الصخور المتحولة

 

أنواع التحول Types of Metamorphism

درسْتُ سابقًا في موضوع (دورة الصخور) أن الصخور تنصهر، متى تنصهر الصخور؟

تنصهر الصخور ثم تتحول إلى ماغما عند تعرضها لدرجات حرارة عالية أكبر من درجة انصهار المعادن المكونة لها.

متى تتحول الصخور من صخر إلى آخر؟

إذا كانت درجة الحرارة التي تتعرض لها الصخور أقل من درجة الانصهار، فإنها تتحول إلى صخور من نوع آخر.

 التحوُّل Metamorphism : هو التغير الذي يطرأ على نسيج الصخر، أو تركيبه المعدني، أو كليهما وهو في الحالة الصلبة، مُنتجًا بذلك صخورًا جديدة تُعرف باسم الصخور
المتحولة Metamorphic Rocks.

عوامل التحول
- الحرارة أهم عوامل التحوّل، وهي تنشأ نتيجة دفن الصخر الأصلي في أعماق كبيرة بباطن الأرض، أو بسبب ملامسة الصخر ماغما مندفعة من باطن الأرض، حيث تعمل الحرارة
على إضعاف الروابط الكيميائية بين الأيونات والذرات المكونة للمعادن، ثم تسهيل حركة الأيونات وانتقالها من معدن إلى آخر، فتتكون معادن جديدة؛ ما يتسبب في تكون صخر متحول جديد.
- الضغط الذي ينشأ إمّا بسبب الدفن في باطن الأرض، (كلما ازداد العمق، ازداد الضغط بفعل وزن الصخور الواقعة فوقها)، وإمّا بسبب تصادم الصفائح الأرضية المتقاربة التي
تتسبب في تكون السلاسل الجبلية.

- المحاليل المائية الحارة (الحرمائية)، تساعد على إعادة تبلور المعادن المكونة للصخر عبر نقل الأيونات بسهولة.

أنواع التحول
توجد أنواع متعددة من التحول، يعتمد كل منها على عامل التحول المؤثر فيها. ومن هذه الأنواع:

- التحول بالدفن.

- التحول الإقليمي

- التحول التماسي

- التحول الحرمائي

التحول بالدفن Burial Metamorphism
يحدث التحول بالدفن نتيجة دفن الصخور الرسوبية في أعماق كبيرة بباطن الأرض، حيث تتعرض الصخور لدرجات حرارة وضغط مرتفعين؛ ما يتسبب في بدء عملية التحول،
ثم إنتاج صخور متحولة.
التحول الإقليمي Regional Metamorphism
يحدث التحول الإقليمي مصاحبًا لحدود الصفائح الأرضية المتقاربة؛ إذ يؤثر الضغط والحرارة المرتفعان في مساحة واسعة من الصخور، ما يتسبب في إعادة تبلور المعادن المكونة لها، وتكوين معادن جديدة، فتنتج صخور جديدة تمتاز بنسيجها الذي يكون على شكل طبقات رقيقة بسبب تأثير الضغط والحرارة.
من أشهر الصخور المتحولة التي تنجم عن التحول الإقليمي: صخور الشيست، وصخور النايس، أنظر الشكل الآتي الذي يمثل صخر الشيست.

التحول التماسي Contact Metamorphism
يحدث التحول بالتماس عندما تلامس الماغما المندفعة من باطن الأرض - في أثناء حركتها- صخورًا قديمة تكون قريبة منها، أو تمر خلالها، فترتفع درجة حرارة الصخور؛ ما يؤدي
إلى حدوث تغير في تركيبها المعدني، فتتحول إلى صخور من نوع آخر.
يكون التحول التماسي محدودًا مقارنة بالتحول الإقليمي، ومن أمثلته الرخام الذي ينتج من تحول الصخر الجيري كما في الشكل الآتي:

أتحقق: كيف يحدث التحول التماسي؟

عندما تلامس الماغما صخورًا في أثناء حركتها، فإنَّها ترفع درجة حرارة تلك الصخور. وإذا كانت درجة الحرارة المُؤثِّرة أقلَّ من درجة انصهار المعادن المُكوِّنة للصخور، فإنَّه يحدث تغيُّر في التركيب المعدني لتلك الصخور، فتتحوَّل إلى صخور من نوع آخر.

 

درجات التحول Grades of Metamorphism
تتعرض الصخور المتحولة لدرجات مختلفة من الحرارة، أو الضغط، أو كليهما معًا؛ ما يؤدي إلى تكون صخور متنوعة تختلف عن بعضها في التركيب المعدني والنسيج، ويُسمّى هذا الاختلاف درجات التحول. أنظر الشكل الآتي الذي يبين درجات التحول المختلفة وعلاقتها بالحرارة والضغط.

- عندما يتعرض صخر الغضار Shale الرسوبي إلى ضغط وحرارة قليلين نسبيًّا، بحيث تتراوح درجة الحرارة بين ($320°C-200°C$)، ويكون الضغط منخفضًا، فإنه يتحول إلى صخر آخر يُسمّى الأردواز Slate، وتكون درجة التحول في هذه الحالة منخفضة.

- عند زيادة درجة التحول، يتكون صخر جديد يسمى الفيليت Phyllite، وهو يختلف عن صخر الأردواز بزيادة حجم بلورات المعادن المكونة له.
- عندما تكون درجة التحول متوسطة، يتكون صخر الشيست Schist الذي يمتاز بنسيجه المتورق، وتصبح المعادن المكونة له أكبر حجمًا، ويمكن رؤيتها بالعين المجردة.

- في درجات التحول العليا، فإن المعادن تتمايز بشرائط متتابعة بألوان غامقة وفاتحة، ويتكون صخر النايس Gneiss وتتكون فيه معادن جديدة مثل السيليمنيت.

 

أتحقق: أصف من الشكل الآتي (الشكل 22) درجات الحرارة والضغط التي تمتاز بها درجة التحول المنخفضة.

تمتاز درجة التحوُّل المنخفضة بتفاوت درجة الحرارة والضغط؛ إذ تتراوح درجات الحرارة بين($320°C- 200°C$)  عندما يكون الضغط صفرا، وبزيادة الضغط تقل درجة الحرارة.
يتراوح الضغط بين (620 -300) MPa عندما تكون درجة الحرارة صفرًا، وبزيادة درجة الحرارة يقل الضغط

سؤال الشكل (22): أستنتج: أي الصخور تتكون في أعلى درجةِ تحول؟

صخور النايس

 

أبحث تعد المحاليل المائية الحارة (الحرمائية) أحد عوامل التحول المؤثرة في الصخور. مستعينًا بمصادر المعرفة المتوافرة، أحدد كيف تعمل هذهِ المحاليل على تحول الصخور، مبينًا علاقتَها بأنواع التحول الأخرى. تتفاعل المياه الساخنة المصاحبة للماغما مع الصخور القريبة، فتغير من التركيب الكيميائي والمعدني للصخور، وينتج من ذلك خامات اقتصادية مصاحبة لهذا النوع من التحوُّل، مثل الذهب.

 

تصنيف الصخور المتحولة Classification of Metamorphic Rocks
تصنف الصخور المتحولة تبعًا لنسيجها ومكوناتها المعدنية إلى مجموعتين رئيستين، هما:

الصخور المتحولة المتورقة Foliated Metamorphic Rocks 

صخورٌ تتكون بتأثير الحرارةِ المرتفعةِ والضغطِ الموجه.

الضغط الموجه: هو الضغط الذي لا يكون متساويًا في الاتجاهات جميعها، ويرافق غالبًا عملية التحول الإقليمي.

في هذا النوعِ منَ التحوُّلِ تترتب بلورات بعض المعادن المكونة للصخر متعامدة مع اتجاه الضغط المؤثر فيه، فتظهر المعادن على شكل طبقات رقيقة، ويعرف هذا النسيج باسم التورق Foliation ، ويعد صخر الشيست واحدًا من الصخور المتورقة.
عند زيادة الضغط والحرارة تنفصل المعادن الغامقة عن المعادن الفاتحة، فيظهر الصخر على شكل شرائط مميزة فاتحة وغامقة اللون، ومن أمثلته صخر النايس، أنظر الشكل الآتي:

 

الصخور المتحولة غير المتورقة Non- Foliated Metamorphic Rocks
صخور تتكون بتأثير الحرارة المرتفعة والضغط المنخفض، أو الضغط المحصور Uniform Pressure.

الضغط المحصور: هو الضغط المتساوي في الاتجاهات جميعِها، وهي تنشأ عادة من التحول التماسي قرب اندفاعات الماغما.

يمتاز هذا النوع من الصخور باحتوائه على معادن ذات بلورات متساوية في الحجم، مثل بلورات الكوارتز والكالسيت، ولها نسيج غير متورق Non-Foliated
يتكون هذا النوع من الصخور المتحولة من معدن واحد فقط، ومن أمثلته صخر الرخام الناتج من تحول الصخر الجيري الذي يتكون من معدن الكالسيت، وصخر الكوارتزيت الناتج من تحول الصخر الرملي الذي يتكون من معدن الكوارتز، أنظر الشكل الآتي.

أتحقق: لماذا يعد صخر الشيست صخرًا متورقًا؟

لأنَّ المعادن المكونة لصخر الشيست مصفوفة على شكل طبقات رقيقة، وهذا الاصطفاف يُمثل النسيج المتورق؛ لذا، فهو يعد صخرًا متورقا.

الأهمية الاقتصادية للصخور The Economic Importance of Rocks
تمثل الصخور وما تحويه من معادن أهمية كبيرة للإنسان في حياته اليوميةِ، وكلما حدث تطور تكنولوجي، زادت الحاجة إلى الصخور؛ إذ يستفاد منها في العديدِ من مناحي الحياة، مثل:

- استخدام الصخر الجيري والغرانيت في مجال البناء.

- استخدام الصخر الرملي في صناعة الزجاج.

- استخدام السليكون في الصناعات التكنولوجية الحديثة، ولا سيما الحواسيب، وهو عنصر يُستخرج من المعادن السليكاتية (المكوِّن الرئيس للصخور النارية)، ومن الصخور الرملية الرسوبية.

يوجد في الأردن العديد من أنواع الصخور والخامات المعدنية، التي تتوزع في مناطق عدة في الأردن، يوضح الشكل الآتي أماكن تلك الصخور والخامات المعدنية في الأردن.

سؤال الشكل (25): أحدد مكان الصخر الزيتي في الأردن.

اللجون، عطارات أم غدران.

للصخور والخامات المعدنية في الأردن استخدامات عديدة، أنظر الجدول الآتي الذي يبين أهم تلك الاستخدامات.

أتحقق: أذكر أسماء ثلاثة معادن تتوافر في الأردن، محددًا استخدامًا واحدًا لكل منها.

معدن الكوارتز: يستعمَل في الصناعات الإلكترونية.
معدن الزركون: يستعمَل في صناعة قوالب الصَّبِّ.
خام النحاس: يستعمل في صناعة الأسلاك الكهربائية.

الربط بالتاريخ استخدم الإنسان قديمًا الصخور بطرائق مختلفةٍ. أبحث في مصادرالمعرفة المتوافرة عن أنواع هذه الصخور، وكيفية معالجته إيّاها، ومجالات استعماله لها. من الصخور التي استُعمِلت قديمًا صخور الصوان الأوبسيديان التي صنع منها الإنسان أسلحته المختلفة.

 

 

الإثراء والتوسع: الصوف الصخري تدخل الصخور في صناعة عديد من المنتجات التي يستعملها الإنسان في حياته اليومية. ومن هذه المنتجات الصوف الصخري، وهو مادة عازلة تمتاز بمقاومتها الحرائق بسبب درجة انصهارها العالية، وبقدرتها على العزل الحراري والعزل الصوتي؛ لذا تستخدم في عزل جدران المباني، وفي صناعة بعض الأدوات الكهربائية، مثل المكيفات والثلاجات، فضلا عن استخدامها في الزراعة. يصنع الصوف الصخري عن طريق صهر صخر البازلت في أفران خاصة تصل فيها درجة الحرارة إلى($1600°C$)، ثم تُحرَّك الصهارة على نحو دائري في عجلة الغزل بسرعة كبيرة. وفي أثناء ذلك يسلط عليها تيار هوائي شبيه بما في آلة غزل الحلوى، فتنتج خيوط رفيعة متشابكة، ثم تُجمع بأشكال مختلفة. تشير الدراسات إلى أن الصوف الصخري آمن، وغير مضر بصحة الإنسان. وصناعة الصوف الصخري من الصناعات الواعدة المجدية اقتصاديًّا، ويوجد في الأردن عدد من مصانعِ الصوفِ الصخري التي تنتج أنواعًا مختلفة منه.