5 ویژگی سنگ ها

در علم زمین شناسی، سنگ (Rock یا Stone) به هر ماده جامد و طبیعی گفته می شود که از یک یا چند کانی (ماده معدنی)، عناصر شیمیایی و یا ترکیبی از هر دو تشکیل شده باشد. زمین شناسان سنگ ها را بر اساس منشأ پیدایش، ترکیبات و بافت آن ها طبقه بندی می کنند.

سنگ ها واحد اساسی و سازنده «سنگ کره» یا لیتوسفر (Lithosphere) زمین هستند. لیتوسفر خارجی ترین لایه جامد سیاره ماست که از پوسته شکننده زمین و بخش بالایی گوشته تشکیل شده است. ضخامت لیتوسفر حدود ۱۰۰ کیلومتر (۶۰ مایل) است، اگرچه این ضخامت بسته به موقعیت جغرافیایی تغییر می کند. به عنوان مثال، لیتوسفر در پشته های میانی اقیانوس (جایی که پوسته جدید در حال شکل گیری است) در نازک ترین حالت خود قرار دارد و در سپرهای قاره ای (جایی که پوسته قدیمی در حال بازیافت است) به ضخیم ترین حالت خود می رسد. جالب است بدانید که در کشور عزیزمان ایران، به دلیل برخورد صفحات تکتونیکی عربستان و اوراسیا (که منجر به پیدایش رشته کوه زاگرس شده)، ضخامت پوسته در برخی مناطق بسیار زیاد است.

به طور کلی، پوسته زمین حالت لایه لایه دارد؛ معمولاً سنگ های رسوبی در بالاترین لایه، سنگ های دگرگونی در مرکز و سنگ های بازالتی و آذرین در پایین ترین لایه قرار گرفته اند. این سنگ ها (به استثنای شیشه آتشفشانی یا ابسیدین و زغال سنگ که ساختار بلوری ندارند) از کانی های مختلفی ساخته شده اند که ویژگی های منحصربه فردی به آن ها می بخشند.

اما این ویژگی ها دقیقاً چه هستند و چه اطلاعاتی درباره یک سنگ به ما می دهند؟ بیایید عمیق تر به این موضوع بپردازیم و ۵ ویژگی اصلی و بسیار مهم سنگ ها را بررسی کنیم.

۵ ویژگی اصلی سنگ ها که باید بشناسید

برای شناسایی دقیق و درک بهتر دنیای شگفت انگیز سنگ ها، زمین شناسان به ویژگی های فیزیکی و ظاهری خاصی توجه می کنند؛ در ادامه با ۵ ویژگی اصلی و کلیدی سنگ ها آشنا می شویم که شناخت آن ها برای هر علاقه مندی ضروری است.

۱. سختی

شاید بتوان گفت «سختی» مهم ترین ویژگی یک سنگ است، زیرا معیاری است برای اندازه گیری مقاومت سنگ در برابر ساییدگی، خراش برداشتن و خرد شدن. سختی یک سنگ مستقیماً به ترکیبات کانی شناسی و بافت آن بستگی دارد.

«مقیاس سختی موهس» (Mohs Scale of Hardness) رایج ترین روش برای اندازه گیری سختی سنگ ها و کانی ها در سراسر جهان است. این مقیاس در سال ۱۸۱۲ توسط یک کانی شناس آلمانی به نام فریدریش موهس ابداع شد و اساس کار آن، توانایی یک ماده برای ایجاد خراش روی ماده دیگر است. این مقیاس لگاریتمی است؛ به این معنا که هر یک درجه افزایش در سختی، نشان دهنده افزایش چشمگیر و چند برابری مقاومت در برابر خراشیدگی است.

مقیاس موهس از عدد ۱ (نرم ترین) تا ۱۰ (سخت ترین) درجه بندی می شود.

آزمایش سختی سنگ به این صورت است که از اشیایی با سختیِ از پیش مشخص شده، برای خراشیدن سطح سنگ مورد نظر استفاده می شود. اگر سنگی که در حال آزمایش آن هستید از شیء آزمایش کننده سخت تر باشد، روی سنگ هیچ خراشی ایجاد نخواهد شد.

مقیاس سختی موهس و کانی های شاخص آن به شرح زیر است:

1. تالک (Talc): نرم ترین کانی با درجه سختی ۱. به راحتی با ناخن دست خراشیده می شود.
2. ژیپس یا گچ (Gypsum): کمی سخت تر با درجه ۲. با ناخن خراش برمی دارد اما با یک سکه مسی (مثل سکه های قدیمی) راحت تر خط می افتد.
3. کلسیت (Calcite): درجه سختی ۳. با یک چاقوی استیل معمولی یا میخ آهنی خراشیده می شود.
4. فلوریت (Fluorite): درجه سختی ۴.
5. آپاتیت (Apatite): درجه سختی ۵. (یک تکه شیشه معمولی معمولاً سختی حدود ۵.۵ دارد).
6. فلدسپار (Feldspar): درجه سختی ۶. (می تواند روی شیشه خط بیندازد).
7. کوارتز یا دُرّ کوهی (Quartz): درجه سختی ۷.
8. توپاز (Topaz): درجه سختی ۸.
9. کرندوم یا یاقوت (Corundum): درجه سختی ۹.
10. الماس (Diamond): سخت ترین کانی شناخته شده با درجه ۱۰. الماس تنها و تنها توسط یک الماس دیگر خراشیده می شود.

بنابراین، بسته به ترکیب شیمیایی و بافت، سختی یک سنگ می تواند از بسیار نرم تا بسیار سخت متغیر باشد. معمولاً سنگ های دگرگونی بسیار سخت هستند، سنگ های رسوبی بسیار نرم ترند، و سنگ های آذرین بسته به ترکیبشان می توانند سخت یا نرم باشند.

۲. جلا یا درخشندگی

جلا به نحوه بازتاب نور از سطح سنگ گفته می شود و یکی از ویژگی های کلیدی برای شناسایی سنگ ها به شمار می رود. سنگ ها و کانی ها به طور کلی دارای دو نوع جلای اصلی هستند: فلزی و غیرفلزی.

• جلای فلزی (Metallic Luster): این سنگ ها براق هستند و دقیقاً شبیه به فلزات به نظر می رسند (مانند گالن یا پیریت که به طلای احمق ها معروف است).
• جلای غیرفلزی (Non-metallic Luster): مات تر هستند و بازه وسیعی دارند. می توانند جلای مرواریدی، ابریشمی، خاکی (مانند خاک رس) یا شیشه ای (مانند کوارتز) داشته باشند.

بیشتر سنگ هایی که در طبیعت پیدا می کنید جلای غیرفلزی دارند، اما سنگ های حاوی کانی هایی مانند طلا، نقره یا مس دارای جلای فلزی زیبایی هستند.

۳. رنگ

اگرچه بسیاری از سنگ ها طیف هایی از رنگ خاکستری دارند، اما برخی از آن ها می توانند به طور شگفت انگیزی رنگارنگ باشند. رنگ یک سنگ توسط ترکیبات شیمیایی موجود در آن تعیین می شود.

برای مثال، رنگ سبز در برخی سنگ ها ناشی از وجود کانی هایی مانند کلریت (Chlorite) است، در حالی که رنگ قرمز و اُخرایی در سنگ های دیگر به دلیل وجود کانی های اکسید آهن مانند هماتیت (Hematite) است. (اگر به جزیره هرمز در خلیج فارس یا کوه های آلاداغ لار در زنجان سفر کرده باشید، این پالت رنگی شگفت انگیز ناشی از اکسیدهای آهن و سایر ترکیبات شیمیایی را به چشم دیده اید).

سنگ ها همچنین می توانند ترکیبی از چندین رنگ باشند. حتی برخی از سنگ ها زمانی که در معرض هوا قرار می گیرند (اکسید می شوند) یا زمانی که حرارت می بینند، تغییر رنگ می دهند. رنگ معمولاً در کنار سایر ویژگی ها مانند سختی و جلا، برای شناسایی دقیق سنگ استفاده می شود.

۴. اثر خاکه یا رنگ خاکه

رنگ خاکه، در واقع رنگِ سنگ در حالت پودر شده است. برای به دست آوردن رنگ خاکه، سنگ را روی یک سطح چینی بدون لعاب (مانند پشت یک کاشی سفید و مات) می کشند تا پودر شود. سپس رنگ پودر به جا مانده روی کاشی را با جداول استاندارد رنگ خاکه مقایسه می کنند.

شاید شگفت زده شوید اگر بدانید که دو سنگ با رنگ ظاهری یکسان، می توانند رنگ خاکه کاملاً متفاوتی داشته باشند! مهم تر از آن، رنگ ظاهر خود سنگ ممکن است با رنگ خاکه اش متفاوت باشد. مثلاً یک سنگ ممکن است در ظاهر سبز تیره یا سیاه باشد، اما خاکه ای به رنگ سفید یا سبز روشن از خود به جا بگذارد. نمونه بارز آن کانی هماتیت است که در ظاهر سیاه یا نقره ای است، اما خاکه آن همیشه قرمز آجری یا خونی رنگ است.

۵. رَخ، شکاف پذیری یا کلیواژ

رخ یا شکاف پذیری سنگ، به نحوه شکستن آن هنگام وارد شدن ضربه گفته می شود. برخی سنگ ها دارای رخ کاملاً مشخص و واضحی هستند، در حالی که برخی دیگر این ویژگی را ندارند.

رخ یک سنگ توسط نحوه چیدمان اتم ها در ساختار بلوری آن تعیین می شود. وقتی سنگی دارای رخ مشخصی است، به این معنی است که اتم های آن به شکل ورقه ای یا لایه ای چیده شده اند و پیوند بین این لایه ها ضعیف است، بنابراین به راحتی می توانند روی هم بلغزند و از هم جدا شوند (مانند کانی میکا که به راحتی مثل ورقه های دفترچه از هم جدا می شود).

سنگ هایی که رخ مشخصی دارند، در امتداد این ورقه ها یا صفحات می شکنند و سطوح صاف، صیقلی و هندسی ایجاد می کنند. در مقابل، سنگ هایی که فاقد رخ مشخص هستند (مثل کوارتز)، هنگام ضربه دیدن به صورت نامنظم و تصادفی می شکنند که در زمین شناسی به این حالت «شکستگی» (Fracture) می گویند. یک راه برای آزمایش رخ، ضربه زدن به سنگ با یک چکش زمین شناسی و مشاهده شکل هندسی قطعات خرد شده است.

انواع مختلف سنگ ها کدامند و چه مثال هایی دارند؟

سنگ ها بر اساس فرآیند شکل گیری و منشأ پیدایش به ۳ دسته اصلی تقسیم می شوند: آذرین، رسوبی و دگرگونی.

• سنگ های آذرین (Igneous): از سرد و جامد شدن گدازه (لاوا) یا ماگما به وجود می آیند. مثال: گرانیت، ابسیدین و بازالت.
• سنگ های رسوبی (Sedimentary): از ذرات و تکه های سایر سنگ ها، مواد معدنی یا بقایای موجودات زنده تشکیل می شوند که در طول زمان روی هم انباشته و سیمانی شده اند. مثال: ماسه سنگ، شیل و سنگ آهک.
• سنگ های دگرگونی (Metamorphic): از سنگ های دیگری (آذرین یا رسوبی) به وجود می آیند که تحت تأثیر گرما و فشار بسیار زیاد در اعماق زمین تغییر ماهیت داده اند. مثال: سنگ مرمر، اسلیت (سنگ لوح) و نایس.

۵ ویژگی اصلی یک سنگ چیست؟

۵ ویژگی اصلی سنگ ها عبارتند از: رنگ، رنگ خاکه، رخ (شکاف پذیری)، جلا و سختی. زمین شناسان و علاقه مندان به سنگ از ترکیب این ویژگی ها برای شناسایی دقیق نمونه ها استفاده می کنند.

موارد استفاده از سنگ ها و کانی ها چیست؟

سنگ ها و کانی ها برای اهداف بسیار متنوعی از جمله ساخت و ساز، ساخت جواهرات و دکوراسیون استفاده می شوند. کاربرد آن ها کاملاً به نوع سنگ یا کانی بستگی دارد. به عنوان مثال، در ایران از سنگ تراورتن و گرانیت به طور گسترده برای نمای ساختمان ها و کف سازی استفاده می شود، در حالی که الماس، فیروزه نیشابور یا عقیق برای ساخت جواهرات گران بها کاربرد دارند.

تفاوت بین سنگ (Rock) و کانی (Mineral) چیست؟

یک سنگ معمولاً مجموعه ای از دو یا چند کانی است که در کنار هم قرار گرفته اند؛ اما یک کانی، ماده ای طبیعی، جامد، غیرآلی (معدنی) است که دارای ترکیب شیمیایی مشخص و ساختار بلوری منظم و منحصربه فردی می باشد. (به زبان ساده، کانی ها مواد اولیه و آجرِ سازنده سنگ ها هستند).

ویژگی های سنگ های آذرین چیست؟

برخی از ویژگی های بارز سنگ های آذرین عبارتند از:

• آن ها به هیچ وجه حاوی فسیل (سنگواره) نیستند (زیرا گرمای ماگما هر موجود زنده ای را ذوب می کند).
• در اندازه ها و شکل های بسیار متفاوتی یافت می شوند.
• بافتی شیشه ای یا بلورین (کریستالی) دارند.
• از انجماد ماگما (درون زمین) یا گدازه (روی سطح زمین) شکل می گیرند.
• بسته به کانی های تشکیل دهنده شان، طیف گسترده ای از رنگ ها را شامل می شوند.
• سنگ های آذرین بر اساس نحوه تشکیل به دو دسته «درونی» (Intrusive – سرد شدن کُند در زیر زمین) و «بیرونی» (Extrusive – سرد شدن سریع روی سطح زمین) طبقه بندی می شوند.

ویژگی های سنگ های رسوبی چیست؟

• این سنگ ها معمولاً نرم تر از سنگ های آذرین هستند و به راحتی دچار فرسایش می شوند.
• ظاهری لایه لایه (چینه بندی شده) دارند، زیرا رسوبات در طول میلیون ها سال لایه به لایه روی هم ته نشین شده اند.
• به دلیل نوع رسوباتی که از آن ها ساخته شده اند، بیشتر به رنگ های خاکستری، قهوه ای، کرم یا اُخرایی دیده می شوند.
• اغلب حاوی فسیل هستند، زیرا در محیط هایی (مانند کف دریاها و دریاچه های باستانی) تشکیل می شوند که حیات گیاهی و جانوری در آن ها جریان داشته است (مانند کوه های زاگرس که سرشار از فسیل های دریایی است).
• سه نوع اصلی سنگ های رسوبی عبارتند از: آواری (Clastic)، شیمیایی (Chemical) و آلی/زیستی (Organic).

ویژگی های سنگ های دگرگونی چیست؟

• این سنگ ها بافت بسیار سختی دارند.
• زمانی تشکیل می شوند که سنگ های اولیه در معرض دما و فشار بسیار بالایی قرار می گیرند که این امر می تواند ساختار و ترکیب کانی شناسی آن ها را کاملاً دگرگون کند.
• بسته به کانی های موجود در آن ها، در رنگ های بسیار متنوعی یافت می شوند.
• نکته افزوده علمی: اگرچه در بسیاری از موارد ظاهری بدون لایه دارند، اما به طور کلی سنگ های دگرگونی به دو دسته اصلی تقسیم می شوند: برگه وار یا فولیه دار (Foliated – که تحت فشار، مواد معدنی آن به شکل نوارهای موازی درآمده و ظاهری لایه مانند پیدا می کنند، مثل سنگ نایس) و بدون برگه (Non-foliated – که ساختار بلوری یکدست دارند، مثل سنگ مرمر).

نتیجه گیری

سنگ ها صرفاً تکه های بی جان طبیعت نیستند؛ آن ها راویان خاموش تاریخ پرفراز و نشیب سیاره ما به شمار می روند. همان طور که بررسی کردیم، با شناخت ۵ ویژگی اصلی یعنی سختی، جلا، رنگ، اثر خاکه و رخ، می توانیم زبان این راویان خاموش را رمزگشایی کنیم و به هویت، ترکیبات و سرگذشت آن ها پی ببریم. از سنگ های آذرینی که از دل آتشین آتشفشان ها متولد می شوند، تا سنگ های رسوبی که میلیون ها سال خاطرات زمین و فسیل ها را در دل خود حفظ کرده اند و سنگ های دگرگونی که نماد مقاومت در برابر فشار و حرارت اند؛ هر کدام نقش مهمی در شکل گیری لیتوسفر و البته زندگی روزمره ما انسان ها دارند.

دفعه بعد که در طبیعت قدم می زنید و سنگی توجه شما را جلب می کند، می دانید که در حال نگاه کردن به یک قطعه از پازل پیچیده و شگفت انگیز معماری زمین هستید؛ سنگی که شاید روزی در نمای یک ساختمان زیبا به کار رود یا به عنوان نگینی درخشان در یک جواهر خودنمایی کند.