ما هي أهمية الصخور النارية؟

تعد الصخور البركانية أو تلك الصخور البلورية أو الزجاجية المختلفة المتكونة من تبريد وتصلب مادة الأرض المنصهرة، أحد أنواع الصخور النارية وهي واحدة من الفئات الرئيسية الثلاثة للصخور، والأخرى متحولة ورسوبية، تتشكل الصخور النارية من تصلب الصهارة، وهي مادة صخرية منصهرة أو منصهرة جزئيًا (600 إلى 1300 درجة مئوية، أو 1100 إلى 2400 درجة فهرنهايت).

تتكون الأرض في الغالب من كتلة كبيرة من الصخور النارية ذات قشرة رقيقة جداً من مادة متآكلة وهي الصخور الرسوبية، في حين أن الصخور الرسوبية يتم إنتاجها من خلال عمليات تعمل بشكل رئيسي على سطح الأرض عن طريق تفكك الصخور النارية القديمة في الغالب، فإن الصخور النارية والمتحولة تتشكل من خلال عمليات داخلية لا يمكن ملاحظتها بشكل مباشر والتي تتطلب استخدام الحجج الفيزيائية والكيميائية لاستنتاجها.

ونظرًا لارتفاع درجات الحرارة داخل الأرض فإن مبادئ التوازن الكيميائي قابلة للتطبيق على دراسة الصخور النارية والمتحولة، حيث يقتصر الأخير على تلك الصخور التي تشكلت دون تدخل مباشر من الصهارة، يُعتقد أن الصهارة تتولد داخل الغلاف الموري البلاستيكي (طبقة من الصخور المنصهرة جزئيًا تحت قشرة الأرض) على عمق أقل من حوالي 60 كيلومترًا (40 ميلاً).

ونظراً لأن الصهارة أقل كثافة من الصخور الصلبة المحيطة فإنها ترتفع نحو السطح، قد يستقر داخل القشرة أو ينفجر على سطح البركان كتدفق الحمم البركانية، وتختلف الصخور المتكونة من تبريد وتصلب الصهارة في أعماق القشرة عن تلك التي اندلعت على السطح بشكل رئيسي بسبب الاختلافات في الظروف الفيزيائية والكيميائية السائدة في البيئتين.

داخل القشرة العميقة للأرض تكون درجات الحرارة والضغوط أعلى بكثير مما هي عليه على سطحها، وبالتالي تبرد الصهارة الساخنة ببطء وتتبلور تماماً دون ترك أي أثر للصهارة السائلة، يشجع التبريد البطيء على نمو المعادن الكبيرة بما يكفي للتعرف عليها بصرياً دون مساعدة من المجهر (يسمى phaneritic، من phaneros اليونانية، والتي تعني مرئية).

من ناحية أخرى فإن الصهارة التي اندلعت على السطح يتم تبريدها بسرعة كبيرة، بحيث لا تتمتع المعادن الفردية بفرصة للنمو، نتيجة لذلك تتكون الصخور إما من معادن لا يمكن رؤيتها إلا بمساعدة مجهر (يسمى aphanitic مشتق من اليونانية aphanēs بمعنى غير مرئي) أو لا يحتوي على معادن على الإطلاق (في الحالة الأخيرة الصخور يتكون من الزجاج وهو سائل شديد اللزوجة).

ينتج عن ذلك مجموعتان؛ فالمجموعة الأولى هي الصخور النارية المتطفلة الجوفية التي تجمدت في أعماق القشرة، والمجموعة الثانية هي الصخور النارية البركانية أو النفاذة التي تشكلت على سطح الأرض، لم تتشكل بعض الصخور المتطفلة والمعروفة باسم الصخور البركانية على عمق كبير، ولكن تم حقنها بالقرب من السطح، حيث تؤدي درجات الحرارة المنخفضة إلى عملية تبريد أسرع ويشار إليها باسم الصخور المتطفلة.

يمكن أن تتعرض الصخور الجوفية العميقة الجذور على السطح للدراسة فقط بعد فترة طويلة من التعرية أو بواسطة بعض القوى التكتونية التي تدفع القشرة إلى أعلى أو عن طريق مزيج من الشرطين، (التعري هو تآكل سطح الأرض من خلال العمليات بما في ذلك التجوية والتعرية).

بشكل عام تحتوي الصخور المتطفلة على اتصالات متقاطعة مع صخور البلد التي غزتها، وفي كثير من الحالات تظهر صخور البلد دليلاً على أنها مخبوزة وتتحول حرارياً عند هذه الملامسات، توجد الصخور المتطفلة المكشوفة بأحجام متنوعة من الحقن الصغيرة الشبيهة بالوريد إلى أحجار الباثوليث الضخمة على شكل قبة، والتي تمتد لأكثر من 100 كيلومتر مربع (40 ميلًا مربعًا) وتشكل نوى سلاسل الجبال العظيمة.

تحدث الصخور البركانية في شكلين، فالشكل الأول يكون تدفقات الحمم البركانية التي تغمر سطح الأرض مثل: النهر إلى حد كبير، أما الشكل الآخر يكون كقطع مجزأة من الصهارة ذات الأحجام المختلفة (مواد الحمم البركانية)، والتي غالباً ما تنفجر عبر الغلاف الجوي وتغطي سطح الأرض عند الاستقرار.

تتراكم مواد الحمم البركانية الخشنة حول البركان المتفجر، ولكن يمكن العثور على أرقى البيروكلاست كطبقات رقيقة تقع على بعد مئات الكيلومترات من الفتحة، لا تنتقل معظم تدفقات الحمم البركانية بعيداً عن البركان، ولكن بعض التدفقات منخفضة اللزوجة التي اندلعت من شقوق طويلة تراكمت في متواليات سميكة (مئات الأمتار)؛ لتشكل الهضاب الكبرى في العالم (على سبيل المثال، هضبة نهر كولومبيا في واشنطن و أوريغون وهضبة ديكان في الهند).

ما هي العلاقات بين التركيب الكيميائي والتركيب الفلزي في الصخور النارية؟

تهيئ التراكيب الكيميائية لأكثر الصخور النارية أقرب التراكيب لأجزاء العمل التي تصلبت منها الصخور، ومن الملاحظ أن كثيراً من العوامل لها تأثير كبير على تصلب المهل، إذ نجد أن فقدان المواد الطيارة والتبرد السريع سيجمد المهل ويشكل زجاجاً بركانياً.

إن تصلب وتبلور أكثر الصبات البركانية وصخور الاندساسات الصغيرة يجري تحت تبريد سريع على مدى فترة حرارية من مئة إلى مئتي درجة مئوية، حيث إن ذلك سيقود إلى ترسب البلورات مبكرة التشكل والتي يمكن أن تقارن مع تركيب المصهور الأصلي.

البلورات الكبيرة تكون عادة ممنطقة ولها تركيب يختلف عن تركيب بلورات الجيل الثاني لنفس مجموعة الفلز في الأرضية، وبذلك سيتألف الصخر المتصلب من مجموعة من المكونات المتنوعة؛ أي من الزجاج المتبقي التي تشكلت في درجات مختلفة من الحرارة وستبقى لذلك في حالة عدم توازن متبادلة.

وتقارن هذه الحالة بالمقابل مع التوازن الحاصل في التوضعات الصخرية العميقة ذات التبرد البطيء، والتي لا تتكون فيها البلورات ممنطقة، وهنا فالمكونات المتنوعة سوف تظهر درجة موحدة من التبلور، كذلك فإن بعض التبلور الجزئي سوف يجري في المراحل المبكرة من التبريد وسوف تظهر المجموعة النهائية للفلزات بعض الدلائل على ذلك، وستبدو وكأنها تبلورت معاً في درجة واحدة وبنسب قد يتحكم فيها ببطئ التركيب الكلي للصخر.

لقد كانت تلك نقطة هامة مقنعة في تقديم مفهوم التراكيب الفلزية العيارية، حيث يؤمن التركيب الفلزي العياري النسب من المكونات الفلزية العيارية النظرية محسوبة من التركيب الكيميائي للصخر، كما أنها تمثل المجموعة الفلزية التي يمكن لها أن تتبلور تحت الشروط التوازنية المثالية من مهل له نفس تركيب الصخر.

تبسيطات حساب التركيب الفلزي العياري:

إنه من المهم التأكيد على أن التركيب الفلزي العياري هو حسابي، ولهذا فإنه يمثل مجموعة نظرية، إن جوهر الحسابات راقٍ وممتاز ويعتمد على عدد من التبسيطات وأكثرها أهمية كالتالي:

1. من المفترض أن المهل يتبلور في شروط لا مائية، بذلك لن يتشكل هناك أطوار مائية مثال الهورنبلند والمايكا.

2. من المفرض أن الفلزات الحديدية (المغنيزية خالية من الألومينا) وهكذا فإن محتوى AL2O3 للصخر يمكن استعماله في تثبيت كمية الفلسباثوئيد في النظام، بافتراض أن هناك كميات كافية من NA2O ،K2O، CaO لتشبع الألومينا.

3. ومن المفترض أن نسبة المغنيزيوم الحديد لكل الفلزات الحديدية المغنيزية هي ذاتها.

4. من المفترض أن العديد من الأزواج الفلزية تكون متناثرة.

هكذا فلا يمكن أن يظهر النفيلين والكوارتز كمثال في نفس النورم، وباستعمال هذه المبادئ الأساسية فإنه يمكن توزيع الأكاسيد المتنوعة لفلزات بمتتالية معينة لحساب مجموعة الفلزات العيارية، ويظهر النورم الناتج غالباً تطابقاً قريباً مع الفلزات الفعلية وخاصة من أجل الصخور البازلتية الجافة مثل صخور الغابرو التي قد تبرد ببطئ خلال زمن ما.

وقد يكون هناك تناقض وتعارض معتبر ومهما يكن فمن أجل صخور تكون غنية بالهورنبلند أو المايكا فمن المهم الإدراك أن الغرض الأصلي من دراسة هذا النظام هو ليس الحصول على التطابق مع المود (mode)، لكن لمحاولة إيجاد الصلة والنسب التي كانت محجوبة باختلاف الحجم الحبيبي وفلزية الصخر المتسببة بالمحتوى المخلف للماء وتاريخ التبرد.

ومن أجل التمكن بالمقارنة بين الغابرو والبازلت الذي يكون زجاجياً بشكل نسبياً من الواضح أن ذلك سيكون ذو قيمة معتبرة وواضحة، حيث إن فكرة الحسابات قد تم تقديمها من قبل الجيولوجيين البترولوجيين التالية أسمائهم: (washington، pirsson، cross)، وهم الذين صاغوا الحسابات والقوانين التي بواسطتها يمكن تحويل التحاليل الكيميائية للصخر إلى مجموعة افتراضية من الفلزات القياسية تعرف بالعيارية (norm)؛ لتمييزها عن المجموعة الفلزية الموجودة والتي تدعى باسم المجموعة الفعلية (mode).

يتم استعمال هذه الحسابات لأغراض متنوعة والعامل الأكثر فائدة هو ما زال التمييز التصنيفي بين الصخور فوق المشبعة بالسيليكا والصخور تحت المشبعة بالسيليكا، وكذلك استعملت في اسقاطات تراكيب البازلت الطبيعي على مخططات الأطوار والمخططات التفاضلية للسلاسل البترولوجية وتمييزها عن بعضها البعض.

الإشباع السيليكاتي في الصخور النارية:

تقع معظم الصخور النارية في إحدى المجموعات الرئيسية التالية:

1. مجموعة فوق الإشباع بالسيليكا (وجود الكوارتز)

2. مجموعة الاشباع بالسيليكا (وجود الأوليفين).

3. مجموعة تحت الاشباع بالسيليكا (وجود الأوليفين ومع عناصر أخرى).

تعتمد درجة الاشباع بالسيليكا بشكل فعال على وفرة السيليكا وأكسيد الصوديوم وأكسيد البوتاسيوم في التحليل، ولذلك من الممكن استعمال مخطط سيليكا قلويات للحصول على التنبؤ التقريبي لذلك، يمكن ملاحظة أن حقل الإشباع السيليكاتي يكون ذو عرض ضيق إلى مهمل في التراكيب الأكثر سيليكاتية.