الصخور المتحولة

يمكن أن تتم التحولات في ظروف كيميائية ثابتة (conditions isochimiques) أي أن التركيب الكيميائي للصخرة الأولية لا يتغير خلال التحول ما عدا حركات في بعض المكونات الطيارة مثل الماء (H2O) و ثاني أكسيد الكربون (CO2).

و يمكن كذلك أن تحدث خلال التحول حركات لبعض المكونات (constituants mobiles) على مسافات قد تصل إلى أمتار عديدة فينتج عن هذا صخور متحولة ذات تركيب كيميائي مختلف عن الصخرة الأصلية قبل التحول.

والجدير بالذكر أن عمليات التحول تحدث في الحالة الصلبة خلافا للصخور الاندفاعية التي تنتج عن تصلب الصهير.


2- حدود التحول : (Limites du métamorphisme)


1.2- حدود التحول العليا : (Limites supérieure du métamorphisme)

بما أن التحول يحدث في الحالة الصلبة، تعتبر حدود التحول العليا عند حد انصهار الصخور الأولية الأصلية الذي يؤدي في البداية إلى تكوين نوع من الصخور الذي يسمى بالميكماتيت (migmatite) و هو عبارة عن مزيج من السليكات المنصهرة و المعادن غير المنصهرة.



تتأثر الحدود العليا للتحول بالتركيب الكيميائي للصخرة الأولية الأصلية حيث أن درجات انصهارها تقع بين 700 و 900° م. إذا انصهرت الصخرة الأم كليا فإننا ندخل في نطاق الصهير فتصبح صخور اندفاعية أو صهارية (Roches éruptives ou magmatiques) (ارجع إلى الصخور الاندفاعية).


2.2- حدود التحول الدنيا : (Limites inférieure du métamorphisme)

تكون ظروف التحول الدنيا أكبر من ظروف التراص (compaction) و التصخر (diagenèse) التي تطرأ على الصخور الرسوبية ( ارجع إلى درس الصخور الرسوبية) و تتراوح، حينئذ، درجات الحرارة بين50 و 100° م. تكون ظروف التحول الدنيا بدرجات حرارة و ضغط أعلى من ظروف الصخور الرسوبية و تتم ظروف التحول العام في الأعماق تحت نطاق الظروف السطحية و فوق نطاق الانصهار.


3- العوامل المؤثرة على التحول
(Facteurs du métamorphisme)
تتأثر ظاهرة التحول بعدة عوامل أهمها الحرارة و الضغط و المحاليل الكيميائية. قد تعمل هذه العوامل مجتمعة أو منفردة. و حسب شدة تأثيرها، تنتج صخور مختلفة عن بعضها البعض من ناحية تركيبها المعدني، النسيج...

كلما اتجهنا نحو باطن الأرض كلما ارتفعت الحرارة و كذلك الضغط. إذن، كلما انغمرت الصخور في الأعماق تبدأ تتأثر بعوامل التراص ثم تدريجيا، مع ارتفاع الحرارة و الضغط، تبدأ تتغير بنيتها و نسيجها...هنا تبدأ عملية التحول.


1.3- الحرارة : (Température)

من العوامل الرئيسية و المؤثرة في تحول الصخور، الحرارة التي تتسبب في التفاعلات المختلفة بين المعادن نتيجة عدم استقرارها في الظروف الجديدة المرافقة لعملية التحول حيث تظهر عملية إعادة التبلور (Recristallisation) للصخور الأولية الأصلية منتقلة إلى صخور متحولة.

يمكن ذكر عدة مصادر للحرارة المؤدية إلى تحول الصخور و أهمها:

الحرارة الصادرة من جسم صهاري جوفي أو سطحي (بركاني) عندما تخترق الصهير أو تلمس الصخور المجاورة.

*

محاليل حارة منتقلة من خلال شقوق داخل الصخور.

*

الحرارة الناتجة عن احتكاك الطبقات خلال الحركات التكتونية (Mouvements tectoniques).

*

الحرارة الناتجة من باطن الأرض خلال دفن القشرة في الأعماق (Subduction). للإشارة فإن التدرج الحراري يتم بمعدل 3°م كل 100م في عمق الأرض.

*


2.3- الضغط : (Pression)

العامل الرئيسي الثاني الذي يدخل ضمن عمليات التحول هو الضغط. و يتولد الضغط نتيجة مجموع القوى الموجودة داخل القشرة الأرضية و الناتجة أساسا من ثقل الصخور حسب العمق و المحاليل المتحركة داخل الصخور (ضغط المحاليل : Pression des fluides) و تشوهات الصخور داخل القشرة نتيجة الحركات التكتونية البانية للجبال (Orogenèse) و المسببة للضغط الموجه. وحدة قياس الضغط في أغلب الحالات هي الكيلوبار (Kilobar : Kbar) أو كذلك الباسكال (Pascal : Pa).


3.3- المحاليل : (Solutions)

إضافة إلى دور العاملان الفيزيائيان، الضغط و الحرارة، تلعب المحاليل دورا كيميائيا أساسا؛ حيث يمكن أن تكون لها أهمية كبيرة في بعض الحالات. فوجود الماء، مثلا، يساعد كثيرا في التفاعلات الكيميائية بين و مع المعادن المكونة للصخر الأولي الأم لتنتج بعد ذلك معادن جديدة مستقرة في الظروف المرافقة لعملية التحول من ارتفاع في الضغط و الحرارة. يلعب الماء دورا هاما في نقل الأيونات أو بعض المركبات الكيميائية التي تساهم في التفاعلات الكيميائية.


4- أنواع التحول (Types de métamorphisme)

1.4- التحول بالتماس (أو التماسي) : (Métamorphisme de contact)

يحدث التحول بالتماس عند تلامس الصهير (الماغما) بصخور أخرى عند اختراقه القشرة الأرضية. تكون ظاهرة التحول بالتماس واضحة عند اختراق الصهير الصخور الرسوبية بينما تكون أقل وضوحا في حالة الصخور الاندفاعية و المتحولة قديما.

تتأثر ظاهرة التحول بالتماس بعوامل عديدة أهمها:

الحرارة حيث تكون في ذروتها وقت اختراق الصهير القشرة الأرضية ثم تضعف تدريجيا مع الوقت.

*

المحاليل الكيميائية: تحدث تفاعلات كيميائية متبادلة ( Métasomatisme ) بين الغازات و الأبخرة و المحاليل المنبعثة من الصهير من جهة و الصخور المخترقة من جهة أخرى.

*

تتوقف عمليات التحول على درجة حرارة الصهير و تركيبه الكيميائي (قاعدي، يعنى درجة حرارة مرتفعة جدا أو حامضي، فدرجة الجرارة تكون أقل نسبيا) وحجم و شكل الجسم الصهيري و كذلك خواص و كيفية وجود الصخور المخترقة (صخور رسوبية حسب أنواعها أو صخور صهارية أو متحولة قديما).

يعتبر النطاق المجاور لسطح تلامس الصهير أكثر النطاقات تحولا ثم يبدأ التحول بالتناقص تدريجيا إلى أن ينتهي تأثير المهل فنصل إلى الصخر غير المتحول. تختلف سماكة نطاق التحول حسب صنف نوع الصهير و الصخور المجاورة و يسمى هذا النطاق: هالة التحول (Auréole de métamorphisme) (الشكل). يتراوح عرض هذه الهالة من عدة أمتار إلى عدة مئات من الأمتار.


2.4- التحول الإقليمي أو العام : (Métamorphisme régional ou général)

يمتاز هذا النوع من التحول بمساحته الشاسعة على امتداد إقليمي يمكن أن يصل إلى عدة آلاف من الكيلومترات المربعة.

يتعلق التحول الإقليمي بالتطور الجيولوجي و البنيوي لمناطق جغرافية شاسعة. أهم عوامل التحول هي :

الارتفاع في درجة الحرارة

*

الزيادة في الضغط

*

الفعل الكيميائي للمواد الحارة، الغازية منها و السائلة

*

خواص الصخور الأصلية

*

يمكن أن تؤثر هذه العوامل مجتمعة أو حسب مشاركات مختلفة مما يميز تنوع الصخور المتحولة الإقليمية بتنوع التركيب الكيميائي، النسيج، البنية...

تتميز معظم الصخور المتحولة إقليميا بأنسجة اتجاهية (Textures directionnelles) نتيجة الضغط الموجه، خلافا على التحول بالتماس حيث يكون الضغط أقل أهمية. يؤثر الضغط الموجه على أنسجة الصخور حيث تترتب المعادن في اتجاهات عمودية على اتجاه الضغط.


3.4- التحول الديناميكي أو الحركي :
(Métamorphisme dynamique ou Dynamométamorphisme)
تنحصر الصخور الناتجة من التحول الديناميكي في مناطق ضيقة و صغيرة الحجم و المساحة حيث تتوزع حسب اتجاه الفوالق (Failles) و الإنزلاقات (Cisaillements). تؤدي الضغوط الناتجة عن هذه الفوالق و الإنزلاقات إلى سحق الصخور مع ارتفاع درجة الحرارة نتيجة الاحتكاك مكونة بذلك صخورا تسمى الميلونيت (Mylonite) (الشكل) التي تتميز بحبيبات دقيقة شبيهة بالصوان (Silex).

و تظهر ببنية صفائحية أو متورقة في اتجاه معين. تكون المعادن في الميلونيت مكسرة و موزعة في اتجاه التورق (الشستوية أو التنضد : Schistosité et Foliation) و محاطة بأرضية مكونة من معادن دقيقة. تسمى المعادن الكبيرة: البورفيروكلاست (Porphyroclastes) الشكل.



ملاحظة :



توجد كذلك أنواع أخرى من التحول و لكنها أقل أهمية مما ذكرناه مثل التحول
المتعلق بالصهير المتدفق من فوهات البراكين أو المحاليل الحرمائية
(Solutions hydrothermales)...


5- نسيج و بنية الصخور المتحولة
(Texture et structure des roches métamorphiques)
تشبه الصخور المتحولة من ناحية التركيب المعدني الصخور الصهارية لأنها هي كذلك تتكون في أعماق الأرض و لكن في أغلب الأحيان تختلف في البنية والنسيج، بالإضافة إلى وجود معادن خاصة بالصخور الرسوبية كالكالسيت و الدولوميت و معادن أخرى لا نجدها أو نادرا ما نجدها في صخور غير الصخور المتحولة مثل :

الديستن أو الكيانيت (Disthène ou Kyanite) الشكل.

*


ستوروتيد (Staurotide) الشكل.

*

أندالوزيت (Andalousite) الشكل.

*

كوردييريت (Cordiérite)، سليمانيت (Sillimanite)، غرينا (Grenat) الشكل.

*

كلوريتويد (Chloritoïde) الشكل...و تعتبر هذه المعادن الأخيرة كمعادن خاصة بالصخور المتحولة أساسا.

*

يمكن أن تحتوي الصخور المتحولة على معادن أخرى مثل الفلدسبات (Feldspaths)، الميكا
(Micas)، الأمفيبول (Amphiboles) الشكل، البيروكسين (Pyroxènes)، الكوارتز (Quartz)...

فيما يخص النسيج، تتميز الصخور المتحولة بنسيج بلوري برعمي (Texture cristalloblastique) حيث تظهر المعادن على أشكال متطاولة و الذي يختلف عن النسيج البلوري الخاص بالصخور الإندفاعية.

هذه أمثلة من أهم أنسجة الصخور المتحولة:

نسيج حبيبي موحد المقاييس (Texture homéoblastique).

*


نسيج حبيبي غير موحد المقاييس (Texture porphyroblastique) : تكون في هذه الحالة، البلورات المسماة بالبورفيروبلاست (Porphyroblastes) محاطة بمادة ناعمة المعادن.

*

نسيج حبيبي برعمي حيث تكون البلورات موحدة المقاييس (Texture granoblastique). الشكل

*

نسيج تورقي صفائحي (Texture lépidoblastique). الشكل

*

نسيج خيطي (Texture nématoblastique) مثل حالة بعض الصخور الأمفيبولية.

*

أما فيما يخص البنية فإن معظم الصخور المتحولة تتميز ببنية متوازية إما على شكل صفائح أو صفوف و تكون موضحة بترتيب المعادن حسب اتجاه معين (حسب مستوات عمودية على اتجاه الضغظ الذي كان سائدا عند تكون الصخور) داخل الصخرة خصوصا حالة المعادن الصفائحية كالميكا. يعود سبب ترتيب المعادن في اتجاه واضح (Schistosité) إلى تأثير الضغط و تسمى البنية حينئد بالبنية الصفائحية (Structure schisteuse) الشكل.

وتظهر في حالات أخرى البنية الصفوفية حيث تكون المعادن صفوفا فاتحة اللون وأخرى داكنة.


6- أمثلة لبعض الصخور المتحولة
(Quelques exemples de roches métamorphiques)
1.6- صخور التحول بالتماس

العامل الفيزيائي الأساسي في حالة التحول بالتماس هو الحرارة بينما يلعب الضغط دورا ثانويا وهذا ما يؤثر على بنية الصخور حيث أن البنيتان الصفائحية و الصفوفية تكونا غير واضحة.

من أهم الصخور المتحولة بالتماس، نذكر ما يلي:

الصخور القرنية (Cornéenne): و تسمى كذلك بالهورنفلس (Hornfels) و تتكون قريبة من الجسم الصهاري المندس داخل طبقات القشرة.

*

صخور أخرى كالكوارتزيت (Quartzite) و الأمفيبوليت (Amphibolite) و الرخام
(Marbre) و التالكشيست (Talcschiste)...

*


2.6- صخور التحول الإقليمي

العاملان الفيزيائيان الأساسيان في حالة التحول الإقليمي هما الحرارة و الضغط، وهذا ما يؤثر على بنية الصخور حيث أن البنيتان الصفائحية و الصفوفية تكونا، في أغلب الأحيان واضحة.

من أهم صخور التحول الإقليمي، نذكر ما يلي:

الأردواز (Ardoise) أو الصفيح الطيني: عبارة عن صخرة دقيقة الحبيبات و يمكن أن تنفصم على شكل صفائح رقيقة (الشكل).

يتكون هذا الصخر في ظروف تحول ضعيفة (درجة الحرارة و الضغط منخفضان) والمعادن الأساسية تكون صفائحية مثل الكلوريت و الميكا البيضاء (سريسيت).

*

الفيليت (Phyllite) و هو صخر يتميز بدرجة تحول أكبر بقليل من الأردواز.

*

الصفيح أو الشيست (Schiste): حسب التركيب المعدني، يمكن أن نميز الشيست الكلوريتي (Chloritoschiste)، الشيست التالكي (Talc schiste)، الشيست السريسيتي
(Séricitoschiste)، الشيست الحريري (Schiste satiné) الشكل ...

*

الكوارتزيت (Quartzite): عبارة عن صخر مكون أساسا من الكوارتز (الشكل). و هو ينتج من تحول الحجر الرملي السليسي.

*

الرخام (Marbre) الشكل: عبارة عن صخر مكون أساسا من الكالسيت و هو ينتج من تحول حجر الكلس.

*

النايس (Gneiss) : يتميز هذا الصخر بتركيب معدني يشبه التركيب المعدني لصخر الغرانيت و درجة تحوله أكبر من الفيليت و الشيست. يتميز صخر النايس ببنية صفوفية دقيقة (الشكل) ، خشنة و عينية (Structure oeillée) حيث تبدو بعض المعادن كالفلدسبات على شكل عيون
محاطة بمعادن داكنة (الشكل).

*


7- السحنة البتروغرافية و سحنة التحول
(Faciès pétrographique et faciès métamorphique)
معظم الصخور المتحولة الموجودة في القشرة الأرضية أصلها من التحول الإقليمي، و حسب درجة الحول، بالارتفاع التدريجي للحرارة و الضغط، يظهر تسلسل في تبلور المعادن. عند دراسة أي صخر متحول يمكن لنا أن نعتمد على المعادن المكونة لها لتحديد درجة التحول ثم التعرف على العمق الذي تم فيه التحول بالرجوع إلى رسومات بيانية خاصة.

دراسة صخر متحول ما مع التعرف على المعادن الأساسية المكونة له يأخذنا إلى تحديد سحنتها البتروغراقية؛ فمثلا يمكن لنفس النوع من الصخور كالنايس أن يتكون في ظروف حرارة و ضغط مختلفة و عند تسمية الصخرة يجب تحديد المعدن الأساسي الموضح للسحنة البتروغرافية مثلا: نايس بالميكا أو نايس بالديستن أو نايس بالغرينا...

تصنف ظروف تكون الصخور المتحولة في إطار سحنة التحول مثلا: سحنة الشيست الأخضر، سحنة الأمفيبوليت، سحنة الإكلوجيت...


8- علاقة الصخور المتحولة مع الصخور الأصلية
(Roches métamorphiques et roches mères)
من الممكن، عند دراسة الصخور المتحولة، أن نتعرف على مختلف خطوات التحول لهذه الصخور. تتوقف هذه الخطوات على نوع بعض المعادن التي تكون لها علاقة مباشرة مع الصخور الأصلية الأم.

يوضح لنا الجدول التالي، علاقة الصخور المتحولة، حسب درجة التحول (ضعيفة، متوسطة أو عالية) مع الصخور الأصلية الأم :

تزايـد درجـة التحـول

¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¬

الصخـر الأصلـي
الصخـور المتحولـة

الصخـور الرسوبيـة
أردواز ¬ فيليت ¬ ميكاشيست ¬ نايس (بارانايس) ¬ ليبتنيت

طين
كوارتزيت
حجر رملي
رخام بأنواع مختلفة
حجر كلس و دولوميا
ميكاشيست ¾¬ أمفيبوليت أو/و بيروكسينيت
مارن


تزايـد درجـة التحـول

¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¬

الصخـر الأصلـي
الصخـور المتحولـة

الصخـور الاندفاعيـة
نايس (أورتونايس)

غرانيت
أمفيبوليت أو/و بيروكسينيت (أورتوأمفيبوليت أو/و أورتوبيروكسينيت)
غابرو


ملاحظة :



في حالة الصخور المتحولة التي تحمل نفس الإسم و لكن من أصل مختلف يجب تسبيق الاسم بعبارة "بارا" في حالة صخر من أصل رسوبي و "أورتو" في حالة صخر من أصل اندفاعي.


9- دورة الصخور (Cycle des roches)
من المعلوم أن القشرة الأرضية مركبة من ثلاثة أنواع من الصخور: الصخور الرسوبية، الصخور الإندفاعية و الصخور المتحولة.

كبداية، الصهير هو أصل الصخور المكونة للقشرة الأرضية الذي يتدفق إلى السطح عن طريق النقاط الساخنة ( Points chauds ) أو من خلال حيد وسط المحيطي ( Rides médio-océaniques ) أو بجوار مناطق دفن القشرة ( Zones de subduction )... هذا ما يستلزم وجوده في وسط الرسم الممثل لدورة الصخور (الشكل) حيث يكون نقطة البداية و نقطة النهاية.

إذن توضح السلسلة الأولى من هذه الدورة تبلور و تبرد الصهير لتشكيل الصخور الإندفاعية (أو الصهارية).

عندما تتكشف هذه الصخور على سطح الأرض عن طريق الحركات التكتونية الخاصة ببناء الجبال مثلا تتعرض إلى عمليات التعرية و تتفتت ثم تنقل جزيئاتها بواسطة الرياح و المياه و الجليديات إلى الأحواض التي تحدث فيها عمليات التراص و التصخر لتصبح صخور رسوبية.

على مستوى الجبال و مناطق دفن القشرة الأرضية، يتعرض جزء من الصخور المشكلة – رسوبية و اندفاعية – إلى ظروف حرارة و ضغط مرتفعة لتكوين الصخور المتحولة التي هي كذلك تنصهر لتكوين مادة الصهير أو تتعرض إلى عمليات التعرية لتساهم في تكوين الصخور الرسوبية. هكذا تكون دورة الصخور (الشكل).