درر العراق

المحاميه شهد المعموري · 6/April/2014

تعريف التراكيب النارية:

وهي عبارة عن أجسام مختلفة الأشكال والأحجام تتكون من الصخور النارية. وهي على صنفين هما: أولاً التراكيب النارية الداخلية (Intrusive Igneous Structures) تتكون من تصلب الصهير(Magma) أسفل سطح الأرض. ثانياً، التراكيب النارية الخارجية (Extrusive Igneous Structures)تتكون من تصلب الحمم (Lava) فوق سطح الأرض أو من تطايرها في الهواء ومن ثم تجمعها على سطح الأرض لتكوين طبقات من الصخور النارية الفتاتية (Pyroclstic Rocks). ونحن في هذا الفصل نهتم بدراسة الصنف الأول من التراكيب النارية لما له من أهمية في الجيولوجيا التركيبة (Billings,1972).

أهمية دراسة التراكيب النارية في الجيولوجيا التركيبية:

يرى البعض أن دراسة التراكيب النارية من مهام المختصين بالصخور النارية، وأنه لا يدخل ضمن اهتمامات الجيولوجيا التركيبية، ونحن لا نتفق مع هذا الرأي، لأن هناك عدة أسباب تدعونا لدراسة التراكيب النارية ضمن الجيولوجيا التركيبية، ذكرها بارك (Park, 1997) هي:
(1) إن التراكيب النارية الواسعة، أثناء صعودها إلى الأعلى، تعمل على حدوث تشويهات مهمة في الصخور المحيطة بها.
(2) إن شكل واتجاه العديد من التراكيب النارية، هو نتيجة مباشرة لوجود تراكيب ثانوية مسبقة في الصخور المحيطة، مثل الكسور والطيات.
(3) إن التراكيب النارية ترتبط ارتباطاً مباشراً بالفعاليات التكتونية للقشرة الأرضية والمتمثلة بحركة الأطباق الأرضية.
(4) إن التراكيب النارية تحتوي على العديد من التراكيب المهمة في الجيولوجيا التركيبية مثل التورق (Foliation) والتخطط (Lineation)، والتي تنتج من عملية التشويه أما أثناء أو بعد حدوث الاختراق.

كيف تتكون التراكيب النارية؟

يمكن فهم طبيعة تكون التراكيب النارية من خلال تطبيق مبادئ حركة الأطباق الأرضية والتي تنص على أن الخلاف الصخري للأرض يتكون من مجموعة من الأطباق المقلوبة على سطح الكرة، وهذه الأطباق في حالة حركة مستمرة نتيجة لوجود تيارات الحمل في منطقة الجبة الواقعة أسفل الغلاف الصخري. الشكل (1) يبين تكون غرفة الصهير (Magma Chamber) والبراكين (Volcanoes) نتيجة لغوران القشرة المحيطية أسفل القشرة القارية في نطاق تصادم طبقين وتكون ما يعرف بنطاق الغوران (Subduction Zone)وهو النطاق الذي ينزل فيه الطبق المحيطي أسفل الطبق القاري (أو أسفل طبق محيطي آخر)، وذلك لكون الطبق المحيطي أكثر كثافة من الطبق القاري. في نطاق الغوران هذا يذوب الطبق المحيطي الغائر عند عمق (100ـ200 كم) إذابة جزئية نتيجة لنزوله في الغلاف الواهن (Asthenosphere)الساخن، عندئذ يتحول الجزء النازل من الطبق المحيطي إلى صهير ذو كثافة قليلة وحجم كبير، وهذان الصفتان يساعدان الصهير على الصعود نحو الأعلى وتجمعه في داخل الغلاف الصخري. عند تصلب الصهير في داخل القشرة الأرضية فانه سوف يكون ما يعرف بالتراكيب النارية الداخلية، أما إذا استمر في صعوده ووصل إلى سطح الأرض وتصلبه عليها فانه سوف يكون ما يعرف بالتراكيب النارية الخارجية. يمكن أن تتكون التراكيب النارية أيضاً في مناطق تباعد طبقين أي في مناطق حواجز وسط المحيط (Mid-Oceanic Ridges) أو في المناطق التي يقترب فيها ريش الجبة (Mantle Plume) من سطح الأرض سواء أسفل القشرة القارية أو أسفل القشرة المحيطية.

تصنيف التراكيب النارية الداخلية:
التراكيب النارية الداخلية (Intrusive Igneous structures) هي كتل من الصخور تشكلت من تصلب الصهير (Magma) أسفل سطح الأرض (شكل 2). وهي تصنف اعتماداً على حجمها وشكلها وعلاقتها بالصخور الأقدم المحيطة بها (Hamblin and Christiansen,1998) إلى صنفين (شكل 3) هما: التراكيب النارية الداخلية الثانوية والتراكيب النارية الداخلية الرئيسة (Park,1997).

أولاً: التراكيب النارية الاختراقية الثانوية (Minor Intrusive Igneous Structures):
وهي أجسام نارية ذات أشكال صفائحية (Sheet-Like) أو أنبوبية (Pipe-Like) تتراوح أبعادها من بضعة أمتار إلى عشرات الأمتار، ولا تصل إلى الكيلومترات، وهي على أربعة أنواع رئيسة، هي (شكل 4):
(1) القاطع (Dyke): هو جسم ناري صفائحي الشكل، ومتوازي الجانبين، وغير متوافق مع التراكيب الصخرية المجاورة له، وعادة ذا ميل عالي أي أنه اقرب للوضع الشاقولي. توجد القواطع عادة بشكل مجاميع تسمى حشود القواطع (Dyke Swarm) وهي أما أن تكون شبه متوازية أو شعاعية نسبة لبعضها البعض، ولكن هذا لا يمنع من وجودها بشكل مجاميع مخروطية تميل جميعها باتجاه نقطة مركزية واحدة مرتبطة بمصدر الصهير، وهو في هذه الحالة يعرف بالصفائح المخروطية (Cone-Sheets).
(2) السد (Sill): هو جسم ناري صفائحي الشكل، ومتوازي الجانبين، ومتوافق مع التراكيب الصخرية المجاورة له، وعادة ذا ميل قليل أي أنه اقرب إلى الوضع الأفقي.
(3) السدادة (Plug): هي جسم ناري أنبوبي الشكل، يتراوح قطرها من (100 ـ 1000) متر، وهي عادة ما تكون العنق البركاني (Neck of Volcano).
(4) العرق (Vein): هو جسم ناري صغير عرضه بضع سنتمترات أو أمتار قليلة، ذو شكل صفائحي أو غير منتظم، وهو عادة ما يشكل فروع أو أذرع لأجسام نارية أكبر

ثانياً: التراكيب النارية الاختراقية الرئيسة (Major Intrusive Igneous Structures):
وهي أجسام نارية واسعة مختلفة الأشكال والأحجام تشغل العديد من الكيلومترات المكعبة. وهذا النوع من التراكيب يدعى بالبلوتون (Plutons) الذي إذا وجد بأحجام كبيرة تزيد عن مئات من الكيلومترات فانه يعرف بالباثوليث (Batholiths)، إذ أن الباثوليث يتكون من مجموعة من البلوتونات المفردة ذات الأشكال المختلفة. والباثوليث يتكون بصورة نموذجية من صخور الكرانيت (Granite) التي قد تتضمن مجموعة واسعة من أنواع الصخور المختلفة. تُقسم التراكيب النارية الرئيسة إلى قسمين هما التراكيب المتوافقة والتراكيب غير المتوافقة.
(1) التراكيب المتوافقة (Concordant Structures): وهي الأجسام النارية الاختراقية التي تكون متوافقة مع الطبقات الصخرية العليا، أي أنها لا تقطعها بل تكون موازية لها، وهي على نوعين، هما:
· اللاكوليث (Laccolith): وهي أجسام نارية واسعة تتخذ شكلاً عدسياً (Lensoid-Shaped)، وتكون متوافقة مع الطبقات الصخرية التي تعلوها، وهذا النوع هو الأكثر شيوعاً.
· اللابوليث (Lopolith): وهي أجسام نارية واسعة تتخذ شكلاً شبيهاً بصحن الشاي (Saucer-Shaped)، إذ يكون مقعراً في الأعلى ومحدباً في الأسفل، ويكون متوافقاً مع الطبقات الصخرية المحيطة به.
(2) التراكيب غير المتوافقة (Discordant Structures): وهي أجسام غير منتظمة في شكلها، ولكنها على العموم تظهر بشكل دائري أو بيضوي في المقطع المستوي وذات جدران قليلة الميل، وهي على ثلاث أنواع، هي:
· المقبض أو الرئيس (Stock or Boss): وهي أجسام نارية ذات قمة قبابية الشكل، أما قاعدتها فغير معروفة العمق، وجوانبها تتقاطع مع الطبقات الصخرية المجاورة.
· الدايبير (Diapir): وهي أجسام نارية تشبه قطرة الدمع أو الكمثرة (Tear-Drop or Pear-Shaped)، إذ تكون منتفخة نحو الأعلى والأسفل مع عنق ضيق نسبياً.
· القاطع الحلقي (Ring Dyke): وهي أجسام نارية تتخذ شكلاً حلقياً في المقطع المستوي، وذات جدران عالية الميل، وهي مترافقة عادة مع المقبض (Stock) أو مجموعة القواطع الشعاعية (Radial dyke swarms).
طرائق إزاحة الاختراقات النارية:
هناك أربع طرائق أو ميكانيكيات رئيسة يتحرك بواسطتها الصهير داخل القشرة الأرضية وتكوين التراكيب النارية الداخلية (الشكل 5)، هذه الميكانيكيات هي:
(1) ميكانيكية إزاحة القسر(Forceful Emplacement Mechanism):في هذه الميكانيكية يعمل الصهير على دفع الصخور المحيطة به وتحطيمها وذلك لغرض خلق الفراغ المناسب لصعوده، ويتم ذلك بواسطة ضغط الصهير (Pressure of Magma). تساهم هذه الميكانيكية في تكوين الأجسام النارية الرئيسة التي تملك حقل إجهاد (Stress Field) واسع خاص بها.
(2) ميكانيكية إزاحة التوسع(Dilational Emplacement Mechanism): في هذه الميكانيكية يعمل الصهير على تحريك الصخور المحيطة به إلى الجانب تحت ظروف أجهاد شدي (Tensional Stress) وتكوين كسور شدية تسمح للصهير بالصعود وملأ الفراغ الناتج من هذا التوسع، وليس من الضروري أن تتحطم الصخور المحيطة في هذه الحالة. تعد هذه الميكانيكية مهمة في اختراق الأجسام النارية الأولية الصفائحية المتمثلة بالقواطع والسدود، وهي تساهم في تكوين حقل إجهاد واسع خاص بها. نتيجة لتكون قوة شد في الطبقات الصخرية العليا المحيطة بالتركيب الناري فأنها تتعرض إلى عملية تفلق تؤدي على تكوين فوالق اعتيادية (Normal Faults)تحصر بينها تراكيب السروج (Grabbens) والمنخسفات (Horsts).
(3) ميكانيكية إزاحة التوقف(Stopping Emplacement Mechanism): في هذه الميكانيكية يعمل الصهير على إزالة أجزاء من الصخور المجاورة والتي تغطس نحو الأسف في الصهير لخلق الفراغ المناسب للاندفاع. تعد هذه الميكانيكية مهمة فقط في الأجزاء العليا من التراكيب النارية الرئيسة.
(4) ميكانيكية إزاحة الذوبان(Melting Emplacement Mechanism): تسمى أيضاً بميكانيكية إزاحة الاحتواء (Assimilation Emplacement Mechanism)،في هذه الميكانيكية يعمل الصهير على إذابة واحتواء الصخور المحيطة به لخلق الفراغ المناسب للاندفاع. ولا تعد هذه الميكانيكية مهمة من وجهة نظر الجيولوجيا التركيبية وذلك لأنها تلعب دوراً ثانوياً في تكوين التراكيب الداخلية العميقة فقط.
من الجدير بالذكر، أن ميكانيكيتي القسر والتوسع لهما تطبيقات واسعة في الجيولوجيا التركيبية، بينما ميكانيكيتي التوقف والذوبان ليستا مهمتين كثيراً لأن دورهما في إحداث التشويه في الصخور المجاورة يكون محدوداً.

الشكل (5): ميكانيكيات إزاحة التراكيب النارية الداخلية (Park,1997).

توزيع الإجهاد على التراكيب النارية:
يتضمن هذا الجزء دراسة توزيع الإجهاد على كل من القواطع والسدود والصفائح المخروطية والقواطع الشعاعية وكما يلي:
أولاً: إزاحة التوسع في القواطع والسدود: ذكرنا أن إزاحة التوسع تودي إلى تكوين التراكيب الصفائحية المتمثلة بالقاطع والسد، وفيما يلي طبيعة توزيع الإجهاد على كل من هذين التركيبين الصفائحيين (الشكل 6).
(1) إزاحة القاطع (Dyke Emplacement):يتكون القاطع نتيجة صعود الصهير بشكل إسفين (wedge)، إذ أن ضغط الصهير هو من نوع الضغط المائي (Hydrostatic Pressure) الذي يؤثر بصورة عمودية على مستوي الاختراق (Intrusion plane) للقاطع. في الأجسام المتجانسة صخرياً يكون مستوي الاختراق حاوياً على محوري الإجهادين الأعظم والمتوسط (σ1, σ2)، أما محور الإجهاد الأصغر (σ3) فيكون عمودياً على مستوي الاختراق. والإزاحة تحدث عندما يكون ضغط الصهير (Magma Pressures) أكبر أو يساوي مقاومة الشد (Tensile Strength) للصخور مضافاً لها قيمة (σ3). من الشكل (6 الرسم A) نلاحظ أن حركة الصهير تكون باتجاه (σ1) و (σ2) أي بصورة موازية لمستوي الاختراق، أما اتجاه التوسع فيكون بالاتجاه الموازي لاتجاه (σ3) دائماً. إذا كانت الصخور المجاورة حاوية على كسور مسبقة فأن الصهير سوف يندفع خلال مستوي الكسر، وهذه الحالة تحدث عندما يكون ضغط الصهير اكبر من الإجهاد الضاغط (Compressive Stress) على مستوي الكسر.

الشكل (6): توزيع الاجهادات على كل من القواطع (Dykes) والسدود (Sills) وإمكانية تحول القاطع إلى سد (Park,1997).

(2) إزاحة السد(Sill Emplacement): السد يمثل حالة من حالات الإزاحة الصفائحية التي يكون فيها مستوي الاختراق عادة شبه أفقي (الشكل 6 الرسم B)، ولكي تحدث الإزاحة على مستوي الاختراق يجب أن يكون ضغط الصهير اكبر من ضغط الطبقات الصخرية للعمود الطباقي الذي يسمى بالضغط الصخري (Lithostatic Pressure) أو ضغط التحميل (Load pressure). ومن هذا نعرف أن السد يحدث بالمناطق القريبة من سطح الأرض أي في الأجزاء العليا من القشرة الأرضية، وذلك لكون ضغط العمود الصخري قليلاً.
من المحتمل جداً أن يتحول القاطع إلى سد وذلك عندما يصبح الضغط العمودي (Vertical Stress) قليلاً بالقرب من سطح الأرض. إذ عند صعود القاطع إلى الأعلى تبدأ قيمة الضغط العمودي بالنقصان ويتحول اتجاه كل من (σ1) و(σ2) من الوضع الشاقولي إلى الوضع الأفقي، أو بعبارة أخرى تغيير وضعية مستوي الاختراق من الوضع الشاقولي إلى الأفقي، وبالتالي تحول القاطع إلى سد (الشكل 6 الرسم C).
ثانياً: إزاحة الصفائح المخروطية والقواطع الشعاعية: مجموعة الاختراقات النارية الشبيهة بالصفائح تكون موجودة عادة في الجزء الأعلى من البلوتون وتحديداً في الجزء الواقع فوق مركز سطح البلوتون والذي يدعى بالمعقد الناري (Igneous Complex) (الشكل 2). من المعتقد بان شكل واتجاه هذه التراكيب يرتبط بحقل الإجهاد الموقعي المتولد من وجود البلوتون في العمق أسفل المعقد الناري. إن ضغط الصهير في البلوتون يولد إجهاداً كابساً (Compressive Stress) يكون عمودياً على سطح البلوتون. هذا الاجهاد الكابس يتخذ شكل مجاميع من مسارات الإجهاد (Stress Trajectories) ذات الشكل المنحني (الشكل 7).
لو أخذنا شكلاً قبابياً بسيطاً للبلوتون مع مقطع عرضي دائري (الشكل 7 الرسم A) نجد أن مسارات الإجهاد فيه تتخذ شكل المضلة المحيطة بسطح البلوتون. في هذه المضلة نجد أن محور الإجهاد الرئيس الأعظم (σ1) تكون مرتبة بشكل شعاعي وبصورة عمودية على سطح البلوتون، أي أنها تشبه شكل الأسلاك الساندة في المظلة، أما بالنسبة لمحوري الإجهادين المتوسط والأصغر (σ2, σ3) فأنهما يكونا بشكل مجموعة منحنية موازية لسطح البلوتون، أي أنهما يمثلان الأسلاك الواقعة ضمن غطاء أو قماش المضلة. إذا وصلنا بين النقاط الناتجة من تقاطع محاور الاجهادات الثلاث مع بعضها، فأنها تعطي شكلاً لمجموعة من الدوائر الأفقية المتحدة المركز والموازية لحافة البلوتون، أي حافة المضلة. هذا الترتيب لمحاور الاجهادات يمكن أن يوضح كيفية تكون كل من الصفائح المخروطية والقواطع الشعاعية المترافقة عادة مع المعقد الناري.
إذا كان محور الإجهاد الرئيس المتوسط (σ2) موازياً أو منطبقاً مع الدوائر الأفقية المتكونة من اتصال خطوط تقاطع المحاور التكتونية الثلاث، أي أذا كان (σ2) أفقياً وذو مسار حلقي يحيط بالبلوتون، و(σ1, σ3) واقعان في مستوي واحد يكون فيه (σ1) شاقولياً و(σ3) أفقياً يتجه بعيداً عن مركز البلوتون، ففي هذه الحالة تتكون الصفائح المخروطية (Cone Sheets) (الشكل 7 الرسمين B و C).
أما إذا كان محور الإجهاد الرئيس الأصغر (σ3) موازياً أو منطبقاً مع الدوائر الأفقية المتكونة من اتصال خطوط تقاطع المحاور التكتونية الثلاث، أي أذا كان (σ3) أفقياً وذو مسار حلقي يحيط بالبلوتون، و(σ1, σ2) واقعان في مستوي واحد يكون فيه (σ1) شاقولياً و(σ2) أفقياً يتجه بعيداً عن مركز البلوتون، ففي هذه الحالة تتكون القواطع الشعاعية (Radial dykes) (الشكل 7 الرسم D).
نلاحظ مما سبق إن تناوب موقعي أو اتجاهي المحورين (σ2) و(σ3) مع بعضهما هو المسئول عن تكون كل نوع من التركيبين المذكورين (الصفائح المخروطية أو القواطع الشعاعية). وهذا التبدل في المواقع يعزى إلى زيادة في الضغط المتجمع حول الاختراق نفسه. وهذا يوضح أيضاً سبب وجود كل من التركيبين الناريين في معقد ناري واحد.
يقترح البعض أن مجموعة من الكسور القصية المخروطية (Conical shear Fractures) وهي كسور من النوع المقترن (Conjugate Fractures) والتي تتكون في هذا النوع من حقل الإجهاد قد تستخدم كمستويات اختراق (Intrusion Plane) لكل من الصفائح المخروطية والقواطع الحلقية (شكل 7 الرسم E).

الشكل (7): توزيع الاجهادات حول تركيب البلوتون، وكيفية مساهمتها في تكوين كل من القواطع الصفائح المخروطية والسدود الحلقية (Park,1997).