MS-GEOLOGIST

بخش اول-كليات

1-1- مقدمه

چينه‌شناسى Stratology مشکل از دو واژه يونانى Strata به معناى چينه و Logy به معنى شناسايى است.چينه‌نگارى Stratigraphy شکل از دو واژه يونانى Strata و graphy به معناى شکل نگاشتن و ترسيم است.

همان‌طور که از معناى دو کلمه بر مى‌آيد اين دو تعريف با هم متفاوتند. در واقع زمين‌شناس ابتدا چينه‌ها را شناسايى و مطالعه مى‌کند (چينه‌شناسى) و سپس با توجه به آنچه از چينه‌ها بدست آورده مبادرت به نگارشتن و ترسيم مى‌نمايند (چينه نگارى Stratigraphy) اما با اينحال اين دو تعريف مکمل و در کنار هم بکار برده مى‌شود.

چينه‌شناسى در تعريف عام، علم مطالعه و شناسايى چينه‌هاست اما در تعريف علمى عبارت است از ˝علم بررسى و مطالعه چينه‌ها و طبقات مختلف زمين و تعيين ارتباط بين آنها مى‌باشد˝، که البته در اين تعريف مطالب زيادى مى‌گنجد از جمله، ارتباطات تکتونيکى، حوادث زمين، تاريخ اين حوادث و تکامل موجودات زنده و ...

امروزه تعاريف ديگرى نيز براى چينه‌شناسى در نظر گرفته‌اند ˝مطالعه و شناخت رخساره‌ها در زمان‌هاى و مکانهاى مختلف و ارتباط آنها با يکديگر˝

- رخساره (Facies) يک سنگ رسوبى بر اساس تعريف گرسلى (Gressly) مجموعه اختصاصات سنگ‌شناسى و فسيل‌شناسى سنگهاى رسوبى گفته مى‌شود. رخساره‌ها گاه به دو گروه تقسيم مى‌کند:

Lithofacies که تنها به بررسى اختصاصات سنگى مى‌پردازد.

Biofacies که در آن به بررسى صفات و خصوصيات زيستى پرداخته مى‌شود. رخساره‌ها معمولاً در دو مقياس ما‌کرو و ميکرو مطالعه مى‌شوند . مطالعه رخساره‌هاى ميکروسکپى يا ميکروفاسيس (Microfacies) اولين بار در سال 1952 توسط پروفسور ژان کوويلير Jean Covillier فرانسوى پيشنهاد شده است.

-1- انشعابات علم چينه‌شناسى

با توجه به اينکه علم چينه‌شناسى امروزه در تمامى گرايشهاى علوم زمين کاربرد دارد لذا با توجه به تکنيک‌ها و روشهاى مورد استفاده، براى اين علم شاخه‌ها و انشعابات مختلفى در نظر گرفته شده که در زير به چند نمونه از آنها اشاره مى‌شود:

- Biostratigraphy چينه‌نگارى زيستى

- Loitho stratigraphy چينه‌نگارى سنگى

- Chrono stratigraphy چينه‌نگارى زمانى

- Sedimento stratigraphy چينه‌نگارى رسوبى

- Dynamic stratigraphy چينه‌نگارى تحرکى

- Chemical stratigraphy چينه‌نگارى شيميايى

- Climato stratigraphy چينه‌نگارى آب و هوايى

- Tectono stratigraphy چينه نگارى تکتونيکى

- Seismic stratigraphy چينه‌نگارى لرزه‌اى

- Exploration stratigraphy چينه‌نگارى اکتشافى

2-1- تعاريف

- چينه (Stratum) طبق تعاريف، بر طبقه‌اى از سنگ اطلاق مى‌شود که در شرايط معينى در محيط رسوبى تشکيل شده است.

- لايه : اگر ضخامت چينه بيشتر از 1 سانتيمتر باشد بنام لايه يا Bed خوانده مى‌شود و معمولاً در فرهنگ چينه‌شناسى واژه لايه و لايه‌بندى Bedding مترادف چينه و چينه‌بندى در نظر گرفته مى‌شود.

- لامينه: اگر چينه ضخامتى کمتر از 1 سانتيمتر داشته باشد به نام لامينه خوانده مى‌شود و اگر مجموعه‌اى از لامينه‌ها داشته باشيم بنام لاميناسيون Lamination خوانده مى‌شود.

لايه را بر اساس ضخامت به انواع زير تقسيم مى‌کند:

1-3 cm Very thin bedded

3-10cm Thin bedded

10-30 cm Medium bedded

30-100 cm Thick bedded

>100 cm Very Thick bedded

نکته قابل ذکر در اين تقسيم‌بندى اين است ، در مواقعى که طبقات لايه‌بندى از خود نشان نمى‌دهند و ضخامتشان بيشتر از يک متر است بنام توده‌‌اى (Massive) خوانده مى‌شود.

گاه ممکن است سنگها حالت يکدست و بدون لايه و حالت ديواره‌ساز يا اصطلاحاً پيشانى ‌ساز پيدا مى‌کند در اين حالت آن را Cliff forming مى‌نامند (معمولاً توده اينها پيشانى‌ساز نيز مى‌باشد)

محيط‌هاى رسوبى تشکيل رخساره‌ها:

محيط‌‌هاى رسوبى جهت تشکيل رخساره ها قابل تقسيم به انواع زيرهستند:

1- محيط‌هاى قاره‌اى Continental environment

2- محيط‌هاى حد واسط Transitional environnent

3- محيط‌هاى دريايى Marine environnent

هر کدام از اين محيط‌ها شامل تقسيماتى است که در ادامه آورده مى‌شود:

1-2 - محيط‌هاى قاره‌اى

1-1-2 محيط‌هاى رودخانه‌اى

که شامل نهشته هاى رودخانه‌اى(Fluvial deposits) و مخروط‌افکنه(Alluvial cones) مى باشند

2-1-2 محيط‌هاى درياچه‌اى (Lacustrine environment)

رسوبات اين محيط‌ها از رسوبات تخريبى ريزدانه تشکيل شده است

3-1-2 محيط‌هاى يخچالى (Gloacial environment)

يخرفت ياتيلها (Till) مستقيماً به وسيله يخچالها نهشته مى‌شود و کاملاً بدون جورشدگى قطعات و دانه‌ها وهمچنين بدون لايه‌بندى هستند.

4-1-2 رسوبات بادى(Aeolian sediments)

اين‌ها رسوباتى هستند که بر اثر وزش باد بوجود مى‌آيند، اين رسوبات بيشتر از جنس ماسه‌هاى بادى بوده و دانه‌ها به اندازه‌هاى متغير بين 6/0 تا 2 ميليمتر مشاهده مى‌شوند. دانه‌ها بر اثر اصابت به يکديگر معمولاً مات هستند.

2-2- محيط‌هاى حد واسط

1- آبگيرهاى جزر و مدى Tidal flats: اکثر رسوبات آن ريزدانه، رس، سيلت و گلهاى آهکى است.

2- کولابها: رسوبات اين ناحيه عمدتاً از نوع تخريبى هستند که از خشکى حمل شده‌اند و اغلب شامل گلهاى آهکى هستند.

3- باتلاقها و مردابهاى ساحلى که در محدوده منطقه جزر و مدى قرار دارند. رسوباتى که در مردابها يافت مى‌شوند عمدتاً سيلت، گل، رس هستند.

4- مصب ها يا خليج دهانه‌اى: مصب‌ها محيط گسترده‌اى از آب نيمه شور، نيمه شيرين (Brackish water) هستند که در دهانه رودخانه‌ها به علت جزر و مد و تداخل آب دريا و آب شيرين تکيل مى‌شوند.

3-2- محيط‌هاى دريايى

شامل فلات قاره، شيب قاره و پهنه‌هاى وسيع کف دريا هستند. محيط‌هاى دريايى بر اساس عمق و شکل شناسى، زيستى و از نظر نوع رسوبات قابل تقسيم است.

از نظر محيط زيست شامل:

محيط بنتيک و محيط پلاژيک مى‌باشد.

محيط‌هاى بنتيک شامل:

ليتورال (Littoral) اين منطقه تا عمق 200 متر ادامه دارد و شامل مناطق زير است:

- منطقه اينترتايدال ‌‌(Intertidal zone) که به منطقه محصور بين جزر و مد دريا اطلاق مى‌گردد.

- منطقه ساب ليتورال (Sublittoral zone) منطقه از حد جزر آب دريا تا عمق 200 متر.

منطقه عميق (Bathyal and Abyssal zone) از عمق 200 متر شروع شده و شامل تمام محيط کف دريا تا اعماق زياد مى‌باشد.

محيط پلاژيک که شامل تمام حجم آبهاى دريا مى‌شود و از نظر عمق به شرح زير تقسيم مى‌شود.

- منطقه اپى پلاژيک (Epipelagic zone)

- منطقه مزوپلاژيک (Mezopelagic zone)

- منطقه باتى پلاژيک (Bathy pelagic zone)

- منطقه آبيسوپلاژيک (Abyssopelagic zone)

- منطقه هادال (Hadal zone)

4-2- تشخيص رسوبات دريائى از غير دريائى

مهمترين اختلافات و بهترين روش تشخيص اين رسوبات از هم عبارتند:

1- فسيلها

2- رنگ قرمز رسوبات

3- گلوله‌هاى گلى (Mud balls)

4- ترکهاى گلى (Mud cracks)

5- ماسه‌هاى رودخانه‌اى

6- چينه‌بندى مورب (Cross stratification)

7- جورشدگى لانه‌هاى رسوبى

8- ترکيب کانى‌شناسى

نبودهاى چينه‌اى

1-3- دگر شيبى‌ها (unconformities) يا ناپيوستگى‌ها

دگر شيبى عبارت است از انفصال و قطع‌شدگى عمل رسوبگذارى در توالى چينه‌شناسى سطح فرسايشى .

سطحى که در امتداد آن رسوب‌گذارى براى مدت معينى قطع شده بنام سطح دگرشيبى ناميده مى‌شود.

انواع ناپيوستگى

1- ناپيوستگى زاويه‌دار

(Angular unconformity)

2- ناپيوستگى فرسايشى (Disconformity)

3- ناپيوستگى آذرين پى (Nonconformity)

1- ناپيوستگى موازى يا بدون فرسايش (Paraconformity)

تعيين سن طبقات

يکى از مهمترين کاربردهاى علم چينه شناسى در تعيين سن لايه هاى زمين مى باشد.

سن زمين‌شناسى معمولاً به صورت مطلق و نسبى معرفى مى‌گردد.

1-4 - تعيين سن مطلق طبقات

تعيين سن مطلق معمولاً با يک خطائى بين 2 الى 5 درصد عمر واقعى همراه است. اين خطاها تنها مربوط به عدم اطمينان در سنجشهاى تحليلى است. روشهاى مختلف تعيين سن مطلق عبارتند از:

1- روش آرگون – پتاسيم ⁴⁰Ar – ⁴⁰K يا (K-Ar)

2- روش روبيديوم – استرونسيم (Rb-Sr) يا ⁸⁷Sr – ⁸⁷Rb

3- روش اورانيوم – سرب و نوريم – سرب

2-4- تعيين سن نسبى طبقات

به منظور برقرارکردن زمان نسبى بين طبقات زمين، اصولى را بايد مد نظر داشت. اين اصول که بايد اساس تعيين زمان نسبى لايه‌هاى زمين است شامل:

1- اصل روى هم قرار گرفتن طبقات (Superposition)

2- اصل ادامه طبقات

3- اصل تشابه ديرينه شناسى طبقات

حرکات پوسته‌ زمين

پوسته زمين در طول تاريخ تکامل خود دچار تغييرات بسيار شده است اين تغييرات ناشى از حرکاتى است که پوسته زمين را دستخوش دگرگونى ها وتغييرات بسيار کرده است.

اين حرکات شامل:

حرکات کوهزايى يا Orogenic

حرکات خشکى زا يا Epirogenic

از اين بين پديده اى نيز تحت عنوان تفروژنى Tefrogenic معرفى مى‌شود، اين اصطلاح را براى زمانى که صفحات پوسته زمين از هم دور مى‌شوند بکار مى‌روند

ساختمانهاى مشاهده شده در چينه‌ها

◄ ريپل مارک (Ripple marks)

چين و چروکهاى سطحى رسوبات کم عمق دريائى که در اثر جريان آب و يا در تبخير اثر باد در محيطهاى بيابانى و صحرائى ايجاد مى‌شوند. ريپل مارکها معمولاً در دو نوع تقسيم‌بندى مى‌شوند:ريپل مارکهاى متقارن و ريپل مارک‌هاى نامتقارن.

◄ فلوت مارک (Flute-mark)

به صورت شبکه‌اى مجتمع بوده و در سطح به صورت مخروط‌هاى کم و بيش موازى با جريان آب تشکيل مى‌شوند.

◄ تول مارک (Tool-mark)

داراى سازه‌هاى مستقيم و موازى بوده و کشيدگى آنها در جهت جريان آب بوجودآورنده آنست.

◄ دراگ مارک (Drag-mark)

از کشيده‌شدن جسمى و اثر خراش آن در روى سطح رسوبات حاصل مى‌شود.

◄ رول مارک (Rool-mark)

اثر فرسايشى و خراشى است که در اثر غلطيدن جسم سختى در روى رسوبات نرم تشکيل مى‌شود.

◄ ريل مارک (Rill-mark)

اثر کنده شدن مواد رسوبى و فرسايش در نتيجه جريانهاى سطحى آب است.

◄ بونس مارک (Bounce-mark)

نقشى است که از جريانات آشفته آب در اثر جابجايى و حرکت‌هاى نامنظم قطعات رسوبى روى رسوبات نرم باقى مى‌ماند.

واحدهاى چينه‌شناسى

1-7-مقدمه

در مطالعات چينه شناسى از واحدهاى زير استفاده مى‌گردد .(بر اساس نظر آگر (1984) و هدبرگ (1976)

الف – واحدهاى ليتواستراتيگرافى يا واحدهاى سنگى (Rock-Units)

ب – واحدهاى بيواستراتيگرافى يا واحدهاى زمانى(Time units)

ج – واحدهاى کرونوستراتيگرافى يا زمانى سنگى(Time Rock units)

اما آون اين سه تقسيم بندى را به شکل زير معرفى مى‌نمايد.

1- واحدهاى ليتواستراتيگرافى

2- واحدهاى ژئوکرونولوژى

3- واحدهاى کرونواستراتيگرافى

در زير تقسيمات واحدهاى کرونواستراتيگرافى با واحدهاى ژئوکرونولوژى مربوطه تطبيق داده شده است

2-7- واحدهاى ليتواستراتيگرافى (Lithostratigraphic units):

واحد اصلى ليتواستراتيگرافى را سازند Formation مى نامند و عبارتست از مجموعه سنگهايى که بطور طبيعى در زمان زمين‌شناسى معين تشکيل شده و قابل نقشه‌بردارى است.

بخش يا Member تقسيمات کوچکترى از سازند است .

لايه (Bed) تقسيم ليتولوژيکى يک بخش است.

3-7- واحدهاى بيواستراتيگرافى (Biostratigraphic units)

اين گونه واحدها در تقسيم‌بندى طبقات از نظر گسترش چينه شناسى فسيل ها بکار برده مى‌شود.

بطورکلى در بيواستراتيگرافى واحد اصلى، بيوزون مى‌باشد.

بيوزون مجموعه رسوباتى را شامل مى‌شود که در آن يک گونه فسيل جانورى با ارزش چينه شناسى مشخص قرار داشته باشد. هر بيوزون بوسيله يک يا چند فسيل شاخص معين مى‌گردد. بيوزون‌ها خود به شرح زير تقسيم مى‌شوند:

1- سنوزون Cenozone يا Assemblage zone

2- آکروزون Acrozone يا Range zone

3- زون تداخلى يا برخوردى Concurrence zone

4- زون بينابينى Interval zone

5- زون تجمعى اُپل Oppel zone.

6- زون فراوانى Acme zone

4-7- واحدهاى کرونواستراتيگرافى

سرى طبقاتى که براى اولين بار به منظور ايجاد يک اشکوب مورد مطالعه قرار گرفته به آن لايه‌هاى تيپ (Stratotype) و محل جغرافيايى آن را محل تيپ (Type locality) گويند. معمولاً نام اشکوب را از اسم محلى که اولين بار مطالعه شده است گرفته ويک پيوند (ian) به آن اضافه مى‌شود مانند اشکوب لوتسين (Lutetian) از کلمه لوتس (Lutece) نام قديمى شهر پاريس گرفته شده است.

مجموعه چند اشکوب يک سيستم را بوجود مى‌آورد که نام آن از يک ناحيه مشخص يا سرى رسوبات بخصوص يا نام فسيلهاى خاص مشتق مى‌شود

در نهايت چند سيستم يک دوران (Erathem) را تشکيل مى‌شود و تعريف آن بر اساس دلايل و شواهد ديرينه شناسى، چينه‌شناسى، تغييرات مهم در عالم جانورى و گياهى يا به عبارت ديگر تکامل موجودات و همچنين چرخه‌هاى کوهزايى (Orogenic cycles) است.

تقسيم‌بندى تاريخ زمين از نظر کوهزايى

پرکامبرين با کوهزايى آسينيک (Assyntic)، دوران پالئوزوئيک با دو کوهزايى که قسمت زيرين آن با کوهزايى کالدونين و قسمت بالايى آن با کوهزايى هرسى‌نين مشخص است و سرانجام دوران نروزوئيک و سنوزوئيک با کوهزايى آلپى مطابقت دارد.

نقش چينه شناسى در تقسيم‌بندى تاريخ زمين

پرکامبرين از دوران پالئوزوئيک بوسيله دگرشيبى آسينتيک (Assyntic) و دوران اول از دوران دوم توسط دگرشيبى هرسى‌نين جدا مى‌شود.

دوران پالئوزوئيک شامل 6 سيستم(کامبرين، اردونين، سيلورين، دونين، کربنيفروپرمين)

دوران مزوزوئيک شامل سه سيستم (ترياس، ژوراسيک و و کرتاسه) هستند.

دوران سنوزوئيک نيز به ائوسن، اليگوسن، ميوسن، پلئوسن و پلئيستوسن و هلوسن تقسيم مى‌شود.

نقش فسيل‌شناسى و تکامل موجودات در تقسيم‌بندى تاريخ زمين

دورانها را بر اساس پيدايش انقراض موجودات و تکامل آنها در طول تاريخ زمين مى‌توان از هم تفکيک نمود. به عنوان مثال تريلوبيت و فوزولين‌ها که در دوران پالئوزوئيک مى‌زيسته‌اند از بين رفته‌اند در عوض آمونيت‌ها، خزندگان، اربيتولين‌ها، اربيتوئيدس‌ها و گلوبوترونکاناها در دوران مزوزوئيک ظاهر شدند.

مجموعه دورانهاى پالئوزوئيک، مزوزوئيک و سنوزوئيک را که فسيل داراست فانروزوئيک (phanerozoic) و قسمت مهمى از پرکامبرين را که فاقدفسيل است آزوئيک (Azoic) مى‌نامند.

به طور کلى تاريخ زمين را به 4 دوران تقسيم مى‌کنند که شامل:

1- دوران قبل از دوران اول يا پرکامبرين (به بخش پايانى آن پروتروزوئيک مى‌گويند)

2- دوران اول (Primary) يا پالئوزوئيک

3- دوران دوم (secondary) يا مزوزوئيک

4- دوره سوم Tertiary

دوره چهارم Quaternaryبه نام دوران سنوزوئيک