ساختارهای تکتونیکی و کوهزایی
مجموعه‌ی فرآیندهای را که سبب تغییر شکل فیزیکی و تغییر در ساخت اولیه‌ی سنگ‌ها می‌شود، فرآیندهای ساختمانی گویند. فرآیندهای ساختمانی باعث ایجاد ساخت‌های جدید (ساخت ثانویه) و متنوعی در پوسته‌ی زمین می‌شوند. بخشی از علم زمین‌شناسی که ساخت‌های حاصل از تغییر شکل سنگ‌ها را در ارتباط با فرآیندهای ایجاد کننده‌ی آن‌ها بررسی می‌کند تکتونیک یا زمین ساخت می‌نامند.
فشار و دما از عوامل اصلی دگرگونی‌اند، در فرآیندهای ساختمانی نیز اهمیت اساسی دارند. مدت زمان وارد شدن فشار، عامل سوم موثر در فرایند های ساختمانی است. بنابراین، در فرآیندهای ساختمانی همواره اثر عوامل سه گانه‌ی فشار، دما و زمان بررسی می‌شود. چون طرز اثر این عوامل عموماً به طور مستقیم در طبیعت قابل مشاهده نیست، آن را با مدل‌هایی کم و بیش مشابه با حالات طبیعی در آزمایشگاه بررسی می‌کنند.
بررسی رفتار سنگ‌ها در آزمایشگاه نشان داده است که تغییر شکل سنگ‌ها به دو صورت خمیری و شکننده صورت می‌گیرد و عوامل متعددی همچون ترکیب و بافت سنگ، فشار، دمای محیط و آب در میزان این‌گونه تغییرات نقش مهمی دارند.
ساخت‌های اولیه
ساخت‌هایی را که به هنگام تشکیل ساخت اولیه سنگ گویند. به طور مثال، ساخت‌های گدازه‌ای، آذرآواری، صفحه‌ای (سیل و دایک) و توده‌ای (باتولیت) ساخت های اولیه سنگ‌های آذرین و لایه‌بندی مهمترین ساخت اولیه سنگ‌های رسوبی به حساب می‌آیند. چون در این فصل ساخت‌های ثانویه سنگ‌های رسوبی مورد مطالعه قرار می‌گیرد، شرح بیشتری درباره‌ی ساخت اولیه سنگ‌های رسوبی آورده می‌شود.
در یک محیط رسوبی مواد رسوبی به صورت لایههای موازی بر روی هم ته نشین می‌شوند و پس از سخت شدن این لایه‌ها، سنگ‌های رسوبی ایجاد می‌شوند. هر لایه یا طبقه، جسم ورقه مانندی است که طول و عرض آن در مقایسه با ضخامتش بسیار زیاد است. ضخامت هر لایه ممکن است کمتر از یک سانتیمتر یا بیش از یک متر باشد و به وسیله‌ی سطحی به نام سطح لایه‌بندی از لایه‌ی مجاور خود جدا می‌شود. دو لایه‌ی مجاور ممکن است از نظر بافت (اندازه ذرات)، جنس، رنگ و … با یکدیگر متفاوت باشند (شکل ۱).
شکل ۱- چه تفاوت‌هایی بین لایه‌هاى این منطقه می‌بینید؟
فکر کنید
آیا همیشه گسترش افقی یک لایه از نظر جنس و بافت یکسان است؟
ساخت‌های ثانویه
با وارد شدن تنش به لایههای افقی، ساخت اولیه (لایه‌بندی) از حالت افقی خارج شده و ساخت‌های ثانویه را به وجود می‌آورند چین خوردگی‌ها و شکستگی‌ها.
تنش
چنانکه می‌دانید، یکی از خصوصیات نیرو، تغییر شکل دادن اجسام است. همچنین، می‌دانید نیروی وارد به سطح معین را فشار گویند. هرگاه جسمی تحت تاثیر نیروی از خارج قرار گیرد، داخلی اسمم نیروی به وجود می‌آید که با نیروی خارجی مقابله می‌کند، این نیروی داخلی را تنش گویند که عامل اصلی تغییر شکل در سنگ‌ها به حساب می‌آید.
تنش‌های ایجاد شده در سنگ به یکی از صورت فشاری، کششی یا برشی‌اند. فیلم‌های خارجی که به سمت هم عمل نمایند در داخل سنگ تنش‌های فشاری ایجاد می‌کنند، در جایی که نیروهای خارجی از هم دور شوند باعث ایجاد تنش های کششی می‌شوند و وقتی جسمی تحت تأثیر نیروهای برشی قرار گیرد (مشابه حرکت لبه‌های قیچی) در مقاطع آن تنش های برشی به وجود می آید (شکل ۲).
شکل ۲
مواد جامد بر اثر تنش تغییر شکل می‌دهند. پس از رفع تنش، ماده‌ی تغییر شکل یافته مایل است که به حالت اول باز گشت کند. نوع و مقدار تغییر شکل به مقدار بازگشت به حالت اول در مواد مختلف متفاوت است. ماده ای که پس از رفع تنش به حالت اول خود بازگردد کشسان یا الاستیک و ماده‌ای که پس از رفع تنش تغییر شکل اش برگشت ناپذیر باشد خمیرسان و پلاستیک نامیده می‌شود. تغییر شکل مواد طبیعی در شرایط مختلف کشسان یا خمیرسان یا ترکیبی از آن دو است. وقتی جسمی تحت تنش قرار گیرد ابتدا از خود حالت کشسان نشان می‌دهد، ولی با افزایش تنش به مرحله‌ای می‌رسد که در آن همه یا قسمتی از تغییر شکل جسم، غیر قابل برگشت می‌شود (حد کش‌سانی). از این حد به بعد پس از رفع تنش جسم حالت خمیری نشان می‌دهد و کاملا به حالت اولیه بر نمی‌گردد؛ با افزایش بیشتر تنش، مرحله‌ای می‌رسد که در آن ماده تاب مقاومت ندارد و می‌شکند.
فکر کنید
در چه صورت تنش وارد به یک قطعه شیشه به جای شکستن، در آن تغییر شکل خمیری به وجود می‌آورد؟
بیشترین سنگ‌ها در برابر تنش ابتدا واکنشی از خود نشان می‌دهند که چندان قابل رؤیت نیست ولی با ادامه‌ی تنش ممکن است واکنش به صورت خمیری باشد، مثلاً وقتی که سنگ‌ها چی می‌خورند؛ یا به صورت شکننده باشد مانند وقتی که در سنگ‌ها درز یا گسل به وجود می‌آید. نوع واکنش در برابر تنش به عواملی چون فشار همه جانبه، دما، زمان، آب یا محلول‌های دیگر بستگی دارد.
• انتظار دارید در هر یک از حالت‌های زیر سنگ‌ها به چه نوع واکنشی از خود نشان دهند؟
| خمیری | شکستگی | |
| – سنگ در اعماق زمین قرار دارد. – سنگ در روی زمین قرار دارد. – سنگ در محل بسیار گرمی قرار دارد. – تنش به طور ناگهانی به سنگ وارد می‌شود. – تنش در مدت زمان طولانی و به آرامی به سنگ وارد می‌شود. – سنگ آبدار است. – سنگ خشک است. |
چین خوردگی: به طور کلی چین‌ها را می‌توان خمیدگی‌های موجود در سنگ‌ها بر اثر رفتار خمیری دانست. چین‌ها فقط باعث تغییر وضعیت لایههای سنگی در فضا می‌شوند، و ممکن است که چند سانتیمتر تا چندین کیلومتر طول و عرض داشته باشند.
انواع چین
اگر قسمتی از لایههای رسوبی از حالت افقی خارج شوند و پایین‌تر یا بالاتر از سطح اصلی قرار گیرند چین را تک شیب (شکل ۳- الف) و اگر لایههای سنگی طوری خم شوند که لایههای قدیمی‌تر در مرکز چین قرار گیرند، چین را تاقدیس می‌نامند (شکل ۳- ب) در صورتی که لایههای جدید در مرکز چین قرار گیرند، چین را ناودیس گویند (شکل ۳- ج).
شکل ۳- انواع چین
شکستگی‌ها
شکستگی‌ها، ساخت‌های ثانویه هستند که به دو صورت درز و گسل نمایان می‌شوند.
درزها و گسل‌ها در مطالعات زمین‌شناسی اهمیت ویژه‌ای دارند. به هنگام ساختن جاده‌ها، سدها، تونل‌ها و سایر سازه‌های مهندسی، آگاهی از وضعیت درزها و گسل‌ها بسیار حائز اهمیت است. از نظر تجمع آب زیرزمینی و ذخایر نفت و گاز نیز درزها و گسل‌ها اهمیت دارند و در تشکیل کانسار‌های گرمابی عامل مهمی به حساب می‌آیند.
درز: به نوعی شکستگی گفته می‌شود که، سنگ‌های دو طرف سطح درز نسبت به هم جابجا نشده باشند (شکل ۴). درزها را از نظر های مختلف تقسیم‌بندی می‌کنند. اگر موقعیت صفحه‌ی درز را نسبت به صفحه افق در نظر بگیریم، می‌توان آن‌ها را به انواع قائم، افقی و مایل تقسیم‌بندی کرد.
گسل‌ها: گسل‌ها شکستگی‌هایی هستند که در آن، سنگ‌های طرفین شکستگی نسبت به هم لغزش پیدا کرده‌اند. مقدار لغزش از حدود یک سانتیمتر تا چند کیلومتر تغییر می‌کند.
شکل ۴- نمایی از درزه که با ایجاد شکستگی دو سنگ آشکار شده است.
سطح گسل: سطحی که شکستگی و جابجایی در امتداد حالت اتفاق افتاده است سطح گسل نام دارد. سطح گسل ممکن است قائم، مایل و یا افقی باشد. در گسل‌هایی که سطح گسل مایل است طبقات روی گسل را فرادیواره و طبقات سنگی زیر سطح گسل را فرودیواره می‌نامند.
شکل ۵- مشخصات گسل
انواع گسل
اگر سطح گسل مایل باشد، گسل را شیب لغز می‌نامند که ممکن است عادی یا معکوس باشد. در صورتی که فرادیواره نسبت به فرودیواره به طرف پایین حرکت کرده باشد یا فرودیواره نسبت به فرادیواره به سمت بالا حرکت کرده باشد، گسل را عادی گویند (شکل ۶- الف).
در صورتی که فرادیواره نسبت به فرودیواره به سمت بالا یا فرودیواره نسبت به فرادیواره به سمت پایین حرکت کرده باشد، گسل را رانده یا معکوس گویند (شکل ۶- ب). اگر در گستره‌ای راننده مقدار جابجایی بیش از یک متر و زاویه‌ی سطح گسل کمتر از ۱۰ درجه باشد، گسل را روراندگی یا رورانده گویند (شکل ۶- ج). گاهی بر اثر تنش برشی، لغزش سنگ‌ها در امتداد سطح گسل اتفاق می‌افتد، در این صورت گسل را امتداد لغز گویند (شکل ۶- د).
شکل ۶- اقسام گسل ساده
شکل ۷_ الف_ گسل عادی
شکل ۷_ ب_ گسل عادی- جنوب غرب فیروز کوه
در بخش‌هایی از پوسته زمین که تحت تأثیر تنش‌های کششی قرار دارند، ممکن است تعدادی گسل‌های عادی موازی هم ایجاد شوند و به این ترتیب، بخش‌هایی از پوسته پایین بیفتد و ساختی به نام گرابن (پایین افتادگی) را بسازد و بخش‌های بالا رود و ساختی به نام هورست (بالا راندگی) را بسازد (شکل ۸).
شکل ۸_ گرابن (پایین افتادگی) و هورست (بالا راندگی)
