سنگ‌های آذرین

سنگ‌های آذرین زمانی توده‌ای داغ و مذاب را به نام ماگما تشکیل می‌داده‌اند که سرد شدن تدریجی ماگما، آن‌ها را به سنگ سخت و جامد تبدیل کرده است. گدازه‌هایی که از دهانه‌ی آتشفشان فوران کرده و بر سطح زمین جاری می‌شود، به سرعت سرد و سخت شده و سنگی آذرین را به وجود می‌آورد. سنگ‌های آذرین از سرد شدن مستقیم ماگما ایجاد می‌شوند. این ماگما انواعی دارد که باعث ایجاد تنوعی از سنگ‌های آذرین می‌شود.

هرچه از سطح زمین به سمت مركز آن حركت کنیم دما بیشتر می‌گردد و همین امر سبب می‌شود که در لایه‌های مركزی زمین دما در حدی باشد كه سنگ‌ها ذوب شوند؛ اما با توجه به فشار زیادی كه لایه‌های فوقانی به لایه‌های مركزی زمین وارد می‌کنند در این لایه‌ها سنگ هرچند دارای دمای بسیار بالایی هستند ولی كاملاً ذوب نمی‌شود! فقط در بعضی از قسمت‌ها فشار كم می‌گردد، دمای بالا باعث ذوب سنگ‌ها و تشكیل ماده‌ای نسبتاً مذاب و روان با ویسكوزیته بالا می‌شود.

این ماده مذاب كه به آن ماگما می‌گویند، برای كاهش فشار شروع به حركت به سمت لایه‌های بالایی نموده و آرام‌آرام از دمای آن كاسته می‌شود و با مرور زمان دمای آن تا حدی كاهش می‌یابد كه دوباره منجمد می‌گردد. هرچه ماگما به سطح زمین نزدیك تر می‌گردد سریع‌تر سرد می‌شود. ماگما ممکن است از راه شکاف‌ها و سوراخ‌ها به سطح پوسته راه یابد. ماگما عمدتاً از سطح پوسته بیرون نمى‌زند و به آهستگى و طى سال‌ها سرد مى‌شود و سنگ‌هاى آذرین درونى را مى‌سازد.

به ماگمایى که از دهانه‌ى آتشفشان بیرون مى‌آید و به سطح زمین مى‌رسد، گدازه گویند. همه‌ى حجم گدازه‌ایى که به سطح زمین مى‌آید، به حالت مذاب نیست و قطعه‌هاى ذوب نشده‌ى سنگ و کانى‌هاى بلورى را نیز در خود دارد. گدازه طى چند روز سرد مى‌شود و سنگ‌هاى آذرین بیرونى را مى‌سازد. هرچه ماگما كندتر سرد شود بلورهای درشت‌تری را تشكیل داده و سخت تر خواهد بود.

در حقیقت هرچه ماگما آرام‌تر سرد شود، کانی‌ها فرصت پیدا می‌کنند که متبلور شوند و هنگامی که ماگما سریع سرد می‌شود دیگر کانی‌ها فرصت متبلور شدن ندارند و خیلی کوچک می‌مانند. با این تفاسیر سنگ‌های آذرینی که دارای کانی‌های درشت هستند در درون زمین شکل‌گرفته‌اند و سنگ‌های آذرینی که دارای کانی‌های ریز هستند در بیرون زمین تشکیل‌شده‌اند.

بر این اساس سنگ‌های آذرین را به دو گروه اصلی درونی و بیرونی تقسیم‌بندی می‌کنند. برای مثال شکل مقابل تصویر میکروسکوپی از سطح یک سنگ آذرین درونی است. همان طور که می‌بینیم کانی‌های تشکیل‌دهنده درشت هستند که در زمینه‌ی سنگ قرارگرفته‌اند. به زمینه‌ی سنگ آذرین که کانی‌ها در آن قرار می‌گیرند، ماتریکس سنگ می‌گویند.

ماگما یک ترکیب سیلیکاته با اندکى اکسیدهاى فلزى، بخار آب و مواد گازى است.

سنگ‌هاى آذرین را بر پایه‌ى درصد این مواد در سه گروه گرانیتى (اسیدى)، بازالتى (بازى) و آندزیتى (میانه) جاى مى‌دهند.

سنگ‌هاى آذرینى مانند ریولیت و داسیت را که محتواى سیلیس آن‌ها بالاست، یعنى بیش از 63 درصد SIO₂ دارند، از گروه سنگ‌هاى آذرین اسیدى به شمار مى‌آورند.

سنگ‌هاى آذرینى مانند آندزیت که بین 52 تا 63 درصد SIO₂ دارند، از سنگ‌هاى آذرین میانه و سنگ‌هایى مانند بازالت و گابرو را که محتواى سیلیسى کم‌ترى دارند، از سنگ‌هاى آذرین بازى هستند. برخى از سنگ‌هاى آذرین، مانند پریدوتیت را که محتواى سیلیسى آن‌ها بسیار پایین است، فرابازی می‌دانند. سنگ‌های اسیدی از ماگمای اسیدی و سنگ‌های بازی از ماگمای بازی و همچنین سنگ‌های آندزیتی از ماگمای آندزیتی تشکیل می‌شوند.

در حقیقت ماگما همان طور که از داخل زمین بالا می‌آید با توجه به دما و فشارش کانی‌هایی در آن تشکیل می‌شوند که جنس ماگما و جنس سنگ متشکل از آن را تعیین می‌کنند. در اوایل دهه 1900 نورمن. ل. باون و همکارانش در آزمایشگاه‌های ژئوفیزیکی واشنگتن شروع به مطالعات تجربی به منظور شناسایی ترتیب تبلور کانی‌های سیلیکاته رایج از ماگما کردند.

آن‌ها از طریق این آزمایش‌ها نشان دادند که چرا انواع مشخصی از کانی‌ها باهم یافت می‌شوند و تعدادی دیگر هیچ‌وقت در کنار یکدیگر پیدا نمی‌شوند؟ مثلاً هیچ‌گاه کانی کوارتز کنار اولیوین یافت نمی‌شود!

نتایج مطالعات آن‌ها منجر به کشف سری باون شد که به صورت زیر است.

بر اساس سری باون یک سنگ فوق بازی باید به وفور دارای کانی اولیوین باشد و یک سنگ اسیدی مانند گرانیت باید دارای کوارتز فراوان باشد. همچنین با توجه به سری باون درمی‌یابیم که کدام کانی در چه دمایی تشکیل می‌شود.

مثلاً پیروکسن‌ها و آمفیبول‌ها در دماهای بالا و متوسط تشکیل می‌شوند پس عمق تشکیل آن‌ها نیز بالا بوده است. نوع کانی‌های سنگ‌های آذرین کاملاً بستگی به ترکیب شیمیایی این سنگ‌ها دارد.

چنانکه سنگ‌های پرسیلیس به علت وفور کوارتز و فلدسپات، ظاهری روشن داشته و سنگ‌های کم سیلیس به علت وفور کانی‌های آهن و منیزیم دار رنگ تیره‌تر از خود ظاهر می‌سازند. سنگ‌های آذرین بر اساس ماگما و ترکیب شیمیایی به گروه های اصلی زیر طبقه‌بندی می‌شوند.

خانواده‌ى گرانیت- ریولیت

گرانیت از شناخته‌شده‌ترین سنگ‌هاى آذرین درونى است که فراوانى و زیبایى آن پس از صیقل یافتن، باعث شده که در معمارى مورد توجه باشد. نام این سنگ از واژه‌ى لاتین گرانوم به معناى دانه‌ى گندم گرفته شده است، زیرا بیش‌تر کانى‌هاى آن به اندازه‌ى دانه‌ى گندم است. بیشتر از فلدسپات پتاسیم‌دار، پلاژیوکلاز سدیم‌دار و کوارتز درست شده است.

ریولیت از نظر نوع کانى‌ها با گرانیت تفاوت زیادى ندارد و در واقع گرانیتى می باشد که بیرون از پوسته‌ى زمین پدید مى‌آید؛ ریولیت‌ها رنگ روشنى دارند.

خانواده‌ى گرانودیوریت - داسیت

گرانودیوریت یکى از فراوان‌ترین سنگ‌هاى آذرین درونى است که از نظر کانی‌شناسی، در میانه‌ى سنگ‌هاى گرانیتى و دیوریتى جاى مى‌گیرد. این سنگ در ایران فراوان است و بیشتر به رنگ روشن دیده می‌شود.

خانواده‌ى دیوریت - آندزیت

دیوریت‌ها سنگ‌هایى هستند که بیشتر از فلدسپات‌ پلاژیوکلاز سرشار از کلسیم درست‌شده‌اند. این سنگ‌ها اغلب کوارتز ندارند، اما گاهى اندکى کوارتز و فلدسپات پتاسیم‌دار نیز در ساختمان آن‌ها دیده مى‌شود. کانى‌هاى تیره رنگ دیوریت‌ها اغلب آمفیبول، پیروکسن و بیوتیت است.

خانواده‌ى گابرو - بازالت

گابروها سنگ‌هاى تیره با چگالى به نسبت بالا هستند که بیشتر از پیروکسن و پلاژیوکلاز کلسیم‌دار درست‌شده‌اند. البته، ممکن است اندکى الیوین نیز در آن‌ها دیده شود. بازالت همانند بیرونى گابرو است. بازالت و گابرو 75 درصد سنگ‌هاى آذرین پوسته‌ى زمین را مى‌سازند.

خانواده‌ى پریدوتیت

پریدوتیت سنگى بسیار بازى است که بیش‌تر از کانى‌هاى آهن و منیزیم دار درست شده است. پریدوتیت‌ها چگالى بالایى دارند و رنگ آن‌ها تیره است. الیوین فراوان‌ترین کانى پریدوتیت‌هاست.