فصل 12 (علوم تجربی هشتم)
سنگ چیست؟
سنگ جسمی جامد و طبیعی است که از یک یا چند نوع کانی ساخته شده است. رابطهٔ اصلی این فصل همان زنجیرهٔ آشناست:
سنگها از نظر مقاومت، رنگ، چگالی و ترکیب مواد تشکیلدهنده فرق دارند. کاربردشان گسترده است: ساختمانسازی، نگهداری منابع طبیعی (نفت، گاز، آب، آهن) و تبدیل شدن به خاک. معادن سنگ ایران بیشتر در البرز و زاگرساند.
سنگها سه گروهاند: آذرین (انجماد مواد مذاب)، رسوبی (فرسایش، حمل، رسوب و فشردگی) و دگرگونی (تأثیر گرما، فشار و محلول داغ بر سنگهای دیگر).
سنگهای آذرین
به ازای هر ۱ کیلومتر عمق، دمای درون زمین حدود ۳۰ درجهٔ سلسیوس بالا میرود؛ سنگها ذوب میشوند و ماگما تشکیل میشود: مواد مذاب طبیعی، داغ، متحرک و سرشار از گاز. چون گاز فراوان و دمای بالا دارد، از سنگهای اطراف سبکتر است و بالا میآید.
دو نوع سنگ آذرین داریم:
- آذرین درونی: ماگما داخل زمین میماند ← سرد شدن آهسته ← بلورهای درشت و قابل دیدن با چشم. مثال: گرانیت، گابرو.
- آذرین بیرونی: ماگما به سطح میرسد ← سرد شدن سریع ← بلورهای ریز. مثال: ریولیت، بازالت.
سرد شدن آهسته به بلورها فرصت رشد میدهد — مثل سرد کردن آرام محلول شکر.
نکته: در سنگهای آذرین فسیل وجود ندارد، چون دمای بالای ماگما هر موجود زندهای را نابود میکند.
کاربردها: گرانیت و گابرو برای نما و پله؛ خردهسنگ آذرین در بتن و جادهسازی. هشدار: برخی گرانیتها اورانیم دارند و برای نمای داخلی مناسب نیستند.
سنگهای رسوبی
مراحل تشکیل: فرسایش سنگهای سطح زمین ← حمل ذرات خردشده با رودخانه، یخچال یا باد ← رسوبگذاری در دریا و دریاچه ← تجمع لایهها ← فشردگی زیر فشار لایههای بالایی ← سنگ رسوبی.
چهار روش تشکیل:
- آواری (مکانیکی): تهنشینی ذرات فرسایشیافته؛ کنگلومرا و ماسهسنگ.
- شیمیایی: رسوب مواد بر اثر واکنش در آب؛ قندیل غارهای آهکی و تراورتن.
- تبخیری: تبخیر آب دریاچههای گرم و کمعمق؛ هالیت (نمک) و ژیپس (گچ).
- زیستی (آلی): تجمع بقایای جانداران؛ زغالسنگ.
دو ویژگی شاخص: لایهلایه بودن و فسیلدار بودن. فسیل فقط در سنگهای رسوبی یافت میشود، نه آذرین و نه دگرگونی.
کاربردها: آهک و تراورتن در ساختمانسازی، آهک در تهیهٔ سیمان، سنگ گچ در گچ بنایی، و مهمتر از همه ذخایر نفت، گاز و زغالسنگ.
سنگهای دگرگونی
دگرگونی شبیه آجرپزی است: خشت خام با گرمای کوره به آجر تبدیل میشود، بدون آنکه ذوب شود. اینجا هم سنگهای آذرین یا رسوبی زیر گرما، فشار و محلولهای داغ تغییر میکنند ولی جامد میمانند. تفاوت اصلی با آذرین همین است: در دگرگونی ذوبی در کار نیست.
فشار و گرمای زیاد کانیها را بازآرایی و ساختار را متراکمتر میکند، پس این سنگها استحکام بیشتری از رسوبیها دارند. مرمر در مجسمهسازی و نما، و گرافیت در نوک مداد و روانکنندهٔ صنعتی کاربرد دارد.
مقایسهٔ سه گروه
| ویژگی | آذرین | رسوبی | دگرگونی |
|---|---|---|---|
| عامل تشکیل | انجماد ماگما | فرسایش + فشار | گرما + فشار |
| فسیل | ندارد | دارد | ندارد |
| لایهبندی | ندارد | دارد | گاهی |
| استحکام | زیاد | کم تا متوسط | زیاد |
| مثال | گرانیت، بازالت | ماسهسنگ، آهک | مرمر، گرافیت |
نکات فراتر
- چرخهٔ سنگ: آذرین فرسایش مییابد و رسوبی میشود؛ رسوبی با گرما و فشار دگرگون میشود؛ دگرگونی با ذوب شدن دوباره آذرین میشود. این چرخه میلیونها سال طول میکشد.
- مرمر و باران اسیدی: مرمر از کربنات کلسیم است و در برابر اسید حل میشود؛ برای همین بناهای مرمری در شهرهای پرآلودگی فرسوده میشوند.
اشتباهات رایج
- سنگ و کانی یکی نیستند؛ کانی مثل آجر و سنگ مثل دیوار است.
- همهٔ سنگها فسیل ندارند؛ فسیل فقط در رسوبیهاست.
- تفاوت آذرین درونی و بیرونی فقط محل تشکیل نیست؛ اندازهٔ بلور هم فرق دارد.
- دگرگونی یعنی تغییر در حالت جامد؛ اگر سنگ ذوب و دوباره منجمد شود، آذرین میشود.
- ماگما و گدازه یکی نیستند: ماگما زیر سطح زمین است و همان ماده وقتی به سطح برسد گدازه نام میگیرد.
نمونه سؤال
سؤال ۱: چرا در سنگهای آذرین هیچوقت فسیل پیدا نمیشود؟
پاسخ: چون سنگ آذرین از انجماد ماگما تشکیل میشود و دمای بسیار بالای ماگما هر بقایای جانداری را در مسیرش نابود میکند؛ پس اثری از موجود زنده باقی نمیماند.
سؤال ۲: سنگ آهکی در عمق زمین زیر گرما و فشار به مرمر تبدیل میشود. اگر همین مرمر بعدها کاملاً ذوب و سپس دوباره منجمد شود، سنگ نهایی از کدام گروه است؟ چرا با مرحلهٔ اول فرق دارد؟
پاسخ: سنگ نهایی آذرین است، نه دگرگونی. تفاوت کلیدی در «ذوب شدن یا نشدن» است: در مرحلهٔ اول سنگ جامد ماند و فقط کانیها بازآرایی شدند (تعریف دگرگونی)؛ در مرحلهٔ دوم سنگ کاملاً ذوب و سپس منجمد شد، که دقیقاً تعریف سنگ آذرین است — نمونهای زنده از چرخهٔ سنگ.
جمعبندی
سنگها اجسام جامد طبیعی ساختهشده از کانیاند و سه گروه دارند: آذرین از انجماد ماگما، رسوبی از فشردگی رسوبات و دگرگونی از تغییر سنگهای دیگر در حالت جامد. آذرینها فسیل ندارند، رسوبیها لایهلایه و فسیلدارند و دگرگونیها مستحکمترند.