سنگهای دگرگونی

سنگهای دگرگونی، سنگهایی هستند که از

 تغییر شکل سنگهای قبلی به علت تغییر شرایط فیزیکی (فشار و دما) 

یا شیمیایی و در حالت جامد به‌وجود می‌آیند. 

پدیده دگرگونی به محو و ناپدید شدن

 یک یا مجموعه‌ایی از کانیهای متبلور سنگ تعبیر میشود.

 این تغییرات ممکن است 

روی سنگهای رسوبی که در شرایط سطحی به وجود آمده‌اند

 یا در سنگهای آذرین که از ماگما متبلور گردیده 

و یا حتی در سنگ‌های دگرگونی به وجود آیند.

پس میتوان گفت که سنگهای دگرگونی به این ترتیب به وجود آمده اند که

 سنگهای رسوبی و سنگهای آذرین به خاطر شرایط زیر زمین تغییر پیدا کرده 

و یا دگرگون شده اندیعنی تغییرشکل پیدا کرده اند.

چهار عامل اصلی که سنگها را دگرگون میکند عبارتند از: 

حرارت، فشار، سیالات و کرنش (استرین).

 این چهار عامل میتوانند از راههای بی شمار

 و مختلفی کنش و واکنش کنند. 

در نتیجه، بیشتر هزاران ماده معدنی نادری که از نظر

 علمی شناخته شده اند در طبقه سنگهای دگرگونی قرار دارند.

 دگرگونی در دو مقیاس عمل میکند مقیاس منطقه ای و مقیاس محلی.

مهمترین ویژگیهای سنگهای دگرگونی عبارتند از :

 از آنجایی که دانه های معدنی آنها در طول دگرگونی با هم بوده

 و محکم به هم چفت شده اند، معمولاً سنگهای محکمی هستند.

سنگهای دگرگونی در مقایسه با انواع دیگر سنگها

 از مواد معدنی متفاوت تری ساخته شده اند

 و طیف گسترده ای از رنگ و درخشش دارند.

سنگ های دگرگونی به طور کلی علایمی از

 کشیدگی یا فشردگی را نشان میدهند که به آنها ظاهر راه راه میدهد.

زمین شناسان پی بردن که برای دگرگون کردن سنگها 

معمولاً حرارت و فشار با هم کار میکنند.

 فشار و حرارت هر دو در اعماق زمین زیاد میشوند.

 همه میدانیم که در دما و فشار بالا، 

مواد معدنی در بیشتر سنگها تجزیه میشوند

 و به مجموعه متفاوتی از مواد معدنی تبدیل میشوند که

 در شرایط جدیدی که پیدا میکنند پایدارند. 

البته فراموش نشود که تشکیل کانیهای (مواد معدنی) رسی 

از سنگهای رسوبی مثال خوبی در این زمینه است.

خاک رس درواقع مواد معدنی سطح است که وقتی فلدسپار و میکا 

تحت شرایطی در سطح زمین تجزیه میشوند تشکیل میشود.

 اما خاک رس بر اثر گرما و فشار دوباره

 به آهستگی به شکل میکا و فلدسپار برمیگردد.

سنگهای دگرگونی حتی با مجموعه معدنی جدیدی که دارند ممکن است

 همان خواص شیمیایی کلی ای که قبل از دگرگونی داشته اند را دارا باشند.

همچنین سیالات عامل مهم دیگر دگرگونی هستند. 

بیشتر سنگها  حاوی مقداری آبند، 

اما سنگهای رسوبی بیشتر آب را در خود نگه میدارند. 

در زمینه عامل سیالات اولاً میتوان گفت که آبی وجود دارد که در

 رسوبات هنگامیکه سنگ میشده اند، به دام افتاده است. 

دوم میتوان به آبی اشاره کرد که هنگامیکه کانیهای رسی 

دوباره به فلدسپار و میکا تبدیل میشوند آزاد شده است.

این آب میتواند آنقدر از مواد حل شونده لبریز شود 

که مایع به دست آمده درواقع کمتر از یک ماده معدنی مایع نباشد.

این مایع ممکن است اسیدی یا قلیایی،

 پر از سیلیکا میتواند  تشکیل سنگ یمانی دهد

 و یا پر از سولفید و یا کربناتها 

و یا ترکیبات فلزی و با تنوعی بی پایان باشد. 

سیالات به خاطر خاصیت خود تمایل دارند

 که از محل به وجود آمدنشان دور شوند،

 به این ترتیب آنها با سنگی دیگر در جایی دیگر واکنش نشان میدهند.

 این فرایند، که خاصیت شیمیایی سنگ 

و همچنین مجموعه معدنی سنگ را تغییر میدهد

که از نظر علم سنگ شناسی  متاسوماتیسم نامیده میشود.

کرنش (استرین) به هر گونه تغییری در شکل سنگها

به خاطر نیروی تنش یااسترس اطلاق میشود. 

به عبارتی دیگر تنش و کرنش در ظاهر یکسان به نظر میرسند

 اما تنش نیرویی است که یک شیء را تحت تأثیر قرارمیدهد 

و تعریفی که میتوان برای  کرنش پیشنهاد کرد این است که

 چگونه جسم به استرس پاسخ میدهد.

 حرکت در منطقه گسل نمونه ای از کرنش است.

در سنگهای کم عمق، نیروهایی که فشار وارد میکنند

 دانه های معدنی (کاتاکلاسیز) را له و ساییده میکنند

 تا کاتاکلاسیت به وجود آورند. 

البته نتیجه ادامه این روند به وجود آمدن

سنگ سخت و رگه دار میلونیت است. 

همچنین تحت حرارت و فشار بیشتر، هنگامیکه مواد معدنی دگرگونی مانند 

میکا و فلدسپار شروع به شکل گیری میکنند،

کرنش موقعیت آنها را در لایه ها میزان میکند.

حضور لایه های مواد معدنی، به نام برگوارگی (foliation)، 

یک ویژگی مهم در طبقه بندی سنگهای دگرگونی است.

وقتی که کرنش افزایش مییابد،  برگوارگی شدیدتر میشود

 و به دنبال آن مواد معدنی ممکن است 

به صورت لایه های ضخیمتر مرتب شوند.

انواع سنگهای ورقه شده ای که در این شرایط تشکیل میشوند

 بسته به بافت خود شیست یا گنیس نامیده میشوند.

 شیست ورقه از ورقه های ریزی تشکیل شده است

 در حالیکه در گنیس نوارهای پهنی از مواد معدنی سازمان دهی شده اند.

این چهار عاملی که در بالا اشاره شد  عوامل دگرگونی منطقه ای هستند.

انواع سنگ های دگرگونی:

زمین شناسان سنگهای دگرگون را بر اساس جهت یافتگی

به دو دسته دارای جهت یافتگی و فاقد جهت یافتگی تقسیم میکنند.

سنگ های دگرگون دارای جهت یافتگی:

درتشکیل  این نوع سنگها، طی فرآیند دگرگونی 

و تحت تاثیر فشار لایه های فوقانی، کانیها جهت یافتگی پیدا کرده 

و در سنگ ظاهری لایه لایه ایجاد کرده اند.

 نمونه هایی از سنگهای دگرگون که جهت یافته اند.

 عبارتند از :سنگ های شیست، گنیس و سنگ لوح 

سنگهای دگرگون فاقد جهت یافتگی:

در فرآیند دگرگونی این نوع از سنگها  حرارت بیش از فشار نقش دارد.

سنگ مرمر، کوارتزیت و هورنفلس نمونه هایی خوبی  از

سنگهای دگرگون فاقد جهت یافتگی اند.

آیا میدانید سنگهای دگرگون در چه عمقی ایجاد میشوند؟

زمین شناسان میگویند محدوده پیدایش سنگهای دگرگونی از

 ۵ کیلومتری عمق زمین آغاز میشود.

 در این عمق میزان دگرگونی ضعیف است

ولی هر چه عمیقتر رویم، به دگرگونی شدید در عمق ۲۵ کیلومتری میرسیم.

به عنوان مثال چند نمونه سنگهای دگرگون عبارتند از :

سنگ مرمر که از دگرگونی سنگ آهک به وجود می آید.

سنگ گنیس که از دگرگونی سنگ گرانیت به وجود می آید.

سنگ کوارتزیت که از دگرگونی ماسه سنگ به وجود می آید.

کاربرد سنگهای دگرگونی:

همانطورکه در بالا اشاره شد ، 

سنگهای دگرگون تحت تاثیر فشار و دما استحکام بالایی دارند 

به همین دلیل  کاربردهای فراوانی خواهند داشت .

 ماننداستفاده آنها در سد سازی و ساختمان سازی

به ویژه نمای خارجی ساختمانها

در مجسمه سازی واستخراج معادن فلزی 

مانند آهن، سرب، مس و طلا

حتی در صنعت خودروسازی از کانی کیانیت که

 در ساخت شمع خودروها استفاده میشود.

اسلاید های آموزشی مربوط به سایندگی و فرسایش

weathering-1

weathering-2

weathering-3

weathering-4

weathering-5

weathering-6

چرا آسمان آبی نیست ؟

انتشار نور و تفکیک رنگها مربوط به خود مولکولهای هواست،

 حتی در غیاب ذرات خارجی هم آسمانی آبی خواهیم داشت.

طول موج نور  از آبی به سبز ، زرد و سرخ افزایش مییابد

 و طول موج مربوط به نور قرمز حدود 1.68 برابر طول موج نور آبی است. 

هر یک از اجزای نور خورشید در همه جهتها از مولکول منتشر میشود،

 ولی شدت آن همسان نیست. 

درخشانترین انتشار در جهت روبرو

 (مانند اینکه نور یک راست از مولکول می‌گذرد)

 و رو به پشت (بسوی خورشید) است.

به نظر نیوتن رنگهای ظاهری اجسام طبیعی بستگی به این دارد که

از آنها چه رنگی شدیدتر منعکس یا بسوی بیننده پراکنده میشود .

 بطور کلی ، شیوه ساده‌ای وجود ندارد که بر اساس

 ساختار سطح ترکیب شیمیایی و مانند آنها پیش بینی کنیم که

 آن ماده چه رنگهایی را منعکس یا پراکنده میکند. 

با این همه ، علت آبی بودن رنگ آسمان

را با استدلال ساده‌ای میتوان توضیح داد.

همانطور که تامس یانگ با آزمایش نشان داد،

 طول موجهای گوناگون نور رنگهای متفاوت دارند،

طول موج نور را با واحد نانومتر یا با واحد آنگستروم می‌سنجند.

 دامنه طیف قابل رؤیت برای آدمی nm 400 برای

 نور بنفش تا حدود nm 700 برای نور قرمز است.

 مانعهای کوچک میتوانند

انرژی یک موج فرودی را در همه جهتها پراکنده کنند 

و مقدار پراکندگی بستگی به طول موج دارد.

 به عنوان یک قاعده کلی ، 

هر چه طول موج در مقایسه با اندازه مانع بزرگتر باشد، 

موج بوسیله مانع کمتر پراکنده می‌شود.

 برای ذراتی کوچکتر از یک طول موج ، مقدار پراکندگی نور

 با عکس توان چهارم طول موج تغیـــیــر میکند. مثلاً ، 

طول‌ موج نور قرمز در حدود دو برابر طول موج نور آبی است.

 بنابراین پراکندگی نور قرمز در حدود یک شانزدهم پراکندگی نور آبی است.

نوری که نسبت به مسیر اولیه خورشید در زاویه قائم منتشر شود،

 تنها نیمی از درخشندگی را خواهد داشت.

همه رنگها به این شیوه منتشر میشوند. 

ولی شدت انتشار هر یک از این رنگها در هر جهتی متفاوت است.

 شدت با عکس توان چهارم طول موج متناسب است.

 از اینرو نور موج کوتاه (مانند آبی) خیلی شدیدتر از نور سرخ منتشر میشود

که طول موج بلندتری دارد.

 از آنجا که نسبت طول موج آنها 1.68 است،

 نسبت انتشار نور آبی 8 برابر درخشانتر از نور سرخ است. 

نور خورشید بوسیله مولکولها و ذرات گرد و غبار موجود در آسمان ،

که معمولاً در مقایسه با طول موجهای نور مرئی بسیار کوچکند، پراکنده میشود. 

به این ترتیب ، 

نور طول موجهای کوتاه (نور آبی) بسیار شدیدتر از

 نور طول موجهای بلندتر بوسیله این ذرات پراکنده میشوند.

 وقتی که به آسمان صاف نگاه میکنیم ،

 بیشتر این نور پراکنده شده است که به چشم ما میرسد.

 دامنه طول موجهای کوتاه پراکنده شده 

(و حساسیت چشم آدمی به رنگ) منجر به احساس رنگ آبی میشود.

نور خورشید اولیه در رنگ بنفش تا حدی ضعیفتر از آبی آست 

و بنفش کمتر از آبی به ما میرسد. 

دلیل مهمتر اینکه چشم انسان نسبت به بنفش کمتر از آبی حساس است. 

اینکه مردم آبی بودن آسمان را بوجود بخار آب در جو نسبت بدهند،

 شاید به این دلیل باشد که اغلب توده‌های آب آبی رنگ است.

از دلایل آبی بودن دریا این است که وقتی نور سفید چند متر از میان آب میگذرد،

 مولکولهای آب بخشی از انتهای سرخ طیف را جذب میکند 

و نوری که سرانجام به چشم بیننده منعکس میشود بیشتر آبی شده است.

و در آسمان آب کافی برای چنین جذبی وجود ندارد.

 لایه اوزون نیز نور سرخ را تضعیف میکند، 

ولی نقش ناچیزی در آبی شدن آسمان دارد.

 از سوی دیگر ، فرض میکنیم که در یک روز مه آلود به آسمان نگاه میکنیم.

در این صورت ، نور آبی باریکه‌ای که به چشم ما میرسد بطور کامل پراکنده شده است، 

در حالی که طول موجهای بلندتر پراکنده نشده‌اند.

 بنابراین، احساس می‌کنیم که رنگ خورشید متمایل به قرمز شده است. 

اگر آسمان جوی نداشت، آسمان سیاه به نظر میرسید

 و ستارگان  در روز دیده میشدند.

در واقع از ارتفاع Km 16 به بالا ،

 که در آنجا جو زمین بسیار رقیق میشود، 

همانطوری که فضانوردان  دریافته‌اند،

 آسمان سیاه به نظر میرسد و ستارگان در روز دیده میشوند. 

گاهی هوا دارای ذرات گرد و غبار یا قطره‌های آبی به بزرگی طول موج نور مرئی است.

 اگر چنین باشد، رنگهایی جز رنگ آبی ممکن است به شدت پراکنده شوند.

 مثلاً ، کیفیت رنگ آسمان با بخار آب موجود در جو زمین تغییر می‌کند.

روزهایی که هوا صاف و خشک است، 

آسمان آبی‌تر از روزهایی است که رطوبت هوا زیاد است. 

مه آبی ـ خاکستری رنگی که گاهی شهرهای بزرگ را میپوشاند 

بیشتر به سبب ذراتی است که از

موتورهای درون سوز  (اتومبیلها ، کامیونها)

و کارخانه های صنعتی منتشر شده‌اند.

موتور اتومبیل ، حتی وقتی که در حالت خلاص کار میکند،

در هر ثانیه بیشتر از 100 میلیارد ذره منتشر میکند.

بیشتر این ذرات نامرئی هستند و اندازه آنها در حدود m 0/000001 است.

چنین ذره‌هایی کالبدی برای تجمع گازها ، مایعات 

و ذرات جامد دیـگــــــر میشوند.

 این ذره‌های بزرگتر سبب پراکندگی نور و تیرگی هوا میشوند. 

گرانش بر این ذره‌ها تا وقتی که بر اثر تجمع مواد بیشتر

 در اطراف آنها خیلی بزرگ نشده‌اند چندان تأثیری ندارد. 

این ذرات اگر بر اثر باران و برف مکرر شسته نشوند 

ممکن است ماهها در جو زمین بمانند. 

تأثیر چنین ابرهای غبارآلودی بر آب و هوا 

و بر سلامتی آدمی بسیار مهم است. 

زمانیکه هوا تمیز است، غروب زرد به نظر میرسد؛

 زیرا نور خورشید فاصله زیادی از درون هوا عبور کرده 

و طول موج آبی آن پراکنده شده است. 

اگر هوا با ذرات ریز آلوده شده باشد،

 طبیعی یا طوری دیگر، غروب بیشتر قرمز است.

غروب کنار دریا ممکن است نارنجی باشد،

 ذرات نمک موجود در هوا، بر روی اثر تیندال موثر هستند.

 آسمان اطراف خورشید قرمز دیده میشود،

 همچنین نور به طور مستقیم از خورشید می‌آید.

به دلیل اینکه تمام نور نسبتا به خوبی از

 طریق زوایای کوچک پراکنده شده‌است؛

 اما نور آبی شانس بیشتری برای پراکنده‌شدن در فاصله‌های بیشتر دارد .

و رنگ‌های زرد و نارنجی و قرمز باقی میماند.

چرا نمی توانیم سریع تر از نور حرکت کنیم ؟

نور از ذراتی بی‌وزن به نام فوتون تشکیل شد.

 ذراتی که با سرعت ۳۰۰ هزار کیلومتر بر ثانیه حرکت میکنند.

 فیزیک‌دانی به نام «آنتونیو اردیتاتو» خبری داد که در صورت تایید صحت،

 میتوانست دید ما را نسبت به جهان اطراف به کلی تغییر دهد. 

خبر این بود که در آزمایش‌هایی تحت نام «پروژه‌ی اپرا»

ذراتی زیر اتمی به نام «نوترینو» توانسته‌اند سریع‌تر از نور حرکت کنند.

 طبق نظریه‌ی نسبیت خاص اینشتین،

 هیچ چیزی در جهان نمیتواند سریع‌تر از نور حرکت کند.

 اگر این خبر درست از آب در می‌آمد، نظریه‌ی اینشتین باطل میشد. 

در حقیقت از دیگر دانشمندان خواستند که در آزمایش صحت داده‌ها به آن‌ها کمک کنند. 

در نهایت مشخص شد که نتایج غلط بوده‌اند.

 مشکل در زمان‌سنجی دستگاه‌هایی بوده که

باید هماهنگ با سیگنال‌های ماهواره‌های GPS کار میکردند.

 در نتیجه این تصور بوجود آمد که نوترینوها مسیری مشخص

 را اندکی سریع‌تر از فوتون‌های نوری پیموده‌اند.

 ظاهرا همانطورکه اینشتین میگفت، هیچ چیز نمیتواند از نور سبقت بگیرد. 

ولی دلیل اینشتین برای این ادعا چه بود؟

سرعت نور در خلاء ۲۹۹٫۷۹۲٫۴۵۸ متر بر ثانیه است.

معمولا آن را گرد میکنیم و میگوییم ۳۰۰ هزار کیلومتر بر ثانیه.

 هرچند که خیلی سریع به نظر میرسد،

ولی ۸ دقیقه و ۲۰ ثانیه طول میکشد که

نور خورشید فاصله‌ی ۱۵۰ میلیون کیلومتری تا زمین را طی کند. 

ما هیچ وقت نتوانسته‌ایم هواپیما، فضاپیما یا موشکی بسازیم که

با سرعت نور رقابت کند.

 یکی از سریع‌ترین چیزهایی که تا به حال ساخته‌ایم،

 فضاپیمای «افق‌های نو» است

 که پارسال از نزدیکی سیاره‌ی کوتوله‌ی پلوتو گذشت.

 سرعت این فضاپیما نسبت به زمین

در بیشترین حالت به ۱۶ کیلومتر بر ثانیه رسید.

 این سرعت خیلی با ۳۰۰ هزار کیلومتر بر ثانیه فاصله دارد.

هرچند که فضاپیماهای ما نتوانسته‌اند خیلی سریع حرکت کنند،

 ولی توانسته‌ایم کاری کنیم که

ذرات زیر اتمی با سرعت نزدیک به نور جابجا شوند.

 از آنجا که الکترونها بار الکتریکی منفی دارند،

 به راحتی میتوان با اعمال میدان الکتریکی، به آنها شتاب داد. 

هرچه انرژی بیشتری اعمال شود، الکترونها شتاب بیشتری میگیرند.

اعمال انرژی بیشتر لزوما به افزایش سرعت الکترونها ختم نمیشود

 و در نهایت کار به جایی میرسد که برای افزایش سرعت به میزان خیلی کم، 

نیاز به اعمال انرژی خیلی زیاد پیش می‌آید. 

سرعت الکترونها میتواند به سرعت نور نزدیک‌ و نزدیک‌تر شود

 ولی هیچ وقت به آن نمیرسد.

 مثل این است که در چند قدمی یک پنجره باشید 

و برای رسیدن به آن، 

هر قدمی که برمی‌دارید نصف فاصله‌ی شما تا پنجره باشد.

 واقعیت این است که هیچ وقت به پنجره نمی‌رسید 

چرا که بعد از هر قدم همچنان مسافتی برای رسیدن تا پنجره دارید.

 این عین همان مشکلی است که برای الکترونها بوجود می‌آید.

نور از ذراتی به نام فوتون تشکیل شده است.

 فوتونها با همان سرعت ۳۰۰ هزار کیلومتر بر ثانیه حرکت میکنند. 

چرا این ذرات میتوانند با سرعت نور حرکت کنند ولی الکترونها نمیتوانند؟

 فیزیک‌دانی از دانشگاه ملبورن به نام «راجر رسول» میگوید: 

«هرچه اجرام سریع‌ و سریع‌تر حرکت کنند، سنگین و سنگین‌تر میشوند. 

هرچه سنگینتر میشوند، شتاب گرفتن مشکل‌تر میشود. 

بنابراین هیچ وقت به سرعت نور نمیرسند.»

 او ادامه میدهد: 

«فوتون‌ها فاقد جرم هستند. 

اگر جرم داشتند نمی‌توانستند با سرعت نور حرکت کنند.» 

بنابراین الکترونها فقط بدین خاطر که

جرم دارند نمیتوانند به سرعت نور برسند 

و این درحالیست که فوتون‌ها چون جرم ندارند میتوانند

با سرعت ۳۰۰ هزار کیلومتر بر ثانیه حرکت کنند. 

در کل فوتون‌ها ذرات خیلی عجیبی هستند. 

نه تنها جرم ندارند و در نتیجه میتوانند با سرعت نور حرکت ‌کنند، 

بلکه شتاب هم نمیگیرند.

آنها از زمانی که بوجود میآیند با بیشترین سرعت خود حرکت میکنند.

 مثلا در شرایط خلاء نمیتوانید فوتونی را پیدا کنید که

 با ۸۰ درصد سرعت نور حرکت ‌کند.

 فوتون یا وجود ندارد یا اگر وجود داشته باشد 

در حال رفتن از سویی به سوی دیگر با سرعت نور است.

بطوز خلاصه میتوان گفت:

 یکی از مشخصات دیگر در نظریه‌ی نسبیت خاص این است که

 با افزایش سرعت یک جسم متحرک، جرم آن نیز افزایش مییابد.

 افزایش جرم باعث میشود که انرژی مصرف شده جهت افزایش سرعت جسم،

 کاملا صرف افزایش سرعت آن شود. 

جرم وانرژی هر دو یکی هستند.

زمانیکه سرعت جسم به‌صورت قابل توجهی، به سرعت نور (c) نزدیک باشد، 

میزان انرژی مصرفی در افزایش جرم جسم نیز، بیشتر میشود.

 در واقع، چیزی نیست که بتواند

 مساوی و یا نزدیک به سرعت نور حرکت کند. 

با وارد کردن هر چه بیشتر انرژی به جسم،

 فقط جرم آن افزایش خواهد یافت 

و نمیتواند سرعت جسم را افزایش دهد.