سنگ شناسى دگرگونى

 
سنگها و کانيها تحت شرايطى که در آن شکل گرفته اند پايدار مى مانند. با تغيير در شرايط سنگها نيز تغيير ميکنند.
سنگهاى دگرگونى ، سنگهايى هستند که از تغيير شکل سنگهاى قبلى به علت تغيير شرايط فيزيکى ( فشار ـ دما ) يا شيميايى و در حالت جامد به‌وجود مى‌آيند. پديده دگرگونى به محو و ناپديد شدن يک يا مجموعه‌اى از کانيهاى متبلور سنگ تعبير مى‌شود. اين تغييرات ممکن است بر روى سنگهاى رسوبى که در شرايط سطحى به وجود آمده‌اند يا در سنگهاى آذرين که از ماگما متبلور گرديده و يا حتى در سنگهاى دگرگونى حادث شود.

تاريخچه و سير تحولى و کليات 
   

تصوير کلى از سنگ شناسى دگرگونى

تاريخچه
واژه متامورنيسم براى اولين بار در سال 1820 توسط A.Boue عنوان گرديد و جيمز هاتن اولين کسى بود که در کتاب خود به نام فرضيه کره زمين به مفاهيم کلى دگرگونى اشاره نمود.

سير تحولى و رشد

 Elie de Beament و A. Daubre که در اواسط قرن نوزدهم مى‌زيسته‌اند، اولين کسانى بودند که دگرگونى ناحيه‌اى و دگرگونى مجاورتى را از هم متمايز کردند و اصطلاح دگرگونى ناحيه‌اى توسط A.Daubre وارد اين علم گرديد.
با عنوان شدن واژه ژئوسنکلينالها توسط J.D.Dana ، James Hall و E.Haug در فاصله سالهاى بين 1859 و 1910، سنگهاى دگرگونى ناحيه‌اى معنى و مفهوم ديگرى پيدا کرد. اين دانشمندان دما و فشار بالا و همچنين حرکات زمين ساختى حاکم بر اعماق اين ژئوسنکلينالها را عامل اصلى دگرگونى ناحيه‌اى دانستند.
اصطلاح دينامومتامورفيسم در سال 1886 توسط H.Rosenbusch پيشنهاد شد و بعدها دانشمندان ديگرى واژه Dynamic را براى دگرگونى کاتاکلاستيک بکار بردند.
در فاصله سالهاى بين 1870 و 1900 ، سنگ نگارى ميکروسکوپى به وجود آمد.
 Grubenmannو Niggli 1850-1924 سنگهاى دگرگونى ، ناحيه‌اى را بر حسب ترکيب شيميايى تقسيم‌بندى نمودند که بعضى از زمين شناسان اروپايى هم از آن نامها استفاده مى‌کنند.
جورج بارو با بررسى زمين شناسى سنگهاى دگرگونى در اسکاتلند ، نشان داد که سنگهاى دگرگونى اين مناطق يک تغيير تدريجى در بافت و ترکيب کانى شناسى دارند و نتيجه اين مطالعات باعث کشف زون دگرگونى تدريجى گرديد.
بررسى زونهاى مختلف کانيهاى دگرگونى به کرات و در نواحى مختلف توسط تيلى (1925) و هارکز ( 1932 ) و Barth (1936) صورت گرفت ولى در هيچکدام از اين مطالعات مساله پيوند بين فرايندهاى زمين شناسى و فرايندهاى دگرگونى تدريجى به دقت مورد نظر قرار نگرفت.

ريشه لغوى
واژه دگرگونى ، که از کلمه لاتين Metamorphic به معناى تغيير شکل گرفته شده است، به اين اشاره دارد که سنگ اوليه ، شکل اصلى خود را تغيير داده و به شکل جديد در آمده است.

کليات
سنگها و کانيها تحت شرايطى که در آن شکل گرفته اند پايدار مى مانند. با تغيير در شرايط سنگها نيز تغيير ميکنند.
سنگهاى دگرگونى ، سنگهايى هستند که از تغيير شکل سنگهاى قبلى به علت تغيير شرايط فيزيکى ( فشار ـ دما ) يا شيميايى و در حالت جامد به‌وجود مى‌آيند. پديده دگرگونى به محو و ناپديد شدن يک يا مجموعه‌اى از کانيهاى متبلور سنگ تعبير مى‌شود. اين تغييرات ممکن است بر روى سنگهاى رسوبى که در شرايط سطحى به وجود آمده‌اند يا در سنگهاى آذرين که از ماگما متبلور گرديده و يا حتى در سنگهاى دگرگونى حادث شود.

در حالت اخير ، شرايط دگرگون شدگى سنگ قبلى تغيير مى‌نمايد و اين پديده با ظهور و پيدايش يک يا مجموعه‌اى از کانيهاى جديد همراه مى‌باشد. بنابراين دگرگونى عبارت از پاسخى است که هر سنگ در مقابل تغييرات محيط شيميايى يا فيزيکى از خود بروز مى‌دهد و اين پاسخ به صورت تجديد تبلور کانيهاى قديمى به دانه‌هاى جديد و يا پديدار شدن کانيهاى نو ظهور و تخريب بعضى ديگر تجلى مى‌کند.

فرآيند دگرگونى در سنگها با فرآيند دياژنز آغاز ميشود (دياژنز فرآيندى است که طى آن رسوبات سست به سنگ تبديل ميشود). بر اثر دگرگونى تغييرات کانى شناسى و بافتى در سنگ اتفاق مى افتد و حد نهايى دگرگونى ذوب سنگها ميباشد.

دگرگونى به دو شکل انجام ميشود: دگرگونى پيشرونده که با سنگهاى غنى از سيالات (مانند آب) سرد آغاز ميشود و سپس به سنگهاى بدون آب و داغ ميرسد. اگر فشار و دما کاهش پيدا کند، دگرگونى پسرونده رخ ميدهد و سنگها و کانيها خود را با شرايط کاهش فشار و دما هماهنگ ميکنند.

دگرگونى پيشرونده و پسرونده (قهقرايى) فرآيندهاى متعادلى نيستند. دگرگونى پيشرونده سريعتر رخ ميدهد و تغييرات قابل توجهى ايجاد ميکند. سريع بودن دگرگونى پيشرونده به اين خاطر است که در طى آن آب حضور دارد. دگرگونى پسرونده ( قهقرايى) با سنگهاى فاقد آب آغاز ميشود و کندتر است و تغييرات زيادى ايجاد نميکند.
با استفاده از دگرگونى پسرونده (قهقرايى) نميتوان سنگ مادر سنگ دگرگونى را تشخيص داد.

انواع دگرگونى 
   

تصويرى از دگرگونى مجاورتى همراه با نمايش هاله دگرگونى

دگرگونى ديناميکى يا دگرگونى کاتاکلاستيک: دگرگونى کاتاکلاستيک: اين نوع دگرگونى مربوط به تغيير شکل مکانيکى است. مثلاً زمانيکه دو بلوک سنگى در يک زون گسلى از کنار هم عبور ميکنند، اين نوع دگرگونى رخ ميدهد. بر اثر لغزشى که در زون گسلى روى ميدهد و بر اثر اصطکاک ايجاد شده، گرما توليد ميشود. سنگها در اين قسمت خرد وساييده ميشوند. دگرگونى کاتاکلاستيک چندان معمول نميباشد و اغلب در زونهاى باريکى که در آنها لغزش روى ميدهد، اتفاق مى افتند.
دگرگونى مجاورتى يا دگرگونى حرارتى: دگرگونى مجاورتى: اين نوع دگرگونى در نزديکى توده هاى نفوذى رخ ميدهد. دگرگونى مجاورتى با دماى بالا همراه است و اين گرما از توده هاى نفوذى حاصل ميشود. از آنجاييکه محدوده کوچکى از اطراف توده نفوذى تحت تاثير قرار ميگيرد، دگرگونى مجاورتى محدود به يک زون کوچک است که به آن هاله دگرگونى گفته ميشود. خارج از محدوده هاله دگرگونى، دگرگونى اتفاق نمى افتد. درجه دگرگونى در تمام جهات به سمت توده آذرين افزايش پيدا ميکند. از آنجاييکه اختلاف دما ميان توده ماگمايى و سنگهاى اطراف آن در نواحى کم عمق زياد است، اين نوع دگرگونى دما بالا و فشار پايين ميباشد. سنگهاى حاصل از اين دگرگونى هورنفلسها هستند که دانه ريز بوده و فاقد فولياسيون هستند.
دگرگونى ناحيه اى: اين نوع دگرگونى در محدوده وسيعى اتفاق مى افتد و ميزان دگرشکلى و تنش تفريقى بسيار است.
بنابراين، دگرگونى ناحيه اى سبب تشکيل شدن سنگهاى دگرگونى با فولياسيون بالا ميشود. اين سنگها شامل اسليتها، شيستها و گنيسها هستند. تنش تفريقى حاصل نيروهاى تکتونيکى است و بر سنگها فشار وارد ميکند. به عنوان مثال، زمانيکه دو قاره با يکديگر برخورد ميکنند، چنين فشارى بر سنگها وارد ميشود. سنگهاى دگرگونى ناحيه اى در مرکز مناطق کوهزايى تشکيل ميشوند. استرس فشارى باعث چين خوردگى شده و سبب افزايش ضخامت پوسته ميگردد. چين خوردگى و ضخيم شدگى سنگها، آنها را به سمت اعماق با فشار و دماى بالا سوق ميدهد.

*دگرگونى انباشتى يا دگرگونى ترفينى يا دگرگونى استاتيک: دگرگونى دفنى: زمانيکه سنگهاى رسوبى در اعماق چند صد مترى دفن ميشوند، دماهاى بيشتر از 300 درجه سانتيگراد ايجاد شده و کانيهاى جديد تشکيل ميشوند. اما به نظر ميرسد که سنگها دگرگون نميشوند. عمده ترين کانيهايى که در دگرگونى دفنى توليد ميشوند، زئوليتها هستند. دگرگونى دفنى بسيار شبيه دياژنز بوده و از لحاظ افزايش دما و فشار با درجات دگرگونى ناحيه اى قابل مقايسه است
*دگرگونى زير کف اقيانوسها
*دگرگونى هيدروترمال يا دگرسانى هيدروترمال: اين نوع دگرگونى نتيجه جريان سيالهاى داغ و فعال شيميايى در داخل سنگهاست و باعث دگرگونى درجه پايين و تشکيل شدن سرپانتين و اسکارن ميشود.
*دگرگونى اصابتى يا دگرگونى ضربه‌اى : اين نوع دگرگونى زمانى اتفاق مى افتد که شهاب سنگها با سرعت بالاى خود به سنگها برخورد ميکنند و باعث شوک حرارتى و فشارى شديد در سنگ مى شوند.