سنگ های دگرگونی(Metamorphic Rock) :

سنگهاي دگرگوني :

سنگهاي ثانويه هستنت كه از دگرگون شدن سنگهاي آذرين ، دگرگوني و رسوبي كه قبلا وجود داشته اند تشكيل مي شود . عامل دگرگوني مي تواند فشار ، گرما ، اثر سيالها و جانشيني باشد . دو عامل ماهيت سنگ دگرگوني را تعيين مي نمايد :

- تركيب سنگ اوليه

- چگونگي تركيب عوامل دگرگوني كه روي آن اثر گذاشته اند .

در شرايط مختلف ، بافتهاي متفاوتي حاصل مي شود ، لذا بافت اوليه مبناي

تشخيص سنگهاي دگرگوني از يكديگر مي باشد .

4-3-1- ماربل :

سنگ ماربل بر اثر دگرگون شدن سنگ آهك يا دولوميت ايجاد مي شود . ماربل اغلب داراي بلورهاي درشت است كه وجه تمايز آن با سنگ هاي كربناتي رسوبي است . كاني اصلي تشكيل دهنده اغلب ماربل ها كلسيت است و نيز داراي كاني هايي مانند كوارتز ، گرافيت ، هماتيت ، ليمونيت ، پيريت و غيره نيز هستند .

ماربل ها به عنوان يك گروه دامنه وسيعي از انواع رنگهاي مختلف را از خود نشان مي دهند . ماربل كاملا خالص داراي رنگ سفيد و درخشان مي باشد . رنگ خاكستري روشن تا سياه توسط مواد كربن دار به وجود مي آيد . رنگ هاي سبز معمولا توسط كلريت يا سيليكاتهاي ديگر توليد مي شوند . رنگ صورتي و قرمز به علت وجود ذرات بسيار ريز پراكنده هماتيت و يا كربنات منگنز و رنگ زرد و كرم بر اثر وجود ليمونيت است .

- سختي : ماربل ها اگر حاوي مقداري كوارتز يا ديگر كاني هاي سيليكاته باشند مقاومترند.

- جذب آب : به طور معمول داراي جذب آب كمتر از يك درصد است .
- وزن مخصوص : وزن مخصوص متوسط ماربل 7/2 ميباشد .
- مقاومت : از مقاومت متوسطي برخوردار مي باشد و تغيير شكل آن به صورت الاستيك ، پلاستيك است . مقاومت فشاري ماربل بين 19 تا 140 مگاپاسكال است و مقاومت فشاري متوسط آن حدود 110 مگاپاسكال است . مقاومت خمشي آن بين 15 تا 6 مگاپاسكال و مقاومت كششي به طور متوسط 4 مگاپاسكال است .

- تخلخل : تخلخل اين سنگ نسبتا كم و بين 3/0 تا 2/1 درصد است .
- رنگ : ماربل اگر خالص باشد رنگ آن سفيد و درخشان است . اما به رنگهاي سياه ، سبز ، صورتي ، زرد و قرمز نيز ديده شود . وجود كربن ، كلريت ، هماتيت و ليمونيت باعث تغيير رنگ در ماربل مي شود .

 در ايران ، در برابر كلمه ماربل به اشتباه از واژه مرمر استفاده مي شود . در حقيقت ماربل يك سنگ دگرگوني است ، در حالي كه آن سنگي كه در ايران در تجارت به عنوان مرمر شناخته مي شود معادل واژه اونيكس ماربل بوده و عبارت است از يك سنگ لايه لايه نيمه شفاف ريز بلور از كلسيت از طرف ديگر ، سنگهاي دگرگوني كه در ايران به عنوان مرمريت ، چيني و كريستال شناخته ميشوند انواعي از ماربل هستند كه توضيح بيشتر آنها را در مرجع 20 ميتوان يافت . از آنجا كه واژه هاي فوق از نظر علمي معادل صحيحي براي ماربل نيستند ، در اين راهنما از كاربرد آنها اجتناب و براي تمامي آنها از همان واژه ماربل استفاده شده است . اگرچه ممكن است از نظر دانه ها متفاوت باشند .

4-3-2- سنگ لوح :

يك نوع سنگ دگرگوني است كه از دگرگوني آرژيليت و شيل و در موارد خاصي از سنگهاي آذرين خيلي ريزدانه نظير توفها به وجود آمده است . ارزش اقتصادي اين سنگ به طور اهم به وجود صفحات جدايش كه كليواژ ناميده مي شود بستگي دارد . اين خاصيت در سنگهاي لوح متفاوت است . برخي از آنها را ميتوان به سادگي به صفحات نازك تقسيم كرد و در برخي ديگر اين كار ، خيلي به دشواري صورت مي گيرد . يخبندان اثر خيلي بدي روي قابليت جدايش لايه ها دارد ، لذا سنگ را بايد در معدن تا تازه است استخراج كرد .
ويژگيهاي سنگ لوح :

اين سنگ از نظر نحوه تشكيل با ساير سنگها متفاوت است ، لذا براي استفاده از آن به عنوان سنگ ساختماني بايد آزمايشهاي مختلفي روي آن انجام داد كه معمولا با آزمايشهاي استاندارد سنگهاي ديگر متفاوت است .
جدايش پذيري :

اين خاصيت با شكافتن سنگ با يك قلم نازك انجام مي شود ، تا صافي ، نازكي ومنظم برش خوردن لايه ها بررسي شود .

جذب آب :

درصد جذب آب سنگ لوح طبق استاندارد STM C : 121 آزمايش شود . اين

خاصيت معمولا بين 14/0 تا 42/0 درصد است .

وزن ويژه :

وزن مخصوص سنگ لوح معمولا 7/2 تا 9/2 تن بر مترمكعب است .
مقاومت :

مدول گسيختگي سنگ در بهترين حالت بين 48 تا 70 مگا پاسكال است . مدول گسيختگي سنگ لوح مطابق استاندارد ATM C : 120 آزمايش شود .

سختي يا الاستيك :

اگر يك پلاك سنگ لوح بين دو گيره بسته شود و تحت فشار قرار گيرد ، خم مي شود و قبل از اينكه بشكند ، مقداري خمش نشان مي دهد . اين خمش درجه سختي سنگ لوح را نشان مي دهد . آزمايش مربوط مطابق با استاندارد ASTM C : 120 انجام شود .

مقاومت سايشي :

اين موضوع در مواقعي كه سنگ لوح در پلاكهاي نسبتا ضخيم براي مصارفي از قبيل سنگفرش يا پلكان استفاده مي شود مهم است . براي آزمايش مقاومت سايشي سنگ لوح آزمايش در برابر هوازدگي ، براي آزمايش مقاومت سنگ لوح نسبت به هوازدگي از استاندارد ASTM C : 217 استفاده شود .

مقاومت در برابر خوردگي :

سنگ لوح بايد در محيط هاي اسيدي مقاومت نمايد زيرا ممكن است تحت شرايط مرطوب يا باراني به همراه آلاينده هاي اسيدي قرار گيرد . براي آزمايش بايد سنگ را يك محلول حاوي 98 درصد آب , يك قسمت اسيد كلريدريك و يك درصد اسيد سولفوريك قرار داد . سنگ وزن شده را براي 120 ساعت در محلول فوق غوطه ور مي سازند و پس از 40 ساعت كه از خشك كردن سنگ گذشت ، آن را وزن مي نمايند . افت وزني نمونه ، ميزان خوردگي آن را نشان مي دهد . آزمايش را ميتوان براي چند دوره تكرار كرد .

ناخالصي هاي معدني :

سولفيدهاي آهن شامل پيريت يا ماركازيت ناخالصي هاي نامطلوب اند زيرا به ليمونيت تجزيه شده آسيب مي رسانند و سنگ لوح را لكه دار مي نمايند . كربنات كلسيم يك جزء مضر است زيرا مورد هجوم اسيدها قرار مي گيرد . كربنات آهن جزء نامطلوبي به شمار مي رود زيرا در صورت قرار گرفتن در معرض شرايط جوي به ليمونيت تغيير مي يابد و باعث تغيير رنگ سنگ لوح از سبز به قهوه اي مايل به خاكستري مي گردد .

طبقه بندي سنگ لوح :

استاندارد ASTM C : 406 ، سنگ لوح را به سه دسته S3 , S2 , S1 طبقه بندي مي كنند و براي هر يك از آنها عمر مفيدي مطابق جدول (4-1) پيش بيني مي نمايند .

بر اين اساس مشخصات لازم براي هر يك از اين دسته ها در جدول 5-2 آمده است .

كاربرد :

مهمترين كاربرد سنگ لوح ، پوشش سقفهاي شيبدار است .

4-3-3- كوارتزيت :

سنگ كوارتزيت يك سنگ دگرگون شده است كه كاني اصلي آن را كوارتز تشكيل مي دهد . گاهي اوقات به طور ناچيز ميكا ، فلدسپات ، آپاتيت و گارنت نيز در آن ديده مي شود . رنگ كوارتزيت معمولا سفيد و اگر ناخالصي داشته باشد ، رگه هايي از خاكستري در آن ديده مي شود . كه معمولا از دگرگون شدن ماسه سنگهاي كوارتزيتي است . اين سنگ از مقاومت نسبتا خوبي برخوردار است و جهت استفاده براي كف و پله سنگ بسيار مناسبي است .

روانگرایی خاکها :

روانگرایی  خاکها :

روانگرايي: به واکنش خاک در برابر بارهاي ديناميکي يا تحريک ناشي از امواج برشي زودگذر اطلاق مي گردد .

در صورتي که يک ماسه اشباع به لرزه درآيد، متراکم شده و نیز از حجم مواد کاسته مي شود در چنين شرايطي اگر آب ماسه نتواند به سرعت از محيط خارج گردد ، کاهش حجم سبب افزايش فشار منفذي مي گردد و ماسه به طور کامل مقاومت برشي خود را از دست مي دهد و در نتيجه حالت آبگونگي پيدا مي کند از لحاظ دانه بندي ماسه ها و ماسه هاي لايدار مستعدترين رسوبات براي وقوع روانگرايي هستند، مخصوصا اگر از دانه بندي ضعيفي برخوردار باشند نفوذ پذيري اين مصالح پايين و زهکشي آن آهسته است . بطور مثال اگر يک نهشته ماسه اي اشباع تحت ارتعاش قرار گيرد، تمايل به تراکم و کاهش حجم پيدا مي کند. در اين حالت اگر امکان زهکشي برقرار نباشد، نتيجه کار افزايش فشار حفره اي خواهد بود. اگر به علت ارتعاش ناپيوسته، فشار حفره اي آب در نهشته ماسه اي افزايش يابد، گاهي مواقع مقدار آن ممکن است مساوي فشار سربار گردد. در چنين حالتي تنش موثر معادل صفر گشته و خاک هيچگونه مقاومت برشي نخواهد داشت. به چنين حالتي روانگرايي گفته مي شود. بنابراين آستانه عمل روانگرايي زماني است که تنش موثر حاکم بر خاک معادل صفر گردد. البته روشهاي مختلفي براي تعيين شرايط آستانه آبگونگي و پتانسيلهاي مختلف تاثير گذار بر آن وجود دارد که به منظور کسب اطلاع در اين زمينه می توان به کتابهاي مکانيک خاک مراجعه نماييد . /

سنگهای رسوبی(Sedimentary Rock ) :

انواع مواد معدنی

انواع مواد معدنی :

1-مواد معدني و كانسارها 2 -پگماتيت‌ها 3-كاني‌هاي ليتيم‌دارو....

رده‌بندي مواد معدني و كانسارها :
الف) به صورت عنصر
ب) كاني
ج) بلورها
د) سنگ

الف عناصر :

 مواد معدني اكثرا به خاطر وجود عنصر يا عناصر خاصي كه همراه دارند بهره‌برداري مي‌شوند اين مواد ، پايه و اساس صنايع را تشكيل مي‌دهند. عناصر مهم به شرح ذيل مي‌باشند:
1- عناصر فلزي ... , Fe , Ti , Cr , Mn
2- عناصر سبك Al , Li , Be , Mg
3- عناصر بنيادي Cu , Zn , Pb , Sb , Ni
4- عناصر جزئ W , Mo , Sn , Co , Mg , Bi , Zr , Cs
5- عناصر گرانبها Au , Ag , Pt , Ds , Ir
6- عناصر راديواكتيو U , Ra , Th
7- عناصر كمياب ..., La , Ce , Pr , Nd , Sn , Eu , Gd

ب كاني‌ها :

بعضي از كاني‌ها به دليل خواص فيزيكو شيميايي ويژه‌اي كه دارند در صنايع مختلف به مصرف ميرسند.
1- دير گدازها ............. گرافيت - كروميت - منيزيت - بوكسيت ....
2- عايق حرارتي .......... آسبست - ورميكوليت
3- كمك ذوب‌ها ........... فلوريت - آبيت - بوراكس - كربنات سديم
4- كودهاي شيميايي .. آپاتيت - نيترات‌ها - نمك‌هاس سديم و پتاسيم - گلاكونيت
5- پركننده‌ها ............. كائولين - تالك - ميكاها - باريت - فلوسپات‌ها
6- سراميك : كائولين - كاني‌هاي رسي - فلوسپات سريك
7- تصفيه ، بيرنگ كننده‌ها و جذب كننده‌ها : مونتموريونيت - زئوليت - كائولين
8- مصارف شيميايي : نمك‌ها - گوگرد - پيريت - ارسينوپيريت - زرنيخ‌ها
9- مواد رنگي : گوتيت - ليمونيت - هماتيت - مگنيتيت - گرانيت
10- كاني‌هاي قيمتي : فيروزه - عقيق - ژاديت ( پشم ) دوپال

ج بلورها :

 برخي ار كاني‌ها هنگامي كه تشكيل بلور درشت دهند ارزش اقتصادي خواهد داشت.
1- سابو پوليش : الماس - كروندم - توپاز - گارنت - كوارتز - فلوسپات
2- دي الكتريك : موسكويت - فلوگوپيت
3- پيزو كريستال‌ها : كوارتز - توربالين - زينكيت - تلوريت
4- ساخت عدسي و قطعات نوري : فلوريت شفاف - كوارتز شفاف - كليسيت شفاف - ژيپس
شفاف
5- بلورهاي زينتي و قيمتي : الماس - زمرد ( بريل ) - لعل ( اسپينل ) - ياقوت ( كرندوم ) - قوپاز

د مصارف سنگ‌ها و خاك‌ها:
1- سيمان : آهك - مارن - بوكسيت - گچ
2-مواد سبك وزن عايق‌هاي حرارتي و صوتي : پاميس - پرليت - شيل - اسليت
3- سراميك‌ها : پگمانت - نفلين سيانيت - گرانيت - كوارتزيت - خاك‌هاي رسي
4- سنگ‌هاي تزئيني : مرمرها - گرانيت - ديوريت - سرپانتين
5- مصالح ساختماني : شن و ماسه - گچ - خاك‌هاي رسي
6- تصفيه و بيرنگ كننده‌ها : پنتونيت - ديا تميت - پرليت
7- دير گدارها : بوكسيت - خاك رس آتشخوار - كوارتزيت - منيزيت - دولوميت
8- ساينده‌ها : كوارتزيت - گرانيت - ماسه سنگ - پرديت - بازالت - چرت
9- كمك ذوب‌ها : سنگ آهك - دولوميت
10- كودهاي شيميايي : فسفريت - گچ - ماسه‌سنگ - گلاكونيت‌دار
11- پركننده‌ها : سنگ آهك - پاميس - پرليت - گچ - بنتونيت - دياتميت - نفلين سينيت -اسليت

۲-پگماتيت‌ها :
توده‌هاي نفوذي گرانيتي معمولاً بين 1 تا 4 درصد آب دارند كه همراه با ساير مواد فرار از مراحل آغازين و اصلي تبلور ماگما رانده شده و در فازهاي پاياني تبلور تجمع مي‌يابند. بخش رقيق باقيمانده ماگما كه سرشار از مواد فرار است، انباشته از عناصري است كه به دليل داشتن شعاع يوني بسيار بزرگ و يا خيلي كوچك از شبكه تبلور كاني‌هاي اصلي ماگما به فازهاي پاياني تبلور رانده شده‌اند. اين ماگماي داغ و رقيق به بخش‌هاي فوقاني توده نفوذي رانده شده و به درون شكاف‌ها و فضاهاي خالي توده نفوذي و حتي سنگ‌هاي در برگيرنده توده نفوذ مي‌كند. در اين فضاهاي خالي به دليل كاهش فشار و كاهش دما مذاب در دماهاي بين 650 تا 550 درجه سانتيگراد شروع به تبلور مي‌نمايد. به دليل رقيق بودن مذاب و در نتيجه كاهش هسته‌اي تبلور كاني‌هاي متبلور شده غالباً بسيار بزرگ هستند و مي‌توانند با سرعت زيادي آزادانه و بدون برخورد با بلورهاي مجاور رشد نمايند. محصول نهايي اين فرآيند، سنگي است درشت بلور با كاني‌هاي بسيار درشت و حاوي عناصر كمياب، بعضاً سرعت رشد برخي از بلورها تا 30 سانتيمتر در روز برآورد شده است. مواد معدني مهمي كه از پگماتيت‌ها بدست مي‌آيند عبارتند از : كاني‌هاي ليتيم‌دار، كاني‌هاي بريليوم‌دار، ميكاها، كاني‌هاي حاوي عناصر كمياب، كاني‌هاي قيمتي، كاني‌هاي تنگستن، فلدسپات‌ها، كاني‌هاي حاوي قلع، اورانيوم و نيوبيوم. از طرفي برخي از اين مواد معدني نظير كاني‌هاي بريليوم‌دار منحصراً از كانسارهاي پگماتيتي بدست مي‌آيند و منبع ديگري براي استحصال آنها در طبيعت وجود ندارد و از طرف ديگر پگماتيت‌ها بهشت كاني‌شناسان و علاقمندان جمع‌آوري بلورهاي طبيعي زينتي و بلورهاي جواهري است.
پگماتيت‌ها را بر اساس عمق تشكيل آنها به چهار گروه تقسيم مي‌كنند پگماتيتهاي كم‌عمق، با عمق متوسط، عميق و بسيار عميق.

پگماتيتهاي كم‌عمق يا پگماتيتهاي حفره‌دار :
اين نوع پگماتيت‌ها در عمق 1/5 الي 3/5 كيلومتري از سطح زمين تشكيل شده‌اند و به دليل فشار كم محيط تشكيل داراي فضاهاي خالي در بين بلورها مي‌باشند. اين گروه گاهي حاوي كانيهاي قيمتي بريل و توپاز و بندرت كاني‌هاي Li ، Sn و عناصر كمياب است.

پگماتيت‌هاي عمق متوسط يا پگماتيت‌هاي حاوي عناصر كمياب :
اين گروه از پگماتيت‌ها كه در عمق 3/5 الي 7 كيلومتري از سطح زمين تشكيل شده‌اند حاوي كاني‌هاي داراي عناصر كميابي نظير Li ، Rb ، Cs، Be، Nb-Ta، Hf، Zr ، Ge ، B ، F ، P مي‌باشند.ارزش اقتصادي اين پگماتيت‌ها از سه نوع ديگر بيشتر است.

پگماتيتهاي عميق يا پگماتيتهاي ساده يا پگماتيتهاي ميكادار :
پگماتيت‌ها در عمق 7 تا 11 كيلومتري تشكيل شده‌اند. اكثراً واجد 2 نوع ميكا و كا‌ني‌هاي فرعي نظير گارنت، تورمالين، كيانيت، زيركن، آپاتيت و مونازيت هستند. اين گروه معمولاً به شكل پرشدگي شكستگي‌ها در سطح وسيعي توزيع شده است. پتانسيل اقتصادي اين گروه بسيار كم و بندرت براي اورانيوم و عناصر كمياب مقرون به صرفه اقتصادي است.

پگماتيت‌هاي بسيار عميق يا پگماتيت‌هاي سراميكي :
اين پگماتيت‌ها كه اعماق بيش از 11 كيلومتر تشكيل شده‌اند معمولاً فاقد كاني‌سازي بوده و تنها براي توليد انواع سراميك مناسب‌اند.

۳-كاني‌هاي ليتيم‌دار و....:.
مهمترين كاني‌هاي پگماتيتي‌ ليتيم‌ عبارتند از اسپودومن (Spodumen) با فرمول LiAlSi2o6كه يك پيروكسن منوكلينيك است، لپيدوليت (Lepidolite) كه يك ميكاي Liدار است و آمبلي گونيت (Ambligonite) كه يك فسفات Li مي‌باشد. كاني‌هاي ليتيم‌دار براي تهيه فلز ليتيم كه كاربردهاي فراواني در تهيه آلياژهاي سبك، انرژي هسته‌اي، تهيه ويتامين، صنايع شيميايي و باتري دارد، استحصال مي‌شوند.
كاني‌هاي بريليوم‌دار :
پگماتيت‌ها مهمترين منبع كاني‌هاي بريليوم محسوب مي‌شوند. 90 درصد بريليوم جهت تهيه آلياژهاي مقاوم و سخت بكار برده مي‌شود. روسيه توليد‌كننده بيش از 70% بريليوم جهان است و كشورهاي برزيل و آرژانتين و زيمباوه و رواندا در مقام‌هاي بعدي قرار دارند.
مهمترين كاني‌هاي پگماتيتي بريليوم عبارتند از : بريل، بريليونيت، برترانديت و كريزوبريل.
ميكاها :
مهمترين ميكاي پگماتيتي مسكوويت يا ميكاي سفيد است. اين كاني از لحاظ مصرف در نوع صفحه اي و پولكي توليد مي‌شود. ميكاي صفحه‌اي براي مصارف الكترونيك، اپتيك و عايق‌سازي حرارت و جريان الكتريسيته بكار برده مي‌شود. اما ميكاي پولكي به عنوان پركننده در سيمان، آسفالت، رنگ، تزئين بتون، تهيه گل حفاري مي‌رود. ايالات متحده آمريكا بزرگترين توليدكننده ميكالي سفيد جهان است و پس از آن روسيه، هندوستان و كر‌ه‌جنوبي در مقام‌هاي بعدي قرار مي‌‌گيرند.
كاني‌هاي حاوي عناصر كمياب :
بيش از 300 كاني حاوي عناصر كمياب در پگماتيت‌ها شناسايي شده‌اند. مصارف مهم عناصر كمياب عبارتند است از : پالايش نفت‌خام، صنايع شيشه‌ و سراميك، صنعت توليد لامپ تصوير رنگي تلويزيون، تهيه آهنرباهاي دائمي و نيروهاي نوري و آلياژها.
مهمترين اين كاني‌ها عبارتند از : مونازيت، زينوتايم، زيركن، آلانيت و بايدليت.
فلدسپاتهاي آلكالن :
مهمترين منبع استحصال فلدسپاتهاي آلكالن پگماتيت‌هاي بسيار عميق مي‌باشند. بيش از 50 درصد آلكالي فلدسپانهاي توليد شده، در صنايع شيشه به مصرف مي‌رسند. نقش اين كاني در تهيه شيشه بالا بردن مقاومت خمشي شيشه و جلوگيري از تبلورهاست. همچنين به عنوان ماده زمينه رنگ سراميك‌ها و سفال‌ها و نيز در لاستيك‌سازي و توليد صابون نيز بكار برده مي‌شود.