دگرگونی مجاورتی چیست و سنگ های حاصل از آن کدامند؟

دگرگونی مجاورتی (Contact metamorphism) فرایندی است که طی آن، حرارت و گرمای ناشی از ماگماهای نفوذی داخل زمین، سبب پخته شدن سنگ‌های اطراف و تغییر در کانی‌ها و ماهیت این سنگ‌ها می‌گردد. نتیجۀ این فرایند، ایجاد سنگ هایی جدید با بافت و ظاهری جدید است که به سنگ‌های دگرگونی مجاورتی معروف‌اند. عامل مهم، اساسی و لازم در ایجاد دگرگونی همبری دما است. این دما در حدود 400 تا 1000 درجه سانتیگراد می‌باشد و از ماگمای نفوذی تأمین می‌شود. گاه ماگماه سرشار از سیالات گازی و مایع است و گاه فاقد سیال است. علاوه بر دما، سیالات موجود در ماگما نیز نقش مهمی در ایجاد سنگ های دگرگونی جدید دارند. در کنار این‌ها، جنس سنگ‌های پیرامون ماگما (سنگ مادر) حرف اول را در ایجاد جنس یا نوع سنگ دگرگونی که قرار است تشکیل شود، می‌زند. هورنفلس، کوارتزیت و مرمر سنگ‌هایی هستند که در نتیجۀ Contact metamorphism شکل می‌گیرند.

دگرگونی مجاورتی (همبری) چیست؟

به تغییرات کانی شناسی و بافتی سنگ‌های یک منطقه که به واسطۀ حرارت و گرمای ناشی از توده‌های ماگمایی موجود در آن منطقه ایجاد می‌شود، دگرگونی مجاورتی (همبری) می‌گوییم. بنابراین، دگرگونی مجاورتی همواره در اطراف ماگماهای نفوذی زیر زمین صورت می‌گیرد. ماگمایی که در این دگرگونی نقش دارد، اغلب از نوع گرانیتی است؛ اما ممکن است دیوریتی، گابرویی و یا پریدوتیتی نیز باشد. ماگماهای گرانیتی به دلیل دارا بودن سیالات بیشتر، بیشترین تغییر و دگرگونی را در سنگ‌های میزبان اطراف خود ایجاد می‌کنند.

به طور کلی، سنگ هایی که در نتیجۀ دگرگونی همبری تشکیل می‌شوند، فاقد جهت یافتگی، فولیاسیون و یا شیستوزیته هستند. زیرا دما عامل اصلی در فرایند دگرگونی همبری سنگ‌ها است و طی این فرایند، استرس یا فشار قابل توجهی به سنگ‌ها وارد نمی‌آید. بنابراین، در این دگرگونی، دما نقش اساسی را دارد. علاوه بر دما، سیالات موجود در ماگمای نفوذی و جنس سنگ‌های پیرامون ماگما نیز بسیار مهم هستند و در به وجود آوردن نوع سنگ دگرگونی تأثیر بسزایی دارند. دمای لازم برای این فرایند، متوسط تا بالا و در محدودۀ 400 تا 1000 درجۀ سانتیگراد است. نقش فشار در دگرگونی مجاورتی کمرنگ است. این دگرگونی در فشار نسبتاً پایین، عموماً کمتر از چهار کیلو بار رخ می‌دهد.

آندوژن و اگزوژن در دگرگونی مجاورتی

همانطور که بیان شد، وجود ماگما و گرمای ناشی از آن، شرط لازم در رخداد دگرگونی همبری است. اغلب حضور این ماگما، سنگ‌های میزبان را تحت تأثیر قرار می دهد و تغییرات و دگرگونی‌هایی را در آن‌ها ایجاد می‌کند. به این سنگ‌های میزبان دگرگون شده، سنگ‌های دگرگونی اگزوژن می‌گویند. گاه خودِ ماگمای نفوذی دستخوش تغییرات ناشی از سنگ‌های میزبان قرار می‌گیرد. در این صورت سنگ‌های دگرگونی ایجاد می‌شود که به آن‌ها سنگ‌های دگرگونی آندوژن می‌گوییم.

هالۀ دگرگونی

گرمای ناشی از تودۀ نفوذی ماگمایی و سیالات موجود در آن، تغییراتی را در سنگ میزبان پیرامون خود ایجاد می‌کند که اگر از دور به آن نگاه کنیم، شبیه یک هاله است. بنابراین، سنگ های دگرگونی به صورت هاله در اطراف تودۀ نفوذی قرار دارند. از این رو، به دگرگونی مجاورتی، دگرگونی هاله‌ای (Halo Metamorphism) نیز گفته می‌شود. ضخامت هالۀ دگرگونی در مناطق مختلف متفاوت است و به موارد زیر بستگی دارد:

• حجم تودۀ ماگمایی نفوذ کننده.
• نوع ماگما.
• دمای ماگما.
• عمق و محل جایگیری ماگما.
• مدت زمانی که طول می‌کشد تا ماگما جاگیری کند.
• نوع سنگ های دربرگیرنده (سنگ میزبان).
• دمای سنگ میزبان در زمان تزریق ماگما.
• سرعت انتشار گرما در سنگ های میزبان.
• میزان نفوذپذیری سنگ های دربر گیرنده.
• میزان آب موجود در ماگمای نفوذی که نقش بسزایی در انتقال گرما و سرما دارد.

هر قدر تودۀ نفوذی به سطح زمین نزدیک‌تر باشد، اثر دگرگونی بیشتر است. زیرا تفاوت دمایی بین سنگ میزبان و ماگما بیشتر است.

در مناطق با عمق متوسط، توده‌های نفوذی آهسته‌تر سرد می‌شوند. بنابراین، گرما برای مدت طولانی اثر می‌کند و هالۀ دگرگونی گسترده‌تر می‌شود.

در مناطق عمیق، دمای سنگ میزبان تفاوت زیادی با دمای ماگما ندارد؛ از این رو، هالۀ دگرگونی ممکن است کم و ناچیز باشد.

سنگ‌های میزبانی که جنس‌شان آذرین یا دگرگونی است، کمتر تحت تأثیر دگرگونی مجاورتی قرار می‌گیرند. در مقابل، سنگ‌های رسوبی بیشترین تأثیرپذیری را دارند. از میان رسوبات، آهک‌ها و سنگ‌های آهکی، به نحو عالی دگرگون می‌شوند. سنگ مرمر و لاجورد، دو شاهکار حاصل از دگرگونی همبری ماگماها با آهک و سنگ‌های آهکی هستند. در شکل زیر، تصویری شماتیک از دگرگون شدن سنگ های رسوبیِ شیل، کوارتز آرنایت و سنگ آهک (سمت چپ ماگما) و تبدیل شدن آن به معادل دگرگونی‌شان (سمت راست ماگما) نشان داده شده است. همچنین تصویر ساده‌ای از دگرگونی مجاورتی و هاله دگرگونی ناشی از آن آورده شده است. در این تصویر، یک تودۀ نفوذی ماگمایی، سنگ آهک را به سنگ مرمر دگرگون (تبدیل) کرده است. هالۀ مجاورتی (auroele) را می‌توانید در مرز بین تودۀ نفوذی با سنگ آهک ببنید. در سمت چپ شکل، تصویری از یک معدن سنگ مرمر درحالِ بهره برداری مشاهده می‌کنید.

دمای لازم برای رخداد دگرگونی مجاورتی چقدر است؟

برای اینکه یک تودۀ ماگمایی بتواند سنگ‌های اطراف خود را دستخوش دگرگونی مجاورتی کند، باید محدودۀ دمایی متوسط تا بالا داشته باشد. اما این دما دقیقاً چقدر است؟

این دما دقیقا بین 400 تا 1000 درجۀ سانتیگراد است. نوع ماگمای نفوذی، در تأمین میزان دمای لازم برای دگرگونی، حرف اول را می‌زند. به این ترتیب که:

• دمای ماگمای گرانیتی، حدود 700 تا 800 درجۀ سانتیگراد است.
• دمای ماگمای دیوریتی، حدود 1000 درجۀ سانتیگراد است.
• دمای ماگمای گابرویی، حدود 1200 درجۀ سانتیگراد است.
• دمای ماگمای پریدوتیتی، 1600 درجۀ سانتیگراد است.

با توجه به این محدوده‌های دمایی، توده‌های بازیک (گابرویی و پریدوتیتی) شدت پخت بیشتر و در نتیجه دگرگونی شدیدتر ایجاد می‌کنند. در عوض، توده‌های فلسیک (گرانیتی و دیوریتی) هاله‌های دگرگونی وسیع‌تری ایجاد می‌کنند؛ زیرا حامل سیالات بیشتری هستند.

در یک بررسی، یک دایک بازالتی با دمای 1200 درجۀ سانتیگراد به سنگ‌هایی با دمای صفر درجه تزریق شد. محاسباتی که صورت گرفت، حاکی از آن است که حدود چهل هزار سال طول می‌کشد تا دمای سنگ‌های میزبان موجود در فاصلۀ یک کیلومتری محل تزریق، حدود 200 درجۀ سانتیگراد بالا رود.

کانی های دگرگونی مجاورتی

• سیلیمانیت
• کوردیریت
• ولاستونیت
• گروسولار
• آندالوزیت
• کروندوم
• لاجورد

سنگ های حاصل از دگرگونی مجاورتی کدامند؟

بسته به نوع تودۀ نفوذی و درجه حرارت آن، نوع سنگ یا سنگ‌های میزبان پیرامون توده و عمق جایگیری توده، دگرگونی مجاورتی می‌تواند سنگ‌های دگرگونی زیر را خلق کند:

1. هورنفلس
2. کوارتزیت
3. مرمر

هورنفلس از سنگ های مجاورتی

هورنفلس سنگی سخت، شاخی، متراکم و نسبتاً دانه ریز است و شکستگی تقریباً صدفی دارد. بعضی از آن‌ها شبیه بازالت‌های دانه ریز و سخت هستند. هورنفلس از دگرگون شدن سنگ‌های مختلفی می‌تواند به وجود آید؛ از جمله دگرگونی پلیت‌ها، شیل‌های آهکی و گریواک‌ها. بنابراین، انواع مختلفی هورنفلس نیز ایجاد خواهد شد که همگی در دمای نسبتاً زیاد و فشار کم شکل گرفته اند. انواع هورنفس عبارتست از:

• هورنفلس های پلیتی
• هورنفلس آهکی
• هورنفلس های کوارتز فلدسپاتی
• هورنفلس های بازیک

کوارتزیت

کوارتزیت سنگی سخت، متراکم با بافت موزاییکی و لبه‌های تیز و بُرنده است. کوارتزیت علاوه بر اینکه محصول دگرگونی مجاورتی است، می‌تواند از دگرگونی ناحیه‌ای و متاسوماتیسم نیز حاصل شود. کوارتزیت از هر نوع روش دگرگون کننده ای که حاصل شود، سنگ مادر یکسانی دارد. سنگ مادر کوارتزیت می‌تواند سنگ‌های زیر باشد:

• ماسه سنگ کوارتزی خالص یا ناخالص.
• آرکوزها
• گریواک های کوارتزی
• چرت
• کنگلومرای دانه ریز کوارتزی

مرمر از نتایج دگرگونی دگرگونی مجاورتی

مرمر نیز از جمله سنگ‌های دگرگونی است که هم در دگرگونی مجاورتی و هم در دگرگونی ناحیه ای می‌تواند شکل گیرد. در هر صورت، سنگ میزبان لازم برای شکل گیری مرمر طی فرایندهای دگرگونی، باید از جنس زیر باشد:

• سنگ های آهکی (خالص یا ناخالص)
• سنگ های دولومیتی (خالص یا ناخالص)
• سنگ های آهکی – دولومیتی (خالص یا ناخالص)

نوع سنگ مادر و خالص یا ناخالص بودن آن، در خالص یا ناخالص شدن مرمر و زیبایی و سختی آن مؤثر است. همواره سنگ مرمر خالص زیبایی بیشتری دارد. قیمت سنگ مرمر خالص بالاتر از انواع ناخالص است. همچنین، انواعی که از سنگ مادر آهکی – دولومیتی ایجاد می‌شوند، استحکام بیشتری دارند.

دگرگونی مجاورتی در ایران

فعالیت های ماگمایی در دوره‌های مختلف زمین شناسی، همانند سایر نقاط کره زمین، در کشور ما ایران نیز رخ داده و منجر به شکل‌گیری سنگ‌های دگرگونی مجاورتی شده است. برخی از این توده‌های نفوذی و دگرگونی مجاورتی های حاصل از آن‌ها به صورت زیر است.

• توده نفوذی گرانیتی در جنوب لاهیجان← تبدیل آهک به سنگ مرمر.
• توده نفوذی مشهد← ایجاد هاله های دگرگونی از جنس شیست و اسلیت.
• توده نفوذی گرانیت در شیر کوه یزد← تبدیل آهک به مرمرهای دانه درشت.
• تودۀ نفوذی در ناحیه اهر← ایجاد ذخایر مس در سنگ‌های آهکی اطراف توده نفوذی.
• توده نفوذی گرانیتی در اطراف ابهر← دگرگون کردن توف های محدوده توده و ایجاد کانی‌های سبز مس.