خلاصه درس فصل ۱۲ علوم هشتم؛ درسنامه و نکات مهم

اگر دو تکه سنگ را کنار هم بگذاری، ممکن است اول فقط تفاوت رنگشان را ببینی؛ اما تفاوت‌ها به ظاهر محدود نمی‌شوند. سنگ‌ها از نظر مقاومت، چگالی و مواد سازنده نیز با هم فرق دارند. پس برای انتخاب سنگ باید بپرسیم: «قرار است چه کاری انجام دهد؟» مثلاً برای کف ساختمان، تحمل رفت‌وآمد اهمیت دارد و برای نما، ظاهر و مقاومت در برابر شرایط محیطی مهم است. زیبا بودن به‌تنهایی ثابت نمی‌کند که یک سنگ برای هر کاری مناسب است. کاربرد مناسب از کنار هم گذاشتن ویژگی‌های سنگ و نیاز ما مشخص می‌شود.

سنگ‌ها فقط مصالح ساختمان نیستند. در ایران، از جمله در البرز و زاگرس، انواع سنگ فراوان است و برخی از آنها را می‌توان برای ساختمان‌سازی به کار برد. ارزش بعضی سنگ‌ها نیز به منابعی است که در خود دارند؛ مانند آب، نفت، گاز یا مواد آهن‌دار که پس از استخراج استفاده می‌شوند. نقش دیگری هم وجود دارد: سنگ‌ها در شرایط محیطی مناسب به خاک تبدیل می‌شوند. خاک بستر زندگی بسیاری از جانداران است. پس هنگام دیدن یک کوه، فقط به سنگ نمای خانه فکر نکن؛ منابع درون سنگ و نقش آن در پیدایش خاک هم مهم‌اند.

در علوم، سنگ یک جسم جامد و طبیعی است که از یک یا چند نوع کانی ساخته شده است. یعنی لازم نیست همهٔ سنگ‌ها چند کانی متفاوت داشته باشند؛ یک نوع کانی هم می‌تواند سازندهٔ سنگ باشد. برای دسته‌بندی سنگ‌ها به چگونگی تشکیلشان توجه می‌کنیم. مواد مذاب که سرد و جامد شوند، سنگ آذرین می‌سازند. رسوباتی که پس از فرسایش و حمل، ته‌نشین و فشرده شوند، سنگ رسوبی به وجود می‌آورند. اگر سنگ‌های قبلی بر اثر حرارت و فشار تغییر کنند، سنگ دگرگونی حاصل می‌شود. پس سؤال اصلی در این دسته‌بندی این است: «سنگ چگونه به وجود آمده است؟»

هرچه از سطح زمین پایین‌تر برویم، دما بیشتر می‌شود. طبق رابطهٔ تقریبی این صفحه، به ازای هر $1$ کیلومتر افزایش عمق، دما حدود $30$ درجهٔ سلسیوس افزایش می‌یابد. دقت کن که این عدد «افزایش دما» است، نه دمای خود آن نقطه. گرمای درون زمین می‌تواند سنگ‌ها را به مواد مذاب یا ماگما تبدیل کند. ماگما طبیعی، داغ، متحرک و سرشار از گاز است. به دلیل دمای زیاد و گاز فراوان، از سنگ‌های اطراف سبک‌تر است و به سمت بالا حرکت می‌کند. پس حرکت ماگما رو به بالا، با تفاوت آن با سنگ‌های پیرامون ارتباط دارد.

سرنوشت ماگما به محل سرد شدنش بستگی دارد. اگر درون زمین بماند و همان‌جا سرد و متبلور شود، سنگ آذرین درونی تشکیل می‌شود. این سنگ‌ها نسبتاً درشت‌بلورند و کانی‌هایشان را می‌توان بدون میکروسکوپ دید. اگر مواد مذاب از شکاف‌ها به سطح زمین برسند و سرد شوند، سنگ آذرین بیرونی پدید می‌آید که ریزبلور است. پس برای مقایسه، دو نشانه را کنار هم بگذار: محل تشکیل و اندازهٔ بلورها. حالا به فسیل فکر کن: بقایای جاندار در گرمای مواد مذاب حفظ نمی‌شود؛ بنابراین در سنگ آذرین انتظار یافتن فسیل نداریم.

به سنگِ کف خانه یا حیاط مدرسه فکر کن؛ این جسم طبیعی و جامد از یک یا چند نوع کانی ساخته شده است. سنگ‌ها را بر اساس چگونگی تشکیل، در سه گروه آذرین، رسوبی و دگرگونی قرار می‌دهیم. در این درس، مسیر تشکیل گروه آذرین را دنبال می‌کنیم.

هرچه به بخش‌های عمیق‌تر زمین برویم، دما بیشتر می‌شود. در شرایط مناسب، سنگ‌ها ذوب می‌شوند و ماگما، یعنی مواد مذاب طبیعی و داغِ درون زمین، پدید می‌آید. ماگما متحرک و سرشار از گاز است و چون از سنگ‌های اطراف سبک‌تر است، به سمت بالا حرکت می‌کند. وقتی این مواد سرد و جامد شوند، سنگ آذرین به وجود می‌آید. پس برای تشخیص منشأ آذرین، دنبال داستانِ «ذوب شدن و دوباره جامد شدن» باش، نه فشرده شدن خرده‌سنگ‌ها.

حالا مسیر ماگما را دنبال کن. اگر مواد مذاب درون زمین بمانند و همان‌جا سرد و متبلور شوند، سنگ آذرین درونی می‌سازند. سرد شدن در آنجا آهسته‌تر است؛ بنابراین بلورها فرصت رشد بیشتری دارند و معمولاً با چشم دیده می‌شوند. گرانیت و گابرو نمونه‌های این گروه‌اند.

اگر مواد مذاب از شکاف‌های سنگ‌کره به سطح زمین برسند و آنجا سرد شوند، سنگ آذرین بیرونی تشکیل می‌شود. سرد شدن سریع‌تر، فرصت رشد بلورها را کم می‌کند؛ پس این سنگ‌ها ریزبلورند. ریولیت و بازالت در این گروه قرار می‌گیرند.

برای به‌خاطر سپردن، این زنجیره را مرور کن: درون زمین، سرد شدن آهسته‌تر، بلور درشت‌تر؛ سطح زمین، سرد شدن سریع‌تر، بلور ریزتر. اندازهٔ بلورها سرنخی از شرایط تشکیل سنگ است، نه اندازهٔ خودِ قطعه‌سنگ!

سنگ‌های آذرین فقط موضوع مطالعهٔ زمین‌شناسان نیستند؛ در ساختمان‌ها و راه‌ها هم به کار می‌روند. گرانیت و گابرو برای نمای ساختمان، پله، کف و بناهای یادبود استفاده می‌شوند. زیبایی، استحکام و مقاومت این سنگ‌ها در برابر فرسودگی، به انتخاب آنها کمک می‌کند. خرده‌سنگ‌های آذرین نیز در تهیهٔ بتن، جاده‌سازی و زیرسازی راه‌آهن کاربرد دارند.

اما انتخاب سنگ فقط به ظاهر و استحکام آن وابسته نیست. گرانیت در ایران فراوان است، ولی برخی گرانیت‌ها اورانیم دارند. اورانیم ماده‌ای پرتوزاست و تابش آن می‌تواند برای سلامت زیان‌آور باشد؛ به همین دلیل، کتاب دربارهٔ استفاده از این نمونه‌ها، به‌ویژه در نمای داخلی، هشدار می‌دهد. دقت کن: «برخی گرانیت‌ها» یعنی نباید خطر را به همهٔ نمونه‌های گرانیت نسبت دهیم.

سفر بسیاری از سنگ‌های رسوبی با خردشدن سنگ‌های سطح زمین شروع می‌شود. آب، باد، تغییر دما و فعالیت جانداران می‌توانند سنگ‌ها را خرد کنند. رودخانه، باد و یخچال مواد حاصل را جابه‌جا می‌کنند؛ این مواد در جاهایی مانند دریا و دریاچه روی هم جمع می‌شوند و لایه‌های رسوبی می‌سازند.

اما رسوب هنوز سنگ نیست. با گذشت زمان، فشار وزن لایه‌های بالایی به سخت‌شدن رسوبات و تبدیل آن‌ها به سنگ کمک می‌کند. بسیاری از سنگ‌های رسوبی ظاهر لایه‌لایه دارند و در بعضی از آن‌ها فسیل دیده می‌شود؛ لازم نیست هر نمونه هر دو ویژگی را داشته باشد.

همهٔ سنگ‌های رسوبی از جمع‌شدن خرده‌سنگ‌ها ساخته نمی‌شوند. آب ممکن است موادی را به‌صورت محلول همراه خود داشته باشد؛ موادی که مثل دانه‌های شن دیده نمی‌شوند. در شرایط مناسب، واکنش‌های شیمیایی باعث تشکیل رسوب جامد می‌شوند.

رسوب آهکی داخل کتری یک نمونهٔ آشنا برای نزدیک‌شدن به این موضوع است. در طبیعت، قندیل‌های غارهای آهکی و تراورتنِ دهانهٔ چشمه‌های آهکی نمونه‌هایی از تشکیل رسوبات به روش شیمیایی‌اند. پس وقتی قندیل یک غار را می‌بینی، نباید تصور کنی که حتماً از فشرده‌شدن شن و ماسه ساخته شده است.

اگر کمی آب شور در ظرفی بماند و آب آن تبخیر شود، مواد محلول می‌توانند به‌صورت جامد باقی بمانند. در برخی دریاچه‌های گرم و کم‌عمق هم فرایندی مشابه رخ می‌دهد: آب کم می‌شود و مواد محلول رسوب می‌کنند. از این راه، سنگ‌های رسوبی تبخیری تشکیل می‌شوند.

سنگ نمک و سنگ گچ دو نمونهٔ مهم‌اند. نکته این است که خود آب به سنگ تبدیل نمی‌شود؛ آب تبخیر می‌شود و مواد محلول آن باقی می‌مانند و رسوب می‌کنند. این روش را از ته‌نشینی خرده‌سنگ‌هایی که رودخانه حمل می‌کند، جدا کن.

دو راه دیگر را هم بشناسیم. گاهی بقایای جانداران در یک حوضهٔ رسوبی جمع می‌شوند و در گذر زمان در تشکیل سنگ نقش دارند؛ زغال سنگ نمونهٔ این گروه است.

در راه دیگر، مواد حاصل از فرسایش با آب رودخانه جابه‌جا و در جای مناسب ته‌نشین می‌شوند. این رسوبات پس از زمانی طولانی سنگ‌های رسوبی آواری را می‌سازند. کنگلومرا و ماسه‌سنگ هر دو آواری‌اند، اما اندازهٔ ذراتشان فرق دارد: در کنگلومرا قطعات درشت و گرد دیده می‌شود؛ ماسه‌سنگ از دانه‌های کوچک‌ترِ ماسه ساخته شده است. پس شباهت آن‌ها در روش تشکیل و تفاوت مهمشان در اندازهٔ دانه‌هاست.

سنگ‌های رسوبی فقط موضوع مطالعهٔ زمین‌شناسان نیستند؛ در زندگی روزانه هم نقش دارند. ذخایر نفت، گاز و زغال سنگ در سنگ‌های رسوبی تشکیل می‌شوند و از منابع مهم انرژی‌اند. سنگ آهک و تراورتن در ساختمان‌سازی و ماسه‌سنگ در پل‌سازی و جاده‌سازی کاربرد دارند. برای تهیهٔ گچ و سیمان هم از سنگ‌های رسوبی استفاده می‌شود.

این سنگ‌ها اطلاعات گذشته را نیز نگه می‌دارند: فسیل‌های درون آن‌ها به شناخت گذشتهٔ زمین کمک می‌کنند. همچنین برخی عناصر فلزی، مانند آهن و آلومینیم، از سنگ‌های رسوبی استخراج می‌شوند. پس کاربردشان هم تأمین مواد است و هم فراهم‌کردن شواهد علمی.

برای شروع، مسیر ساخت آجر را دنبال کن: خاک رس را با آب مخلوط می‌کنند، گل را قالب می‌زنند و می‌گذارند خشک شود. حاصل، خشت خام است. سپس خشت را در کوره گرم می‌کنند تا آجر ساخته شود.

نکتۀ مهم فقط عوض شدن نام نیست؛ ویژگی‌های ماده هم تغییر می‌کند. خشت خام با قرار گرفتن در آب سست می‌شود، ولی آجر پخته مانند آن از هم نمی‌پاشد. پس خشک شدن گل و پخته شدن خشت یکسان نیستند.

این مثال کمک می‌کند بفهمیم گرما می‌تواند یک مادۀ جامد را تغییر دهد، بدون آنکه لازم باشد آن را ذوب کند. این همان شباهتی است که برای شناخت دگرگونی سنگ‌ها به آن نیاز داریم.

حالا به درون زمین برویم. سنگی که از قبل وجود دارد، ممکن است طی زمانی نسبتاً طولانی تحت تأثیر گرما، فشار و محلول‌های داغ تغییر کند و به سنگ دگرگونی تبدیل شود. نقش این عوامل را می‌توان به اثر کوره بر خشت تشبیه کرد، با این تفاوت که در زمین فشار و محلول‌های داغ هم می‌توانند دخالت داشته باشند.

مرز مهم اینجاست: سنگ در فرایند دگرگونی ذوب نمی‌شود. پس دگرگونی را نباید با ذوب شدن و سپس سرد شدن اشتباه بگیریم. سنگ اولیه در حالت جامد تغییر می‌کند.

نمونۀ این درس، تبدیل سنگ آهک به مرمر است. وقتی نام مرمر را می‌شنوی، به یاد بیاور که این سنگ می‌تواند حاصل تغییر یک سنگ قبلی باشد، نه حاصل ذوب شدن آن.

دگرگونی سنگ‌ها فقط موضوعی مربوط به اعماق زمین نیست؛ نتیجه‌اش را در زندگی روزمره می‌بینیم. برخی سنگ‌های دگرگونی به دلیل زیبایی و استحکام نسبتاً زیاد برای مجسمه‌سازی و نمای ساختمان انتخاب می‌شوند. مرمر نمونه‌ای آشناست که برای تزئین کف و نمای داخلی مکان‌های زیارتی به کار می‌رود.

به واژۀ «برخی» دقت کن: نباید نتیجه بگیریم هر سنگ دگرگونی، برای هر کاربردی مناسب است یا حتماً از هر سنگ رسوبی محکم‌تر است.

کاربردها فقط به خود سنگ محدود نیست. بعضی کانی‌های حاصل از دگرگونی هم به کار ما می‌آیند. گرافیتِ نوک مداد از دگرگونی نوعی زغال سنگ تشکیل شده است. پس حتی هنگام نوشتن در دفترت هم با یکی از محصولات دگرگونی سروکار داری.