Metamorphic Rocks and Their Classification

الصخور المتحولة Metamorphic Rocks

ان الصخور المتحولة تتكون نتيجة لعملية التحول Metamorphism وتعرف هذه العلمية بأنها أي تغير يحدث في الصخور نتيجة لتعرضها للضغط والحرارة
تعريف مصطلح التحول:
وفي الواقع أن كلمة Metamorphism هي كلمة مكون من مقطعين ...
ففي اللغة اللاتينية Meta = تغير change وَ morph = شكل form .
إذن فالصخور المتحولة ناتجة عن تغير الشكل الذي يحدث للصخور القديمة بفعل تعرضها للضغط والحرارة
وتوضح الأشكال التالي كيفية تكون الصخور المتحولة :

http://www.moeforum.net/vb1/uploaded/2641_1207095985jpg

في البداية انطلقت الماجما مندفعة من أعماق الأرض لتتبلور بالقرب من أو على سطح الأرض مكونة الصخور النارية Igneous rocks ...
تتعرض الصخور النارية لعمليات التجوية Weathering ومن ثم عمليات التعرية والنقل لينقل الفتات إلى أحواض الترسيب ، ومع تراكم الفتات يزاد الضغط على الرواسب لنحدث عملية التحور مكونة الصخور الرسوبية Sedimentary rocks ..
ومع زيادة ثقل الرواسب يزداد الضغط على الصخور الرسوبية ومع زيادة العمق تزداد درجة الحرارة فيتغير الصخر مكوناً الصخور المتحولة Metamorphic rocks ...
وقد يكون أصل الصخر المتحول صخر ناري أو صخر رسوبي أو حتى صخر متحول .. و بتعرض هذه الصخور للضغط والحرارة تنشأ الصخور المتحولة ..
عوامل التحول الرئيسة:1.
1-الحرارة
- تتراوح درجة حرارة التحول من 200 – 750 درجة مئوية.
مصادر الحرارة هي: حرارة الدفن - حرارة البراكين المحلية - حرارة الأجسام النارية المتداخلة - حرارة الاحتكاك - حرارة المواد المشعة.
ما الذي يحدث أثناء التحول بالحرارة:
تعيد حبيبات الصخر تنظيم نفسها في اتجاه عامودي على اتجاه الضغط وقد تعيد بعض المعادن تبلورها.
مثال:

http://www.moeforum.net/vb1/uploaded/2641_1207102301gif

يظهر لدينا نموذج مبسط لتحول الصخور بواسطة الحرارة فقط ويطلق على هذا النوع من التحول اسم التحول التلاصقي أو التلامسي metamorphism وفيها يحدث فقط إعادة تبلور للمعادن المكونة للصخر مثل:
تحول الحجر الرملي sandstone الى كوارتزيت quartzite
وتحول الحجر الجيري limestone الى ماربل marble

2.الضغط

-الارتفاع في الضغط يأتي نتيجة الدفن تحت وزن صخور الغطاء أو بسبب الحركات البنائية (مثلا حركة بناء الجبال).
ما الذي يحدث أثناء التحول بالضغط والحرارة:

http://www.moeforum.net/vb1/uploaded/2641_1207102339gif
يتم التحول في الصخور بواسط الحرارة والضغط معاً ويطلق على هذا التحول اسم التحول الاقليمي Regional metamorphism ويحدث فيه إعادة تبلور للمعادن بالإضافة إلى توجهها بسبب الضغط وهذا ما يفسر وجود التورق في الصخور المتحولة الإقليمية مثل
تحول الطفل Shale الى النايس Gneiss

أنواع التحول:
ولاً/ التحول الشامل (التحول الإقليمي)Regional Metamorphism

http://www.moeforum.net/vb1/uploaded/2641_1207099833jpg

تنشا معظم الصخور المتحولة أثناء عملية التحول الشامل.
- عمليات التحول الشامل تغطي مساحات شاسعة وهي تصاحب عملية بناء الجبال.
- حيث أن صخور التحول الشامل هي من نتاج الضغط الموجه فإنها عادة ما تكون متورقةFoliated .
- يلاحظ تدرج في شدة التحول ( خفيف ـ متوسـط ـ عالي )بمنطقة التحول الشامل و يرافق هذا التدرج تغيير في التركيب المعدني و النسيج الصخري.
- أول معدن يتكون في صخر الإردواز هو معدن الكلوريت و يحل محله تدريجيا كميات أكبر من معدني المسكوفيت muscovite و البيوتيت biotite كلما اتجهنا من منطقة التحول الخفيف إلى منطقة التحول العالي (الشديد) ثم يليها تكون معدني الجارنتgarnet و الستوروليتstaurolite وعندما تقترب درجات الحرارة والضغط من درجة الانصهار فإنه يمكن العثور على معدن السيلمنيتsilliminite الذي يمثل أعلى درجات التحول الشديد.
- من أمثلة هذا التحول صخور النايسgneiss و صخور الشستschist .

ثانياً / التحول بالتلامس الحراري Metamorphism

يحدث التحول بالتلامس الحراري عندما تلامس الصخور المنصهره صخورا باردة خاصة عندما تكون قرب سطح الأرض حيث يكون هناك فرق كبير في درجات الحرارة بين الصهير و الصخور المحيطة به.
- ينتج عن التحول بالتلامس الحراري تكون نطاقات لا تزيد سماكتها عن بضعة سنتيمترات في الأجسام الصغيرة (مثل القواطع و الجدد) و لكن في الأجسام النارية الكبيرة (مثل الباثوليثات و اللاكوليثات) فتتكون نطاقات يبلغ سمكها عدة كيلومترات.
- تنشأ قرب الصهير المعادن ذات الحرارة العالية (مثل معدن الجارنت Garnet ) بينما تنشأ المعادن ذات الحرارة المنخفضة بعيدا عن الصهير(مثل معدن الكلوريت Chlorite).
- معظم صخور تحول التماس هي عبارة عن صخور دقيقة الحبيبات و تكون متراصة و قوية و متنوعة في تركيبها الكيميائي. حيث أن الضغط الموجه ليس عنصرا مهما في تكوين هذه الصخور فإنها عادة ما تكون عديمة التورقNonfoliated .
- يطلق اسم هورنفلس Hornfels على أنواع كثيرة من الصخور المتحولة بطريقة التلامس الحراري.

ثالثاً/ التحول على امتداد الصدوع ( التحول التهشمي)

التحول على امتداد الصدوع ( أقل حالات التحول شيوعا) وفي هذه الحالة يتم تهشم الصخور و سحقها بفعل تطاحن الكتل الصخرية عند انزلاقها قبالة بعضها البعض مما يولد حرارة و ضغط يعملان على تحول الصخور المجاورة للصدع.
عندما تحث الصدوع قرب سطح الأرض فإن الضغط و حرارة الاحتكاك الناتجة عن امتداد منطقة الصدع تكون صخورا قليلة التماسك مؤلفة من قطع مكسره و مشوهه. تسمى هذه الصخور بريشيا الصدوعFault Breccia

تصنيف الصخور المتحولة :

من أبسط تصنيفات الصخور المتحولة ذلك التصنيف الذى يعتمد على النسيج حيث تم تصنيف هذه الصخور إلى قسمين : ـ

الأول : صخور متحولة ذات نسيج حبيبي ( غير متورقة ) Non Foliated ومن أهمها : ـ

1- الكوارتزيت Quartzite

وهو صخر ناتج من التحول الحرارى للصخور الرملية حيث يتم التحام حبيبات الكوارتز ( الرمل ) بعضها البعض بواسطة السيليكا التى كانت أصلا مادة لاحمة فى الحجر الرملى . وإذا كان الكوارتزيت يشبه إلى حد كبير الحجر الرملى باعتبارهما مكونين من مادة واحدة وهى حبيبات الكواتز نفسها إلا أنه يمكن التمييز بينهما بواسطة الكسر فالكوارتزيت ينكسر عبر حبيبات الكوارتز نفسها بينهما يحدث الكسر فى الحجر الرملى حول حبيبات الرمل

2- الرخام Marble

هو صخر متحول بالحرارة عن الصخور الجيرية ذو نسيج حبيبى موزايكى Mosaic Tecture ويتكون أساسا من معدن الكالسيت وأحيانا يحتوى على نسبة من معدن الدولوميت . ويتراوح حجم الحبيبات ما بين الحجم الدقيق الذى لا يمكن تميزه بالعين إلى الحجم الخشن الواضح .

3- سربنتينيت Serpentinite

وهو صخور متحولة غنية بعنصر المغنسيوم ويتكون أساسا من معدن السربنتين Serpentine ونسبة ملحوظة من معادن التلك والكلوريت Chlorite والتريموليت Tremolite . وهذه الصخور مشتقة من صخور البريدوتيت Peridotite .

الثانى : صخور متورقة Foliated ومن أهمها : -

وتتميز هذه الصخور بوجود اتجاه مفضل للمعادن الناتج عن تأثير قوى الضغط الموجه وهذا الإتجاه قد يكون مستويا Planer أو مخططا Lineated حيث تصطف المعادن فى صفوف ومستويات متوزاية ومن أشهر هذا النوع من الصخور :

1- النيس Gneiss

وهو من أشهر أنواع الصخور المتحولة وأكثرها انتشارها فى القشرة الأرضية وهو من الصخور المتحولة تحولا إقيليما ذو نسيج خشن الحبيبات ويتميز بأن بلورات المعادن المختلفة مرتبة فى صفوف متوزاية غير متصلة أى متقطعة .
ويماثل التركيب المعدنى للنيس التركيب المعدنى للجرانيت إذا كان النيس فى هذه الحالة متحولا عن الجرانيت لذلك يسمى عندئذ النيس الجرانيتىGranitic Gneiss ونفس الشئ يطلق على النيس الديوريتى Dioritic Gneiss إذا كان متحولاً عن الديوريت .
وقد يسمى النيس أحيانا تسمية ثنائية حسب نسبة المعدن السائد فيه مثل النيس البيوتيتى Biotite Gneiss أو النيس الهورنبلندى Hornblende Gneiss .

2- الشيست Schist

وهو يشبه النيس فى كونه من الصخور المتحولة تحولا إقيليما ويتميز بنسيجة المتروق الذى يعرف بالنسيج الشيستى ( الشيستوزى ) Schistose Tecture وهو عبارة عن حبيبات دقيقة الحجم مرتبة فى صفوف متوزاية متصلة تشبه الصفائح من السهل انفصالها . وغالبا ما يسمى الشيست تبعا لمكوناته من المعادن الأساسية مثل الشيست الميكانى Mica Schist والشيست الكلوريتى Chlorite Schist .

3- الإردواز Slate :

وهو من الصخور المتحولة تحولا إقيليما ولكن من درجة المنخفضة Low-grade regionally metamorphosed وهو مشتق من الصخور الطينية وتتكون من حبيبات دقيقة جدا ذات نسيج متورق يطلق عليه الإنفصام الإردوازى Slaty Cleavage
ومن الملاحظ أنه لا يمكن تمييزه بسهولة تحت المجهر نظرا لدقة الحبيبات .

4- الفيلايت Phyllite

- يمثل الفيلايت تدرجا بين الأردواز و الشيست
- معادنه الصفائحية أكبر من معادن الأردواز
- الفيلايت شبيه بالأردواز إلا أنه يمكن تمييزه بلمعان أسطحه
- يحتوي على بلورات من معدني الكلوريت و المسكوفيت

جدول يوضح تصنيف الصخور المتحولة:

[/size]

METAMORPHIC ROCK
CLASSIFICATION

		Classification

When preexisting rocks are exposed to conditions of high temperature and/or pressure they undergo solid-state changes (they "metamorphose") to become metamorphic rocks. The rock doesn't melt, but it changes state by one or both of these processes:

mineral changes - growth of new minerals that are more stable under conditions of high temperature/pressure
textural changes - recrystallization, alignment of platy minerals, usually as a result of unequal application of stress

The first thing to notice when you look at a metamorphic rock is its texture. Is the rock foliated or not? Foliation refers to flat or wavy planar features (looking like layers) caused by the alignment of platy minerals such as mica. Foliation may also look like alternating bands of light and dark minerals. In contrast, a nonfoliated rock has interlocking grains with no specific pattern. Foliated rocks (Table 1) are classified based on metamorphic grade: the lower the metamorphic grade, the smaller and finer the crystal size. Nonfoliated rocks (Table 2) are classified based on composition, and this usually depends on the type of rock it originally formed from (called the protolith).

TABLE 1: FOLIATED (banded) ROCK CLASSIFICATION

Metamorphic Environment	50-300ºC	300-450ºC	Above 450ºC
Metamorphic Grade	Low	Intermediate	High
Rock Name	SLATE	SCHIST	GNEISS
Rock Description	Minerals not visible with the naked eye or with a hand lens, rock shows slaty cleavage, is usually dark-colored. A product of low-grade metamorphism of shale or mudstone.	Rock is medium to coarse grained with visible grains of mica or other metamorphic minerals. Often shiny due to reflection of mica on foliation planes. Product of intermediate grade metamorphism of shale, slate, phyllite, basalt or granite.	Rock is coarse grained and usually banded with alternating layers of light and dark minerals. Foliation bands may be folded. Product of high grade metamorphism of shale, schist, granite or many other rock types.

TABLE 2. NONFOLIATED (not banded) ROCK CLASSIFICATION

	MARBLE	QUARTZITE	ANTHRACITE COAL
Mineral(s) Description	calcite Coarse-grained recrystallized limestone or dolomite. Typically harder than the protolith. May have dark bands due to organic impurities.	quartz Rock has intergrown quartz grains, thus is massive and hard. Protolith is sandstone. Intermediate to high grade metamorphism.	crystalline carbon Hard, black shiny coal; product of low-grade metamorphism of bituminous coal.

__________________

» Sedimentary Rocks Laboratory