علوم

سنگهايي رسوبي هستند كه منشا خارجي دارند و در نتيجه حمل و نقل و ته نشين شدن ذرات سنگهاي قبلي يا رسوب مواد محلول در محيطهاي مختلف ( سطح زمين ، رودخانه ، درياچه ، دريا و يخچال ) و بالاخره از سيمان شدن و به هم چسبيدن ذرات سنگهاي مختلف و برجا تشكيل شده اند .
4-2-1- سنگ آهك :

سنگ هاي آهكي هميشه لايه لايه اند ، اما ضخامت لايه ها در كانسارهاي مختلف و حتي در نقاط مختلف يك كانسار متفاوت است . قسمتهايي كه داراي توده بزرگتري هستند ، طبيعتا براي استخراج و تهيه سنگ در آبهاي سطحي قابل انحلال مي باشند ، لذا حاشيه اين درزه ها كم و بيش هوازده مي شود .

خواص سنگ آهك :
سنگ آهك ها داراي بافت متغيري بوده ولي اكثر آنها ريزدانه اند . آنهايي كه درشت دانه هستند متشكل از بلورهاي درشت يا قطعات فسيل اند . انواع ريزدانه قابليت پرداخت بهتري دارند و پايداري آنها در برابر هوازدگي بهتر است .
سنگ هاي آهكي و دولوميتهاي متراكم و همين طور آنهايي كه فاقد ناخالصي اند داراي دوام خوبي هستند ولي دوام آنها از گرانيتها و ماسه سنگهاي متراكم كمتر است . سنگ آهك در ابتدا با فرآيند حل شدن هوازده مي شود . تاثير باران يا آب هاي سطحي ممكن است كند و تدريجي باشد ، اما احتمالا به شكل كاملا غير يكنواخت رخ مي دهد .
اگر بخشي از سنگ سيليسي شده باشد ، اين قسمتها در برابر فرآيند انحلال بيش از بخشهاي كربناتي مجاور مقاومت مي كنند و ظاهر سنگ به صورت غيريكنواخت و آبله رو در مي آيد . دولوميتها معمولا به اين سادگي هوازده نمي شوند . برخي از دانه هاي درشت ممكن است تجزيه و دانه ها جدا شوند . برخي از كانيهاي مضر باعث آسيب ديدن سنگ و كاهش ارزش آن مي شوند كه در بخشهاي قبلي توضيح داده شد .


طبقه بندي :
استاندارد

ASTM C : 568 سنگ آهك ساختماني را به دسته زير تقسيم مي نمايد :

1- سنگ آهك ساختماني با چگالي كم : بين 1760 تا 2160 كيلوگرم بر مترمكعب

2- سنگ آهك ساختماني با چگالي متوسط : بين 2160 تا 2560 كيلوگرم بر مترمكعب

3- سنگ آهك ساختماني با چگالي زياد : بيشتر از 2560 كيلوگرم بر مترمكعب

مشخصات فيزيكي و مكانيكي لازم براي هر يك از دسته هاي فوق در استاندارد مذكور آمده است .

سختي :

سنگهاي آهكي معمولا سخت نيستند ، در حالي كه سنگ آهك هاي متراكم معمولا سخت و انواع متخلخل آن سست هستند .

جذب آب :

انواع مختلف سنگ آهك متراكم و سخت داراي جذب آب پايين ( كمتر از دو درصد ) هستند ، اما در انواع ديگران با چگالي كمتر كه به عنوان سنگ ساختماني نيز قابل استفاده اند ، جذب آب بيشتري حدود چهار تا دوازده درصد نيز ديده شده است .

مقاومت فشاري :

اكثر سنگهاي سخت مقاومت خوبي بين 60 تا 80 مگاپاسكال يا حتي خيلي بيشتر از خود نشان مي دهند .

مقاومت در برابر آتش :

مقاومت سنگ آهك در برابر آتش در دماهاي پايين تر از تبديل آن به آهك زنده ، خوب است . اگر چه سنگ آهك نيز مانند ساير سنگها در معرض اثر همزمان آتش و آب شديدا خرد مي شود . مقاومت سنگهاي دولوميتي در برابر آتش از سنگهاي آهكي كمتر است .

رنگ :

سنگ آهك خالص چه از نوع كلسيتي و چه از نوع دولوميتي سفيد رنگ است ، اما ناخالصي هاي رسي يا كربناتي به آنها رنگ خاكستري ، قهوه اي يا تيره تر مي دهد . برخي از انواع اخيرالذكر در معرض هوازدگي و آفتاب به سرعت كمرنگ مي شوند .

كاربرد :

سنگ آهك ساختماني را مي توان در ساخت ديوارها استفاده كرد . سنگ آهك با وزن ويژه زياد را مي توان در سنگفرش خيابان ها و پياده رو ها ، پي و نماي ساختمان مصرف كرد . سنگ آهك با وزن ويژه زياد در برابر قليايي ها مقاوم است .

4-2-2- تراورتن :

نوعي سنگ آهكي است كه داراي منشا شيميايي است و از ته نشين شدن كربنات كلسيم نزديك چشمه ها ، غارها و حوضچه هاي مردابي به وجود مي آيد . اين سنگ بيشتر به رنگ كرم ، زرد ، قهوه اي ، خاكستري و سفيد است . بافت آن متخلخل است و به صورت لايه لايه نيز وجود دارد. وجود حفره هاي سنگ به دليل خروج گازها به هنگام ته نشين شدن و در پاره اي از موارد تجزيه گياهان است .

4-2-3- ماسه سنگ :

ماسه سنگ به طور معمول از دانه هاي كوارتز تشكيل شده است كه به وسيله مواد سيماني به يكديگر متصل شده اند . كانيهاي فرعي شامل فلدسپات ، ميكا ، اكسيد آهن ، پيريت يا حتي تورمالين نيز وجود دارند . در مواردي فلدسپاتها و قطعات خرده سنگي توانند جز غالب باشند .

ماسه سنگ ها داراي ساختار لايه لايه هستند و در تمام آنها درزه ها را ميتوان مشاهده كرد . دانه هاي تشكيل دهنده ماسه سنگها حدود 70 ميكرون تا 4 ميليمتر است كه با درشت شدن دانه ها به كنگلومرا تبديل مي شوند . از طرف ديگر ، با ريز شدن دانه ها و افزايش مواد رسي آنها به شيل منتهي مي شوند .

سيمان ماسه سنگ عموما اكسيدهاي آهن ، سيليس , كربنات كلسيم يا كانيهاي رسي است ولي سيمانهاي ديگر نيز وجود دارد . كيفيت و مشخصات سيمان روي مقاومت ، دوام ، كارپذيري و رنگ ماسه سنگ تاثير مي گذارد . در برخي از ماسه سنگها بيش از يك نوع سيمان وجود دارد . در ميان سيمانها سيمان سيليسي با دوام ترين سيمان هاست ، اما اگر در مقادير زياد موجود باشد ، كارپذيري سنگ را بسيار دشوار مي سازد . اكسيد آهن نيز سيماني قوي است ، اما احتمالا نسبت به سيليس ضعيف تر خواهد بود . ضمنا باعث رنگي شدن سنگ مي گردد . كربنات كلسيم اگرچه مقاومت نسبتا خوبي به سنگ مي دهد ، اما در كل سيمان ماده مناسبي نيست زيرا اولا سختي آن كم است ، ثانيا به سرعت در آبهاي اسيدي حل مي شود . سيمان كربناتي را مي توان به راحتي با ريختن چند قطره اسيد كلريدريك شناسايي كرد . مقادير كم اين ماده ضرري ندارد . سيمان رسي داراي معايبي است . رس چسباننده قوي نيست و به علاوه موجب جذب رطوبت سنگ نيز مي شود ، لذا باعث تضعيف سنگ در برابر يخبندان مي گردد . مقادير اندك آن باعث نرمي سنگ و بهبود كارپذيري آن مي شود . رس ظاهر تيره و ماتي به سنگ مي دهد كه چندان جذاب نيست ، در صورت موجود بودن در سنگ بايد به صورت پراكنده باشد و نبايد به شكل متمركز در سنگ ديده شود .

ماسه سنگ هاي سخت و با جذب آب كم داراي عمر زيادي هستند اما انواع نرمتر آن ممكن است بر اثر يخبندان خراب شوند . همان طور كه گفته شد ، رگه هاي رس محل ضعيف سنگ هستند . دانه هاي ميكا نيز به خصوص در صورتي كه در سطوح لايه بندي مجتمع شده باشند ، باعث تضعيف سنگ خواهند شد .

- سختي : سختي سنگ به سختي كانيهاي تشكيل دهنده و سفتي آن به نحوه دانه بندي كانيها و سيمان سنگ بستگي دارد . لذا سختي ماسه سنگ به خاطر دانه هاي كوارتز تشكيل دهنده آن بالاست . اما در عين حال ممكن است به خاطر سيمان موجود در آن آنقدر سست باشد كه زير پا خرد شود .

- وزن ويژه : براي ماسه سنگها معمولا حدود 6/2 تن بر مترمكعب است .

- جذب آب : ماسه سنگها محدوده وسيعي را از نظر جذب آب نشان مي دهند . انواع سخت و متراكم آن ، مانند ماسه سنگهاي كوارتزي جذب آب كمتر از يك درصد است ، در حالي كه انواع متخلخل آن , ممكن است بيش از 10 درصد جذب آب داشته باشند .

- مقاومت فشاري : مقاومت فشاري ماسه سنگها معمولا در محدوده 60 تا 80 مگاپاسكال قرار مي گيرد .

- مقاومت در برابر آتش : ماسه سنگها تا دماي حدود 600 درجه سلسيوس آسيب چنداني نخواهند ديد . اما در صورتي كه در معرض اثر متوالي آتش و آب قرار گيرند متلاشي مي شوند .

- رنگ : اگرچه به عوامل مختلفي بستگي دارد ، در كل مي توان گفت كه رنگهاي زرد ، نخودي و زرد مايل به قهوه اي بر اثر ليمونيت و قرمز يا رگه هاي قرمز ، قهوه اي بر اثر هماتيت به وجود مي آيند . اين ، در حالي است كه سبز مايل به آبي و سياه به علت وجود مواد رسي يا كربناتي است . توزيع نامساوي مواد رنگي باعث لكه لكه شدن سنگ مي شود . بسياري از ماسه سنگ ها بر اثر قرار گرفتن در معرض جو و به علت اكسيداسيون تركيبات آهني موجود در آنها دچار تغيير رنگ مي شوند . اين تغيير رنگ لزوما نشانه تخريب سنگ نيست ، حتي گاهي اوقات ممكن است ظاهر سنگ هوازده جذابتر از سنگ نو اوليه باشد .

سنگ هاي رسوبي

فرآيند هوازدگي ، سنگ هاي قديمي را به تدريج متلاشي و تبديل به قطعات كوچك تر مي كند .

عوامل فرسايش مثل آب هاي جاري ، باد ، امواج  و يخ هستند 
نيروي جاذبه مواد حاصل از هوازدگي سنگ هاي بستر را حمل و آنها را خردتر مي كند .اين مواد را رسوبات مي گويند .

 ذرّات ماسه در تلماسه هاي صحرايي ، گل رس در مرداب ، ريگ در بستر رودخانه ، حتي گرد و خاك روي وسايل منزل مثال هايي در مورد اين فرآيند بي وقفه هستند .

سرانجام رسوبات در محل هايي جديد مثل دريا ، درياچه  صحراها ته نشين ( رسوب گذاري ) و به صورت لايه هاي روي هم جمع مي شوند .

رسوبات از تجمع خرده سنگ ها ، كاني ها در سطح زمين يا در اثر ته نشيني شيميايي مواد محلول درآب حاصل مي شوند .
رسوبات نرم در اثر عوامل مختلف به سنگ سخت تبديل مي شوند ، اينها همان سنگ هاي رسوبي هستند كه به صورت لايه هايي در طبيعت قابل رويت اند .

اهميت سنگ هاي رسوبي در اين است كه حدود 34% سطح قاره ها را مي پوشانند و محتوي فسيل اند كه يكي از ابزارهاي مهم در مطالعه گذشته زمين است . در سنگ هاي رسوبي شواهد زيادي از منشارسوبات و شرايط محيط رسوب زدگي آنها وجود دارد.

سنگ هاي رسوبي محل ذخيره و انتقال آب هاي زيرزميني هستند و به علت وجود ذخاير زغال سنگ ، نفت خام ، گاز ، آب زيرزميني، نمك و كاني هاي مختلف مثل آهن ، اهميّت اقتصادي دارند . بعضي از سنگ هاي رسوبي در ساختمان سازي ، جاده سازي و توليد سيمان ، گچ و آهك كاربرد دارند .

سنگ شدگي
به فرآيند تبديل رسوبات ناپيوسته به سنگ هاي رسوبي ، سنگ شدگي مي گويند . سنگ شدگي از راه هاي زير صورت مي گيرد :

تراكم : رسوباتي كه در محيط آرام مثل درياچه ته نشين مي شوند ، به ترتيبي روي هم قرار مي گيرند كه مقدار زيادي فضاي خالي ( خلل و فرج ) بين آنها تشكيل مي شود . رسوب هاي ماسه دريك محيط رسوبي آرام ممكن است حدود 40 تا 50 درصد حجم خودخلل وفرج داشته باشند . همچنانكه لايه هاي رسوبي برروي لايه هاي اوليه ته نشين مي شوند ، ذّرات رسوبات لايه هاي اوليه ، در اثر وزن لايه هاي فوقاني فشرده و ميزان فضاهاي خالي بين آنها كم مي شود .

 به اين حالت به هم فشردگي و مستحكم تر شدن رسوبات را كه باعث كاهش فضاي خالي بين دانه هاي ته نشستي مي شود ، تراكم مي گويند . اين عمل باعث خارج شدن آب موجود از بين ذرّات نيز مي شود . تراكم مناسب ترين راه سنگ شدگي در سنگ هاي رسوبي دانه ريز مثل شيل است .

چسبيدن : آب هاي زيرزميني ضمن عبور از لايه هاي رسوبي ، مواد جامدي را كه خاصيت چسبندگي دارند در فضاهاي خالي بين دانه هاي رسوبي ته نشين مي كند ، و آنها را به هم مي چسباند و در شبكه اي محكم نگهداري وبه سنگ سخت تبديل مي كند .

اين عمل را چسبيدن يا سيمان شدگي گويند . مثل ماسه سنگ ، كه از بهم چسبيده شدن ماسه هاي ناپيوسته به وسيله مواد چسبنده ايجاد مي شود .

مواد چسبنده بيشتر سنگ هاي رسوبي ، كربنات ها هستند . در آب هاي جاري و زيرزميني يون هاي كلسيم و بي كربنات به طور معمول وجود دارد و در شرايط مناسب شيميايي از تركيب اين دو يون كربنات كلسيم جامد ( كلسيت ) به وجود مي آيد. سيليس ماده چسبنده ديگر سنگ هاي رسوبي است . در برخي از سنگ هاي رسوبي اين ماده از نوع اكسيدهاي آهن يا كاني هاي رسي است .

 سنگهاى رسوبى

بيشتر ما در محل هايى زندگى مى کنيم که به آسانى نمى توانيم فعاليت يک آتشفشان يا طرز انجماد ماده مذاب را ببينيم .اما مشاهده ساحل ماسه اى ،يا رودى که مقدارى گل به همراه مى برد،آسان است .مى دانيد که مواد همراه اغلب رودها ،سرانجام به دريا مى رسندودر ته آن رسوب مى کنند.شما در هر نقطه اى که از کشور زندگى کنيد، فاصله چندانى از رسوباتى که قبلاً تشکيل شده اند،يا امروزه در حال تشکيل اند،نداريد. اين رسوبات به وسيله عواملى مانند آب يخچال ،يا باد بوجود آمده وپس از جابجايى ،معمولاً به شکل لايه لايه روى هم ته نشين شده اند.بيشتر رسوبات سرانجام مبدل به سنگ هاى رسوبى مى شوند.سنگ هاى رسوبى لايه نازکى را در سطح زمين تشکيل مى دهند (5درصد از 35 کيلومتر اوليه پوسته قاره اى)،اما همين سنگها، در سطح زمين فراوانتر از سنگهاى ديگر است. سنگهاى رسوبى ،منابعى چون نفت ،زغال سنگ ، گاز طبيعى، معادن آهن،آلومينيم،سنگهاى ساختمانى ومصالح ساختمانى ديگر را تشکيل مى دهند،يعنى در زندگى ما اثر زيادى دارند.

سنگ هاى رسوبى شواهد مربوطه به تاريخچه گذشته زمين را هم دربر دارند (فسيلها وغيره) ونشان مى دهند که وضع درياها وخشکى ها،رشته کوهها وغيره در گذشته چگونه بوده است.

منشاء رسوبات

به طور کلى منشاء رسوبات دريايى را به ترتيب مى توان ذکر کرد.


1- مواد تخريب شده- مقدار زيادى شن ،ماسه ورس از خشکيها به درون درياها برده مى شوند که حاصل تخريب سنگ هاى قاره ها هستند.

2- بقاياى بدن جانداران-جانداران زيادى وجود دارند که براى تشکيل پوشش محافظ بدن (پوسته وصدف)واسکلت خود به مواد معدنى از قبيل کربناتهاى کلسيم، سيليس وگاهى فسفات ها ،سولفيدها واکسيدهاى آهن محتاجند. طبعاً ‌اين مواد بعداز مرگ جانداران بر جاى مى مانند ودر آب رسوب مى کنند.


3- مواد شيميايى- بعضى از موادى که در روى خشکيها در آب حل مى شوند،به طريقه شيمياى در دريا رسوب مى کنند.نمک طعام ،کربنات هاى کلسيم ومنيزيم،بعضى از سولفات ها،ترکيبات آهن وغيره را بايد از اين جمله شمرد.اين مواد ومواد دسته اول،حاصل تخريب وتجزيه اقسام مختلف سنگهاى سطح خشکيها هستند.

منشاء و نوع کانى هاى موجود در سنگ هاى رسوبى

سنگ هاى رسوبى هم مانند سنگ هاى آذرين،يا دگرگون شده ،مجموعه اى از کانيها هستند. در اين سنگها، سه کانى از همه بيشتر يافت مى شود که عبارتند از :رس،کوارتز، وکلسيت. اما البته در برخى از سنگهاى ويژه، کانيهاى ديگرى عموميت دارند.به ندرت ممکن است در يک سنگ رسوبى فقط يک نوع کانى يافت شود.مثلاً‌در سنگ آهک، کانى کلسيت بسيار فراوان است،اما در خالص ترين سنگهاى آهکى هم مقدارى کانى هاى ديگر مانند رس،يا کوارتز ,علاوه بر کلسيت ديده مى شود. همچنين دانه هاى بسيارى از ماسه سنگها از جنس کوارتز است ،اما خميره اى که اين دانه ها را به هم مى پيوندد ممکن است رس،سيليس،کلسيت،دولوميت يا اکسيد آهن باشد


کلسيت،کانى اصلى تشکيل دهنده سنگهاى آهکى است.کربنات کلسيم نيز يکى ديگر از مواد شيميايى است که مى توان در بين ذرات وقطعات سنگ ها نفوذ کند وآنها را به هم بچسباند.بيشتر آبهاى زيرزمينى مقدارىCO2 در خود محلول دارند. با اين ترتيب آبها تا حدى خاصيت اسيدى مى يابند.
Co2+H2O=H2CO3
اين اسيد هم به نوبه خود با کلسيت ترکيب مى شود وآن را به بيکربنات محلول تبديل مى کند.CaCo3=H2CO3=Ca++ +2HCO3-
محلول نامحلول
والبته صورت نامحلول اين ماده، در بين ذرات رسوبى تشکيل سيمان آهکى را مى دهد.
بجز سه کانى رس، کوارتز و کلسيت ،کانيهاى ديگرى که در ميان سنگ هاى رسوبى يافت مى شوند عبارتند از:
1)دولوميتCaMg(CO3)2 يا کربنات مضاعف کلسيم ومنيزيم.
2)مقدارى فلدسپات هاى مختلف وميکا
3)‌اکسيدهاى آهن ،که طبعاً منشاء آن کانى هاى آهن ومنيزيم دار بوده است وبه صورت هماتيت وليمونيت در آمده اند.
4)هاليت(NaCl) وژيپس CaSO4,2H3Oکه از تبخير آبهاى محتوى اين مواد بر جاى مانده اند.