دگرگونی: داستان تغییر سنگها
دگرگونی چیست و چرا رخ میدهد؟
تصور کنید یک تکه خمیر بازی در دستهایتان دارید. اگر آن را فشار دهید و حرارت دهید، شکل و حتی گاهی رنگ آن تغییر میکند. فرآیند دگرگونی سنگها هم شبیه به همین است، اما در مقیاسی بسیار بزرگتر و در اعماق زمین. دگرگونی فرآیندی است که در آن سنگهای از قبل تشکیل شده (چه رسوبی، چه آذرین و چه حتی دگرگونی قدیمیتر)، تحت تأثیر عوامل فیزیکی و شیمیایی قرار میگیرند و سنگ جدیدی با معدنها2 و بافت متفاوت به وجود میآید. نکتهٔ کلیدی اینجاست که در این فرآیند، سنگ ذوب نمیشود؛ فقط تغییر شکل میدهد.
سه عامل اصلی محرک این تغییرات بزرگ هستند:
- گرمای درون زمین: هر چه به مرکز زمین نزدیکتر شویم، دما بالاتر میرود. این گرما میتواند از ماگمای داغ یا اصطکاک صفحات زمینساختی ناشی شود.
- فشار سنگین لایههای بالا: وزن سنگهای روباره، فشار زیادی به سنگهای زیرین وارد میکند. همچنین فشار میتواند از طرفین باشد، مثلاً وقتی دو صفحهٔ زمینساختی به هم برخورد میکنند.
- محلولهای داغ فعال: آبهای داغی که در شکافها و منافذ سنگها جریان دارند و مواد معدنی را حل کرده یا با خود حمل میکنند، مانند یک شیمیدان طبیعی عمل میکنند.
انواع سنگهای دگرگونی: از سنگ لوح تا سنگ مرمر
سنگهای دگرگونی را میتوان بر اساس نوع تغییرات و سنگ اولیهشان دستهبندی کرد. دو گروه اصلی وجود دارد:
| نام سنگ دگرگونی | سنگ اولیه (مادر) | عامل اصلی دگرگونی | کاربرد یا مثال ملموس |
|---|---|---|---|
| سنگ لوح (اسلیت) | شیل (سنگ رسی) | فشار نسبتاً کم | تختهسیاه قدیمی، پوشش بام برخی خانهها |
| شیست | شیل یا سنگهای دیگر | گرما و فشار بیشتر | ورقهورقه و براق است. در برخی کوهها به وفور دیده میشود. |
| گنیس | گرانیت یا سنگهای دیگر | گرما و فشار بسیار زیاد | دارای نوارهای روشن و تیره. در مصالح ساختمانی لوکس استفاده میشود. |
| مرمر | سنگ آهک | گرمای شدید (و گاهی فشار) | مجسمهسازی، کفپوش و روی کابینت آشپزخانه |
| کوارتزیت | ماسهسنگ | گرما (و گاهی محلولهای داغ) | سخت و بادوام. در ساخت پلها و راهآهن استفاده میشود. |
همان طور که در جدول میبینید، هر سنگ دگرگونی یک داستان دارد. مثلاً سنگ آهک که ممکن است فسیل موجودات دریایی در آن باشد، با گرمای زیاد به مرمر تبدیل میشود. در این تغییر، اغلب فسیلها محو میشوند و بلورهای کلسیت بزرگتر و درخشانتر میشوند. این است که مرمر برای مجسمهسازی عالی است.
دگرگونی در اطراف ما: از کوه تا آشپزخانه
شاید فکر کنید این فرآیند فقط در کتابهای علوم است، اما آثار آن همه جا دیده میشود:
- کوهزایی: وقتی دو صفحهٔ زمینساختی به هم برخورد میکنند (مثلاً در زاگرس یا البرز)، فشار و گرمای عظیمی تولید میشود. این همان "کارخانهٔ دگرگونی" طبیعت است که سنگهای جدید میسازد.
- سنگهای تزیینی: بسیاری از سنگهای زیبای کف سالنها، دیوارها یا روی پیشخوان آشپزخانه، مانند مرمر، گنیس و کوارتزیت، سنگهای دگرگونی هستند. استحکام و زیبایی آنها محصول همان فرآیند دگرگونی است.
- سنگ قبر و بناهای تاریخی: از سنگهای دگرگونی مانند شیست یا گنیس به دلیل مقاومت در برابر هوازدگی، در بناهای قدیمی و یادبودها استفاده شده است.
- گرافیت در مداد: مغز مداد (گرافیت) نیز از دگرگونی سنگهای غنی از کربن (مثل زغال سنگ نارس) تحت حرارت و فشار به دست میآید. پس هر بار که با مداد مینویسید، در واقع از یک سنگ دگرگونی استفاده میکنید!
چرخهٔ سنگ و جایگاه دگرگونی
سنگها ثابت نیستند. آنها در یک چرخهٔ بیپایان به نام چرخهٔ سنگ در حال تغییر و تحول هستند. دگرگونی یکی از مراحل کلیدی این چرخه است. میتوان این چرخه را به شکل سادهای نشان داد:
$ سنگهای آذرین یا رسوبی \xrightarrow{گرما، فشار، محلولهای داغ} سنگهای دگرگونی $
اگر سنگ دگرگونی بیشتر گرم شود، ذوب میشود و به ماگما تبدیل میشود. پس از سرد شدن ماگما، سنگ آذرین جدیدی تشکیل میشود. همچنین اگر سنگ دگرگونی در سطح زمین قرار گیرد و فرسایش یابد، ذرات آن میتواند سنگ رسوبی جدیدی بسازد. بنابراین، هیچ سنگی برای همیشه دگرگونی نمیماند.
اشتباهات رایج و پرسشهای مهم
پاسخ: خیر. این یک اشتباه رایج است. سنگهای آذرین از سرد و جامد شدن ماگمای مذاب به وجود میآیند. اما سنگهای دگرگونی از تغییر شکل سنگهای جامد قبلی (که میتواند آذرین، رسوبی یا حتی دگرگونی دیگر باشد) تحت گرما و فشار تشکیل میشوند. در دگرگونی، سنگ ذوب نمیشود.
پاسخ: زیرا فرآیند دگرگونی، ساختار داخلی سنگ را عوض کرده است. در سنگ آهک، بلورهای کلسیت ریز و گاهی همراه با ناخالصی و فسیل هستند. با گرمای دگرگونی، این بلورهای ریز دوباره متبلور میشوند و به بلورهای درشتتر و خالصتری میچسبند. این کار باعث میشود سنگ یکدستتر، محکمتر و شفافتر شود و وقتی صیقل بخورد، زیبایی درخشانی پیدا کند.
پاسخ: معمولاً بله، زیرا برای ایجاد گرما و فشار کافی نیاز به عمق داریم. اما نوع خاصی از دگرگونی هم وجود دارد که نزدیک سطح زمین و در اثر تماس با تودههای ماگمای بسیار داغ رخ میدهد. به این نوع دگرگونی مجاورتی3 میگویند که در آن گرما عامل اصلی است و دامنهٔ تغییرات محدود به اطراف ماگماست.
پاورقی
1دگرگونی (Metamorphism): به فرآیندی گفته میشود که در آن سنگهای موجود، تحت تأثیر تغییر شرایط فیزیکی (دما و فشار) و شیمیایی، بدون آنکه ذوب شوند، دچار تغییرات شدید در کانیشناسی، بافت و ساختار میشوند و سنگ جدیدی به نام سنگ دگرگونی تشکیل میدهند.
2معدن یا کانی (Mineral): مواد طبیعی، جامد و بلوری هستند که ترکیب شیمیایی مشخصی دارند. سنگها از به هم چسبیدن یک یا چند نوع کانی تشکیل شدهاند.
3دگرگونی مجاورتی (Contact Metamorphism): نوعی از دگرگونی که در اثر گرمای ناشی از تماس سنگهای مجاور با تودههای آذرین نفوذی رخ میدهد. فشار در این نوع دگرگونی نقش کمرنگتری دارد.
