علم الصخور

تُعرَّف الليثولوجيا بأنها وصفٌ لخصائصها الفيزيائية المرئية عند النظر إلى المكاشف الصخرية ، أو في العينات اليدوية أو اللبية ، أو باستخدام المجهر ذي التكبير المنخفض. تشمل هذه الخصائص اللون، والملمس، وحجم الحبيبات ، والتركيب. ^{[ 1 ] [ 2 ] [ 3 ]} قد تشير الليثولوجيا إما إلى وصفٍ مُفصَّل لهذه الخصائص، أو إلى مُلخَّصٍ للخصائص الفيزيائية العامة للصخر. ومن أمثلة الليثولوجيا بالمعنى الثاني: الحجر الرملي ، والأردواز ، والبازلت ، والحجر الجيري . ^{[ 4 ]}

يُعد علم الصخور أساسًا لتقسيم التتابعات الصخرية إلى وحدات ليثوستراتيجية فردية لأغراض رسم الخرائط والربط بين المناطق. في بعض التطبيقات، مثل الدراسات الميدانية ، يُوصف علم الصخور باستخدام مصطلحات قياسية كما هو الحال في المعيار الجيوتقني الأوروبي Eurocode 7 .

يُعتمد تصنيف الصخور على نوعها . وتُصنّف الصخور الرئيسية إلى ثلاثة أنواع: نارية ، ورسوبية ، ومتحولة . تتشكل الصخور النارية مباشرةً من الصهارة ، وهي خليط من الصخور المنصهرة والغازات المذابة والبلورات الصلبة. أما الصخور الرسوبية فتتشكل من جزيئات معدنية أو عضوية تتجمع على سطح الأرض وتتصلب . بينما تتشكل الصخور المتحولة من خلال إعادة تبلور الصخور الصلبة الموجودة تحت ظروف حرارة أو ضغط شديدين. ^{[ 5 ]}

تنقسم الصخور النارية إلى ثلاث فئات رئيسية. تُصنف الصخور النارية المكونة من شظايا صخرية متكسرة ناتجة مباشرة عن العمليات البركانية ( التيفرا ) على أنها صخور فتاتية بركانية . تُصنف الصخور الفتاتية البركانية أيضًا حسب متوسط ​​حجم الشظايا ( الفتات ) وما إذا كانت الشظايا تتكون في الغالب من بلورات معدنية منفردة ، أو جزيئات من الزجاج البركاني ، أو شظايا صخرية. ^{[ 6 ]} يمكن أيضًا تطبيق تصنيفات إضافية، مثل التصنيف حسب التركيب الكيميائي . ^{[ 7 ] [ 8 ]} تُصنف الصخور النارية التي تحتوي على حبيبات معدنية مرئية ( الصخور الفانيريتية ) على أنها صخور متداخلة ، بينما تُصنف الصخور الزجاجية أو ذات الحبيبات الدقيقة جدًا ( الأفانيتية ) على أنها صخور سطحية . عادةً ما تُصنف الصخور النارية المتداخلة باستخدام تصنيف QAPF ، الذي يعتمد على المحتوى النسبي للكوارتز ، والفلسبار القلوي ، والبلاجيوكلاز ، والفلسباثويد . توجد تصنيفات خاصة للصخور النارية ذات التركيبات غير المألوفة، مثل الصخور فوق المافية أو الكربوناتيت . وعند الإمكان، تُصنَّف الصخور النارية السطحية أيضًا حسب محتواها المعدني باستخدام تصنيف QAPF للصخور النارية السطحية، ولكن عندما يكون تحديد التركيب المعدني غير عملي، يُمكن تصنيفها كيميائيًا باستخدام تصنيف TAS . ويستند هذا التصنيف إلى المحتوى الكلي للسيليكا وأكاسيد المعادن القلوية ومعايير كيميائية أخرى. ^{[ 9 ] [ 10 ] [ 11 ]}

تُصنَّف الصخور الرسوبية تصنيفًا إضافيًا حسب كونها سيليسية فتاتية أو كربوناتية . تُصنَّف الصخور الرسوبية السيليسية الفتاتية بدورها إلى فئات فرعية بناءً على توزيع حجم حبيباتها والنسب النسبية للكوارتز والفلسبار وشظايا الصخور. ^{[ 12 ]} أما الصخور الكربوناتية فتُصنَّف وفقًا لتصنيفي دونهام أو فولك ، وذلك بحسب مكوناتها. ^{[ 13 ]}

يمكن تسمية الصخور المتحولة بناءً على الصخر الأصلي ، أو التركيب المعدني، أو النسيج، أو السحنة المتحولة . ويمكن استخدام التسمية القائمة على النسيج والصخر الأصلي الطيني (مثل الصخر الزيتي ، أو الصخر الطيني ) لتحديد الأردواز والفيليت . ومن التسميات القائمة على النسيج الشست والنيس . وتحدد هذه الأنسجة، من الأردواز إلى النيس ، مدى متزايدًا باستمرار من التحول. ^{[ 14 ]} وتُحدد السحنات المتحولة من خلال مجالات الضغط ودرجة الحرارة التي تتشكل فيها معادن معينة. ^{[ 15 ]} وهناك أسماء أخرى للصخور المتحولة، مثل الشست الأخضر ( البازلت المتحول والصخور النارية السطحية الأخرى) أو الكوارتزيت (رمل الكوارتز المتحول). ^{[ 16 ]}

في الصخور النارية والمتحولة، يُعدّ حجم الحبيبات مقياسًا لأحجام البلورات في الصخر. في الصخور النارية، يُستخدم هذا المقياس لتحديد معدل تبريد المادة: فالبلورات الكبيرة تشير عادةً إلى صخور نارية متداخلة، بينما تشير البلورات الصغيرة إلى صخور نارية سطحية. ^{[ 17 ]} قد يؤدي تحول الصخور المكونة في الغالب من معدن واحد، مثل الكوارتزيت أو الرخام ، إلى زيادة حجم الحبيبات ( نمو الحبيبات )، بينما قد يؤدي تحول الصخور المتشققة إلى تقليل حجم الحبيبات ( إعادة التبلور المتزامنة مع التكتونية ). ^{[ 18 ]}

في الصخور الرسوبية الفتاتية، يُعرَّف حجم الحبيبات بأنه قطر الحبيبات و/أو الفتات التي تُكوِّن الصخر. ويُستخدم هذا الحجم لتحديد نظام تسمية الصخور المُستخدم (مثل: الكونغلوميرات ، أو الحجر الرملي ، أو الحجر الطيني ). في حالة الأحجار الرملية والكونغلوميرات، التي تشمل نطاقًا واسعًا من أحجام الحبيبات، تُضاف كلمة تصف نطاق حجم الحبيبات إلى اسم الصخر. ومن الأمثلة على ذلك " كونغلوميرات الحصى " و" الرمل الكوارتزي الناعم ". ^{[ 19 ]}

في الصخور التي تكون فيها الحبيبات المعدنية كبيرة بما يكفي لتحديدها باستخدام عدسة مكبرة، يُدرج التركيب المعدني المرئي كجزء من الوصف. في حالة التتابعات التي قد تحتوي على كربونات ، أو صخور ملتصقة بالكالسيت ، أو تلك التي تحتوي على عروق كالسيت محتملة، من المعتاد اختبار وجود الكالسيت (أو أشكال أخرى من كربونات الكالسيوم ) باستخدام حمض الهيدروكلوريك المخفف والبحث عن الفوران . ^{[ 20 ]}

يُعد التركيب المعدني للصخور أحد أهم طرق تصنيفها. تُصنّف الصخور النارية حسب محتواها المعدني كلما أمكن ذلك، باستخدام تصنيف QAPF أو تصنيفات خاصة بالصخور فوق المافية أو الكربوناتيت. ^{[ 9 ] [ 10 ] [ 11 ]} وبالمثل، تُحدد السحنات المتحولة، التي تُظهر مدى تعرض الصخر للحرارة والضغط، وبالتالي فهي مهمة في تصنيف الصخور المتحولة، من خلال ملاحظة الأطوار المعدنية الموجودة في العينة. ^{[ 15 ]}

يُعد لون الصخرة أو أجزائها المكونة سمة مميزة لبعض الصخور ويتم تسجيله دائمًا، وأحيانًا يتم تسجيله مقابل مخططات الألوان القياسية، مثل تلك التي أنتجتها لجنة مخطط ألوان الصخور التابعة للجمعية الجيولوجية الأمريكية بناءً على نظام ألوان مونسل . ^{[ 21 ]}

يصف نسيج الصخر التكوين المكاني والهندسي لجميع العناصر المكونة له. في الصخور الرسوبية، يكون النسيج المرئي الرئيسي عادةً هو التطبق ، ويُسجل حجم ودرجة تطور التطبق كجزء من الوصف. أما الصخور المتحولة (باستثناء تلك الناتجة عن التحول التماسي )، فتتميز بنسيج مستوٍ وخطي متطور. وقد تحتوي الصخور النارية أيضًا على أنسجة نتيجةً للتدفق أو ترسب أطوار معدنية معينة أثناء التبلور، مما يؤدي إلى تكوين تراكمات .

يصف نسيج الصخر العلاقة بين الحبيبات أو الشظايا الفردية التي تُكوّن الصخر. تشمل أنسجة الصخور الرسوبية درجة الفرز والتدرج والشكل والاستدارة للشظايا. ^{[ 22 ]} أما أنسجة الصخور المتحولة فتشمل تلك المتعلقة بتوقيت نمو المعادن المتحولة الكبيرة بالنسبة لمرحلة التشوه - قبل التشوه ( بورفيروكلاست) - بعد التشوه (بورفيروبلاست) . ^{[ 23 ]} وتشمل أنسجة الصخور النارية خصائص مثل شكل الحبيبات، الذي يتراوح من البلورات ذات الأشكال البلورية المثالية ( كاملة التبلور ) إلى البلورات غير المنتظمة (غير منتظمة التبلور)، وما إذا كان الصخر يُظهر أحجامًا بلورية غير متجانسة للغاية ( بورفيري )، أو ما إذا كانت الحبيبات متراصفة (وهو ما يُوصف بأنه نسيج تراخيتي ). ^{[ 24 ]}

غالبًا ما تحتوي الصخور على تراكيب دقيقة (أصغر من حجم النتوء الصخري الواحد). في الصخور الرسوبية، قد تشمل هذه التراكيب علامات القاع ، وعلامات التموج ، وتشققات الطين، والطبقات المتقاطعة . تُسجَّل هذه التراكيب لأنها عادةً ما تكون سمة مميزة لبيئة ترسيب معينة ، وقد توفر معلومات عن اتجاهات التيارات القديمة. ^{[ 25 ]} في الصخور المتحولة المرتبطة بالمستويات العميقة لمناطق الصدوع ، تُستخدم التراكيب الدقيقة، مثل البودينات غير المتناظرة ^{[ 26 ]} والطيات الدقيقة، لتحديد اتجاه الإزاحة عبر المنطقة. ^{[ 27 ]} في الصخور النارية، تُلاحَظ التراكيب الدقيقة في الغالب في الحمم البركانية ، مثل تدفقات باهويوي مقابل تدفقات بازلت آآ، ^{[ 28 ]} والوسائد البركانية التي تُظهر ثورانًا داخل مسطح مائي أو تحت الجليد. ^{[ 29 ] [ 30 ] [ 31 ]}

يمكن أيضًا تصنيف المواد السطحية غير المتماسكة إلى أنواع صخرية. ويُحدد هذا التصنيف بحجم الحبيبات وتكوينها، وغالبًا ما يرتبط بتفسير لكيفية تشكل الوحدة. ومن بين الأنواع الصخرية السطحية التي يمكن تصنيفها: الرواسب البحيرية ، والساحلية، والنهرية ، والريحية ، والجليدية ، والبركانية الحديثة. ومن أمثلة تصنيفات الأنواع الصخرية السطحية التي تستخدمها هيئة المسح الجيولوجي الأمريكية : "الرواسب الجليدية الطينية "، و"رواسب البحيرات المالحة"، و"الرواسب الريحية الخشنة ( الكثبان الرملية )". ^{[ 32 ]}