دگرگونی ناحیه ای چیست و چگونه رخ می دهد؟

دگرگونی ناحیه ای (Dynamothermal metamorphism) عبارتست از مجموعه تغییرات کانی شناسی و بافتی سنگ‌های یک ناحیه بسیار وسیع که بر اثر افزایش فشار و دما ناشی از حرکات تکتونیکی صفحات لیتوسفر بر سنگ‌ها وارد می‌آید و آن‌ها را دگرگون می‌کند. سنگ‌های حاصل از این فرایندها، سنگ‌های دگرگونی ناحیه‌ای نامیده می‌شوند. اسلیت، فیلیت، شیست، گنس، گرانولیت و مرمر از جمله سنگ‌هایی هستند که بر اثر دگرگونی ناحیه ای شکل می‌گیرند. این دگرگونی در مقیاس گسترده رخ می‌دهد و خاص نوارهای کوهزایی است. عامل اصلی و اساسی این دگرگونی، فشار جهت دار است. با کوهِ سنگ همراه باشید…

دگرگونی ناحیه ای چیست؟

با حرکت صفحات لیتوسفر، در محل بر خورد صفحات (مناطق فرورانش) و در کمربندهای کوهزایی، به دلیل فشار و گرمای ناشی از حرکت و برخورد، سنگ‌های مناطق برخورد، دستخوش دگرگونی‌هایی می‌شوند که دگرگونی ناحیه ای نام دارد. نام دیگر این دگرگونی، دگرگونی کوهزایی یا دیناموترمال متامورفیسم (Dynamo thermal metamorphism) است. دیناموترمال متامورفیسم در منطقه‌ای به وسعت چند هزار کیلومتر مربع رخ می‌دهد. بنابراین، فشار و حرارت، در مقیاس وسیع به سنگ‌ها وارد می‌آید.

فشار جهت دار (P) و دما (T) دو عامل اصلی در دگرگونی ناحیه‌ای هستند. سنگ‌هایی که تحت تأثیر این دگرگونی هستند، تحت تأثیر هر دو عامل فشار و گرما قرار می‌گیرند. بنابراین، این سنگ‌ها تقریباً همواره با دگرشکلی و چین خوردگی همراهند و معمولاً ترکیب کانی شناسی و بافت‌شان تغییر می‌کند. نیروهای کوهزایی در لایه های سطحی، موجب خرد شدگی، چین خوردگی و روراندگی می‌شوند. همین نیروها در اعماق بیشتر، موجب جابجایی کانی‌ها، تبلور مجدد آن‌ها و فابریک‌های آنیزوتروپ می‌گردند.

محدودۀ فشار و دما در دگرگونی ناحیه ای

دگرگونی دیناموترمال بر اثر فشارهای کم تا زیاد رخ می‌دهد. دما نیز به علت اصطکاک و برخورد ناشی از حرکات صفحات است. بنابراین، حرارتی که در دگرگونی دیناموترمال وجود دارد، ارتباطی با توده‌های نفوذی ماگماها ندارد؛ اما ممکن است در برخی نقاط، وجود توده‌های نفوذی در زیر زمین، به افزایش دما کمک کند. در هر صورت، محدودۀ فشار و دما در دگرگونی ناحیه ای به صورت زیر است:

محدودۀ فشار: فشار کم تا فشار زیاد؛ معمولاً 2 – 30 کیلوبار.

محدودۀ دما: 150 – 800 درجۀ سانتیگراد.

سنگ های دگرگونی ناحیه ای

1. اسلیت
2. فیلیت
3. شیست (شیست سبز، شیست آبی و غیره).
4. آمفیبولیت
5. گنیس
6. گرانولیت
7. اکلوژیت

تشکیل این سنگ‌ها همزمان با چین خوردگی رخ می‌دهد؛ اما برای شکل گیری کامل آن‌ها، مدت زمانی طولانی‌تر از چین خوردگی لازم است. به این ترتیب که شیستوزیته همزمان با چین خوردگی رخ می‌دهد اما تبلور کانی‌ها، بخصوص رشد پورفیروبلاست‌ها بعد از چین خوردگی نیز ادامه دارد. هر یک از سنگ‌های دگرگونی ناحیه ای که در بالا معرفی و نام برده شد، در ادامه توضیح داده شده است.

1- اسلیت، سنگ دگرگونی ناحیه ای درجه ضعیف

اسلیت سنگ دانه ریزی است که از دگرگونی رسوبات دانه ریزتر به وجود می‌آید. رسوبات پلیتی، معمول‌ترین رسوباتی هستند که تحت دگرگونی ناحیه ای، می‌توانند به اسلیت تبدیل شوند. اسلیت در فرانسه با نام آردواز شناخته می‌شود. در فارسی نیز به آن سنگ لوح گفته می‌شود. در کشور ما ایران، از قدیم از سنگ لوح به عنوان سنگ کف برای سنگفرش کردن باغ، ویلا و بوستان‌ها استفاده می‌شود. کانی‌های اصلی اسلیت عبارتند از:

• میکای سفید
• کلریت
• کوارتز

اسلیت های سبز رنگ معرف حضور ⁺Fe² و اسلیت‌های قرمز رنگ معرف حضور ⁺Fe³ هستند. اسلیت‌های پیریت دار سیاه رنگ هستند. وجود مواد آلی نیز رنگ اسلیت را تیره و سیاه می‌کند.

کلیواژ اسلیتی، از اختصاصات مهم اسلیت هاست. کلیواژ اسلیتی عبارتست از قرار گرفتن کانی‌های بسیار دانه ریز ورقه ای (میکا و کلریت) به موازات یکدیگر و در امتداد سطوح شیستوزیته. گاهی نیز رگه‌های نازک کوارتز کلیواژ اسلیتی را مشخص می‌کند.

2- فیلیت

با افزایش درجۀ دگرگونی، بر اثر حرارت بیشتر و مداومت شرایط دگرگونی یا تداوم فعالیت سیالات، اسلیت‌ها به فیلیت تبدیل می‌شوند. از نظر کانی شناسی، فیلیت مشابه اسلیت است؛ اما فیلیت دانه درشت‌تر است. به عبارت دیگر، همان کانی‌هایی که در اسلیت‌ها وجود دارد، در فیلیت هم وجود دارد؛ اما اندازه کانی‌ها در فیلیت درشت‌تر است.

3- شیست

شیست به سنگ‌های دگرگونی فولیاسیون داری گفته می‌شود که کانی‌های آن با چشم غیر مسلح قابل تشخیص است. شیست‌ها فراوان‌ترین سنگ‌های حاصل از دگرگونی ناحیه ای هستند و درجۀ دگرگونی‌شان بیشتر از فیلیت است. شیست‌ها از سنگ‌های مختلفی حاصل می‌شوند و به همین خاطر، انواع مختلفی دارند:

• شیست های حاصل از رسوبات رسی
• شیست های حاصل از سنگ های کوارتز – فلدسپاتی
• کالک شیست ها
• شیست‌های سبز
• پرازینیت
• شیست‌های منیزیم دار
• شیست‌های آبی

شیست های حاصل از رسوبات رسی

سنگ مادر این شیست‌ها، رسوبات رسی هستند. در رس‌ها، عنصر Al فراوان است. میکا نیز فراوان‌ترین کانی شیست‌های حاصل از رسوبات رسی است. فراوانی حضور میکا را مرتبط با فراوانی Al در سنگ مادر و همچنین شرایط تشکیل و پایداری میکا می‌دانند.

شیست های حاصل از سنگ های کوارتز – فلدسپاتی

این سنگ‌ها از دگرگون شدن رسوبات آرنی و سنگ‌های آذرین سیلیس‌دار ایجاد می‌شوند. فراوان‌ترین کانی های این سنگ، کوارتز و فلدسپات است.

کالک شیست از سنگ های دگرگونی ناحیه ای

از دگرگونی ضعیف سنگ‌های آهکی و دولومیتی رس‌دار، سنگی به نام کالک شیست ایجاد می‌شود. کالک شیست‌ها همچنین از دگرگون شدن شیل‌های غنی از کلسیم نیز به وجود می‌آیند. کانی‌های اصلی و مهم کالک شیست‌ها عبارتند از:

• میکا
• کوارتز
• آلبیت

شیست سبز

شیست سبز را می توان یکی از شناخته شده‌ترین و رایج‌ترین سنگ دگرگونی ناحیه ای دانست. این سنگ، از دگرگونی سنگ های بازیک و نیمه بازیک، در درجات حرارت پایین شکل می‌گیرد. کانی اصلی تشکیل دهندۀ شیست سبز، سبز رنگ هستند. این کانی‌ها عبارتند از:

• کلریت
• اپیدوت
• اکتینولیت

در شیست سبز، بلورهای کوارتز چندان زیاد نیست. اما اگر سنگ مادر آن، توف باشد، بلورهای کوارتز آن زیاد و همراه با بیتوتیت است.

پرازینیت

پرازینیت نوعی شیست سبز است که در آن سه کانی کلریت، اپیدوت و اکتینولیت با نسبت مساوی وجود دارند. این سنگ فاقد کوارتز است؛ اما کمی آلبیت دارد.

شیست های منیزیم دار

پریدوتیت‌ها و سایر سنگ‌های اولترابازیک، در درجات کم و متوسط دگرگونی ناحیه ‌ای، در محیط آبدار ممکن است دگرگون شوند و شیست‌های منیزیم‌دار ایجاد کنند.

شیست های آبی

از دگرگونی گری وَک‌ها، بازالت‌های زیردریایی و سنگ‌های سری افیولیتی در محل دراز گودال‌های اقیانوسی، سنگ‌هایی به نام شیست آبی شکل می‌گیرد. این سنگ غنی از گلوکوفان است و در شرایط فشار بالا و دمای پایین شکل می‌گیرد. رنگ آبی این شیست‌ها به دلیل وفور آمفیبول سدیم‌دار است.

4- آمفیبولیت، سنگ دگرگونی ناحیه ای درجه متوسط

آمفیبولیت اساساً از هورنبلند و پلاژیوکلاز تشکیل شده است. سنگ هایی که بر اثر دگرگونی ناحیه ای درجه متوسط، می‌توانند به آمفیبولیت تبدیل شوند عبارتند از:

• سنگ های بازیک
• آهک‌ها
• دولومیت‌ها
• مارن

5- گنیس

گنس‌ها سنگ‌های دگرگونی فلدسپات داری هستند که با داشتن فولیاسیون مشخص می‌شوند. گنیس‌ها انواع مختلفی دارند از جمله: گنیس‌های چشمی، نواری، هموژن و هتروژن.

6- گرانولیت

گرانولیت‌ها سنگ‌های متبلور، ریز دانه با بلورهای هم اندازه و توده‌ای هستند. این سنگ فولاسیون ندارد و در درجات درگرگونی شدید، در دما و فشار بالا شکل می‌گیرد. رنگ آن سفید خاکستری و گلی متمایل به سبز است. حضور گرانولیت، نشان دهندۀ درجۀ بالای دگرگونی ناحیه ای است. کانی‌های موجود در این سنگ، بی آب هستند. بافت آن گرانولار بوده و فولیاسیون ندارد.

7- شارنوکیت

شارنوکیت را می‌توان یک گرانیت هیپرستن دار در نظر گرفت. این سنگ در شرایط حرارت بالا و فشار بالا، در حد رخسارۀ گرانولیت شکل می‌گیرد.

8- اکلوژیت درجه بالاترین سنگ درگرگونی ناحیه ای

اکلوژیت یک سنگ های دگرگونی است که اساساً از دو کانی گارنت پیروپ و پیروکسن امفاسیت تشکیل شده است. این سنگ معرف حد بالای دگرگونی ناحیه ای است. اکلوژیت به صورت قطعات بیگانه در کیمبرلیت یا در برخی بازالت‌ها دیده می‌شود.

کانی های ردیاب در دگرگونی دیناموترمال

یک سری از کانی‌ها در تمامی سنگ‌ها، اعم از آذرین، رسوبی و دگرگونی دیده می‌شوند. یک سری کانی‌ها فقط خاص سنگ های رسوبی هستند. برخی از آن‌ها نیز فقط در سنگ‌های دگرگونی وجود دارند و حضور آن‌ها، معرف دگرگون بودن سنگ است. با همۀ این‌ها، شش کانی وجود دارند که در یک ناحیۀ دگرگون شده، به ما کمک می‌کنند تا میزان تغییرات شدت دگرگونی را در ناحیۀ دگرگونی بررسی کنیم. این شش کانی با عنوان کانی‌های ردیاب شناخته می‌شوند و عبارتند از:

کلریت- بیوتیت- گرونا- استروتید- دیستن- سیلیمانیت

می‌توانیم افزایش درجات دگرگونی را به کمک این شش کانی ردیاب مشخص کنیم. نکته مهم در استفاده از کانی های ردیاب این است که:

• کانی های جدید در هر زون باید درشت بلور باشند.
• ترکیب شیمیایی سنگ های پلیتی در درجات مختلف ثابت و یکنواخت باشد.

دگرگونی ناحیه ای چه نتیجه ای در پی دارد؟

صفحات زمین همواره در حرکت هستند؛ در برخی مناطق صفحات از هم دور می‌شوند و در منطقه‌ای دیگر، صفحه‌ای به صفحۀ دیگر نزدیک شده و به آن برخورد می‌کند. این حکمت خلقت و آفرینش است و همانطور که خداوند در قرآن مجید فرموده است: کوهها در حرکت اند…

نتیجۀ این حرکت‌ها و نتیجۀ دگرگونی کوهزایی، به وجود آمدن سنگ‌ها و کانی‌های زیبا و باارزش است که در زندگی روزمرۀ ما تأثیر بسزایی دارند. شکل گیری سنگ قیمتی گارنت و سنگ مرمر که جزء سنگ های لوکس قرار دارند، تنها دو نمونه از این نتایج هستند. قیمت سنگ مرمر به دلیل تحمل فشار و حرارت ناشی از دگرگونی، همواره بالاتر از سایر سنگ های ساختمانی است. زیرا این فشار و حرارت، سنگ را زیباتر کرده و بر مقاومت و استحکام آن می‌افزاید. البته مرمر تحت تأثیر فرایند دگرگونی مجاورتی نیز ایجاد می‌شود.