سنگ رسوبی به سنگی گفته می‌شود که بر اثر ته‌نشین شدن مواد داخل آب به وجود می‌آید. رودها مقدار زیادی مواد را با خود به دریاها و دریاچه ها 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 لایه‌لایه‌اند که رنگ یا جنس هر لایه با لایه دیگر متفاوت است. ریگ، شن و  سنگ های آهکی نمونه‌هایی از سنگ‌های رسوبی هستند. سنگ‌های رسوبی تقریبا تمام سطح قاره ها را پوشش می‌دهند ولی به طور کلی ۸٪ از کل سنگ‌های پوسته را در بر می‌گیرند. سنگ‌های رسوبی فقط لایه نازکی روی پوسته هستند. مطالعه سنگ‌های رسوبی و این قشر نازک روی زمین اطلاعات زیادی دربارهٔ سطح به ما می‌دهد که برای مهندسی عمران مفید است به طور مثال در ساخت جاده‌ها، خانه‌ها، تونل‌ها، کانال‌های اب یا سازه‌ها ی دیگر. همچنین سنگ‌های رسوبی منبع مهمی برای منابع طبیعی مانند زغال سنگ، سوخت های فسیلی، آب یا سنگ‌های معدنی می‌باشد. مطالعه سنگ‌های رسوبی منبع اصلی دست یافتن به تاریخچه زمین و تاریخچه حیات می‌باشد.
179 300x200 سنگ رسوبی را بهتر بشناسیم!

   رسوبات پس از ته نشست تحت تاثير فرايندهاي دياژنز قرار مي گيرند كه اين فرايند به سه شكل فيزيكي ، شيميايي و بيولوژيكي است و باعث فشردگي،سيماني شدن، تبلور مجدد و ساير تغييرات در رسوب اوليه مي شود.
   دلايل زيادي براي مطالعه سنگ هاي رسوبي وجود دارد زيرا ارزش اقتصادي كاني ها و مواد موجود در آنها كم نمي باشد. سوخت هاي فسيلي نفت و گاز از پختگي مواد آلي در رسوبات مشتق شده و سپس اين مواد به يك سنگ مخزن مناسب كه عمدتا يك سنگ رسوبي متخلخل است، مهاجرت مي كند. ذغال، سوخت فسيلي ديگري است كه البته در توالي هاي رسوبي نيز وجود دارد. روش هاي رسوب شناسي و سنگ شناسي به طور گسترده در پي جويي ذخاير جديد اين منابع سوختي و ساير منابع طبيعي مورد استفاده قرار مي گيرد. سنگ هاي رسوبي ،بيشتر آهن، پتاس، نمك و مصالح ساختماني و بسياري ديگر از مواد خام ضروري را تامين مي كنند. محيط ها و فرايندهاي رسوبي و جغرافيا و آب و هواي قديمه،همگي را مي توان از مطالعه سنگ هاي رسوبي استنباط كرد.

محيط ها و رخساره هاي رسوبي:
محيط هاي رسوبي از جايي كه فرسايش و حمل و نقل بيشتر است،تا جايي كه رسوبگذاري غالب است،در تغيير مي باشند. هوازدگي و فرسايش بيشتر در نواحي قاره اي صورت مي گيرد و دانه هاي رسوب و يون هاي به فرم محلول را آزاد مي كند كه آب وهوا ، زمين شناسي محل و توپوگرافي كنترل كننده نوع و مقدار دانه هاي آزاد شده مي باشد. محيط هاي رسوبي اصلي قاره اي عبارتند از سيستم هاي رودخانه اي و يخچالي،درياچه ها و درياهايي از ماسه بادي در صحرا.
بيشتر محيط هاي خط ساحلي(دلتاها، مرداب ها، پهنه هاي جذر و مدي، سبخا، سواحل و سدها )، و محيط هاي دريايي باز (فلات هاي كم عمق و درياهاي اپي ريك) و محل عميق تا بسيار عميق رسوبگذاري پلاژيك، همي پلاژيك و توربيدايت ، از نواحي صرفا رسوبگذاري هستند كه تمام ليتولوژي هاي رسوبي مختلف را ايجاد مي كنند. بسياري از اين داراي مشخصات ويژه اي هستند كه مي توانند براي شناخت معادل آنها در ادوار گذشته زمين شناسي به كار روند.
عوامل زيادي رسوبگذاري رسوبات را كنترل و تحت تاثير قرار مي دهند و تعيين كننده نوع سنگ رسوبي و رخساره توليد شده مي باشند. در مقياس كلي، عوامل مهم كنترل كننده شامل:
   الف) فرايندهاي رسوبي
   ب) محيط رسوبي
   ج) موقعيت تكتونيكي
   د)آب و هوا
   مي باشند.
رسوبات مي توانند در يك محدوده وسيعي از فرايندها از جمله باد ، جريان آب (مانند رودخانه)، جريان هاي جذر و مدي و جريان هاي طوفاني،امواج ، جريان هاي رسوب+آب (نظير جريان هاي توربيدايتي) و جريان هاي خرده دار،رشد درجاي اسكلت هاي جانوران(نظير ريف ها) و رسوبگذاري مستقيم كاني ها(نظير تبخيري ها)، رسوب كنند. فرايندهاي رسوبي اثر خود را به فرم ساختمان هاي رسوبي و بافت در رسوبات باقي مي گذارند. برخي از فرايندهاي رسوبي، خاص يك محيط ويژه هستند، در حاليكه برخي ممكن است در چندين محيط ايجاد شوند.
عمق آب ، ميران آشفتگي و درجه شوري از عوامل مهم فيزيكي در محيط هاي زير آبي هستند و اين عوامل حيات موجودات زنده در داخل يا در روي رسوب و يا تشكيل دهنده هاي رسوب را تحت تاثير و كنترل قرار مي دهند. عوامل شيميايي نظيرEh( پتانسيل اكسيداسيون-احيا)و PH(اسيديته-آلكالينيته) آبهاي سطحي و آب هاي درون حفره اي موجود زنده را تحت تاثير قرار مي دهد و ته نشيني كاني ها را كنترل مي كنند. تامين رسوب چنانكه با نرخ كم باشد، براي تشكيل سنگ هاي آهكي، تبخيري ها، فسفات ها و سنگ هاي آهن دار مناسب و حائز اهميت است و سطح بالاي توليد مواد آلي در تشكيل سنگ هاي آهكي، فسفات ها، چرت ها، ذغال و شيل نفتي داراي اهميت زيادي است.عامل ديگري كه بر روي رخساره هاي رسوبي موثر است، موقعيت جهاني سطح آب دريا و تغييرات نسبي آن مي باشد. موقعيت آب دريا اساسا توسط فاكتورهايآب و هوايي و تكتونيكي تعيين مي گردد و فرايندهايي كه باعث تغيير نسبي سطح آب دريا مي شود ممكن است منطقه اي يا جهاني باشند كه تحت عنوان تغيير جهاني سطح آب دريا خوانده مي شود(براي مثال اختلاف در آب و هوا باعث تغيير اندازه كلاهك هاي يخي در قطب مي شود، باز شدن و بسته شدن اقيانوس ها و تغيير در نرخ بازشدگي كف دريا باعث تغييراتي در حجم حوضه اقيانوسي مي شود).

رسوبی شدن اسمی است که برای فرایندی که باعث می‌شود کانی ها یا مواد معدنی از یک محلول به سرعت فرونشینند یا ته نشین شوند. قبل از ته نشینی رسوبات در ناحیه اصلی ایجاد می‌شوند و سپس با آب، باد، یخ، ذرات حجیم یا یخچال‌ها جابجا می‌شوند.
سنگهایی رسوبیند که منشا خارجی دارند و در نتیجه حمل و نقل و ته نشین شدن ذرات سنگهای قبلی یا رسوب مواد محلول در محیطهای مختلف ( سطح زمین ، رودخانه ، دریاچه ، دریا و یخچال ) و بالاخره از سیمان شدن و به هم چسبیدن ذرات سنگهای مختلف و برجا تشکیل شده اند.


كانسارهاي موجود در سنگ هاي رسوبي :
   محيطهاي رسوبي و گوناگوني سنگهاي رسوبي محيطهاي متنوع و متعدد بسياري را براي ميزباني ذخابر معدني فراهم نمودهاند. در محيطهاي رسوبي با ذخاير مختلفي از كانيهاي فلزي و غيرفلزي برخورد ميكنيم كه اغلب ساختها و بافتهاي رسوبي مشخصي را نشان ميدهند. عوامل مؤثر در رسوبگذاري موادمعدني نيز بسيار متنوعند. فاكتورهاي شيميايي، عوامل مكانيكي، محيط رسوبي، موجودات زنده، دما، PH و Eh محيط رسوبي همگي از عواملي هستند كه هر كدام به سهم خود در شكلگيري انواع مختلف كانسارهاي رسوبي مؤثرند.    كانسارهايي مانند مس، سرب و روي، اورانيوم، طلا، آهن و آلومينيوم از جمله كانسارهايي هستند كه بخش قابل توجهي از ذخاير رسوبي شناخته را تشكيل ميدهند.

به عنوان مثال بوكسيت سنگي غني از آلومينيوم است كه عمدتاً از هيدروكسيدهاي آلومينيوم و مقدار ناچيزي كانيهاي رسي و كوارتز تشكيل شده است. تركيب كانيشناسي بوكسيت تا حدودي متغير بوده و تابع سنگ مادراوليه آن است. حدود 96% آلومينيوم جهان از ذخاير بوكسيتي اين عنصر تأمين ميشود.
   ميانگين آلومينيوم سنگهاي پوسته زمين 8/13% است در حالي كه براي يك ذخيره اقتصادي آلومينيوم حداقل عيار قابل استخراج 30% Al2o3 است. در ميان سنگهاي آذرين نفلين سينيت با 21/3% Al2o3 و در بين سنگهاي رسوبي شيلها با 14/7% Al2o3 بالاترين مقدار آلومينيوم را در سنگهاي پوسته دارا هستند، كه به مراتب كمتر از حداقل عيار قابل بهرهبرداري آلومينيوم ميباشند.


سنگهاي كربناته حدود 0/020 سنگهاي رسوبي را تشكيل ميدهند و تقريباً هميشه خالص ميباشند. اين سنگها عمدتاً از كانيهاي كربناته، نظير كلسيتCaCo3 ، اراگونيت CaCo3 و دولوميتCamg(Co3)2 تشكيل شدهاند بعلت فعاليت يخچالها در پلئيتوسن (Pleistocene) رسوبات كربناته درياهاي كم عمق كنوني توسعه زيادي ندارند. ولي در گذشته درياهاي كم عمق شبيه بخش جنوبي خليج فارس متناوباً بخش وسيعي از كره زمين را ميپوشاند كه منجر به تشكيل انباشتههاي ضخيمي از سنگهاي آهكي شده است. عوامل مختلفي از قبيل درجه حرارت، شوري، عمق آب و ورود مواد تخريبي تشكيل سنگهاي آهكي را كنترل مينمايند. اكثر رسوبات كربناته در مناطق گرم حدود 30 درجه جنوب و شمال خط استوا بوجود ميآيند. مطالعه و بررسي سنگهاي كربناته بسيار با اهميت است زيرا حدود 50 درصد سنگهاي مخزن نفت در دنيا و حدود 95 درصد سنگهاي مخزن نفت و گاز ايران در اين گونه سنگها تشكيل شده است. بعنوان مثال سنگ مخزن نفت در سازند اسماري در جنوب و جنوب غرب ايران يكي از بهترين سنگ مخزن نفت در دنيا ميباشد. سنگهاي كربناته داراي كاربردهاي شيميايي و صنعتي فراواني ميباشد بعنوان مثال اين گونه سنگها كارايي فراواني در صنعت ساختمانسازي چه به صورت مصالح و چه به صورت سنگ ساختماني ميباشند ايران از جهت دارابودن اين گونه معادن بسيار غني است. در جايجاي كشورمان اين گونه منابع با حجم بسيار مناسب نهفته است استانهاي امروزه داراي منابع فعالتري نسبت به اينگونه سنگها ميباشند عبارتند از استان قم، لرستان، اصفهان .... ميباشند. از طرف ديگر بررسي اينگونه سنگها براي شناسايي مناطق كارستيك حايز اهميت فراوان از جنبه آبشناسي و توريستي ميباشد. زيرا بسياري از منابع آب زيرزميني در استانهاي خشك ما در اين سنگها واقع باشند. از نظر توريستي نيز با بررسي اينگونه سنگها ميتوان مناطق مستمر جهت شناسايی غار عليصدر را شناسايی شود.

كانسارهای اورانيوم ماسه سنگی

   مهمترين ذخاير اورانيوم در ماسه سنگهايی تشكيل شده كه منشاء رودخانه ای داشته اند. حدود 45% ذخاير اورانيوم كشف شده كشورهاي غربي و 95% ذخاير اورانيوم آمريكا از نوع ماسه سنگي است. اين كانسارها در آفريقاي جنوبي از كربونيفر تا ترياس و در غرب آمريكا و شرق اروپا در دوران دوم و در استراليا در دوران سوم تشكيل شده اند.
   سنگ ميزبان كانی سازي از نوع ماسه سنگ، آركوز و يا  توف است كه در محيط رودخانه يا حوضچه های كم عمق تشكيل شدهاند. اورانيوم اوليه موجود در پگماتيتها، توفهاي آتشفشاني اسيدی و يا گرانيتهای منطقه توسط آبهای سطحی اكسيژندار اكسيد شده و به اين صورت محلول حمل ميشود. پس از فرورفتن به درون زمين به شكل آبهای زيرزمينی غنی از اورانيوم در جهت شيب توپوگرافی، در لايه های متخلخل ماسه سنگ حركت نموده و ضمن تغيير شرايط اكسيدان محيط و با عبور از كنار بقاياي مواد آلي موجود در ماسه سنگ به شكل كانی اورانيت در فضاهای تخلل ماسه سنگ رسوب مي نمايد.
  
   فاكتورهای مهم و مؤثر در تمركز اورانيوم عبارتند از : نفوذپذيری بالای سنگ ميزبان، وجود مواد جذب كننده اورانيوم نظير زغال سنگ، اكسيدهای آهن و منگنز و كانيهای رسی، شرايط احياءكننده حاصل از وجود مواد آلی و سولفيدها.
   كانيهای مهم اورانيوم در اين ذخاير عبارتند از كارنوتيت، اورانيتيت، پيچبلند و كمپلكسهای آلي اورانيوم دار. عيار متوسط U3O8 اين كانسارها بين 1/0 الي 35/0 درصد است. ميزان ذخيره هر كانسار بين 25 تا 30 هزار تن است.

   كانسارهاي پلاسر(Placer) :
   در طبيعت كانيهايی وجود دارند كه در مرحله اول تشكيلشان به دليل پايين بودن عيارشان در سنگ مادر اوليه فاقد ارزش اقتصادی هستند. به عنوان مثال زيركن به عنوان يك كاني فرعي در گرانيتها متبلور ميشود اما عيار آن در سنگ گرانيت آنقدر پايين است كه ارزش استخراج ندارد. مسلماً تعداد اين كانيها در طبيعت بسيار است، اما تنها تعداد محدودي از اين كانيها از مقاومت مكانيكي و شيميايي كافي برخوردارند تا پس از هوازدهشدن سنگ مادر، توسط آب، باد و گاهي اوقات يخچالها حمل شده و در محيط های مناسب ثانويه بستر رودخانه ها، صحراها يا رسوبات يخچالی متمركز گرديده و تشكيل ذخاير نوع پلاسر را بدهند.
   كاني های دارای مقاومت شيميايي و مكانيكي بالا نظير طلا، پلاتين، ايلمنتيت، الماس، زيركن، كاسيتويت و گارنتها به صورت آواري توسط آب حمل شده و بر اساس وزن مخصوص، شكل و اندازه ذرات در محلهاي مناسب رسوب نموده . برجا نمي مانند. مهمترين شرايط لازم جهت تشكيل ذخاير پلاسر عبارتند از:
   سنگ مادر مناسب، آب و هواي گرم و مرطوب كه موجب هوازدگي سنگ و آزاد شدن كانيهاي مقاوم از متن سنگ گردد، و بالاخره شيب توپوگرافي نسبتاً هموار و كمشيب. نوع سنگ مادر كانيهاي يك پلاسر است. به عنوان مثال پلاسر الماس از كيمبرليتها، پلاسر قلع از گرانيتها و پلاسر گارنت از گارنت شيستها منشاء ميگيرد.
   حدود 95 درصد قلع توليد شده توسط كشورهاي مالزي، تايلند و اندونزي از پلاسرهاي قلع اواخر دوران سوم بدست ميآيد. كاستريت (SnO2) موجود در گرانيتها و پگماتيتها پس از هوازده شدن سنگ آزاد شده و سپس توسط آب حمل شده و در بستر رودخانه در محلهاي مناسب تشكيل پلاسرهاي قلع را ميدهند.

تخلخل در سنگهای رسوبی

یکی از ویژگیهای مهم سنگ های رسوبی تخلخل آنهاست .فضاهای خالی بین اجزاء سنگ در صورتیکه بهم مرتبط باشند بوجود آورنده تخلخل مفیداند اما تمام فضاهای خالی را که شامل خلل و فرجهای درون دانه ها نیز می شود تخلخل مطلق سنگ میگویند در سنگ های مخزن تخلخل مفید که به همراه نفوذ پذیری تعیین کننده خواص مخزنی است حائز اهمیت می شود چگونگی تخلخل در سنگهای کربناته می توانند به طور نسبی تاریخچه زمین شناسی را در یک منطقه مشخص سازد و به طور کلی رسوبهای کربناته شاخص دقیقی برای تغییرات فیزیکی و شیمیایی محیط به شمار می روند.

ارتباط بین فضاهای باز و واحد فابریک (مواد رسوبی اولیه و ثانویه ) در رخساره های کربناته بصورتهای " انتخابی " و "غیر انتخابی" است که اغلب تخلخل های اولیه و ثانویه در رخساره های کربناته  از نوع" انتخابی فابریک " می باشد که بویژه در تعیین ارتباط زمان تشکیل فضاهای خالی و دیگر دیاژنز مفید است .

جور شدگی و دیاژنز از عوامل موثر بر تخلخل سنگها است چنانکه تخلخل از 42/4 درصد در سنگ هایی با جور شدگی خیلی خوب تا 9/27 درصد در ماسه سنگ هایی که جور شدگیخیلی ضعیف دارند  تغییر میکند .به طور کلی طی دیاژنز اولیه و نهایی تخلخل بر اثر تراکم فیزیکی و شیمیایی (سیمانی شدن ) کاهش می یابد اما یکی از خواص مهم سیمانهای سیلیسی در ماسه سنگ افزایش پایداری آن در برابر فشردگی و انحلال فشاری است که منجر به حفظ تخلخل متوسط در آن می گردد.

در سنگهای رسوبی آهکی بر حسب ارتباط تخلخل با فابریک سنگ پانزده نوع تخلخل تشخیص داده اند و نیز با توجه به زمان تشکیل انواع آنرا در دو گروه اصلی اولیه و ثانویه می گنجاند،برای این که تخلخل اولیه در رسوب حفظ گردد: اولا" بایستی از ابتدا تخلخل آن زیاد باشد .ثانیا" در آغاز به طور کامل سیمانی نشود و ثالثا" عاملی سبب وقفه تراکم مکانیکی و شیمیایی گردد .از سوی دیگر تنها در سه صورت زیر است که می توان انتظار وقوع تخلخل ثانوی را در یک سنگ داشت:

1-وجود کانیهای ناپایدار در سنگ تا با حل شدن آنها قالب بوجود آید،فازى کششى بر سنگ اعمال گردد تا سبب تشکيل ترک يا شکاف شود،تغييرات  کانى شناسى در يک سيستم تقريبا" بسته در سنگ رخ دهد تا با ايجاد کانيهاى چگالتر نظير دولوميت خلل و فرج بوجود آيد.

دولوميتى شدن سنگ آهک فرايندى است که مى تواند منجر به افزايش تخلخل آن گردد به شرط آنکه از ابتدا سنگها خلل و فرج دار و نفوذ پذير باشند تا امکان انتقال سيالات دولوميتى کننده به آنها فراهم شود اگر خلل و فرج سنگ کم باشد سرعت کند دولوميتى شدن مانع از ايجاد فضاى خالى جديد مى شود چون دولوميت نسبت به کلسيت ساختمان بلورى فشرده ترى دارد نتيجه اغلب روشهاى دولوميتى شدن در هر صورت افزايش تخلخل ( کاملا" دولوميتى شده حدود 13% )است البته به شرطى که سنگ مجددا" دچار فشردگى يا سيمانى شدن نگردد.

چگونگى تخلخل و نفوذپذيرى ماسه سنگ ها و سنگ هاى رسى عموما" توسط زمين شناسان آکادميک مورد توجه چندانى قرار نگرفته است از اين نظر که تخلخل د رايجاد مخازن نفت و گاز عامل بسيار مهمى به شمار مى رود لذا اکثر اطلاعات موجود در اين زمينه از زمين شناسى نفت است .غالب سنگهاى رسوبى کربناته تخلخل کمى دارند ولى اين حداقل تخلخل نيز از لحاظ اقتصادى حائز اهميت مى باشند ،حدود نيمى از ذخاير شناخته شده نفت و گاز دنيا در رخساره هاى دولوميتى و آهکى خلل و فرج دار جاى دارد و کلا" هر گونه برنامه اکتشاف و استخراج نفت تابع  شکل ،منشا و ارتباط خلل و فرجها مى باشد سنگهاى رسوبى خلل و فرج دار در بسيارى از مناطق محتوى آب هستند يا به عبارتى تشکيل سفره هاى آبدار را مى دهند و شناخت و مطالعه روى ماهيت حفرات و چگونگى سيستم هاى منافذ براى تفسيرهاى آب شناسى مفيد است ريالحتى استفاده از اين سنگها در کارهاى ساختمانى به عنوان سنگ بتن يا ديگر مقاصد به شناخت چگونگى و ميزان تخلخل اين سنگها نياز دارد.

از آن جائيکه تغييرات در مقدار تخلخل موثرى در چگونگى مراحل دياژنز سنگها است ،شايد تعجب آور باشد که معدودى از زمين شناسان جدا از مطالعات زمين شناسى نفت به بررسى تخلخل و نفوذپذيرى سنگهاى رسوبى پرداخته اند .اگر نفوذى مناسبى براى آب وجود نداشته باشد کلا" سيمان شدگى ماسه سنگها ،تجزيه کانيهاى سنگين ،تبديل و تغيير گروه مونت موريلونيت به ايليت و سرانجام تاثير مراحل ديگرى که بعد از رسوب شدگى بوجود مى آيد ،کاهش زيادى مى يابد .خلل و فرجها و نفوذپذيرى از مباحث اساسى در فابريک (Fabric) يا ساخت سنگها است و به عنوان بخشى مهم در مطالعات سنگ شناسى بايد مورد توجه باشد.


  • منابع: