زغال سنگ

 

 

زغال سنگ از تغییرات بیولوژیکی ناشی از افزایش فشار و بالا رفتن دما بر روی گیاهان از روزگاران بسیار دور بوجود آمده است. کربن موجود در زغال ‌سنگ به صورت ترکیب‌های مختلف آلی از جمله اسیدهای کربوکسیلیک متراکم شده و به صورت ترکیبات آروماتیک با حلقه‌های ناجور (که علاوه بر کربن ، شامل هیدروژن ، اکسیژن ، نیتروژن و گوگرد نیز می‌باشند) در آمده است

 

نگاه اجمالی

تقریبا از همه انواع زغال سنگ‌ها به‌منظور سوخت و تهیه زغال کک ، می‌توان استفاده کرد. بیش از 80 درصد مصرف زغال سنگ‌ها برای تولید برق ، بخار در صنایع ، حمل و نقل یا سوخت و فرآیندهای متالوژی و ... بکار می‌روند. قسمت دیگر زغال سنگ نیز در فرآیند کربونیزاسیون برای تولید کک ، گاز زغال سنگ ، آمونیاک ، قطران زغال سنگ و محصولات نفتی سبک مصرف می‌شود. علاوه بر این ، مقادیر قابل توجهی از زغال سنگ به عنوان پُرکننده ، رنگدانه ، در تصفیه آب و ... مورد استفاده قرار می‌گیرد.

تاریخچه

بیش از دو هزار سال پیش ، در چین ، یونان و ایتالیا زغال سنگ به‌عنوان یک ماده سوختی مورد استفاده قرار می‌گرفت. البته استخراج آن از معدن در حدود قرن دهم میلادی در آلمان آغاز شد.

منشاء زغال سنگ

امروزه ، روشن است که زغال سنگ ، منشاء گیاهی دارد و طی فرآیندهای طولانی شیمیایی ، بیولوژیکی و ژئولوژیکی در دوران گذشته ، تشکیل شده و به صورت ذخیره‌های پرارزشی در آمده است که امروزه انسان از آن بهره‌برداری می‌کند. همه زغال سنگ‌ها ، به یک طریق بوجود نیامده‌اند، بلکه با توجه به دوران مختلف زمین شناسی و شرایط متفاوت آنها ، نوع تغییرات موثر در بوجود آوردن زغال سنگ‌ها نیز متفاوت بوده است. از اینرو ، امروزه ، چند نوع زغال سنگ در معادن وجود دارد.

فرآیندهای تشکیل زغال سنگ

مواد گیاهی اساسا از سه عنصر اصلی کربن ، هیدروژن و اکسیژن ، همچنین مقادیر اندکی از اجسام کانی و نیتروژن تشکیل یافته‌اند. قسمت عمده گیاهان را سلولز ، به فرمول C₆H₁₀O₅ ، تشکیل می‌دهد که ضمن فرآیندهای گوناگون بیوشیمیایی و ژئوشیمیایی به زغال سنگ مبدل می‌شود.

 

فرآیندهای بیوشیمیایی

وقتی یک ماده آلی شامل کربن و هیدروژن و اکسیژن ، مانند سلولز ، در هوای معمولی می‌سوزد، بطور کامل به دی‌اکسید کربن و آب تبدیل می‌شود، اما وقتی که همین مواد در شرایط کمبود اکسیژن می‌سوزند، عمل سوختن بطور ناقص صورت می‌گیرد و در نتیجه قسمتی از کربن و تمامی‌ اکسیژن و هیدروژن از سلولز حذف شده و جسم سیاهی برجا می‌ماند که زغال نامیده می‌شود.

تخریب مواد گیاهی ، نتیجه اکسید شدن آنها توسط باکتری‌ها و دیگر میکرواورگانسیم‌ها می‌باشد که خود به دو عامل بستگی دارد :

یکی میزان مقاومت قسمتهای مختلف گیاهان در برابر شرایط محیطی مردابها و دیگری نوع قارچ یا باکتری که موجب تخریب کامل گیاه می‌شود. تخریب مواد آلی در غیاب اکسیژن ، مثلا در زیر آب ، نیز به تشکیل زغال سنگ منتهی می‌شود که در این صورت ، هیدروژن به آب و قسمتی از کربن به دی‌اکسید و منوکسیدکربن تبدیل می‌شود و مقداری از هر دو به شکل متان خارج می‌شوند.

در فرآیندهای تبدیل سلولز به لیگنیت و زغال سنگ قیری ، محصول بدست آمده از تخریب مواد گیاهی که در حقیقت پیش‌ترکیب زغال سنگ است، پیت نامیده می‌شود که برای تشکیل آن ، مواد چوبی در جاهای مرطوب دستخوش تغییرات فیزیکی و شیمیایی اساسی می‌شوند. شرایطی که در آن ، در زمانهای گذشته پیت تشکیل شد، تفاوت چندانی با شرایط امروزی ندارد.

احتمالا در دوران گذشته ، هوا نسبتا گرمتر و میزان بارندگی بیشتر و منظم‌تر بود. در نتیجه ، رشد گیاهانی که سرانجام آنها ، پس از طی دوره‌های گوناگون زمین شناسی ، تبدیل شدن به پیت و زغال سنگ می‌باشد، بیشتر از امروز بود.

فرآیندهای ژئوشیمیایی

بطور کلی در این فرآیند ، پیت به انواع زغال سنگ تبدیل می‌شود. تبدیل پیت به زغال سنگ قیری نتیجه اثرات طولانی فشار و دما است و تبدیل آن به آنتراسیت به فشار و دمای باز هم بیشتر نیاز دارد که از فرآیند تشکیل کوهها و حرکت افقی پوسته زمین ناشی می‌شود. فرآیند تبدیل پیت به زغال سنگ ، با کاهش مقدار رطوبت ، اکسیژن ، هیدروژن و حجم مواد فرار (دی‌اکسیدکربن ، منوکسیدکربن و گازهای دیگر) موجود در آن و افزایش درصد کربن ثابت ، گوگرد و در بسیاری موارد ، محتویات خاکستر آن همراه است. این فرآیند تبدیل ، بطور کلی به عوامل ژئولوژیکی زیر مربوط است:

·         فشار و حرارت : که این خود به عمق رگه‌های پیت در لایه‌های زیرزمینی مربوط می‌شود.

·         زمان : هر چه زمان ذخیره‌سازی زغال سنگ طولانی‌تر باشد، عمل تشکیل زغال سنگ کاملتر است.

·         دگرگونی ساختار

·         حرارت ناخواسته ناشی از صخره‌های مجاور

·         ترکیب و ساختار گیاه

·         شرایط محیطی

پیرولیز زغال سنگ

تمام انواع زغال سنگ‌ها بر اثر گرما تجزیه می‌شوند و بر حسب نوع آنها و شرایط تجزیه (فشار و دما) ، به مواد گوناگون مفیدی تبدیل می‌شوند که از نظر کاربردهای صنعتی و تجاری اهمیت به‌سزایی دارند. بیشتر انواع زغال‌سنگ‌ها ، در دمای حدود 100 درجه سانتی‌گراد رطوبت خود را از دست می‌دهند و تا دمای 400 درجه سانتی‌گراد تجزیه می‌شوند و مقداری مواد روغنی و گازی شکل تولید می‌شود. با افزایش دما به میزان 1 تا 2 درجه سانتی‌گراد در هر دقیقه ، تا دمای 45 درجه سانتی‌گراد بیشترین مقدار محصولات بدست می‌آید که عمدتا شامل قطران زغال سنگ است.

این مواد ، ترکیبات گوناگون آروماتیکی مانند بنزن ، تولوئن ، گزیلن ، فنل‌ها ، نفتالین ، فتانترن) ، آنتراسن و غیره را در بر دارد و به روش تقطیر می‌توان آنها را از یکدیگر جدا کرد، اما اگر دما به 900 درجه برسد، قطران خود تجزیه می‌شود و از مقدار محصولات مفید کاسته می‌شود. مواد جامد حاصل از پیرولیز زغال سنگ عمدتا شامل زغال کک (با توان گرمایی پایین و توان گرمایی بالا) ، دوده (برای رنگدانه‌ها) ، گرانیت (برای الکترودها) ، کربن فعال و مواد ساختمانی است. بطور کلی ، در فرآیند پیرولیز حدود %70 زغال سنگ به کک و %5 آن به قطران تبدیل می‌شود.

کاربردهای مهم زغال سنگ

از زغال سنگ به عنوان سوخت در نیروگاه‌های حرارتی مولد برق ، در تولید بخار توسط توربین‌های بخار در کارخانجات صنعتی ، راه‌آهن و در کشتی‌ها و نیز به صورت سوخت خانگی در برخی از کشورها استفاده می‌شود. تقریبا 87% زغال سنگ جهان برای تولید گرما و دیگر انواع انرژی‌های مربوطه سوزانیده می‌شود. بدیهی است که ضمن سوختن زغال سنگ فرآورده‌های جنبی مانند گازهای سوختنی ، زغال کک و قطران نیز بدست می‌آید. باید توجه داشت که در برخی از کشورهای جهان ، قسمتی از گازهای سوختی شهری از زغال سنگ تهیه می‌شود.

برای این منظور ، زغال سنگ را با جریانی از بخار آب و اکسیژن در فشار 20 تا 30 اتمسفر مجاور می‌کنند. در این عمل قسمتی از زغال سنگ در مجاورت با بخار آب و اکسیژن به هیدروژن و منوکسید کربن تبدیل می‌شود. بعد ، این فرآورده‌های گازی را در مجاورت کاتالیزور آهن به هیدروکربن و یا بوسیله کاتالیزور روی و مس به متیل الکل تبدیل می‌کنند. علاوه بر مصارف سوختی ، از زغال سنگ در تهیه بسیاری از مواد مفید و مهم آلی و غیرآلی استفاده می‌شود که عمدتا از تقطیر قطران حاصل از پیرولیز زغال سنگ و یا مواد جامد باقی مانده از عمل پیرولیز تهیه می‌شود.

خطرات ناشی از معادن زغال سنگ

یکی از عوامل خطرات بهداشتی و جانی که کارکنان صنایع زغال سنگ با آن مواجه هستند، گاز متان است که معمولا در معادن زغال سنگ وجود دارد، زیرا مخلوط 5 تا 15 درصد آن با هوا انفجار‌آمیز است. از این رو ، مقدار گاز متان در معادن زغال سنگ باید دقیقا کنترل شود. البته علاوه بر متان ، گازهای دیگری مانند منوکسید کربن ، دی‌اکسید گوگرد نیز همراه با آن در معادن زغال سنگ وجود دارند که نه از نظر انفجار بلکه از نظر مسموم کنندگی می‌توانند برای سلامتی کارگران معدن زیان‌آور باشند.

برای جلوگیری از خطرات ناشی از این گاز ، معمولا آن را با دستگاه ویژه‌ای از معدن زغال سنگ خارج می‌کنند. اکسیداسیون پیریت در هوا ممکن است به تشکیل اسید سولفوریک منتهی شود که از طریق آبهای جاری وارد منابع ذخیره آب شده و موجب آلودگی آن شود. تنفس گرد و غبار زغال سنگ نیز موجب بروز بیماری پنوموکونیوزیز می‌شود که به بیماری سیاه‌ریه نیز موسوم است. در این بیماری ذرات زغال سنگ ریه‌ها را از لایه سیاه رنگی می‌پوشانند و عمل تنفس را با دشواری روبرو می‌کند.

انواع زغال سنگ

 

 

زغال‌سنگ به انواع مختلفی طبقه‌بندی می‌شود. در این طبقه‌بندی درصد کربن ثابت ، درصد مواد فرار و دیگر خواص فیزیکی و شیمیایی مورد توجه قرار دارد.

آنتراسیت

این نوع زغال سنگ خود به انواع زیر تقسیم می‌شود:

·         متا آنتراسیت : دارای %98 کربن ثابت و %2 مواد فرار است. این نوع زغال سنگ به ندرت یافت می‌شود و کارایی سوختی ندارد.

·         آنتراسیت : دارای %92 تا %91 کربن ثابت و %2 تا %8 مواد فرار با رنگ خاکستری است و با شعله آبی کم رنگ کوتاه همراه با بو می‌سوزد. از سوختن آن کک تشکیل نمی‌شود. ارزش سوختی آن از سمی‌آنتراسیت و یا زغال سنگ قیری مرغوب کمتر است.

·         سمی‌آنتراسیت : دارای %86 تا %92 کربن ثابت و %8 تا %14 مواد فرار است. به دلیل افزایش درصد مواد فرار در آن ، با شعله کوتاه زرد رنگ می‌سوزد و چون سریعتر از آنتراسیت می‌سوزد، دارای کارایی و مصرف سوختی بیشتری است.

زغال سنگ‌های قیری

·         زغال سنگ قیری با فراریت کم : دارای %76 تا %78 کربن ثابت و %14 تا%22 مواد فرار است و بدون دود می‌سوزد.
*زغال سنگ قیری با فراریت متوسط : دارای %69 تا %78 کربن ثابت و %22 تا %31 مواد فرار است، بدون دود می‌سوزد.

·         زغال سنگ قیری با فراریت بالا (A) : دارای توان گرمایی Mj 14.8 است.

·         زغال سنگ قیری با فراریت بالا (B) : دارای توان گرمایی Mj 13.7 است.

·         زغال سنگ قیری با فراریت بالا (C) : دارای توان گرمایی Mj 12.1 است.

زغال سنگ پست

این نوع زغال سنگ نیز به سه دسته با توان گرمایی بین Mj8.8 تا Mj12.1 تقسیم می‌شود و گاهی «لیگنیت سیاه» نیز نامیده می‌شود.

زغال سنگ شیار

این نوع زغال سنگ دارای مواد فرار و هیدروژن زیاد است و با شعله‌های طویل و با دمای بسیار بالا می‌سوزد. به علت نداشتن مواد چرب ، نوعی بافت منظم و دانه‌ای دارد که در دیگر انواع زغال سنگ‌ها دیده نمی‌شود. این نوع زغال سنگ مانند شیشه می‌شکند و دارای چگالی 1.2 تا 1.3 گرم بر سانتیمتر مکعب است.

 

لیگنیت

این نوع زغال سنگ خود به خود به دو گروه ، یکی گروه لیگنیتی و دیگری گروه زغال سنگ قهوه‌ای تقسیم می‌شود. خواص فیزیکی و شیمیایی و حتی رنگ هر دو گروه خیلی به هم نزدیک است. بطوری که ممکن است اشتباها یکی به جای دیگری گرفته شود. توان گرمایی لیگنیت‌ها کمتر از Mj8.8 است.

مواد معدنی موجود در انواع زغال سنگ :

علاوه بر مواد آلی موجود در زغال سنگ که ضمن تحول مواد گیاهی در فرآیندهای تشکیل زغال سنگ در آن باقی می‌ماند، مواد معدنی نیز در آن وجود دارد.

گوگرد

به میزان 0.3 تا 0.5 درصد در زغال سنگ یافت می‌شود و ممکن است در انواع زغال سنگ‌ها مقدار آن به مراتب بیشتر از این میزان باشد. اصولا گوگرد به صورت سولفید طبیعی آهن یا پیریت ، گچ و سولفیدهای دی‌الکیل یا دی‌اریل الکیل ، تیواتروتیوفن وجود دارند. سولفیدهای طبیعی آهن بیشتر از مواد گوگرددار دیگر به صورت رگه‌هایی در زغال سنگ وجود دارد که در موقع سوختن زغال سنگ ، به اکسید آهن (III) و گاز دی‌اکسید گوگرد تبدیل می‌شود.

اگر زغال سنگ در فضای بسته بدون حضور اکسیژن حرارت داده شود، دی‌سولفید آهن (II) به سولفید آهن (II) و گوگرد تجزیه می‌شود. سولفید آهن (II) در کک باقی می‌ماند و گوگرد حاصل در فرایندهای شیمیایی به صورت گاز SO₂ خارج می‌شود. اگر گوگرد به صورت سولفات کلسیم در زغال سنگ وجود داشته باشد، چون می‌تواند در گرما مقاومت کند، در دماهای پایین مشکلی ایجاد نمی‌کند، اما ممکن است بر اثر گرمای زیاد در مجاورت کربن به سولفید کلسیم تجزیه شود. در این صورت ، کک همراه با مقداری CaS در کوره بلند ذوب آهن وارد می‌شود، در چدن نفوذ می‌کند و از مرغوبیت چدن و فولاد کاسته می‌شود.

کلر

احتمالا به صورت کلرید سدیم در زغال وجود دارد که به هنگام حرارت دادن زغال سنگ بوسیله سیلیس موجود در خاکستر زغال سنگ ، تجزیه شده و به صورت گاز کلرید هیدروژن خارج می‌شود. از اینرو ، ممکن است موجب خوردگی و خرابی دیگها و کوره‌های حرارتی شود.

فسفر

در بیشتر انواع زغال‌سنگ‌ها به مقدار کم به صورت فسفات کلسیم وجود دارد. مقداری از آن که در تجزیه شیمیایی برحسبP₄O₁₀ مشخص می‌شود، بین 0.1 تا 1.25 درصد متغییر است.

نیتروژن

به مقدار کم در انواع زغال سنگ‌ها به صورت نیتریل‌های آروماتیکی ، پیریدین‌ها و پیرول‌ها وجود دارد. زغال سنگ‌هایی که از نیتروژن غنی‌اند، معمولا با شعله بلند می‌سوزند. حدود پانزده درصد نیتروژن موجود در زغال سنگ‌ها ، به صورت آمونیاک خارج می‌شود. پنج درصد آن در کک باقی می‌ماند و حدود پنج درصد آن به سیانید هیدروژن و بقیه به صورت گازهای دیگر خارج می‌شود.

خاکستر

از سوختن انواع زغال سنگ‌ها ، جامدی غیر قابل سوختن باقی می‌ماند که عمدتا منشا معدنی دارد.

 

مراحل تشکیل انوع زغال سنگ

زغال سنگ از بقایای درختان ، بوته‌ها و سایر گیاهان زنده بوجود می‌آید. نشو و نمای این گیاهان در دوره‌هایی که آب و هوای زمین ملایم و مرطوب بود، صورت گرفت. اگر چه برخی از معادن زغال سنگ 400 میلیون سال قبل و در دوره انسان سیلورین  Silurian ، ( انسان سیلورین در دوره سوم دوران اول زمین شناسی ظاهر شد. ویژگی این دوره ظهور گیاهان خشکی است.) تشکیل یافته است. اما قسمت اعظم این ذخایر تقریبا 250 میلیون سال پیش و در دوره فوقانی و تحتانی دورانهای کربونیفر ( Carboniferous ، دوره کربونیفر یا زغال‌خیز به بخشی از زمان می‌گویند که به پایان دوران اول زمین شناسی مربوط بوده و از حدود 345 میلیون سال قبل آغاز می‌شود.) پدید آمدند.

سپس ، اوضاع برای رشد سرخسهای دانه‌دار گرمسیری بسیار عظیم و درختان بدون گل غول پیکر ، در باتلاقهای وسیع فراهم شد. این گیاهان بعد از خشک شدن و از بین رفتن به داخل باتلاقها می‌افتادند و بر اثر خروج اکسیژن ، فساد بی‌هوازی تسریع می‌شد. پوشش گیاهی به ماده‌ای لجن مانند به نام پیت (Peat) تبدیل شد. پیتها بسته به درجه فساد ، برخی قهوه‌ای و اسفنجی و بعضی سیاه و فشرده بودند. دریا بر روی چنین ته‌نشستهایی پیشروی کرد و رسوبات معدنی بر روی آنها فرو نشست. پیت در زیر فشار خشک و سخت شد و به زغال سنگ پیت (لنیت یا لیگنیت که به زغال سنگ قهوه‌ای نیز موسوم است.) تبدیل شد.

فشار بیشتر و گذشت زمان ، زغال سنگ قیردار را به وجود آورد، که هر 6 متر ضخامت رسوب گیاهان نخستین به 0.3 متر زغال سنگ تبدیل شده بود. حتی فشارهای زیادتر که ناشی از چین‌خوردگی پوسته زمین به صورت رشته کوههای عظیم بود، سخت‌ترین و مرغوبترین زغال سنگ ، یعنی آنتراسیت (anthracite) ، را بوجود آورد. کیفیت زغال سنگ از روی نسبت مقدار کربن تثبیت شده به مقادیر رطوبت و ماده فرار (ماده‌ای که بر اثر حرارت به گاز تبدیل می‌شود)، تعیین می‌گردد.

 

زغال سنگ نوعي سنگ رسوبي قابل احتراق است و از دسته كانسارهاي رسوبي بيوشيميايي(شامل زغال سنگ ها، شيل هاي نفتي، رسوبات فسفاته گوانو و هيدروكربورها)، تشکيل شده است.
زغال به طور كلي از عناصر كربن (به صورت تركيبات هيدروكربوري و كربن ثابت)، هيدروژن، ازت، نيتروژن و ناخالصي تشكيل گرديده که درصد اين عناصر در زغالهاي مختلف متغير است. به طور کلي50% زغال را مواد هيدروكربوري و كربن تشكيل مي دهد.

زغال بر اساس خواص فيزيكوشيميايي و درجه زغالي شدن به چهار نوع مهم زغال آنتراسيت، زغال بيتومينه، زغال ليگنيت، زغال قهوه اي تقسيم مي شوند.

نسبت كربن فرار به كربن ثابت، ضريب سوختن زغال ناميده مي شود. اين ضريب در آنتراسيت زياد و در زغال قهوه اي كم است. درصد هيدروژن، اكسيژن و رطوبت از آنتراسيت به طرف زغال قهوه اي افزايش مي يابد.

گياهاني كه در باتلاقها، مردابها و محيطهاي دلتايي رشد كرده اند در شرايط مناسب به زغال تبديل شده اند. تعداد اين گياهان بيش از 3000 گونه تشخيص داده شده است. مطالعات رسوب شناسي و تكتونيكي نشان مي دهد كه محيطهاي دلتايي حاشيه كراتون هاي پايدار و حوضه هاي درون قاره اي مناسب براي تشكيل گياهان بوده است.

مرز بين زغال سنگ حرارتي و كك شو را نمي توان دقيقاً مشخص نمود. چه بسيار زغال سنگ هايي كه عرفاً حرارتي ناميده مي‌شوند، در حاليكه قابليت تبديل به كك را داشته و سپس در مصارف مختلف از جمله مصارف حرارتي مورد استفاده قرار مي گيرند. تاريخچه اكتشاف و استخراج زغال سنگ به بيش از 2000 سال پيش مي رسد، ولي شواهد زيادي وجود دارند كه حكايت از استخراج اصولي زغال سنگ از قرن دوازده ميلادي دارند.

از آنجا كه زغال سنگ منشأ رسوبي دارد، غالباً در ميان سنگ هاي رسوبي مناطق مردابي و باتلاقي مشرف به دريا بطور متناوب ديده مي‌شود. مواد دربرگيرنده زغال عمدتاً شامل رس، لاي (سيلتستون) در كمر پايين و ماسه سنگ در كمر بالاست.

زغال‌سنگ از عناصر ميكروسكوپي قابل رؤيتي به نام ماسرال ها تشكيل يافته است. ماسرال ها بر خلاف كاني هاي ديگر ماهيت بلورين و كريستالي ندارند. از كاربردهاي وسيع و در حال گسترش زغال سنگ به عنوان سوخت براي توليد حرارت بوده است. به دليل وجود ذخاير عمده و قابل دسترس زغال سنگ در ايران، استخراج زغال سنگ همواره از اهميت فوق العاده اي برخوردار بوده است.

مراحل زغالي شدن، بخشي از دياژنز و گاهي مرحله اي از دگرگوني محسوب مي شود. گياهان بعد از مرگ در سطح زمين، تحت تأثير باكتري هاي هوازي به مواد آلي و معدني تجزيه مي شوند. در صورتي كه گياهان در رسوبات نرم مدفون شوند و يا در محيط آب قرار گيرند، تجزيه آنها تدريجي و در شرايط غير هوازي صورت خواهد گرفت.

شرايط مهم و اساسي تشكيل زغال عبارتند از عمق زياد، گراديان حرارتي مناسب و طولاني بودن زمان زغالي شدن است که مرغوبيت زغال رابطه مستقيم با عمق، زمان زغالي شدن و گراديان حرارتي منطقه دارد.

 

 در ايران زمين تشكيل رسوبات زغالدار مزوروئيك مياني است. آثاري از غالسنگ در رسوبات پرمين، كبنيفر و ترشياري در نواحي شمال ايران ديده شده است.

بطور كلي مي‌توان گفت كليه زغال سنگ‌هاي داراي ارزش اقتصادي ايران در تشكيلات ترياس بالايي، ژوراسيك پائيني و مياني متمركز هستند و در حد زيرين آن غالباً رسوبات لاتريتي تشكيل شده‌اند. اين پديده در اكثر نقاط ايران قابل مشاهده است.

 

ميانگين مصرف زغال سنگ در ايران در اين دوره (1376-1380) با نرخ رشد 1/8%، 9/3273 ميليون تن بوده که از 1025002 تن در سال 1376 به 1262472 تن در سال 1378 و 1380000 تن در سال 1380 رسيده است. كمترين ميزان مصرف در سال 1376 و معادل يك ميليون تن بوده است. در مقابل بيشترين مصرف ظاهري مربوط به سال 1380 و معادل 4/1 ميليون تن بوده است.

مصرف ظاهري زغال سنگ هم در كشور طي سال هاي فوق يك روند افزايشي داشته است. زغال سنگ حرارتي كه از آن به عنوان منبع توليد كننده گرما استفاده مي شود، بيشتر از معادن بخش خصوصي تأمين مي‌گردد. بر اساس اطلاعات حاصله در حدود 30 درصد از توليد زغال اين معادن به ميزان حدود 75 هزار تن جهت سوزاندن و توليد حرارت در بخش هاي مختلف صنعتي مورد استفاده قرار مي‌گيرد.

 

كشور ما ايران بدليل شرايط مختلف زمين شناسي داراي كانسارهاي متنوع زغالي است. طبق آخرين آمار حاصله از مركز آمار ايران، ميزان ذخاير قطعي زغال سنگ در كشور در سال 1380 معادل 310 ميليون تن برآورد گرديده است. اين رقم در سال 1376 برابر 103 ميليون تن بوده كه متوسط نرخ رشد ذخاير، كه نشان از اكتشاف ذخاير جديد دارد، معادل 37 درصد بوده است. تعداد معادن فعال زغال سنگ در كشور كه اغلب آنها خصوصي مي باشند، 83 معدن گزارش گرديده است.

 

 

 

منابع : www.ngdir.ir  و www.daneshnameh.roshd.ir

               

سنگ آهك :

آشنايی

سنگ آهک کربنات کلسيم(CaCO₃)  به ندرت به صورت آهک خالص در طبيعت پيدا می‌شود. اين سنگ بيشتر به صورت آهک رسی ، آهک ماسه‌ای و دولوميت يافت می‌گردد. ناخالصيهای مهم سنگ آهک شامل منيزيم ، سيليس ، آلومينيم و منگنز است .

نحوه تشکيل

سنگهای آهکی از نظر ژنتيکی و نحوه تشکيل به دو گروه عمده و بزرگ آهکهای برجا و آهکهای نابرجا تقسيم می‌شوند. آهکهای برجا شامل کليه سنگ آهکهای ستونهايی می‌گردد که طی فرآيندهای شيميايی و بيوشيميايی در محلی که وجود دارند، تشکيل گرديده‌اند. اصولا تشکيل در جای رسوبات آهکی مربوط به فعاليتهای بيولوژيکی بوده و از منشا بيوشيميايی می‌باشند. مانند تراورتن و ستونهای آهکی. آهکهای نابرجا آهکهايی را شامل می‌گردد که از نظر بافتی به سنگهای کلاسيک شباهت داشته ، ولی از نظر منشا تشکيلاتشان کاملا مربوط به فرآيندهای شيميايی است. مانند آهکهای تخريبی و ماسه‌ای

شکل و گسترش سنگهای کربناته

رسوبات کربناته جديد در محيطهای رسوبی مختلفی تشکيل شده و به اشکال گوناگون گسترش دارند. با وجود تنوع زيادی که در محيط رسوبی کربناتها وجوددارد، بطور کلی اين محيطها را می‌توان در دو گروه بزرگ زير مطالعه نمود .

کربناتها در محيطهای عميق

سنگهای کربناته که در محيطهای عميق دريايی عصر حاضر تشکيل می‌گردند، در دو گروه به شرح زير مشخص می‌شوند .

• گروه اول  

آهکهايی هستند که از مناطق کم عمق تر حوضه رسوبی توسط جريانهای زير دريايی يا جريانهای توربيديتی به مناطق عميق منتقل شده و به تدريج بر حسب اندازه و وزن مخصوصشان رسوب کرده‌اند. اين مواد منتقل شده ، طبعا ريز دانه و از بقايا و اسکلت جانوران و ارگانيسمهای دريايی هستند که از آن جمله می‌توان جلبکهای آهکی رانام برد .

• گروه دوم

آهکهايی هستند که منشا آنها ، صدف و پوسته فرامينفرها و پلانکتونهايی نظير گلوبيژرينا می‌باشد. تشکيل لجنهای گلوبيژرينا در اعماق زيادتر يعنی حدود 4000 متر به پايين به علت نا‌پايداری پوسته آهکی و حل شدن آنها در آب دريا ، متوقف می‌گردد .

کربناتها در محيطهای کم عمق

معمولا محيطهای کم عمق ، در حاشيه و سواحل درياهای آزاد گسترش داشته و اين سواحل محل مناسبی برای تشکيل آهکهای مربوط به اين محيطها هستند .

ساخت سنگهای آهکی

ساخت سنگهای آهکی اعم از انواع برجا و يا آهکهای نابرجای تخريبی شامل بعضی يا تمام بخشهای زير است .

1. دامنه‌هايی تخريبی از تمام منشا شيميايی يا اکوکمها .
2. مواد پرکننده بسيار دانه ريز به صورت گل کربناته که فضاهای خالی بين دانه و درون دانه‌ها را پر کرده است .
3. سيمان کربنات کلسيم که در اغلب قريب به اتفاق موارد ، کلسيتی است و بعد از نهشتگی تشکيل می‌گردد. اين نيز نقش پرکننده فضاهای خالی بين و درون دانه‌ها را ايفا می‌کند .

موارد استعمال آهک

• تهيه منشورهای نيکل

اسپت ديسلند که نوعی کربنات کلسيم است، برای تهيه منشورهای نيکل در ميکروسکوپها ، فتومترها و کولوريمترها بکار می‌رود .

• تهيه کود

نوع نامرغوب آن در صنعت تهيه قليائيان و به عنوان کود در زمينهای بی آهک بکار می‌رود .

 

• تهيه شيشه

در صنعت شيشه‌سازی ، کلسيت خالص را به مذاب شيشه‌ها اضافه می‌کنند، گاز کربنيک حاصله از ذوب آن موجب همگن شدن توده مذاب شيشه می‌گردد .

• استفاده در صنايع شيميايی

آهک در صنايع شيميايی به عنوان يک ماده اوليه و همچنين برای خنثی کردن اسيد و به عنوان کمک ذوب ، ماده قليا کننده ، جاذبه رطوبت ، عامل چسبندگی و... بکار می‌رود. اين نوع آهک بايستی با درصد کلسيم زياد باشد .

• تهيه پودر مل

سنگ آهک با درصد بالا از کربنات کلسيم در کارخانه‌های سنگ کوبی به صورت پودر تهيه می‌گردد که به عنوان مل به بازار عرضه می‌شود .

• استفاده در صنعت سيمان

سنگ آهک به مقدار زياد در صنايع استعمال می‌شود. ترکيب سيمان به صورت (آهک، رس ، آهن ، گچ ، سيليس) که با درصدهای مختلفی اين مخلوط در کوره پخته و محصول حاصل بعد از خرد شدن و مخلوط شدن با آب و بعد از سفت شدن به سيمان تبديل می‌شود .

ديگر مصارف سنگ آهک

نمونه‌ای از سنگ آهک بسيار دانه ريز که به سنگ چاپ معروف است، قابل استفاده در چاپ و امور چاپی است. بالاخره سنگهای آهکی در خمير دندان سازی، لاک سازی ، عطرسازی و لاستيک سازی کاربرد دارند .

 

منبع : www.daneshnameh.roshd.ir

 

طبقه بندی سنگهای رسوبی توسط گرابو :

ديد کلی

سنگ های رسوبی در حدود 70 تا 75 درصد از سطح خارجی زمين را می پوشاند و در بعضی مناطق ضخامت آنها به 15 کيلومتر می رسد. سنگ های رسوبی را می توان از روی شرايط و محيط تشکيل آنها طبقه بندی کرد که به نام طبقه بندی زايشی (genetic)  موسوم می باشد و يا اينکه براساس اطلاعات کانی شناسی و بافت سنگ ها، آنها را توصيف کرد که به نام طبقه بندی توصيفی (descniptive) گفته می شود .

طبقه بندی زايشی گرابو

طبقه بندی زايشی ابتدا توسط گرابو در سال 1904 ارائه شد و وی اظهار داشت که سنگ های تشکيل دهنده پوسته زمين از سه دسته آذرين، رسوبی و دگرگونی تشکيل شده اند. اين تقسيم بندی از نظر توصيفی ارزش خود را حفظ کرده است ولی از نظر زايشی ارزش خود را از دست داده است. وی سنگ های رسوبی را به دو دسته اگزوژنتيک و آندوژنتيک تقسيم کرده است .

·      سنگ های اگزوژنتيک يا آواری (exogenetic) سنگ هايی هستند که از ذرات تشکيل دهنده آن در اثر حمل و رسوبگذاری در حوضه رسوبی تشکيل شده اند. اين سنگ ها همچنين به نام اين سنگ ها همچنين به نام آلوژنيک (allognic)  يا انتقالی نيز موسوم می باشند .

·      سنگ های اندوژنتيک يا شيميايی (endogenetic) سنگ هايی هستند که در حوضه رسوبی در اثر رسوبگذاری مواد محلول در آب به صورت متبلور يا آمورف تشکيل شده اند . اين دسته از سنگ ها را به نام اتوژنتيک (authigenic)  يا در جازا نيز می نامند .

 

·         اشکالات طبقه بندی زايشی گرابو

در اين تقسيم بندی اشکالاتی وجود دارد که در اين جا به برخی از آنها اشاره می کنيم: به عنوان مثال در اين تقسيم بندی گرانيت با سنگ نمک از نظر شرايط تشکيل يکسان می باشند، زيرا هر دو تحت شرايط فيزيکی و شيميايی از محيط مايع سرچشمه گرفته اند . همچنين سنگ های آواری از قبيل ماسه سنگ و غيره را از لحاظ تشکيل مانند تشکيل رسوبات توفی دانه متوسط در نظر می گيرند. در تشکيل رسوبات اصول ايروديناميکی و هيدروديناميکی خاصی دخالت می کنند بنابراين هر کدام از گروههای ذکر شده دارای بافت و ساختمان مخصوص به خود می باشند .

گرابو واژه های گراول، ماسه و رس را به کار نبرده است و به جای آنها، در رابطه با اندازه ذرات کلمات لاتين رودايت (rudite)، آرنايت (reunite) و لوتايت (lutite) را به کار برده است .

نامگذاری سنگ ها توسط گرابو

گرابو برای نامگذاری سنگ ها، ترکيب کانی شناسی سنگ را قبل از کلمات رودايت، آرنايت و لوتايت (بسته به نوع سنگ) به صورت پيشوند قرار داده و آنها را نامگذاری می کرد. به عنوان مثال اگر سنگ از جنس کربنات کلسيم و يا به عبارت ديگر آهکی باشد واژه کالک (calc) قبل از واژه های ذکر شده براساس اندازه ذرات تشکيل دهنده سنگ اضافه شود بنابراين گرابو در طبقه بندی سنگ های رسوبی ترکيب کانی شناسی سنگ را با اندازه ذرات تشکيل دهنده آن تلفيق کرده و سنگ را نامگذاری می کند .

·         سنگ های دياژنتيک يا اپی ژنتيک

هر يک از سنگ های آلوژنيک و يا اتوژنيک ممکن است تحت شرايط فشار و درجه حرارت کم مجددا متبلور شده و يا توسط کانی های ديگر عمل جانشينی در آنها صورت گيرد که در چنين شرايطی سنگ را به نام دياژنتيک (diagenetic) يا اپی ژنتيک (Epigenetic)  می نامند. چنانچه فشار و درجه حرارت زياد باشد، تغييرات شديد در سنگ ها صورت می گيرد و سنگ های دگرگونی به وجود می آيد .

 

منبع : www.daneshnameh.roshd.ir

طبقه بندی سنگهای رسوبی توسط فولک :

آشنايی

فولک در سال 1995 سنگ های رسوبی آواری و شيميايی را تقسيم بندی کرده است. امروزه اين طبقه بندی توسط اکثر زمين شناسان به کار برده می شود. بر طبق نظر فولک سنگ های رسوبی از سه بخش عمده تشکيل شده اند که به نسبت های متفاوت در سنگ موجود می باشند اين سه بخش عبارتند از :

اجزای تشکيل دهنده آواری

اين نوع رسوبات از ذراتی تشکيل شده است که از تخريب و فرسايش مواد خشکی سرچشمه گرفته و پس از حمل در داخل حوضه رسوبی ته نشين شده است. برای مثال می توان ذرات ماسه ای کوارتز، فلدسپات، کانی های سنگين ، کانی های رسی و.. را که از تخريب سنگ های قديمی به وجود آمده اند را نام برد .

اجزای تشکيل دهنده آلوکميکال

آلو (allo) در زبان يونانی به معنی غير عادی يا بيگانه می باشد و در اين جا عبارت از رسوباتی است که منشا آنها شيميايی يا بيوشميايی بوده و درون حوضه رسوبی ته نشين می شوند و بعد از ته نشين شدن دوباره به حرکت درآمده و رسوب می کنند .
بنابراين غير عادی بودن آنها به دليل حرکت مجدد و رسوب کردن آنها می باشد برای مثال می توان اووليت ها، خرده های اسکلتی ، پلت ها و اينتراکلست ها را نام برد .

اجزای تشکيل دهنده ارتو کميکال :

ارتو (ortho) در زبان يونانی به معنی واقعی يا عادی می باشد و شامل رسوبات شيميايی است که درون حوضه رسوب کرده و بعد از عمل ته نشينی هيچ گونه حرکت و جابجايی در آنها صورت نمی گيرد. برای مثال می توان کلسيت ريز بلور، لجن دولوميتی و همچنين کانی های جانشينی را نام برد .

سنگ ها در طبقه بندی فولک

فولک براساس نسبت درصد اجزای تشکیل دهنده سنگ، سنگ های رسوبی را به پنج گروه تقسيم کرده است که با علايم اختصاری T، IA ، IO ، A   و O نشان داده می شوند .

·         T

در جدول نماينده سنگ های آواری يا Terigenous از قبيل گل سنگ ها، ماسه سنگ ها و کنگلومراها می باشد که در حدود 65 تا 70 درصد مقاطع چينه شناسی را تشکيل می دهد .

·         IA

نشان دهنده سنگ های آلوکميکال ناخالص يا سنگ های آواری ناخالص از قبيل شيل های فسيل دار و سنگ های آهکی اووليتی يا ماسه سنگ های فسيل دار می باشد و اين گروه در حدود 10 تا 15 درصد از سنگ های رسوبی را تشکيل می دهند .

 

·         IO

نشان دهنده سنگ های ارتوکميکال ناخالص يا سنگ های شيميايی ناخالص مانند سنگ های آهکی ريزبلوردار است. اين گروه در حدود 2 تا 5 درصد از سنگ های رسوبی را تشکيل می دهند .

·         A

بيانگر سنگ های آلوکميکال مثل آهک يا دولوميت های فسيل دار، اووليت دار و يا اينتراکلست دار می باشد و در حدود 8 تا 15 درصد از مقاطع چينه شناسی را اشغال می کند .

·         O

نماينده سنگ های ارتوکيکال همانند سنگ آهک ها يا دولوميت های ريز بلور، انيدريت و چرت می باشد که در حدود 2 تا 8 درصد از سنگ های رسوبی را تشکيل می دهد .

اشکالات طبقه بندی فولک

فولک در طبقه بندی خود سنگ های پيروکلاستيکی و کربن دار را در نظر نگرفته است. و اين عامل باعث به وجود آمدن يک سری ايرادات و اشکالاتی در تقسيم بندی فولک می شود. ولی در حالت کلی برای آسانتر شدن و کاربرد ساده تر ، زمين شناسان سنگ های رسوبی را به سه گروه اصلی آواری، شيميايی و بيوشيميايی و ولکانی کلاستيکی تقسيم کرده اند .

منبع : www.daneshnameh.roshd.ir

طبقه بندی سنگهای آواری :

ديد کلی

ذرات تشکيل دهنده اين سنگها در اثر تخريب سنگهای مناطق قاره‌ای بوجود آمده‌اند و توسط رودخانه‌ها به درون حوضه رسوبی حمل شده و رسوب کرده‌اند. اين سنگها را بر اساس اندازه ذرات تشکيل دهنده آنها به سه دسته سنگهای دانه ريز يا گل سنگها ، دانه متوسط يا ماسه سنگها و دانه درشت يا کنگرومراها و برشهای رسوبی تقسيم می‌کنند .

سنگهای آواری دانه ريز يا گل سنگها :

• اندازه ذرات تشکيل دهنده اين دسته از سنگهای رسوبی کمتر از ماسه و در حد سيلت و رس ( ريزتر از 0.0625 ميليمتر) است. بطور کلی اين دسته از سنگهای رسوبی بر اساس اندازه ذرات و قابليت تورق آنها نامگذاری می‌شوند. قابليت تورق يکی از خصوصيات محيط رسوبی است که نشاندهنده عدم فعاليتهای موجودات زنده کف‌زی در هنگام رسوبگذاری می‌باشد. زيرا اگر موجودات زنده دارای فعاليت باشند باعث به هم ريختگی طبقات می‌گردند .
• چنانچه بيش از 3/2 ذرات تشکيل دهنده سنگ در اندازه سيليت باشد در صورت نبودن تورق ، سنگ را سيلتستون (Siltstone) ناميده و در صورت وجود تورق ، شيل سيلتی (silt - shale) می‌نامند. اگر ذرات سيلت بيشتر از 3/1 ولی کمتر از 3/2 ذرات تشکيل دهنده سنگ را درست کند و بقيه ذرات در انداره رس باشد، در صورت نبود تورق سنگ را گل سنگ (mudstone) و در صورت وجود تورق آنرا شيل گل(mud - shale)  می‌نامند .
• اگر مقدار سيليت در سنگ کمتر از 3/1 ذرات تشکيل دهنده سنگ و بيشتر از رس باشد، در صورت دارا بودن تورق ، سنگ را شيل رسی (cldy-shale) ناميده و در صورت نبود تورق آنرا رس سنگ (clay stone) می‌نامند. بطور کلی واژه گل سنگ زمانی بکار برده می‌شود که ميزان رس و سيليت در سنگ تقريبا به يک اندازه باشد. همچنين گل سنگ واژه عمومی است که در هنگام طبقه‌بندی سنگهای آواری دانه ريز برای تمامی سنگهايی که اندازه آنها ريزتر از ماسه باشد نيز بکار برده می‌شود .

سنگهای آواری دانه متوسط يا ماسه سنگها :

اندازه ذرات تشکيل دهنده اين دسته از سنگهای رسوبی در حد ماسه (بين 0.0625 تا 2 ميليمتر) بوده و بدين جهت آنها را ماسه سنگ می‌نامند. ماسه سنگها به دو دليل توصيفی و يا ژنتيکی نامگذاری می‌شوند. نامگذاری توصيفی بر اساس کانيهای تشکيل دهنده و بافت سنگ می‌باشد. ولی تقسيم‌بندی ژنتيکی بر اساس محيط رسوبی ، که سنگ در آن تشکيل شده استT  می‌باشد .

چون طبقه‌بندی ماسه سنگها بيشتر بر اساس کانيهای تشکيل دهنده سنگ است. فراوانی کانيهای موجود در سنگ به سه عامل فراوانی ، پايداری مکانيکی و ثبات شيميايی بستگی دارد .

فراوانی(availbility)  :

بدين معنی است که کانيهای تشکيل دهنده سنگ بايد به حد کافی در منشا وجود داشته باشد. نامگذاری و تقسيم‌بندی سنگ بر اساس فراوانی کانيها و ذرات تشکيل دهنده سنگ می‌باشد .

پايداری مکانيکی :

عبارت از مقاومت سنگها در برابر هوازدگی است. برای اين منظور باد کانيها فاقد رخ بوده و از سختی زيادی برخوردار باشند. زيرا در مدت تخريب طولانی ذراتی که نرم بوده و دارای رخ باشند از بين می‌روند. بنابراين بايد ذرات تشکيل دهنده سنگ از پايداری مکانيکی زيادی برخوردار باشند تا از بين نروند . 

ساختمان های رسوبی :

ديد کلی

ساختمان های رسوبی شامل اشکالی است که در توده های سنگی وجود دارد و از نظر اندازه از اجزای تشکيل دهنده سنگ بزرگتر می باشد. ساختمان های رسوبی به دو گروه اوليه و ثانويه تقسيم می شوند. ساختمان های رسوبی اوليه آنهايی هستند که همزمان با رسوبگذاری و يا کمی بعد از آن و قبلا از سنگی شدن رسوبات تشکيل شده اند . ساختمان های رسوبی ثانويه آن دسته از اشکال رسوبی هستند که بعد از رسوبگذاری و تحت تاثير فرآيندهای دياژنز تشکيل شده اند .

ساختمان های رسوبی اوليه

اين دسته از ساختمان های رسوبی براساس عوامل تشکيل دهنده آنها به دو گروه تقسيم می شوند. گروه اول شامل آنهايی است که تحت تاثير عوامل فيزيکی يا مکانيکی درست شده اند و گروه دوم شامل ساخت هايی است که توسط موجودات زنده تشکيل شده اند .

 

ساختمان های رسوبی اوليه فيزيکی

اين دسته از ساختمان های رسوبی تحت تاثير فرآيندهای فيزيکی در هنگام رسوبگذاری و يا قبل از سنگی شدن رسوبات تشکيل شده اند. ساختمان رسوبی اوليه فيزيکی خود سه بخش درون لايه، ساختمان های موجود در سطح فوقانی و ساختمان های موجود در قسمت زيرين لايه تقسيم مي شوند .

خود لايه يکی از مهمترين ساختمان های رسوبی می باشد و عبارت است از بخشی از سنگ های رسوبی که توسط جنس سنگ، ساختمان داخلی و بافت از لايه پايينی و بالايی خود جدا می شوند. لايه ها توسط سطحی به نام سطح لايه از هم جدا می شوند. سطح لايه نشاندهنده نبود رسوبگذاری، يا تغيير شديد در شرايط رسوبگذاری تخريب می باشد .

ساختمان های درون لايه ای

·         لاميناسيون های مسطح

واژه لامينه در مورد چينه ها و لايه هايی به کار می رود که ضخامت آنها کمتر از يک سانتی متر می باشد. بيشتر طبقات رسوبی در داخل خود حاوی لاميناسيون هايی هستند که اغلب آنها به صورت موازی يا با زاويه کمی نسبت به سطح لايه قرار می گيرند. به طور کلی لاميناسيون ها در رسوبات با اندازه های متفاوت در حد سيلت، ماسه و گراول دانه ريز تشکيل می گردند .

در جريان بالای آب (سرعت زياد) لاميناسيون های مسطح بيشتر در ماسه و سيلت تشکيل می شوند. در سرعت بالای آب ريپل مارک، امواج ماسه ای و يا دون ها نمی توانند تشکيل شوند و تنها ساخت حاصله فقط لاميناسيون مسطح می باشد .

در جريان پايين آب (سرعت کم)، لاميناسيون های افقی بيشتر در رسوبات ماسه ای که اندازه دانه های آنها از 6/0 ميلی متر درشت تر است ديده می شود. که در چنين حالتی سرعت جريان به حد کافی نيست با اين که اجازه تشکيل ريپل مارک و غيره را بدهد. البته لاميناسيون های مسطح ممکن است در اثر رسوبگذاری مستقيم ذرات معلق در آب نيز تشکيل شود .

·         طبقات توده ای

به طور کلی در رسوبات، لايه بندی ديده می شود ولی گاهی اوقات توده ای بوده و هيچ گونه لايه بندی در آنها ديده نمی شود دو عامل اصلی موجب از بين رفتن لايه بندی در رسوبات می شوند که عبارتند از دياژنز و بهم ريختگی توسط موجودات زنده. البته در بخش تحتانی رسوبات مربوط به جريان های آشفته نيز هيچ نوع لايه بندی مشاهده نميشود در واقع نبود لاميناسيون در رسوبات نشان دهنده رسوبگذاری سريع ذرات معلق در آب می باشد .

·         ريپل مارک

ريپل مارک ها ساخت های موجی شکل هستند که در اثر حرکت امواج آب يا حرکت باد روی سطوح ماسه ای در محيط های خشکی، حد واسط و دريايی تشکيل می گردند. ريپل مارک ها معمولا به دو صورت ديده می شوند: ريپل مارک های نامتقارن يا جريانی که در اثر حرکت جريان آب يا باد بطوری که يکطرفه ايجاد می شوند. و شيب دو طرف آنها به يک اندازه نمی باشد و ريپل مارک های نا متفاوت يا ريپل های موجی که شيب در دو طرف ريپل به يک اندازه است و در اثر حرکت امواج تشکيل شده اند .

ريپل ها از دو قسمت تشکيل شده اند: قسمتی که دارای شيب ملايم بوده و در خلاف جهت جريان و قسمتی که دارای شيب تند بوده و در جهت جريان قرار دارد. ريپل های جريانی ممکن است به اشکالی مختلفی مثل مستقيم، مارپيچی يا سينوسی، زنجيره ای، زبانه ای و هلالی ديده شود .

·         طبقه بندی مورب

طبقه بندی مورب، فراوان ترين و معمول ترين نوع ساختمان های رسوبی در طبيعت می باشد. طبقه بندی مورب عبارت از يک لايه يا لامينه است که به صورت مورب يا با يک زاويه ای نسبت به طبقات اصلی قرار می گيرد. ضخامت طبقه بندی مورب ممکن است از چند ميلی متر تا دهها متر تغيير کند. دونوع طبقه مورب وجود دارد: طبقه بندی مورب مسطح که در اين نوع طبقه بندی سطوح فوقانی و تحتانی يک سری طبقه بندی به صورت مسطح می باشد. و طبقه بندی مورب عدسی شکل يا تراف که در اين نوع طبقه بندی، سطح تحتانی يک سری، به صورت عدسی می باشد .

بيشتر اوقات طبقه بندی مورب در اثر حرکت ريپل ها ، دون ها و امواج ماسه ای تشکيل می گردد. نوع ديگری از طبقه بندی مورب نيز وجود دارد که طبقه بندی مورب در هم ناميده مي شود که در آن جهت شيب يک سری مورب با جهت شيب سری بالايی 180 درجه اختلاف دارد و يا به عبارت دگر شيب در دو سری لايه مورب مخالف يکديگرند .

طبقات تدريجی ( Graded )

 در اين نوع طبقه بندی اندازه ذرات رسوبی  بطور تدريجی از پايين به بالا در يک واحد رسوبی کم مي شود ضخامت اين طبقات ممکن است از يک سانتی متر تا چندين متر تغيير کند. اگر ذرات دانه ريز ماتريکسی در بين ذرات ديده خود نشانه رسوبگذاری بر اثر کاهش سرعت به طور ناگهانی می باشد. در غير اين صورت رسوبگذاری در محيطی صورت گرفته که سرعت به طور تدريجی کاهش پيدا کرده است .

ساختمان های موجود در سطح لايه

·         ترک های گلی

ذرات دانه ريز (رسی) پس از رسوبگذاری دارای مقدار زيادی آب در خلل و فرج خود می باشند. چنانچه اين رسوبات از آب خارج شوند و در معرض هوا قرار بگيرند، رفته رفته آب خود را از دست می دهند و باعث انقباض و کشش در سطح رسوبات شده که اين انقباضات منجر به اجاد ترک های گلی در سطح لايه ها ميشود .

·         آثار باران

در اثر فرود آمدن قطرات باران بر روی رسوبات نرم حفره هايی تشکيل می گردد که اطراف آنها برآمده است و آثار باران ناميده می شود. اين آثار بيشتر در مناطق باقی می ماند که باران به طور دايمی نبارد زيرا اگر باان به طور دائمی ببارد اين آثار شسته شده از بين می روند .

·         آثار و قالبهای بلوری

در شرايط مناسب ممکن است بلورهای مختلفی از قبيل نمک ژيپس و يخ و غيره در سطح رسوبات نرم تشکيل گردد. چنانچه شرايط محيط تغيير می کند اين رسوبات ذوب شده و از بين می روند. پس از ذوب اين بلورها، حفره های باقی مانده از رسوبات پر می شوند و قالب بلوری را تشکيل می دهند. آثار بلورهای نمک در سطح لايه نشان دهنده بالا بودن درجه شوری محيط است .

·         آثار شيارهای جريانی

که شيارهای جريانی عبارت است از اشکالی که شبيه به کانالهای دانه دار و شيار مانند و در سطح رسوبات ماسه ای در سواحل تشکيل ميگردند و اين آثار توسط جريان آب های کم عمق در سطح رسوبات ساحلی ساخته می شوند. اين اثار در محيط های عهد حاضر ديده شده و احتمال مدفون شدن و حفظ شدن آنها اندک است

·         ساختمان های حفره شده و پر شده

حفره های که در اثر تغيير شدت جريان آب در سطح رسوبات حفر و سپس با رسوبات ديگر پر شده اند را ساختمان های کنده شده يا حفر شده و پر شده می نامند. اين نوع رسوبات در رسوبات رودخانه ای به مقدار زيادی يافت می شوند اگر کنده شدگی به مقدار زياد و در مقياس خيلی بزرگ صورت گيرد. تشکيل کانال را می دهد .

ساختمان های موجود در سطح زيرين لايه

·         آثار کنده شدگی يا خردشدگی

اين ساختمان های رسوبی در اثر تخريب سطح رسوات توسط جريان آب بوجود می آيند. افزايش شدت جريان آب در سطح رسوبات نرم باعث کنده شدن مقداری از آنها می گردد و حفره هايی بوجود می آورد. اين نوع ساختمان ها سپس از رسوبگذاری ذرات دانه متوسط (ماسه ای) بر روی طبقات دانه ريز در سطح زيرين اين لايه ها تشکيل می گردد که آن را ساختمان های کنده شده می نامند .

يکی از مهمترين ساختمان های حفر شده فلوت مارک است که شامل يک سری حفره های کشيده غير ممتد می باشد. و به شکل قاشق می باشد که شيب زياد آن در جهت جريان و شيب کم آن خلاف جهت جريان است. شکل اين حفره ها در سطح زيرين طبقات ماسه ای باقی می ماند که قالب های فلوت يا فلوت کست ناميده می شوند .

·         آثار شياری

آثار شياری عبارت از شيارهای کشيده ای است که به طور مستقيم نسبت به يکديگر قرار می گيرند. اين شيارها در اثر کشيده شدن موانع به صورت کششی و يا غلتيدن در سطح رسوبات نرم تشکيل می گردد. پس از رسوبگذاری ذرات دانه متوسط (ماسه ای) بر روی رسوبات دانه ريز شکل اين شيارها در سطح زيرين طبقات ماسه ای باقی می ماند و به نام قالب شياری گفته می شود .

·         آثار جناغی

آثار جناغی عبارت از آثار V مانندی است که نوک بسته آن در جهت جريان آب قرار می گيرد. اين نوع ساختمان ها زمانی تشکيل می گردند که مانعی در روی يک سطح رسی ، که خاصيت چسبندگی دارد به آهستگی حرکت کند. بنابراين رسوبات به علت دارا بودن خاصيت چسبندگی در حاشيه شياری که مانع در حال حرکت درست می کند چين می خورند. هر مرتبه که مانع کمی از زمين بلند می شود، گرداب هايی که در اثر جريان آب در پشت مانع در حال حرکت به وجود می آيد و باعث چين خوردگی رسوبات رسی چسبيده به يکديگر می گردد. تکرار اين فرآيند موجب تشکيل آثار جناغی می شود .

 

منبع : www.daneshnameh.roshd.ir

 

اندازه دانه رسوبي :

ديدكلي

                دانه‌های رسوبی از نظر اندازه بسيار متنوع می‌باشند و در اندازه‌های مختلف قابل مشاهده هستند. طبقه بندی دانه‌ها از روی بلندترين قطر آنها صورت می‌گيرد که برای اولين بار توسط ادون و ونتورت ارائه شده است . مقياس ونتورت يک مقياس لگاريتمی است که در آن ، حد هر درجه دو برابر بزرگتر از حد درجه کوچکتر بعدی است. مقياس لگاريتمی برای تقسيم بندی قطر دانه‌ها وجود دارد که از تبديل مقياس ذکر شده بوجود آمده است و آنرا فی (φ) می‌نامند. مقياس فی عبارت است از لگاريتم منفی قطر ذره مبنای دو .

 

روشهای اندازه گيری قطر دانه‌ها :

                گرانومتری يا اندازه گيری قطر ذرات عبارت است از اندازه گيری تراکم ذرات در قطرهای مختلف. روشهای اندازه گيری برای قطرهای مختلف ذرات متفاوتند و دقت در عمل نسبت عکس با قطر ذره مورد مطالعه دارد، يعنی هر قدر ذرات کوچکتر باشند دقت در اندازه گيری بيشتر و مطالعه مشکل تر خواهد بود .

 

اندازه گيری قطر ذرات درشت :

قطر دانه‌های درشت (گراول) را می‌توان مستقيما اندازه گيری کرد. اين کار توسط ابزارهای مخصوص اندازه گيری قطر مثل کوليس انجام می‌شود. روش ديگری نيز برای اندازه گيری قطر ذرات دشت وجود دارد و آن عکسبرداری از نمونه‌ها است. ولی اشکالی که در اين روش وجود دارد اين است که در عکس بعد دوم مشخص نبوده و حجم واقعی ذرات را نمی‌توان پيدا کرد .

 

اندازه گيری قطر ذرات در حد ماسه :

                ☺روش غربال کردن :

قطر ذرات را با روشهای مختلفی بدست می‌آورند. معمولترين روش برای منظور غربال کردن نمونه‌ها می‌باشد. در روش غربال کردن ، ابتدا نمونه را وزن کرده و سپس مواد اضافی را شسته و پس از وزن کردن مجدد نمونه آن را در کوره با حرارت 40 درجه سانتيگراد خشک می‌کنند. سپس مقداری از رسوبات را وزن کرده و روی بالاترين غربال قرار می‌دهند. غربالها را طوری روی يکديگر قرار می‌دهند که منافذ کوچکتر در پايين باشد .

بعد از اينکه غربالها را به مدت 15 دقيقه توسط ماشين تکان دهنده ، تکان می‌دهند. بعد از متوقف کردن ماشين ، با مقدا رسوب باقيمانده در هر غربال را به دقت وزن می‌کنند. در اين روش هر غربال دارای قطر معينی است و دانه‌های باقيمانده در سطح هر غربال قطر بيشتری از غربال دارد ولی کوچکتر از قطر غربال بالايی می‌باشد و بدين طريق قطر دانه‌ها محاسبه می‌گردد .

مقاطع ميکروسکوپی :

                در اين روش برای اندازه گيری دانه‌ها از مقاطع ميکروسکوپی استفاده می‌کنند. اندازه‌های بدست آمده در اين روش برای محاسبات آماری مفيد نمی‌باشند. زيرا با گرفتن مقطع از سنگ در جهات مختلف دانه‌ها ، اندازه‌های متفاوتی بدست خواهد آمد .

 

اندازه گيری قطر ذرات در حد سيلت و رس :

                ذرات دانه ريز در حد سيلت و رس را بوسيله پي‌پت و هيدرومتر اندازه گيری می‌کنند. چون ذرات کوچک رس و سيلت دارای نيروی چسبندگی زيادی هستند و به هم می‌چسبند لذا نمی‌توان برای گرانولوتر اين ذرات از غربال استفاده کرد. برای اندازه گيری قطر اين ذرات لازم است، ابتدا مواد آلی موجود در آن را نيز بوسيله اسيد کلريدريک رقيق حل کرده و از محيط خارج می‌کنند. پس از انجام مراحل فوق برای کاهش ميزان چسبندگی بين ذرات از مواد معلق کننده استفاده کرده اين مواد را به مخلوط آب و رسوب اضافه می‌کنند. سپس بر اساس سرعت سقوط ذره ( با استفاده از قانون استوكس ) اندازه ذرات را محاسبه می‌کنند .

قانون سقوط ذرات در مايع ( قانون استوكس ) :

قانون استوکس بر اساس تاثير غلظت در سقوط ذرات در آب بنا شده که بدين روش اندازه ذرات دانه ريز محاسبه می‌شود. زمانی که ذره ‌در آب با سرعت ثابتی رسوب کند، اين سرعت به نام سرعت سقوط ناميده می‌شد در چنين حالتی نيروی مقاومتی که از طرف آب بر ذره وارد شده و از رسوبگذاری آن جلوگيری می‌کند برابر است با نيروی جاذبه که در جهت مخالف عمل می‌کند. بنابراين ذره از روی سرعت اوليه خود با سرعتی ثابت شروع به سقوط می‌کند .

بر طبق اين قانون و سرعت سقوط ذرات می‌توان قطر ذرات را حساب کرد. در واقع سرعت سقوط يک ذره به قطر ذره ، چگالی ذره و چگالی مايع بستگی دارد. هر چه قطر ذره و چگالی آن زياد باشد، سرعت سقوط آن نيز بيشتر خواهد بود .

 

نامگذاری رسوبات بر اساس اندازه دانه‌ها

                فولک در سال 1954 بر اساس اندازه دانه‌های تشکيل دهنده رسوبات و سنگهای رسوبی دو نمودار مثلثی برای نامگذاری آنها ارائه کرده است. مثلث اول برای نامگذاری رسوبات دانه درشت تر بکار برده می‌شود که در سه گوشه آن گراول (دانه‌های درشت تر از 2 ميليمتر) ، ماسه (دانه‌های بين 0.0625 تا 2 ميليمتر) و گل (ذرات کوچکتر از 0.0625 ميليمتر) قرار می‌گيرد. در اين مثلث بر اساس نسبت فراوانی دانه‌های ذکر شده در رسوبات ، پانزده گروه بافتی اصلی مشخص شده است. نام رسوب در اين مثلث توسط دو فاکتور زير تعيين می‌شود که يکی مقدار گراول موجود در رسوب و ديگری نسبت ماسه به گل می‌باشد .

برای نامگذاری رسوبات دانه ريزتر که فاقد هر گونه گراولی می‌باشند از مثلث ديگری که در سه گوشه آن ماسه ، سيلت و رس نوشته شده است، استفاده می‌کنيم. در اين مثلث ده محدود وجود دارد که بر اساس نسبت‌های مختلفی از ماسه و رس و سيلت بوجود آمده‌اند. و هر يک از اين محدوده‌ها متعلق به رسوبی با نسبت‌های مشخص از اين ذرات می‌باشد. به عنوان مثال اگر 90% ذرات از ماسه تشکيل شده باشد رسوب حاصله ماسه می‌نامند و يا اگر از 50% ماسه ، 16% و سيلت 32% رس بوجود آمده باشد ماسه رسی ناميده شود .

 

بررسی اندازه دانه‌ها :

                بررسی توزيع دانه‌های رسوبی برای مقايسه نمونه‌های مختلف با يکديگر از اهميت خاصی برخوردار است، زيرا بدين طريق می‌توان به ويژگيهای مختلف رسوبات و عوامل موثر در بوجود آمدن آنها پی برد و ذرات رسوبی بيشتر توسط آب و هوا حمل شده و حرکت می‌کنند و با کاهش شدت جريان ذرات به تدريج رسوب می‌کنند . اندازه ذرات موجود در رسوبات در واقع مويد انرژی عامل حمل و نقل می‌باشد. چنانچه در يک توده از رسوبات فراوانی با دانه‌های درشت (در حد گراول) باشد، اين فراوانی می‌تواند نشانگر حداکثر سرعت جريان در هنگام رسوبگذاری باشد .

همچنين مسافتی را که اين رسوبات طی کرده‌اند اندک می‌باشد چون با زياد شدن مسافت حمل و نقل از انرژی عامل حمل و نقل کاسته شده و ذرات درشت تر رسوب می‌کنند. و اين ذرات درشت به دليل برخورد با يکديگر و يا با بستر ، شکسته و ريزمی‌شوند. در واقع با تعيين مقدار ذرات گراولی ، ماسه‌ای و گلی می‌توانيم به تعبير و تفسير انرژی محيط بپردازيم. برای درک بهتر توزيع دانه‌ها در رسوبات از يک سری واژه‌های آماری استفاده می‌شود .

محاسبات آماری آناليز و بررسی دانه‌ها به چند طريق انجام می‌شود که يکی از آنها رسم منحنی و محاسبات به روش ترسيمی می‌باشد. انواع منحنيهايی که برای اين منظور رسم می‌شود عبارتند از منحنی هيستوگرام ، توزيع عادی و تجمعی که در هر کدام از اين نمودار محور x برابر با اندازه ذرات و محور y برابر با درصد فراوانی و يا تغييراتی که در ميزان فراوانی رسوبات برای انجام کارهای آماری می‌دهند، می‌باشد .

 

منبع : www.daneshnameh.roshd.ir

بافت رسوبات آواري :

 اندازه ، شکل و طرز قرار گرفتن (فابريك) عناصر تشکيل دهنده رسوبات را بافت (Texture)  می‌نامند. در واقع بافت طرز قرار گيری دانه‌ها در کنار هم و نحوه ارتباط آنها با يکديگر را مورد بررسی قرار می‌دهد. عوامل مختلفی در بافت رسوبات آواری تاثير دارد. به عنوان مثال نوع رسوب و نحوه عمل و رسوبگذاری آن در ايجاد نوع بافت موثر می‌باشد .

 

اندازه دانه ها (Grain Size )

دانه‌های رسوبی در اندازه‌های مختلف از قطر چند ميکرون تا چندين سانتيمتر مشاهده می‌شوند. طبقه بندی دانه‌ها بر اساس بزرگترين قطر آنها صورت می‌گيرد. که بر اين اساس دانه‌ها را به رس با (قطری کوچکتر از 0.036 ميليمتر) سيلت ( 0.0039 الی 0.625 ميليمتر) ، ماسه (2 الی 0.031 ميليمتر) گراول (بزرگتر از 2 ميليمتر) تقسيم می‌کنند. روش‌های مختلفی برای اندازه گيری ، قطر دانه‌ها وجود دارد. قطر دانه‌های درشت را می‌توان مستقيما توسط كوليس اندازه گيري کرد. دانه‌هايي در حد ماسه را می‌توان با روش غربال کردن اندازه گيري نمود. دراين روش رسوب را از غربال‌هايی با قطر منافذ مختلف که از بالا به پايين بر حسب قطر مرتب شده‌اند، عبور می‌دهند. بر روی هر غربال دانه‌هایی با قطر درشت تر از قطر منافذ غربال قرار می‌گيرد. قطر ذرات ريزتر از ماسه و در حد سيلت و رس را توسط روش‌های هيدرومتری که براساس تاثير غلظت در سقوط ذرات در آب استوار است، اندازه گيری می‌کنند .

آناليز اندازه دانه ها :

با آناليز دانه‌های رسوبی می‌توان به اختصاصات مختلف رسوبات در فرآيندهايی که باعث تشکيل آنها گرديده است، پی برد. با کاهش شدت جريان ، بتدريج ذرات در اندازه‌های مختلف از يکديگر جدا شده و رسوب می‌کنند. اگر رسوب از چندين منشا مختلف سرچشمه گرفته باشد، ذرات موجود در آن در اندازه‌های مختلف ديده می‌شوند. مخلوطی از ذرات رسوبی در اندازه‌های مختلف را تجمع می‌گويند و اين اندازه‌ها از گراول تا رس تغيير می‌کنند. توزيع ذرات در رسوبات به وجود ذرات مختلف در منشا و فرآيندهايی که در هنگام رسوبگذاری عمل می‌کنند، بستگی دارد .

 

شکل دانه (Grain Shape) :

شکل دانه در واقع عبارت است از توصيف فرم هندسی دانه در رسوب يا سنگ. شکل دانه‌ها را توسط چهار فاکتور فرم دانه ، کرويت دانه ، گردشدگی و بافت سطح دانه بررسی می‌شود .

 

فرم دانه :

فرم عبارتست از رابطه بين سه بعد و يا سه قطر يک دانه. هر دانه دارای سه قطر و يا بعد می‌باشد که شامل قطر بلند و کوتاه و متوسط است. اگر اندازه هر سه قطر با هم برابر باشند، دانه به شکل کره يا مکعب خواهد بود. اگر قطر بلند ، بزرگتر از قطر کوچک و قطر کوچک هم برابر با قطر متوسط باشد، دانه به شکل ميله خواهد بود .

اگر قطر بلند مساوی قطر متوسط و بزرگتر از قطر کوچک باشد، دانه به شکل ديسک و يا صفحه خواهد بود و اگر قطر بلند بزرگتر از متوسط و قطر متوسط بزرگتر از کوچک باشد، دانه به شکل تيغه در می‌آيد .

 

کرويت (Sphericity)

 کرويت عبارت است از اينکه شکل دانه تا چه حدی به کره نزديکتر می‌باشد. سطحی از دانه که از قطرهای بلند و متوسط می‌گذرد، ماکزيمم سطح تصويری ناميده می‌شود. برای دانه‌های در حال سقوط در مايعات و همچنين برای دانه‌های رسوب کرده در کف حوضه‌ها صادق است. دانه‌ها در مايع ، بر اساس ماکزيمم سطح تصويری خود و عمود بر جهت جريان قرار می‌گيرند و به همين خاطر دانه‌ها در مقابل جريان از خود مقاومت نشان می‌دهند .

 

گرد شدگی (roundness)

گرد شدگی عبارت است از تيزی گوشه‌ها و لبه‌های دانه که از نسبت شعاع متوسط دوايری که در گوشه‌های دانه وجود دارد، به شعاع بزرگترين دايره محاط در دانه بدست می‌آيد. گردشدگی در دانه‌های آواری به درجه سايش دانه در هنگام حمل و نقل ، اندازه دانه و مسافت حمل شده بستگی دارد. دانه‌ها را بر اساس گرد شدگی به 6 رده خيلی زاويه‌دار ، نيم زاويه‌دار ، نيم گرد شده ، و خيلی گرد شده تقسيم می‌شوند .

بافت سطح دانه   (Grain Surface Texture)

عوارض موجود در سطح دانه را بافت سطح دانه می‌گويند. در دانه‌های درشت ، در حد گراول ، اين عوارض با چشم غير مسلح قابل مشاهده هستند. ولی در دانه‌های ماسه‌ای برای مشاهده اين عوارض بايد از ميکروسکوپ الکترونی استفاده کرد. دانه‌های ماسه‌ای که دارای سطح براق هستند، خاص رسوبات ساحلی بوده و دانه‌هايی که دارای سطح کدر و مات می‌باشند، بيشتر در محيط‌های بيابانی مشاهده می‌شوند. در سطح دانه‌های درشت موجود در رسوبات يخچالی غالبا خطوطی ديده می‌شود که در اثر کشيده شدن دانه‌ها بر روی رسوبات و کف ، بسته به وجود می‌آيد .

 

بررسی شکل دانه‌ها :

شکل دانه‌ها در هنگام حمل و نقل تغيير حاصل می‌کند. اين تغييرات به ترکيب شيميايی يا کانی شناسی ، اندازه شکل اوليه ، مسافت حمل شده و ميزان سايش ، خوردگی و يا حل شدگی دانه بستگی دارد. هر قدر دانه از مقاومت مکانيکی و ثبات شيميايی بيشتری برخوردار باشد شکل آن آهسته تر تغيير می‌کند. اندازه در تغيير شکل دانه موثر است. دانه‌های درشت در هنگام حمل و نقل بر اثر فرآيند سايش زودتر از دانه‌های ريزتر نظير ماسه تغيير می‌کنند. فرآيند سايش بندرت بر روی ماسه‌های خيلی ريز و سيلت اثر می‌گذارد .

فابريک(Fabric)

آرايش و جهت يافتگی دانه‌ها يا بلورها در سنگ يا توده رسوبات را فابريک می‌نامند .

 

 جهت يافتگی دانه(Grainorientation)

جهت يافتگی دانه‌ها در هنگام رسوبگذاری توسط عکس العمل متقابل عوامل رسوبگذاری از قبيل آب ، باد و يخچال و خود رسوب بوجود می‌آيد. جهت يافتگی در دانه‌های درشت بهتر از دانه‌های ماسه بهتر ديده می‌شود. دانه‌های درشت ممکن است به نحوی رسوب کنند که شيبی در جهت جريان آب داشته باشند. به اين نوع جهت يافتگی ايمبر کلاسيون (Imbrication)  می‌گويند. بنابراين می‌توان با اندازه گيری جهت شيب دانه‌ها به جهت جريان آب در هنگام رسوبگذاری پی برد .

آرايش دانه‌ها(Packing)

نحوه قرار گرفتن و فضای بين دانه‌های تشکيل دهنده سنگ را آرايش دانه‌ها می‌گويند. آرايش فضايی يا طرز قرار گرفتن فضايی دانه‌ها را در مقاطع ميکروسکوپی می‌توان توسط دو پارامتر آرايش همجوار (Packing Prroximing) و آرايش چگالی (Packing Density)  اندازه گيری کرد. آرايش همجوار از نسبت تعدا تماس دانه‌ها در يک خط عرضی در مقطع به تعداد کل دانه‌های قطع شده توسط همان خط اندازه گيری می‌شود. آرايش چگالی از نسبت مجموع طول دانه‌های قطع شده توسط يک خط عرضی در مقطع به طول کل خط بدست می‌آيد .

بطور کلی آرايش دانه‌ها به فشردگی ، سيمانی شدن و خرده سنگ‌های تشکيل دهنده سنگ بستگی دارد. هر چه سنگ دارای مقادير زيادی دانه‌های نرم از قبيل شيست باشد، دانه‌هايی که خاصيت انعطاف پذيری بيشتری دارند، دارای مقدار آرايش چگالی و همجوار زيادتری خواهند بود. تماس بين دانه‌ها ممکن است به صورت مماسی ، طولی يا کشيده ، دندانه‌دار و يا محدب ـ مقعر باشد. عمل تعيين کننده در نوع تماس دانه‌ها به ميزان فشردگی و طرز قرار گرفتن دانه‌ها در سنگ بستگی دارد .

 

منبع : www.daneshnameh.roshd.ir

ذرات تشكيل دهنده رسوبات :

ديدکلی

ذرات رسوبی ممکن است از تخريب سنگهای آذرين ، دگرگونی و رسوبی يا در اثر انفجار آتشفشانها و يا به صورت ذرات جامد در حوضه رسوبی ، در اثر فعل و انفعالات شيميايی و بيوشيميايی ، تشکل گردند. هدف از ذرات رسوبی ، تمام ذراتی است که به صورت جامد بتوسط فرآيندهای فيزيکی حمل و رسوب کرده‌اند .

ذرات آواری

ذرات تشکيل‌دهنده اين گروه از تخريب سنگهای موجود در سطح زمين حاصل شده‌اند. اين ذارت بايد دارای مقاومت مکانيکی و ثبات شيميايی زيادی در مقابل عمل هوازدگی باشند تا در رسوبات باقی بمانند، زيرا اگر مقاومت آنها کم باشد در منشا يا بعد از رسوبگذاری تجزيه و کانيهای جديد به ويژه رسی را به وجود می‌آورند ذرات آواری خود به دو دسته تقسیم می‌شوند :

·         ذرات آواری غير آلی : اين ذرات شامل ذراتی مانند کوارتز ، فلدسپات و خرده سنگها می‌شود .

·      ذرات آواری آلی : اين ذرات از تخريب و نقل و انتقال مجدد رسوبات کربن‌دار حاصل شده‌اند. برای مثال می‌توان ذرات تخريبی آنتراسيت ، آمبر ، تکه‌های جامد واکس و کروژن را نام برد که اينها مواد هيدروکربوری غير قابل حل با ساختمان پليمری با زنجيره‌های بلند می‌باشند .

ذرات جامد شيميايی و بيوشيميايی

اين ذرات از تخريب سنگهای قديمی حاصل نشده‌اند و درون حوضه رسوبی بر اثر فعل و انفعالات شيميايی و بيوشيميايی تشکيل گرديده‌اند. اين گروه به خرده‌های اسکلتی ، دانه‌های غير اسکلتی کربنات کلسيم ، کانيهای تبخيری که بطور فيزيکی حمل شده‌اند و گلاگونيت تقسيم می‌شوند .

خرده‌های اسکلتی :

ذرات اسکلتی در اثر فعاليتهای متابوليکی موجودات زنده ترشح شده‌است. غالبا اين مواد از جنس کربنات کلسيم و سيليس هستند .

خرده‌های اسکلتی کربنات کلسيم

در رسوبات عهد حاضر ذرات اسکلتی کربنات کلسيم از کانيهای کلسيت و آراگونيت تشکيل شده‌اند که هر دو دارای فرمول شيميايی CaCO₃ هستند، ولی سيستم کريستالوگرافی و ناخالصيهای ديگر به ميزان کم باعث تمايز اين دو کانی از يکديگر شده ‌است. آراگونيت دارای سيستم ارتورومبيک بوده و از کربنات کلسيم خالص تشکيل شده‌است. کلسيت در کلاس رمبو هدرال و سيستم هگزاگونال متبلور شده و دارای مقداری منيزيم می‌باشد .

خرده‌های اسکلتی سيليسی

گروه اصلی تشکيل دهنده اين ذرات دياتومه‌ها و راديولاريت‌ها بوده و در درجه دوم ديانوفلاژلاتها (دسته‌ای از تاژک داران) و اسفنجها می‌باشند. اگر چه خرده‌های اسکلتی سيليسی فراوان نيستند ولی در رسوبات عهد حاضر بطور موضعی در بعضی از مناطق تا حدود 40 درصد رسوبات کف درياها را تشکيل می‌دهند. فراوانی اين ذرات در کف درياها به سه فاکتور زير بستگی دارد :

o        اولا با ميزان توليد پوسته‌های سيليسی

o        ثانيا ، فراوانی يا (نسبت) اين پوسته‌ها نسبت به مقدار ذرات آواری و کربناته موجود در درياها .

o     ثالثا انحلال پوسته‌های سيليسی در کف اقيانوسها ، پوسته‌های سيليسی در مناطق عميق اقيانوس‌ها بويژه در مناطقی که آبهای سطحی حاوی مقدار زيادی مواد غذايی باشند. در درياچه‌ها و بطور موضعی در بعضی نواحی کم‌ عمق دريا تجمع حاصل می‌کنند .

 

 

دانه‌های غير اسکلتی کربنات کلسيم

اين دانه‌ها شامل پلت‌ها و پلوييدها ، اووييدها ، پيزوليت‌ها ، گريپستون‌ها و اينتراکلست‌ها می‌باشند.

پلت‌ها و پلوييدها :

پلت‌ها ، دانه‌های کروی يا بيضوی شکل کربنات کلسيم هستند که در اندازه ماسه و بدون ساختمان داخلی می‌باشند. موجودات زنده برای بدست آوردن غذا مقداری از رسوبات دانه‌ريز کربنات کلسيم کف دريا را می‌خورند و پس از گرفتن مواد آلی آنها اين ذرات را به هم متصل کرده و به صورت پلت از خود دفع می‌کنند که اين گونه دانه‌ها را پلت‌های مدفوعی می‌نامند. در سنگهای کربناتی قديمی تشخيص پلت‌های مدفوعی از ساير دانه‌های مشابه خيلی مشکل است. بنابراين به دانه‌های پلتی که منشا آنها قابل تشخيص نباشد، پلوييد گفته می‌شود. تمام دانه‌هايی که شبيه پلت هستند به طريق مدفوعی که در بالا ذکر شد، تشکيل نمی‌شوند .

 

اووييدها :

واژه اووييد از کلمه يونانی اوون (oon) مشتق شده که به معنی تخم‌مرغ يا شبيه تخم‌مرغ است. اين دانه‌ها کروی يا بيضوی شکل هستند و اندازه آنها کمتر از 2 ميليمتر است. اوويدها در مقطع دارای يک هسته‌اند که به توسط يک يا چندين لايه دايره‌ای متحدالمرکز احاطه می‌شوند. هسته اين دانه‌ها ممکن است از خرده‌های اسکلتی ، پلت يا ذرات آواری از قبيل کوارتز تشکيل شده باشد. اگر چندين اووييد پهلوی يکديگر قرار بگيرد و به توسط چندين لايه احاطه گردد، اووييد مرکب به وجود می‌آيد. رسوباتی که از اووييدها تشکيل شده‌است به نام اووليت ناميده می‌شود .

 

پيزوليت :

پيزوليت‌ها دانه‌های کروی يا بيضوی شکلی هستند که اندازه آنها بيشتر از 2 ميليمتر است. اين دانه‌ها از يک هسته با دواير متحدالمرکزی در اطراف آن تشکيل شده است. اختلاف بين اووييد و پيزوليت ، علاوه بر اندازه آنها چگونگی تشکيل نيز می‌باشد. بطور معمول دو نوع پيزوليت شناخته شده است. پيزوليت جلبکی که به نام آنکگوليت و پيزوليت کاليچی که به پيزوليت وادوز موسوم است. وادوز عبارت از منطقه‌ای است که در نواحی خشک بالای سطح ايستايی قرار دارد.

گريپستون‌ها :

اين دانه‌ها به شکل خوشه‌ای است و در اثر پيوستن خرده‌های اسکلتی ، اووييدها و پلت‌ها ‌توسط سيمان به يکديگر تشکيل شده‌اند. اين دانه‌ها در محيط‌هايی که برای مدت کوتاهی آشفته بوده و سپس برای مدت طولانی آرام می‌باشد، تشکيل می‌گردند. زيرا اين ثبات يا آرامش محيط لازم است تا سيمان در بين دانه‌ها رسوب کرده و آنها را به هم متصل نمايد و در مواقع طوفانی بخشی از اين رسوبات شکسته شده و به شکل دانه‌های خوشه انگوری ديده می‌شود. جلبکهای سبز ـ آبی نيز کمک فراوانی به تشکيل سيمان می‌نمايد. گرچه اين دانه‌ها منطقه وسيعی را در باهاما می‌پوشانند. ولی در ساير محيط‌های عهد حاضر ، که رسوبات کربناتی تشکيل می‌گردد، فراوان نيستند. به ‌علاوه در سنگهای آهکی قديمی غالبا يافت نمی‌شوند .

اينتراکلست‌ها :

واژه اينتراکلست به دانه‌هايی اطلاق می‌شود که از نظر اندازه در حد ماسه يا بزرگتر و از نظر بافتی شبيه خرده سنگها در سنگهای آواری است. اين دانه‌ها در اثر شکسته شدن مواد سختی قبلا در حوضه رسوبی تجمع حاصل کرده‌اند، تشکيل می‌شوند. اينترا (Intra) به معنی داخل است که در اينجا منظور درون حوضه رسوبی است و کلست (Clast) به معنی شکسته می‌باشد. اين دانه‌ها غالبا زاويه‌دار و اندازه انها از 2 ميليمتر بيشتر است. دانه‌های اينتراکلست به علت داشتن لبه‌های تيز قطع شده از گريپستونها قابل تشخيص است .

کانيهای تبخيری که بطور فيزيکی حمل شده‌اند :

در بعضی مناطق مانند پلاياها پس از رسوبگذاری کانيهای تبخيری ، باد ممکن است ذرات ژيپس را برداشته و پس از حمل و رسوبگذاری تشکيل تپه‌هايی از اين ذرات را بدهد. برای مثال تپه‌های مجاور پلاياها در غرب ايالت تگزاس در آمريکا و ژيپس تشکيل شده‌اند، را می‌توان نام برد. همچنين ذرات اووييدی سنگ نمک ، امروزه در دريای بحرالميت يا دريای مرده تشکيل می‌شود. بطور کلی کانيهای تبخيری به شکل دانه فراوان نيست و در رسوبات قديمی بطور پراکنده و کمياب است .

گلاکونيت :

اين دانه‌ها در اندازه ماسه ، به شکل کروی يا تخم‌مرغی و به رنگ سبز در رسوبات دريايی يافت می‌شوند. اين دانه‌ها ممکن است در داخل حجره فرامينیفرها تشکيل گردند و زمانی که پوسته اهکی آنها حل و از بين بروند شکل قالب داخلی موجود را حفظ کرده و به شکل ذره‌ای آزاد می‌شوند. گلاکونيت در رسوبات دريايی به مقدار کم يافت می‌شود ولی در بعضی از مناطق مانند نواحی ساحلی نيوجرسی و جنوب شرقی انگلستان اين ذرات فراوان می‌باشند، زيرا تخريب مکانيکی بر روی سنگهای قديمی حاوی گلاکونيت باعث گرديده است تا مقدار زيادی از ذرات گلاکونيت از محل اصلی خود کنده شده و پس از حمل در نواحی فوق تجمع حاصل نمايند .

ذرات پيروکلاستيکی يا آذرآواری :

اين ذرات در اثر انفجار اتشفشانها تشکيل شده‌اند. ذرات پيروکلاستيکی شامل خرده‌سنگها ، کريستالهای منفرد و قطعات شيشه‌های ولکانيکی می‌باشند. خرده‌سنگها می‌توانند از سنگهای منجمد شده در دهانه آتشفشان يا هر نوع سنگ ديگری که بوسيله گازها يا لاوا به سطح زمين آورده شده‌اند تشکيل گردند. کريستالهای منفرد ، کريستالهايی هستند که قبلا در داخل ماگما تشکيل گشته و در اثر انفجار به سطح آورده شده‌اند. قطعات شيشه از منجمد شدن يون‌های لاوا که زمان کافی برای تشکيل نداشته‌اند تشکيل می‌شود. اين سه گروه ذرات را به ترتيب به نام سنگی ، کريستال و ويتريک نيز می‌نامند .

ذرات پيروکلاستيکی به سه طريقه حرکت می‌کنند :

·         به صورت ذرات گرم يا داغ در سطح زمين جريان پيدا می‌کنند مانند جريانهای خاکستر آتشفشانی.

·         به صورت ذرات معلق در ارتفاع کم در هوا پراکنده می‌شوند.

·      به صورت ذرات معلق در استراتوسفر در ارتفاع زياد پرتابده و حرکت می‌نمايند. بطور کلی اين رسوبات بيشتر در مناطق فعال تکتونيکی (خشکی و دريا) بويژه در نواحی جزاير قوسی تشکيل می‌گردند .

 

منبع : www.daneshnameh.roshd.ir

 

البرز و تحولات زمين شناسي منطقه البرز در زمان پالئوزوئيك

البرز:

كوههاي البرز ، در شمال ايران و جنوب درياچه خزر ، رشته شرقي – غربي نسبتاً پرپيچ و خم داري را تشكيل مي دهدكه از آذربايجان تا خراسان ادامه دارد و طول آن در حدود 1700 كيلومتر است.

سلسله جبال البرز خود جزئي از قسمت شمالي كوهزايي آلپ ـ هيماليا در آسياي غربي به شمار مي رود و از شمال به بلوك فرورفته كاسپين و از جنوب به فلات ايران مركزي محدود مي شوند . روند ساختماني كوههاي بخش غربي البرز شمال غرب – جنوب شرق و تااندازه اي با نوار شمالي زاگرس چين خورده و امتداد ساختماني قفقاز كوچك و بزرگ هم جهت است. در حالي كه روندهاي ساختماني بخش شرقي كوههاي البرز تقريباًشمال شرق ـ جنوب غرب بوده و با امتدادگسل بزرگ كوير موازي است (بربريان 1976 ، نوگل 1978) . ساختمان البرز نتيجه دو كوهزايي مهم است:

يكي كوهزايي آسيني تيك در  پركامبرين كه منجر به سخت شدن و به هم پيوستگي سنگها شده است و ديگري كوهزايي آلپي مربوط به دوران مزوزوئيك و سنوزوئيك است. فاز لاراميد(ماستريشين پاياني ـ پالئوسن) كه در اثر آن محدوده فرورفتگي كاسپين در شمال به خشكي تبديل شده و موجب تشكيل جبال البرز در اوايل سنوزوئيك گرديد و فاز پيرنه (اليگوسن) موجب مرتفع شدن بيشتر البرز شد.

آخرين حركات كوهزايي مهم البرز در اواخر پليوسن يا اوايل پلئيستوسن اتفاق افتاده است (فاز پاسادنين) . نتيجه اين حركات ، گسل خوردگي ها ، روراندگي ها ي ملايم و مرتفع شدن البرز بوده است (خسرو تهراني 1364) .

البرز از نظر چينه شناسي و تكتونيكي اختصاصات يكنواخت نداشته و به همين دليل به واحدهاي مختلف تقسيم شده است كه با توجه به موقعيت جغرافيايي عبارتند از :

1ـ كپه داغ و البرز شرقي

2ـ البرز مركزي

3ـ البرز غربي و آذربايجان

شدت چين خوردگي هاي دامنه شمالي البرز كمتر است و در همين دامنه رسوبات دگرگون شده پركامبرين در چند محل ظاهر شده است و با توجه به مناطق دگرگون شده دامنه شمالي ، چنين تصور مي شودكه امتداد شرقي ـ غربي البرز قديمي و به پركابرين تعلق دارد. به طور كلي البرز يك آنتي كلينيوم ساده اي است كه در حاشيه شمال ايران مركزي قرار دارد.

 

تحولات زمين شناسي منطقه البرز در زمان پالئوزوئيك :

 

گذر پركامبرين ـ كامبرين زيرين در ايران همانند برخي از سرزمينهاي مناطق ديگر دنيا به صورت تدريجي بوده و اثراتي از رخداد تكتونيكي در اين گذر مشاهده نشده است. سازند سلطانيه به عنوان يك سازند دوزمانه (Dichroneous ) اين مرز را در درون خود جاي داده است و گذر تدريجي پركامبرين ـ كامبرين را شامل مي شود. تغيير رخساره اي در واحدهاي سازند سلطانيه به آرامي انجام شده ، به طوريكه رخساره شيلي  با گذر از عدسي هاي شيلي آهكي به دولوميت يا سنگ آهك مبدل گرديده است.تدريجي بودن گذر رسوبات پركامبرين پسين به كامبرين پيشين نشانگر اين است كه حركات كوهزايي پان آفريكين حداقل در شمال ايران كارساز نبوده است.در بخش هاي شمالي ايران بويژه در البرز مركزي ، رسوبات كامبرين پيشين شامل قسمتي از باروت ،زايگون و لالون مي باشد (گفتگوي شفاهي با دكتر حمدي) .

تدريجي بودن گذر سازندهاي سلطانيه، باروت ،زاگون و لالون نشانگر اين است كه در زمان كامبرين پيشين نيز هيچ گونه حركات كوهزايي مهمي در ايران رخ نداده است .در منطقه البرز، اولين فاز تكتونيكي معادل با اولين فاز تكتونيكي سيكل كالدونين به صورت ضعيف در فاصله رسوب گذاري سازند زاگون و لالون عمل كرده و با يك مرحله خشكي زايي و يك فاز فرسايشي نابرابر در مناطق مختلف البرز همراه بوده است. اين فاز فرسايشي سبب گرديده است كه ضخامت سازند زاگون از محلي به محل ديگر به طور قابل توجهي افزايش يابد. همچنين وجود لايه هاي متعدد  كنگلومرا و پديد آمدن تركهاي گلي در رسوبات سازند لالون مويد خروج اين رسوبات از آب مي باشد (گفتگوي شفاهي با دكتر حمدي) .

پس از رسوب گذاري سازند لالون يك فاز تكتونيكي جديد، هرچند ضعيف در همه جا آثارش را نمايان مي سازد، كه اين فاز مطابق با دومين فاز تكتونيكي در سيكل كالدونين است . وجود Paleosoil در بخش هاي پاياني كوارتزيت رأسي و بالاخره ميان دولوميت هاي بخش زيرين سازند ميلا و بويژه هم شيبي بين دو واحد سنگ چينه اي نشان مي دهد كه اين حركات در ايران به صورت خشكي زايي عمل كرده اند. پس از دومين فاز تكتونيكي يك حركت پيشرونده، منطقه البرز را به زير آب برده است. در اين دريا ابتدا ماسه سنگهاي كوارتزيتي و سپس رسوبات كربناتي سازند ميلا ته نشين شده اند. فعاليت ماگماتيسم در زمان پالئوزوئيك آغازي در منطقه البرز در حوضه هاي محدودي ، بيشتر به صورت خروج گدازه و جايگزين شدن سنگ هاي آذرآواري زير دريايي مشاهده مي شود كه از آن جمله مي توان به سازند سلطان ميدان اشاره كرد كه شامل سنگهاي ولكانيك مركب از گدازه هاي بازالتي ، سنگ هاي اسپيليتي ،آندزيتي و توف هاي  سرخ و نارنجي متعلق به سيلورين مي باشد.

M.Sharabi و(1983)B.Hamdi اين ولكانيك ها را با توجه به برش ميقان و سنگهاي آذرين متعلق به آن  به اردوويسين نسبت داده اند. بربريان وكينگ  ( Berberian  1981 &  King) پيشنهاد داده اند كه فعاليت هاي ماگمايي اردوويسين در البرز مربوط به شكاف برداشتن قاره اي (Rifting ) است.

در اواخر زمان اردوويسين حركات خشكي زايي كه هم ارز حركات كوهزايي در ساير نقاط دنياست بخش بزرگي از ايران را تحت تاثير قرار داده و بخش هاي وسيعي از آن را از آب بيرون آورده است.منطقه البرز نيز در اين زمان ازآب خارج شده و شرايط قاره اي  پيدا كرده است.پسروي درياي اردوويسين در سيلورين به اوج خود مي رسد به طوريكه رسوبات متعلق به سيستم سيلورين در ايران بويژه در نواحي شمال بعلت حاكم بودن شرايط قاره اي به مراتب كمتر از ديگر سيستم هاي مربوط به پالئوزوئيك گزارش شده است. پيشروي درياي دونين آغازي در مناطق مختلف البرز به صورت هم زمان صورت نگرفته است و رخساره هاي قاره اي تا درياي كم عمق در بخش هايي از شرق ايران ، ايران مركزي ، البرز شرقي ، كپه داغ و شمال غرب ديده مي شوند. در دونين پيشين ،جنوب غرب ايران تقريباً ازآب خارج بوده و رسوب گذاري اين نواحي به طور محدود از دونين مياني آغاز شده است.در البرز شرقي رسوبات درياي كربونيفر گسترش وسيعي دارند. در اوايل آشكوب تورنزين(Tournaisian) به دنبال يك فاز قاره اي كوتاه مدت ، دريايي بر روي منطقه پيشروي كرد و كنگلومراي قاعده اي سازند مبارك را بر جاي گذاشته است.بيشتر رسوبات كربونيفر در ايران ، كربونيفرزيرين مي باشد و كربونيفر بالايي در ايران گسترش چنداني ندارد.

در آغاز وستفالين همراه با فاز پيشروي نامورين پاياني ـ وستفالين آغازي درياي كربونيفر در منطقه محدودي از البرز شرقي (منطقه نوده گرگان) پيشروي كرده و پس از رسوب گذاري درياي كم عمقي در استفانين (Stephanian) در منطقه مزبور عقب نشيني نموده است. پس از پسروي كلي و خشكي زايي عمده در زمان كربونيفر كه مي تواند وابسته به حركات كوهزايي هرسي نين در ساير نقاط جهان باشد . در سيستم پرمين دوباره بخش اعظم ايران را آب فرا مي گيرد. پيشروي درياي پرمين آغازي ، در منطقه البرز سبب رسوب گذاري سنگ هاي تخريبي شده است كه به نام سازند دورود شناخته مي شود. با افزايش پيشروي دريا در منطقه البرز عمق اين دريا بيشتر شده و نوع رسوبات از تخريبي به كربناته تغيير مي يابد. پيشروي جلفين آغازي در منطقه البرز تنهادر قسمت هاي شمالي آن انجام شده و رسوبات كربناتي نسن رسوب كرده است.در پسروي پرمين بالايي بخش شمالي البرز كه تا قبل از آن زمان شرايط دريايي داشته ، از آب خارج شده است.در ايران جوان ترين لايه هاي بخش فوقاني پرمين و كهن ترين لايه هاي ترياس زيرين در ناحيه جلفا داراي فسيل هاي فراواني است و موسوم به لايه هاي تحولي پرموترياس مي باشند. در طول زمان پالئوزوئيك ايران هيچ گونه كوهزايي همراه باچين خوردگي ، متامورفيسم و پلوتونيسم مشاهده نمي شود(م.علوي نائيني 1374).

 

♣ منبع : سعدي ، حليمه ، 1386 ، رخسارها ، توالي ها و محيطهاي رسوبگذاري سازند پادها در منطقه ابرسج ، پايان نامه كارشناسي ارشد