التحول الجسدي

التحول الصخري (من الكلمتين اليونانيتين μετά metá بمعنى "تغيير" و σῶμα sôma بمعنى "جسم") هو التغير الكيميائي الذي يطرأ على الصخور بفعل السوائل الحرارية المائية وغيرها. ^{[ 1 ]} ويُعرَّف تقليديًا بأنه تحول صخري يتضمن تغييرًا في التركيب الكيميائي، باستثناء المكونات المتطايرة. ^{[ 2 ]} وهو استبدال صخرة بأخرى ذات تركيب معدني وكيميائي مختلف. تذوب المعادن المكونة للصخور وتترسب تكوينات معدنية جديدة مكانها. يحدث الذوبان والترسيب في آنٍ واحد، وتبقى الصخرة صلبة.

من مرادفات كلمة "التحول الجسدي" (metasomatism) مصطلحا "التحول الجسدي" (metasomatosis) ^{[ 3 ]} و "العملية التحولية" (metasomatosis ) . ويمكن استخدام كلمة "التحول الجسدي " (metasomatose) كاسم لأنواع محددة من التحول الجسدي (على سبيل المثال، التحول الجسدي الناتج عن المغنيسيوم والتحول الجسدي الناتج عن الصوديوم ). ^{[ 4 ]}

يمكن أن يحدث التحول الصخري عن طريق تأثير السوائل الحرارية المائية من مصدر ناري أو متحول .

في البيئة النارية ، يُنتج التحول الصخري صخور السكارن والجريزن ، وقد يؤثر على صخور الهورنفلس في منطقة التحول التماسي المجاورة لكتلة صخرية متداخلة . في البيئة المتحولة، ينجم التحول الصخري عن انتقال الكتلة من حجم من الصخور المتحولة ذات إجهاد ودرجة حرارة أعلى إلى منطقة ذات إجهاد ودرجة حرارة أقل، حيث تعمل المحاليل الحرارية المائية المتحولة كمذيب . يمكن تصور ذلك على أنه فقدان الصخور المتحولة داخل القشرة الأرضية العميقة للسوائل والمكونات المعدنية الذائبة مع تحلل المعادن المائية، حيث يتسرب هذا السائل إلى المستويات الضحلة من القشرة الأرضية ليُغير التركيب الكيميائي لهذه الصخور.

تشير هذه الآلية إلى أن التحول الصخري هو سلوك نظام مفتوح، وهو يختلف عن التحول الصخري التقليدي الذي يمثل تغيرًا معدنيًا في الموقع للصخر دون تغيير ملحوظ في تركيبه الكيميائي. ولأن التحول الصخري يتطلب عادةً وجود الماء لتسهيل تفاعلاته، فإنه غالبًا ما يصاحبه التحول الصخري.

علاوة على ذلك، ولأن التحول الصخري عملية انتقال كتلي، فإنه لا يقتصر على الصخور التي تتغير بإضافة عناصر كيميائية ومعادن أو مركبات مائية . في جميع الحالات، يتطلب إنتاج صخر متحول صخري تحول صخري آخر، ولو كان ذلك فقط من خلال تفاعلات التجفيف مع تغير كيميائي طفيف. ويتضح هذا جليًا في رواسب خام الذهب ، التي تُعد نتاج تركيز مكثف للسوائل المشتقة من كيلومترات مكعبة عديدة من القشرة الأرضية المجففة في مناطق قص وعروق رقيقة، غالبًا ما تكون متحولة صخريًا ومتغيرة للغاية . غالبًا ما تكون منطقة المصدر غير متأثرة كيميائيًا إلى حد كبير مقارنةً بمناطق القص المتغيرة والمُرطبة للغاية، ولكن لا بد أن كليهما قد خضع لتحول صخري متكامل.

تُعدّ عملية التحول الصخري أكثر تعقيدًا في وشاح الأرض ، إذ يمكن أن يتغير تركيب البيريدوتيت عند درجات الحرارة العالية بفعل تسرب صهارة الكربونات والسيليكات ، والسوائل الغنية بثاني أكسيد الكربون والماء، كما ناقش ذلك لوث (2003). ^{[ 5 ]} يُعتقد أن التحول الصخري ذو أهمية خاصة في تغيير تركيب بيريدوتيت الوشاح أسفل الأقواس الجزرية ، حيث يُدفع الماء خارج الغلاف الصخري المحيطي أثناء عملية الاندساس . كما يُعتبر التحول الصخري عاملًا حاسمًا في إثراء مناطق المصدر لبعض الصهارة غير المشبعة بالسيليكا . غالبًا ما يُعتقد أن صهارة الكربوناتيت مسؤولة عن إثراء بيريدوتيت الوشاح بالعناصر غير المتوافقة .

يمكن أن تتشابه عملية التحول الصخري مع عمليات داخلية أخرى، وتتميز بأربع سمات رئيسية. ^{[ 6 ]} أولها استبدال الأيونات في المعادن ، والذي قد يحدث نتيجة ترسب معادن جديدة بالتزامن مع ذوبان المعادن الموجودة. ^{[ 6 ]} أما السمة الثانية المستخدمة لتحديد التحول الصخري فهي الحفاظ على الصخور في حالتها الصلبة أثناء عملية الاستبدال. ^{[ 6 ]} والسمة المميزة الثالثة هي التحول المتساوي التركيب الكيميائي، أي إضافة أو إزالة العناصر الرئيسية الأخرى غير الماء (H₂O ₎ وثاني أكسيد الكربون (CO₂ ₎ . ^{[ 6 ]} أما السمة الأخيرة فهي المناطق المتميزة للتحول الصخري. تتشكل هذه المناطق من النشاط الصهاري والتحول الصخري، وتشكل نمطًا مميزًا لعمود التحول الصخري. ^{[ 6 ]}

يمكن أن تكون الصخور المتحولة شديدة التنوع. في كثير من الأحيان، تكون الصخور المتحولة متغيرة بشكل واسع ولكن بشكل ضعيف ، بحيث يكون الدليل الوحيد على التغير هو التبييض أو تغير اللون أو تغير بلورية المعادن الميكا.

في مثل هذه الحالات، غالباً ما يتطلب توصيف التغيرات فحصاً مجهرياً للتجمع المعدني للصخور لتوصيف المعادن، وأي نمو معدني إضافي، والتغيرات في معادن الصخور الأصلية، وما إلى ذلك.

في بعض الحالات ، يمكن العثور على أدلة جيولوجية كيميائية على عمليات التحول الميتاصوماتي. وعادةً ما يكون ذلك على شكل عناصر متحركة قابلة للذوبان مثل الباريوم والسترونتيوم والروبيديوم والكالسيوم وبعض العناصر الأرضية النادرة . ومع ذلك، لتوصيف التحول بشكل صحيح ، من الضروري مقارنة العينات المتحولة بالعينات غير المتحولة.

عندما تصبح العملية متقدمة للغاية، يمكن أن تشمل الميتاصومات النموذجية ما يلي:

• استبدال الكلوريت أو الميكا للصخور الكاملة في مناطق القص ، مما ينتج عنه صخور أعيد تبلور تركيبها المعدني بالكامل واستبدالها بمعادن مائية مثل الكلوريت والمسكوفيت والسربنتين .
• أنواع الصخور السكارن والسكارنويد، عادة ما تكون مجاورة لتداخلات الجرانيت ومجاورة لليثولوجيات التفاعلية مثل الحجر الجيري والمارل وتكوين الحديد المخطط .
• رواسب الجرايسن داخل حواف الجرانيت والقباب .
• الرودينجيت نموذجي للأوفيوليتات وخاصة عروقها المافية المتحولة إلى سربنتين ، ويحتوي على غارنيت غروسولار-أندراديت، وبيروكسين كلسي، وفيسوفيانيت، وإيبيدوت، وسكابوليت.
• الفينيت ، وهو نوع من أنواع التحول الصخري المرتبط بالصهارة القلوية أو الكربوناتية القوية، يُدخل مجموعة متنوعة من الفلسبارات ، والبيروكسينات الصودية، أو الأمفيبولات، وغالبًا ما يحتوي على معادن غير عادية (مثل الشيفكينيت أو الكولومبيت) التي تتكون من عناصر غير متوافقة عادةً لا تندمج بسهولة في الشبكة البلورية، مثل النيوبيوم والزركونيوم .
• ^{الألبيت، من} استبدال البلاجيوكلاز بالألبيت ( الألبيتيز ) ^[ 7 ^{] [ 8 ]}

يمكن أن تكون تأثيرات التحول الصخري في البيريدوتيت الوشاحي إما ظاهرة أو خفية. في التحول الصخري الخفي، تتغير التركيبات المعدنية، أو تتركز العناصر الدخيلة على حدود الحبيبات، بينما تبدو معادن البيريدوتيت دون تغيير. أما في التحول الصخري الظاهر، فتتشكل معادن جديدة.

قد يحدث التحول الصخري الخفي نتيجة تفاعل الصهارة الصاعدة أو المتسربة مع البيريدوتيت المحيط بها، مما يؤدي إلى تغيير تركيب كل من الصهارة والبيريدوتيت. عند درجات حرارة عالية في الوشاح، يمكن أن يكون الانتشار في الحالة الصلبة فعالاً أيضاً في تغيير تركيب الصخور على امتداد عشرات السنتيمترات المجاورة لقنوات الصهارة: وقد تحتفظ تدرجات التركيب المعدني المجاورة لسدود البيروكسينيت بأدلة على هذه العملية.

قد يؤدي التحول المعدني المودالي إلى تكوين الأمفيبول والفلوغوبيت ، ويُعتبر وجود هذه المعادن في شوائب البيريدوتيت دليلاً قوياً على عمليات التحول المعدني في الوشاح. كما يُعزى تكوين المعادن الأقل شيوعاً في البيريدوتيت، مثل الدولوميت والكالسيت والإلمنيت والروتيل والأرمالكوليت ، إلى التحول المعدني الناتج عن الصهارة أو السوائل.

تُناقش آليتان رئيسيتان لتفسير ظاهرة التحول الصخري في الطبيعة ضمن الأنظمة الجرانيتية. ^{[ 9 ]} هما التحول الصخري الانتشارى، الذي ذُكر في قسم أنواع الصخور المتحولة، والتحول الصخري التسربى. يحدث التسرب في الشقوق أو الكسور التي تُسهّل تدفق السوائل في المناطق ذات النفاذية العالية. ^{[ 9 ]} أما الانتشار فيحدث عندما تتغلغل السوائل في مسام الصخر، ويتحدد ذلك بمسامية الصخر . وتكون الصخور المتأثرة بالتحول الصخري التسربى أقل تأثراً من الصخور المتأثرة بالانتشار، وذلك بسبب تأثيرات التشتت أثناء انتقال السوائل. ^{[ 10 ]}

تُستخدم هاتان الطريقتان بشكل شائع لنقل المواد من منطقة إلى أخرى. وقد تكون هذه المناطق المتأثرة غنية أو فقيرة بالمكونات المنقولة مقارنةً بحالتها قبل التحول الصخري. ^{[ 11 ]} يؤثر التجوية الكيميائية بشدة على مستويات ومحتويات السائل المتحول، وعلى التركيب الكيميائي والجيوكيميائي للعناصر الرئيسية في الرواسب السيليسية الفتاتية. ^{[ 12 ]}

وقد سلطت دراسة الصخور المتغيرة في رواسب الخامات الحرارية المائية الضوء على العديد من أنواع التجمعات المتغيرة المنتشرة والتي تشكل مجموعات متميزة من تأثيرات التحول الميتاصوماتي، والنسيج، والتجمعات المعدنية.

• يحدث التحول البروبيليتي بسبب السوائل الحرارية المائية الحاملة للحديد والكبريت، ويؤدي عادةً إلىتحول الإيبيدوت - الكلوريت - البيريت ، وغالبًا ما يكون مصحوبًا بتحول الهيماتيت والماغنيتيت.
• يحدث تحول الألبيت-الإبيدوت بسبب السوائل الحاملة للسيليكا الغنية بالصوديوم والكالسيوم ، وعادة ما ينتج عنه ألبيت - سيليكا-إبيدوت ضعيف.
• يؤدي التغير البوتاسي ، وهو أمر نموذجي لرواسب النحاس البورفيري والذهب العروقي، إلى إنتاج معادن بوتاسية ميكا مثل البيوتيت في الصخور الغنية بالحديد، وميكا المسكوفيت أو السيريسيت في الصخور الفلسية، وتغير الأورثوكلاز (الأدولاريا)، والذي يكون في كثير من الأحيان واسع الانتشار وينتج عنه حواف عروق متغيرة مميزة بلون وردي سلموني.
• يُعدّ تحوّل الكوارتز-السيريسيت-البيريت ظاهرة شائعة ، حيث تترسب هذه المعادن في عروق أو بشكل منتشر؛ ويحلّ السيريسيت تحديدًا محلّ البلاجيوكلاز والبيوتيت. ويُلاحظ هذا التحوّل في رواسب النحاس البورفيري والموليبدينوم البورفيري.
• يُعدّ التحوّل الطيني ، الشائع في المناطق البعيدة من رواسب البورفيري، تجمّعاً منخفض الحرارة يحوّل الفلسبارات وبعض المعادن الأخرى إلى معادن طينية مثل الكاولينيت والإيليت. ويمكن أن يطغى هذا التحوّل على تجمّعات التحوّل الأقدم ذات درجات الحرارة الأعلى. ^{[ 13 ]}

قد تشمل الأنواع النادرة من السوائل الحرارية المائية سوائل غنية بالكربونات، مما يؤدي إلى تفاعلات كربنة متقدمة في الصخور المضيفة، وهي تفاعلات نموذجية للسيليكات الكلسية ، وسوائل السيليكا والهيماتيت التي ينتج عنها تكوين الجاسبيرويدات ، ورواسب خام المانتو ، ومناطق واسعة من التسييل ، عادةً في طبقات الدولوميت . وتُستبدل المعادن المجهدة والصخور المحيطة بالكتل الجرانيتية ببلورات كبيرة من الأورثوكلاز والكوارتز في مونزونيت الكوارتز في بابوز فلات. ^{[ 14 ]}

• غريسن – صخر جرانيتي شديد التغير أو بيغماتيت 
• هورنفيلس – مجموعة من الصخور المتحولة 
• الدوران الحراري المائي – دوران الماء الناتج عن التبادل الحراري 
• نشأة الخامات – كيف تتشكل الأنواع المختلفة من الرواسب المعدنية داخل قشرة الأرض 
• التحلل الهوائي – مصطلح جيولوجي قديم يشير إلى انبعاث الغازات من الصهارة 
• سكارن – صخور متحولة صلبة، خشنة الحبيبات، متغيرة حرارياً مائياً