الصخور المتحولة Metamorphic Rocks المحاضرة 21

تتكون الصخور المتحولة نتيجة تغير الظروف الطبيعية كالضغط أو درجة الحرارة أو كليهما معا، والتي تؤثر على الصخور النارية أو الرسوبية أو المتحولة السابقة التكوين، بحيث يعاد بناؤها في هيئة صخور جديدة تتميز بخواص كيميائية وتركيبية ونسيجية خاصة بها فقط عملية التحول صخور في حالة صلبة صخور في حالة صلبة

العوامل التي تساعد على تحول الصخور

أولا: درجة الحرارة Temperature تعتبر الحرارة أهم العوامل التي تؤدي إلى تحول الصخور، لأن الحرارة باستطاعتها إعطاء طاقة كبيرة لتحريك التفاعلات الكيميائية التي تؤدي إلى إعادة تبلور المعادن وخلق معادن جديدة أيضا. لذلك المعادن التي تكون ضمن الصخور وهي معادن غير مستقرة كيميائيا تحت درجات حرارة عالية تتحول سريعا عندما تدفن هذه الصخور الحاوية عليها إلى أعماق سحيقة.

ثانيا: الضغط Pressure الضغط الحاصر Confined Pressure: يرتفع مقدار الضغط الواقع على الصخور مع ازدياد العمق، لذلك فان الصخور عندما تدفن فإنها تتعرض لارتفاع الضغط أو الإجهاد الناشئ عن زيادة الحمل الصخري الواقع عليها، وهو يؤدي إلى تضاغط الرواسب مع بعضها البعض وتقليل سمك الطبقات.

الضغط الاتجاهي Directed Pressure: يؤثر على الصخور باتجاهات معينة أثناء عملية بناء القارات وما يصاحبها من تصدع وثني للطبقات. ويعمل الضغط الاتجاهي على تنظيم المعادن في ترتيب معين بحيث يصبح المحور الطولي لها في اتجاه واحد ويكون في نفس الوقت عموديا على اتجاه الضغط. من بعض المعادن التي تستجيب للاستطالة والترتيب الاتجاهي معادن المايكا، والهورنبلند، والكلورايت.

رسم توضيحي لصخور الجرانيت رسم توضيحي لصخور النايس

ثالثا: النشاط الكيميائي للمحاليل Chemical Activity of Fluids الماء يعتبر أهم المحاليل التي تساعد وتزيد من تأثير عملية التحول في الصخور، لأن الماء يحتوي على أيونات مذابة لعناصر معدنية مختلفة وهو أيضا قابل لحمل الأيونات وعادة توزيعها خلال الصخر. فالماء موجود بين مسامات الصخور وأيضا موجود ضمن الترتيب الشبكي للمعادن المائية.

رابعا: مكونات الصخور الأم Composition of the Parent Rock التركيب الكيميائي للصخور المتحولة يعتمد ويتحكم به من قبل الصخور الأم التي نتجت عنها الصخور المتحولة. عادة لا يتم إضافة عناصر معدنية جديدة لكن في بعض الأحيان يتم إضافة الماء وثاني أكسيد الكربون للصخور الجديدة

خامسا: الزمن Time كلما كان الضغط ودرجات الحرارة مستمرة بالارتفاع والتأثير على الصخور لوقت أطول كلما نتجت صخور أخرى باستطاعتها تحمل الدرجات الأعلى من الضغط والحرارة المؤثرتين

النسيج المتصفح أو المتورق Foliation النسيج المتصفح الاردوازي Slaty Cleavage ينشأ هذا النسيج عندما تتعرض الصخور لأقل درجات من الضغط والحرارة المصاحبة للتحول، هذا النوع من التحول يؤدي الى اعادة تبلور المعادن وزيادة حجمها وترتيبها بنطاقات طولية داخل الصخور، مما يؤدي الى ظهور نوع من التشقق الذي يعرف بالتصفح الاردوازي. فهذا النسيج هو علامة مميزة لأول درجات التحول المصنفة بالتحول القليل الدرجة

النسيج المتصفح أو المتورق Foliation النسيج الشيستوزي Schistosity مع زيادة درجات الضغط والحرارة على الصخور تنمو المعادن الصفائحية الدقيقة التحبب الى عدة أضعاف حجمها الأصلي وتصل الى 1سم في بعض الأحيان. وهذا النمو في الحجم يضفي على الصخر مظهر خارجي متصفح أو نطاقي معروف بالنسيج الشيستوزي. وهو ينشأ ضمن التحول المصنف بالتحول المتوسط الدرجة

النسيج المتصفح أو المتورق Foliation النسيج المتطبق النيسوزي Gnissosticy. الارتفاع العالي للضغط والحرارة يؤدي الى انفصال المعادن الموجودة ضمن الصخر وتجمعها في نطاقات متتابعة. النسيج المتكون من التتابع الطباقي لنطاقات داكنة ونطاقات فاتحة يعرف بالنسيج المتطبق النيسوزي. ينشأ هذا النوع من الانسجة الصخرية تحت درجات التحول العالية جدا

مع الارتفاع التدريجي للضغط والحرارة

النسيج غير المتصفح الجرانوبلاستي Nonfoliated Texture يتكون هذا النوع من الأنسجة الصخرية عندما تتحول الصخور المتكونة من معدن واحد تحت درجات حرارة عالية. الارتفاع في درجات الحرارة المصاحب أو الغير مصاحب للنشاط المائي يؤدي الى نمو البلورات المكونة لهذه الصخور بحيث تكوَن البلورات متساوية الحجم وخشنة التحبب.

النسيج البورفيروبلاستي في بعض الأحيان تحتوي الصخور المتحولة ذات النسيج الصفائحي أو غير الصفائحي على بلورات خشنة جدا تعرف بالبلورات الظاهرة (Metacrysts or Porphyroblasts) محاطة ببلورات الصخر الأساسية. هذه البلورات الظاهرة إما تكون قد نتجت بسبب الاختلاف في درجة نمو البلورات المكونة للصخور الأم، أو بسبب وجود بلورات خشنة ظاهرة أساسا في الصخور الأم.

النسيج البورفيروبلاستي ضمن صخر يحتوي على نسيج متصفح نايسوزي ضمن صخر يحتوي على نسيج غير متصفح جرانوبلاستي

ثانيا: التغير المعدني-الكيميائي Mineralogical Change

التحول المعدني ينشأ لأن المعادن المكونة للصخور الأم لا تكون مستقرة تحت درجات الحرارة والضغط الجديدتين لذلك تنشأ معادن جديدة تكون مستقرة كيميائيا في بيئات التحول المختلفة

(1) تحول المعادن الطينية (ضمن الصخور الطينية) تحول عالي الدرجة تحول متوسط الدرجة تحول القليل الدرجة ظهور معدن المسكوفايت والكلورايت، الكوارتز (جارنت و كينايت) لا يطرأ تغيير في المكونات المعدنية فقط تغيير نسيجي تختفي بلورات المايكا وهي بلورات مائية ويحل محلها معادن غير مائية تتحمل تلك الدرجات العالية من الضغط والحرارة مثل معادن الفلدسبارات البوتاسية ومعدن السيليمانايت والبايروكسين ثم تكون البيوتايت والأندلوسايت ثم الكورديرايت والسيليمانايت

إجهاد موجه ضاغط إجهاد القص صخور طينية إجهاد موجه ضاغط صخور الاردواز إجهاد القص صخور الشيست صخور النيس

(2) تحول الصخور التي تحتوي على معدن واحد:- يؤدي عادة إلى تكون صخور متحولة لها نفس التركيب المعدني تحول الصخور الجيرية الدولومايت إلى الرخام. نحول الحجر الرملي إلى الكوارتزايت.

حجر جيري بطروخي إلى رخام حجر رملي إلى كوارتزايت حجر جيري عضوي إلى رخام حجر جيري بطروخي إلى رخام

(3) وجود شوائب ضمن الصخور الأم وجود شوائب معدنية في الصخور يؤدي إلى تكون معادن جديدة مثلا وجود شوائب من حبيبات الكوارتز ضمن الصخور الجيرية يؤدي إلى تكون معدن الولاستونايت وتحرر غاز ثاني أكسيد الكربون كما في التفاعل التالي: CaCO3 + SiO2 CaSiO3 + CO2

(4) تحول الصخور النارية القاعدية الصخور النارية القاعدية مثل الجابرو والبازلت تحتوي على الألوفين والبايروكسين والبلاجيوكليز الكلسي، وهذه المعادن تعتبر غير مستقرة عند درجات الحرارة المنخفضة. فعند وجود الماء تبدأ هذه المعادن بالتحول وينتج التالي:-  يحل معدن السيربنتين (Serpentine) محل معدن الألوفين على هيئة بلورات دقيقة.  تحل معادن الكلورايت (Chlorite) والأكتينوليت (Actinolite) والسفين (Sphene) محل البايروكسين.  يحل محل البلاجيوكليز الكلسي معادن مائية غنية بالكالسيوم والألمونيوم مثل الإبيدوت (Epidote) بالإضافة إلى السيروسيت (Sericite) والألبيت (Albite).

شكرا لاستماعكم د. الهام اللنقاوي