أن ھناك اختلاف في التركیب العیداني لكل من الشیست الأخضر والشیست الأزرق والاكلوجیت والأمفیبولیت. ویرجع ھذا الاختلاف إلى اختلاف ظروف الحرارة والضغط الذي تكون فیھ كل منھا.
• تعریف كل من سحنة التحول والسلسلة التحولیة.
سحنة التحول: حسب ظروف الضغط ودرجة الحرارة، تتحدد مجالات استقرار مجموعة معدنیة معینة تسمى سحنة التحول. وكل صخرة سابقة الوجود خضعت لظروف تحول سحنة معینة، تظھر بھا نفس المجموعة المعدنیة الممیزة لھذه السحنة، رغم اختلاف تركیبھا.
سلسلة التحول: ھي متتالیة السحنات الممیزة لصخرة أصلیة معینة، وذلك حسب تغیر ظروف الضغط ودرجات والحرارة. وتمكن من معرفة تطورات الضغط والحرارة التي خضعت لھا الصخرة الأصلیة في العمق.
3 - خلاصة:
لتحدید التركیب العیداني لصخرة متحولة ( شیست، غنایس ...) ننجز صفیحة دقیقة لھذه الصخرة في المختبر، وبعد تحدید المعادن المتحولة، نتعرف على سحنة التحول والمتتالیة المنتمیة لھا الصخرة ومن تم نتعرف على الظروف التكتونیة التي تشكلت فیھا.
V – مفھوم التحول الدینامي والتحول الدینامي الحراري.
1 - مجالات التحول في الطبیعة: أنظر وثیقة 8.
یتبین من معطیات ھذه الوثیقة أن تحول الصخور مرتبط بتغیر عاملي الضغط والحرارة، وھذه الأخیرة ترتبط بدینامیة الصفائح. وھكذا یمكن تحدید عدة مجالات للتحول: التحول الدینامي Dynamique والتحول الدینامي الحراري dynamique-Thermo والتحول الحراري Thermique.
2 - ظروف التحول في مناطق الاصطدام: أنظر وثیقة 9.
في مناطق الاصطدام تخضع الصخور لارتفاع متزامن لكل من الضغط والحرارة نتیجة اصطدام صفیحتین قاریتین، فیحصل تحول دینامي حراري ( تحول إقلیمي régional Métamorphisme ) .
3 - ظروف التحول في مناطق الطمر: أنظر وثیقة 10.
في مناطق الطمر تخضع الصخور المنغرزة لضغط عال، نتیجة طمر غلاف صخري محیطي تحت الغلاف الصخري القاري، في حین یكون ارتفاع درجة الحرارة منخفضا، فیحصل تحول دینامي.
ملاحظة: أثناء صعود الصھارات، تتعرض الصخور المحیطة بالغرفة الصھاریة لارتفاع مفاجئ في درجات الحرارة، فیحصل بذلك تحول للصخور المحیطة، یسمى بالتحول الحراري.
تعليقات
إرسال تعليق