سنگ چیست؟

کره‌ی زمین از نظر خواص فیزیکی ساختاری لایه‌ایی دارد. قسمت مرکزی آن جامد است و هسته‌ی داخلی نامیده می‌شود و از نظر ترکیب شیمیایی به طور عمده از آهن و نیکل ساخته شده است. مطالعه و شناخت سنگ‌های زمین اهمیت زیادی برای انسان دارد. منابع معدنی و انرژی که در میان این سنگ‌ها وجود دارد تنها یکی از دلایلی می تواند باشد که انسان هرچه بهتر به شناخت سنگ‌های زمین بپردازد. از دیدگاه زمین‌شناسی، سنگ به موادی از پوسته زمین اطلاق می‌شود که از یک یا چند کانی که با یکدیگر پیوند یافته‌اند، درست شده است. در مقابل خاک توده‌ای از ذرات با دانه‌های منفصل یا دارای پیوند سست است که بر اثر هوازدگی سنگ‌ها و به طور برجا تشکیل شده است. لیکن در مهندسی و کارهای ساختمانی قابلیت حفاری مصالح زمین‌شناسی به عنوان شاخصی در طبقه‌بندی آن‌ها به دو گروه سنگ و خاک مورد استفاده قرار می‌گیرد.

دو فرایند کوه زایی و کوه سایی در زمین موجب پدید آمدن محصولات سنگی می‌شود. فشارهای کره مذاب درون زمین را که به پوسته جامد سطح آن وارد می‌شود را می‌توان عامل فرایند کوه زایی و خشکی زایی نامید. هر یک از چند روندی را که باعث خرد شدن و تغییر شکل مواد سخت سطح زمین و موادی که با جو در تماس هستند، هوازدگی می‌نامند. عوامل فرسایش یا هوازدگی به دو گروه فیزیکی و شیمیایی تقسیم می‌شوند.

محصول هیدراتاسیون، انحلال، آبکافت، اکسیداسیون و یا عکس‌العمل آب‌های اسیدی با املاح تشکیل‌دهنده سنگ‌هاست.

این پدیده توسط عواملی چون یخبندان، تغییرات حرارت در جو و انبساط و انقباض، نیروی جاذبه زمین، رشد گیاهان، باد، جریان آب، عمل جانوران و مانند این‌ها شکل می‌گیرد و باعث خرد شدن سنگ‌ها و تغییر شکل آن‌ها به دانه‌های ریزتر می‌شود.

هرچه بیشتر به عمق زمین فرو رویم، دما بالاتر می رود و در اعماق زیاد، دما بیش از آن حدی می‌شود که برای ذوب سنگ‌ها در سطح زمین لازم است. زمانی تصور می‌شد که آن چه در زیر پوسته‌ی زمین پنهان است، حالتی مذاب دارد. امروزه اغلب زمین‌شناسان معتقدند که با وجود دمای زیاد، مواد درونی زمین نمی‌توانند به حالت مذاب باشند، زیرا فشارهای عظیمی که از بالا بر آن‌ها وارد می‌آید، مانع ذوب شدن سنگ‌ها در اعماق زیاد می‌شود. این مواد فقط در نقاطی از اعماق زمین به صورت مذاب و سیال در می‌آیند که به علتی چون حرکت ورقه‌های سنگ کره، از مقدار فشار کاسته شود یا سنگ‌های سطحی زمین به عمقی برسند که مقدار گرما خارج از تحمل آن‌ها باشد. در هر جا که سنگ‌ها ذوب شوند، ماده‌ی مذاب به دلیل سیال شدن به سمت بالا حرکت می‌کند و راه خود را به بیرون از پوسته باز می‌کند و گدازه را به وجود می‌آورد. گدازه‌ها پس از سرد شدن، سنگ‌های آذرین بیرونی را می‌سازند؛ ولی اگر ماده‌ی مذاب نتواند به سطح زمین برسد، در داخل پوسته دوباره جامد می‌شود و تشکیل سنگ‌های آذرین درونی را می‌دهد.

بعضی از سنگ‌ها بر اثر ته نشین شدن مواد داخل آب به وجود می‌آیند. رودها مقدار زیادی مواد را با خود به دریاها و دریاچه‌ها می‌برند. این مواد به دلیل سنگینی به ته دریا می‌روند. روی هم قرار می‌گیرند و پس از سفت شدن سنگ‌هایی را به وجود می‌آورند که به آن‌ها سنگ‌های رسوبی گفته می‌شود. سنگ‌های رسوبی لایه لایه‌اند که رنگ یا جنس هر لایه با لایه دیگر متفاوت است. سنگ‌های رسوبی در کوه‌های البرز و زاگرس به فراوانی یافت می‌شوند. ریگ، شن و سنگ‌های آهکی نمونه‌هایی از سنگ‌های رسوبی هستند.

سنگ‌های رسوبی گرچه در مقایسه با سنگ‌های آذرین و دگرگونی بخش كمتری از حجم پوسته را می‌سازند به دلیل این كه سطح زمین تشكیل می‌شوند، قسمت اعظم سطح قاره‌ها را می‌پوشانند. سنگ‌های رسوبی به علت لایه لایه بودن و همچنین به همراه داشتن آثار و بقایای موجودات زنده‌ی قدیمی به زمین‌شناسان كمك می‌کنند تا جزئیات تاریخ گذشته ‌ی زمین را بازسازی كنند. گذشته از این سنگ‌های رسوبی محل ذخیره و انتقال آب‌های زیرزمینی هستند و به علت وجود ذخایر زغال‌سنگ،‌ نفت، گاز، نمك، کانی‌های مختلف آهن دار و به عنوان ماده‌ی اولیه برخی صنایع، اهمیت اقتصادی فراوانی دارد.

به مجموعه فرآیندهایی که تحت شرایط خاص سبب تغییر ساختمان و ترکیب کانی‌شناسی سنگ‌ها شده است و یک سنگ را در حالت جامد به سنگ دیگری تبدیل می‌کند، دگرگونی یا متامورفیسم گویند. سنگی که حاصل دگرگونی است، ممکن است نسبت به سنگ مادر، شکل، اندازه با ترکیب شیمیایی کانی‌ها و در نتیجه بافت و ترکیب شیمیایی کلی جدیدی پیدا کند. مرمر یک سنگ دگرگونی است که از تأثیر شرایط دگرگونی روی آهک ایجاد می‌شود.

در تشکیل سنگ‌های آذرین ممکن است ماده‌ی مذاب خود را به سطح زمین برساند که در این صورت ماده‌ی مذاب با سرعت بیشتری سرد می‌شود و سنگ دارای بلورهای ریزی می‌شود. به این سنگ‌ها آذرین بیرونی گویند. به عقیده‌ی زمین‌شناسان کره‌ی زمین در ابتدا یا مدتی پس از تشکیل شدن، به حالت مذاب بوده است و رفته ‌رفته قسمت‌های رویی آن سرد شده و اولین سنگ‌های آذرین را تشکیل داده است. سنگ‌های اولیه‌ی زمین همگی از نوع آذرین بوده‌اند. سنگ‌های آذرین با تماس آب و هوا دچار هوازدگی و رفته ‌رفته به ذرات کوچک تری تبدیل می‌ گردند. این ذرات کوچک بر اثر نیروی گرانش، آب‌های جاری، یخچال‌ها، امواج و باد حمل می‌شوند. این حرکت آن‌ها را باز هم به ذرات کوچک تر یا مواد محلول در آب تبدیل می‌کند و به محیط‌های رسوبی مانند دریاها و دریاچه‌ها می‌برد. این مواد در محیط‌ های رسوبی، به صورت لایه‌های موازی و افقی روی هم ته نشین و مواد رسوبی حاصل تحت تأثیر فرآیندی به نام سنگ زایی، سخت می‌شوند و سنگ‌های رسوبی را تشکیل می‌دهند.

اگر سنگ‌های رسوبی در عمق زیادی قرار گیرند، بر اثر فشار وزن لایه‌های بالایی یا فشار حاصل از حرکات ورقه‌های زمین و گرمای داخل زمین، تغییر می‌کنند و سنگ‌های جدیدی به نام سنگ‌های دگرگونی را می‌سازند. این سنگ‌ها دگرگونی هم اگر تحت تأثیر گرمای بیشتری قرار گیرند، ذوب و تبدیل به ماگما می‌شوند. از انجماد ماگما دوباره سنگ‌های آذرین جدید به وجود می‌آیند. البته باید توجه داشت که همیشه چرخه‌ی سنگ طی فرآیند کامل بالا صورت نمی‌گیرد. راه‌های کوتاه‌تری هم برای این که چرخه کامل شود، وجود دارد. برای مثال، گاهی سنگ آذرین بدون این که هوا زده و به سنگ رسوبی تبدیل شود، تحت تأثیر گرما و فشار به سنگ دگرگونی تبدیل می‌شود.