معرفی سنگ شناسی آذرین
 سنگ شناسی آذرین

 
این سنگهای پرورده آتش ، 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. بنابراین گدازهای که از دهانه آتشفشان فوران کرده و بر سطح زمین جاری می‌شود، به سرعت سرد و سخت شده و سنگی آذرین را بوجود می‌آورد.

تاریخچه و سیر تحولی و کلیات 
   

 

نمایی از سنگ شناسی آذرین

اغلب مولفین یونانی و رومی ، آتشفشانها ، فعالیتهای آتشفشانی و زمین لرزهها را توصیف می‌کردند. استاربو جغرافیدان و مورخ یونانی (63 قبل از میلاد ـ 20 بعد از میلاد ) فعالیتهای آتشفشانی اتنا ، سوما ـ وزوو و جزایر لیپاری را توصیف کرد. او آتشفشانها را به منزله دریچه‌های اطمینان تلقی می‌نمود که از آنها مواد سیال خارج می‌شود.
در قرن هیجدهم اولین مناظرات و مباحثات تند و شدید درباره ماهیت و منشا سنگها در گرفت. در مباحثات منشا سنگها مناظراتی بین دسته و گروههای زیر وجود داشت: در یک طرف نپتونیستها و در طرف دیگر ولکانیستها و پلوتونیستها قرار داشتند. نپتونیستها معتقد بودند که سنگهای پوسته متوالیا در یک اقیانوس اولیه تهنشین شده‌اند و به نظر آنها بازالت و گرانیت هر دو سنگهایی هستند که در این اقیانوس بزرگ را سبب شده‌اند. پلوتونیستها اعتقاد داشتند که زمین از انجماد مواد مذاب و داغ بوجود آمده است و گرانیت را یک سنگ نفوذی داغ به شمار می‌آوردند.
در سال 1825 واژه ماگما و مفهوم منحصر به فرد ماگمای اولیه توسط اسکراپ عنوان شد.
سرجـیـمزهال ( 1761 ـ 1832 ) به همراه ریمور ( 1726 ) و اسپالانزانی ( 1794 ) و جورج وات ( 1804 ) پترولوژی تجربی را پایه‌گذاری کرد.
در سال 1844 چاربز داردین ( 1882ـ 1809 ) اظهار داشت که انواع مختلف سنگهای ماگمایی ممکن است از یک ماگمای اولیه اشتقاق یافته باشند به شرط آنکه ترکیب ماگما با تبلور و جدایش یک یا چند کانی مشکل سنگها تغییر یابد
در سال 1850 هنری کلیفتون سوربی ( 1826ـ 1908 ) جهت مطالعه میکروسکوپی ، اولین مقطع نازک سنگها را تهیه کرد.
اوایل سال 1861 روش طبقه بندی شیمیایی سنگها را ابداع کرد و در اواخر قرن نوزدهم و اوایل قرن بیستم برخی از روشهای نمایش شیمیایی و نهایتا طبقه‌بندی شیمیایی سنگها پا به عرصه ظهور نهاد ( موینسون ـ لسینگ 1899 ، کراس ، ایدینگز ، پیرسون و واشنگتن 1903 ، اوسان 1919 ، نیگلی 1920 ، فون ولف 1922).
آلفرد لوتاروگز ( 1915 ) از کتابش تحت عنوان « منشا قاره‌ها و اقیانوسها  ، اصل و ریشه سوالات پزولوژیستها را به مفهوم تغییر ناپذیری قاره مربوط دانست.
در سال 1969 موریس و ریچادر ویلژوئن اولین توصیف دقیق شیمیایی و سنگ شناسی یک سری جدید و مهم سنگهای آتشفشانی را که واجد انواع اولترامافیکها بود ، منتشر ساختند.
از آن زمان تا به امروز سنگ شناسی آذرین همانند دیگر رشته‌های علوم فراز و نشیبهای بسیاری را پشتسر گذاشته و با کوشش پیشگامان علم پترولوژی تجربی ، بررسی شرایط تشکیل کانیها و سنگها ، بویژه سنگهای آذرین و دگرگونی رو به رونق نهاد.
 
ریشه لغوی
 
سنگهای آذرین ،  Igneous rocks نام خود را از واژه Ignis گرفته‌اند که در لاتین به معنای "آتش" است.

کلیات
این سنگهای پرورده آتش ، 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. بنابراین گدازهای که از دهانه آتشفشان فوران کرده و بر سطح زمین جاری می‌شود، به سرعت سرد و سخت شده و سنگی آذرین را بوجود می‌آورد.

انواع سنگهای آذرین 
با سرد شدن و انجماد ماگما - سنگ مذاب متحرکی است که دمای آن بین 700 تا 1200 درجه سانتیگراد (1300 تا 2200 فارنهایت) میباشد- سنگهای آذرین تشکیل میشوند. اکثر ماگماهای سطح زمین از نوع مذاب سیلیکاتی میباشند.
تشکیل شدن سنگهای آذرین یا در سطح زمین صورت می‌گیرد و یا در داخل پوسته زمین ، بنابراین بر حسب اینکه ماگما در کجا منجمد شود دو گروه سنگ آذرین خواهیم داشت.
سنگهای آذرین خروجی:
سنگهای آذرینی را که از انجماد ماگما در سطح زمین بوجود می‌آید سنگهای آذرین خروجی می‌نامند.
سنگهای آذرین نفوذی:
به آن دسته از سنگهای آذرین که از انجماد ماگما در داخل پوسته زمین تشکیل می‌گردد سنگهای آذرین نفوذی گفته می‌شود. سنگهای آذرین نفوذی خود در پوسته زمین به اشکال مختلفی منجمد می‌شوند که شامل موارد زیر می‌باشند.
*لاکولیت‌ها 
*سیل‌ها 
*دایک‌ها 
*لوپولیت‌ها 
*پاتولیت‌ها 
*فاکولیت‌ها 
*استوک‌ها

طبقه بندی سنگهای آذرین 
   برای طبقه بندی سنگهای آذرین روشهای مختلفی وجود دارد. این روشهای طی 100 سال گذشته تحول پیدا کرده و کاملتر شده اند. هر طبقه بندی برای اهداف خاصی مورد استفاده دارد و نمایانگر یک روش خاص از مطالعه سنگهای آذرین میباشد. 
کلیه طبقه بندیهای مورد استفاده برای سنگهای اذرین بر دو معیار استوار هستند: محتوی کانی شناسی سنگ و بافت (اندازه دانه ها). یک طبقه بندی کامل، طبقه بندی است که هر دو مورد را شامل شود. البته در طبقه بندی سنگهای آذرین اغلب اوقات هر دو مورد، استفاده میشوند. به عنوان نمونه گرانیت سنگ دانه درشت با رنگ روشن است. سه طبقه بندی اصلی برای سنگهای آذرین وجود دارد:
1. طبقه بندی رنگ/بافت
2. طبقه بندی مودال که بر اساس ترکیب کانی شناسی و بافت استوار است.
3. طبقه بندی نورماتیو که بر اساس شیمی سنگ استوار است.

1. طبقه بندی رنگ/بافت: کانیهایی که در بالای سری واکنشی باون قرار میگیرند، دارای رنگهای تیره میباشند (به عنوان مثال، پیروکسن و آمفیبول) و کانیهایی که در قسمتهای پایین سری باون قرار گرفته اند دارای رنگهای روشن هستند (به عنوان مثال، پلاژیوکلاز سدیم دار و کوارتز). از لحاظ ترکیب شیمیایی ماگما، ماگماهایی که در بالای سری واکنشی باون قرار میگیرند مافیک هستند، ماگماهایی که در وسط این سری قرار میگیرند از نوع حدواسط میباشند و ماگماهیی که در بخشهای پائینی آن قرار میگیرند از نوع فلسیک میباشند. ماگماهای مافیک سنگهای تیره ای که دارای کانیهای تیره هستند، مانند بازالت تولید میکنند، ماگماهای حدواسط سنگهای با رنگ حدواسط همچون دیوریت ایجاد میکنند و ماگماهای فلسیک سنگهای روشنی همانند گرانیت تشکیل میدهند. اگر چه طبقه بندی براساس رنگ و بافت به نظر کامل می آید اما دارای خطاهای بسیار زیادی است.

2. طبقه بندی مودال که بر اساس ترکیب شیمیایی کانی و بافت استوار است. طبقه بندی مودال سنگهای آذرین را بر اساس میزان فراوانی نسبی 5 کانی که جز کانی اصلی تشکیل دهنده آنهامیباشد، انجام میشود. این کانی های عبارت هستند از:
1. کوارتز
2. آلکالی فلدسپار ( ارتوکلاز، آلبیت ) پلاژیوکلاز سدیم دار یا آنورتیت (پلاژیوکلاز کلسیم دار).
3. پلاژیکلاز
4. فلدسپاتوئیدها کانی های فقیر از سیلیس.
5. کانیهای مافیک مانند پیروکسن و آمفیبول.

طبقه بندی مودال، شامل نام سنگهاست مانند گرانیت، بازالت و دیوریت. این طبقه بندی در یک دیاگرام مثلثی است که بین محدوده های مختلف آن مرزهای مشخص وجود دارد. در مجموع، اسامی که در این طبقه بندی به کار میروند، مانند طبقه بندی رنگ/بافت است. البته در طبقه بندی مودال به جای رنگ، بیشتر به محتوای کانی شناسی توجه میشود. در مودال از نمودار درصد فراوانی کانی ها استفاده میشود. 
برای شناسایی سنگها در این طبقه بندی چند کار اساسی باید صورت گیرد. اولین کار این است که درصد کوارتز موجود در سنگ تعیین شود. به عنوان مثال اگر سنگ بیش از 20% کوارتز داشته باشد، نمونه در سه گروه آلکالی گرانیت، پلاژیوگرانیت یا گرانودیوریت قرار میگیرد. 
دومین کار این است که درصد فلدسپارها را در سنگ تعیین نماییم. سومین مرحله این است که مخلوط 50/50 از فلدسپارها و مافیکها در سنگ مشخص شود و در نهایت سنگها به 4 گروه وسیع تقسیم میشوند.

3. طبقه بندی نورماتیو: این روش طبقه بندی، به آسانی دو روش قبلی یعنی سیستم رنگ/بافت یا ترکیب شیمیایی/بافت نمیباشد. در این طبقه بندی سنگهای آذرین از نظر مجموعه کانیایی متفاوت هستند، اما از نظر شیمیایی تقریباً یکسان میباشند. مجموعه کانیایی و ترکیب شیمیایی نشاندهنده منشا اولیه سنگها است. 
از روش نورماتیو برای بررسی فرآیندهای تکتونیک صفحه ای نیز استفاده میشود. 
در روش طبقه بندی نورماتیو سنگهای آذرین در جایگاههای (که نمایانگر سنگهایی است که از یک ماگما حاصل شده اند) مشخصی تعریف میشوند و هر جایگاه دارای شیمی خاص خود میباشد. 4 جایگاه اصلی تعریف شده است که شامل کوماتئیت، تولئیت، کالک – آلکالن و آلکالن میباشند. با مشخص شدن یکی از آین جایگاهها میتوان به راحتی درباره تاریخچه زمین بحث کرد.

1. شیمی
2. تفریق
3. تکتونیک

شیمی:
از نظر شیمیایی سه شاخصه شیمیایی وجود دارد: میزان اشباع شدگی از سیلیس، غنی شدگی از آهن و شاخص آلکالی. 
با استفاده از شاخصه میزان اشباع شدگی مقدار SiO2 موجود در در ماگما یا سنگ تعیین میشود. شرایط تحت اشباع از سیلیس، شرایطی است که مقدار SiO2 آنقدر کم است که امکان تشکیل کوارتز و کانیهایی مانند فلدسپارها وجود ندارد. در نتیجه کانیهای فقیر از سیلیس یعنی فلدسپاتوئیدها مانند نفلین و سودالیت تشکیل میشوند. حالت فوق اشباع از سیلیس حالتی است که مقدار SiO2 به حدی است که کوارتز متبلور میشود. اگر مقدار SiO2 قابل توجه باشد این امکان وجود دارد که بازالت کوارتزدار تشکیل شود (ترکیبی که معمولاً متعارف نمیباشد. 
با استفاده از شاخص آلکالی مقدار کلسیم از قسمتهای بالای سری واکنشی باون با توجه به مقدار مجموع سدیم و پتاسیم در بخشهای تحتانی سری واکنشی باون محاسبه میشود. شاخصهای آلکالی بالاتر از 1 نشانه مقدار کلسیم بالا است. شاخصهای کمتر از یک نشانه کلسیم پایین و سدیم و پتاسیم بالا است. 
بر اثر تفریق عناصر تیره ماگما از آن جدا شده و مقدار سدیم و پتاسیم در ماده مذاب باقیمانده افزایش پیدا میکند. سریهای ماگمایی تولئیت، کالک – آلکالن و آلکالن به ترتیب درای شاخصهای آلکالی کمتر از یک، یک و بیشتر از یک میباشند که نشاندهنده روند تفریق میباشد. 
با افزایش روند تفریق، مقدار آهن کاهش پیدا میکند. در واقع با اندازه گیری مقدار آهن روند تغییرات کانیهای فرومنیزین در سری واکنشی باون مشخص میشود. مقدار آهن در کماتئیتها پایین است زیرا مقدار عناصری مانند منیزیم، نیکل و کرم بسیار بالا میباشد.

تفریق: 
تحول ماگمایی یا در داخل صفحات و یا در حاشیه آنها رخ میدهد. زمانیکه تحول ماگمایی در درون صفحات اتفاق می افتد، به عنوان مثال، در یک سری کالک – آلکالن سنگها از دیوریت به گرانیت یا در سری کماتئیتی سنگها از پریدوتیت به بازالت یا آندزیت تحول پیدا میکنند. 
اگر تحول ماگمایی در بین صفحات رخ دهد، مانند قوسهای آتشفشانی ، در اولین مراحل فعالیت ماگمایی، ماگما حالت فوق اشباع از سیلیس دارد و شاخص آلکالی آن بیشتر از یک میباشد، سپس ماگما تحول پیدا میکند و به یک ماگمای تحت اشباع با شاخص آلکالی کمتر از یک تبدیل میشود. به این ترتیب ابتدا ماگمای تولئیتی، سپس کالک – آلکالن و بعد آلکالن تشکیل خواهد شد. 
فرآیند تحولی دیگری که رخ میدهد این است که یک سنگ تفریق یافته مجدداً دچار تفریق شود. مثلاً یک ماگمای دیوریتی تفریق یافته در یک باتولیت جانشین شده و منجمد میشود. اگر باتولیت مذکور حرارت ببیند، محصول ثانویه ای که به این ترتیب تشکیل میشود تفریق یافته تر و فلسیک تر خواهد بود (گرانیت) و ماده مذاب باقیمانده بیشتر بقایای مافیک خواهد داشت. ممکن است سنگی از یک سری ماگمایی مجدداً تفریق پیدا کند و با ماده مذاب سری دیگری مخلوط شود.

تکتونیک
 
یکی از مهمترین موارد سریهای ماگمایی ارتباط آنها با رژیمهای تکتونیکی مختلف است. این علم برای شناسایی و شبیه سازی حوادث تکتونیکی قدیمی (زماینکه بسیاری از شواهد از بین رفته اند یا در دسترس نمیباشند) مفید است. با آنالیز شیمی سنگها، زمین شناسان قادر خواهند بود که فرآیندهای تشکیل دهنده سنگها را شبیه سازی کنند. 
تفریق در دو رژیم تکتونیکی اولیه اتفاق می افتد. تفریق ممکن است در مرکز ریفت رخ دهد. سنگهای اولیه فوق اشباع از سیلیس (کماتئیتهای آرکئن) به سطح زمین را پیدا میکنند و دچار ذوب تفریقی میشوند. ماده مذاب تولئیتی است و به سطح زمین میرسد و بازالتهای بالشی و دایکهای ورقه ای پوسته اقیانوسی را تشکیل میدهد. ماده ذوب نشده برجامانده معمولاً اولترامافیکهای تحت اشباع از سیلیس بوده که در گوشته به صورت 4 لایه افیولیتی باقی میمانند. 
دومین نوع تفریق در مرزهای همگرا اتفاق می افتد. پوسته اقیانوسی تولئیتی از مرکز ریفت دور میشود تا اینکه عمل فرورانش را انجام دهد. پوسته مذکور طی فرورانش گرم میشود و به صورت تفریقی ذوب میشود. معمولاً اولین مواد مذابی که در نزدیکی گودال اقیانوسی فوران میکنند، تولئیتها هستند، با گذشت زمان مواد مذاب به ماگمای کالک – الکالن تحول پیدا میکنند. ماگمای کالک – آلکالن سازنده قوسهای آتشفشانی است. در نهایت ماده مذاب تحول یافته آلکالن خواهد بود. ماده مذاب آلکالن از تفریق ثانویه ماده مذاب یا سنگ کالک – آلکالن حاصل شده است. بقایای تفریق در زون فرورانش اولترامافیکها یا پریدوتیتها هستندو به سمت گوشته پایین میروند و در گوشته باقی می مانند.