گرانیت
این سنگ نوعی آذرین نفوذی فلسیک است که دارای ریزساختاری دانهای میباشد. گرانیتها عمدتا به رنگ سفید، صورتی و یا خاکستری هستند و این رنگها براساس شرایط معدنی خاصی که در آن قرار میگیرند متغیر است. کلمه گرانیت از کلمه لاتین به نام گرانوم گرفته شده است که به ساختار درشت دانه درون سنگهای کریستالی برمیگردد.
به طورکلی، این سنگ نوعی آذرین با حجم کوارتز بین ۲۰ تا ۶۰ درصد میباشد و حداقل ۳۵ درصد کل فلدسپار شامل فلدسپار قلیایی است، اگرچه نام گرانیت معمولا به دسته بسیار بزرگی از سنگهای آذرین درشت دانه دارای کوارتز و فلدسپار برمیگردد.
اصطلاح گرانیت به تمامی ساختارهای شبه گرانیت برمیگردد و علاوه بر سنگ گرانیت، به گروهی از سنگهای آذرین دارای بافت مشابه که تفاوت بسیار کمی در ترکیب و پیدایش دارند، اتلاق میشود. این سنگها عموما دارای فلدسپار، کوارتز، میکا و مواد معدنی آمفیبول هستند که مارتیسی با اندازه دانه یکسان از فلدسپار و کوارتز است که ذرات پراکنده و تیره رنگ میکا و آمفیبول در زمینه روشنتر معدنی قرار گرفته اند.
گاهی اوقات برخی از این کریستالها بزرگتر از جرم زمینه هستند که در این حالت به بافت آن پروفریتیک گفته میشود. سنگ گرانیتی دارای بافت پروفریتیک، یک سنگ پروفری نامیده میشود. از طرفی، گرانیتوید یک اصطلاح توصیفی برای سنگهای آذرین درشتدانهتر، با رنگ روشنتر میباشد. آزمون پتروگرافیک به منظور شناسایی نوع خاص گرانیتویدها مورد استفاده قرار میگیرد.
سنگ گرانیت نطنز و گرانیت مشکی سوران به خاطر نوع برش و مرغوبیتشان جزء بهترین سنگ های گرانیت مشکی موجود در ایران هستند.
خواص فیزیکی گرانیت
گرانیت معمولا حجیم و بدون ساختار داخلی، سخت و زبر است که این ویژگیها آنرا به سنگی پرکاربرد در طول تاریخ بشریت تبدیل کرده است. چگالی میانگین آن بین ۲٫۶۵ تا ۲٫۷۵ گرم بر سانتیمتر مکعب است. همچنین، استحکام فشاری این سنگ معمولا بالاتر از ۲۰۰ مگاپاسکال میباشد.
دمای ذوب گرانیت خشک در فشار خارجی محیط ۱۲۶۰-۱۲۱۵ درجه سانتیگراد است که در حضور آب و فشارهای کم تا ۶۵۰ درجه کاهش مییابد. این سنگ به طورکلی نفوذپذیری اولیه بسیار کمی دارد اما با وجود ترک و شکستها، نفوذ ثانویه بسیار بالایی از خود نشان میدهد.
کانی شناسی
گرانیت براساس نمودار QAPF در دستهی سنگهای آتشفشانی درشت دانه قرار گرفته و براساس میزان کوارتز، فلدسپار در نیمهی A-Q-P نمودار نامگذاری شده است. این سنگ در حالت خالص دارای Plagioclase و فلدسپار قلیایی است. هنگامی که یک گرانیتوید تقریبا یا به طور کلی فاقد Plagioclase باشد، این سنگ موسوم به گرانیت فلدسپار قلیایی خواهد بود.
اگر گرانیتوید کمتر از ۱۰ درصد Orthoclase داشته باشد، تونالیت نامیده میشود. پیروکسین و آمفیبول به طور معمول در ترکیب تونالیت وجود دارند. گرانیتی که دارای Muscovite و Biotite micas باشد، گرانیت دوتایی یا two-mica نامیده میشود که دارای مقدار زیادی پتاسیم مقدار بسیار کمی plagioclase است. این نوع سنگ معمولا یک گرانیت نوع A یا S میباشد.
پیدایش
سنگ گرانیت به طور گسترده در سرتاسر پوسته زمین پراکنده شده است. بیشتر این سنگها در عصر پرکامبرین ایجاد شده است و بیشترین میزان سنگی است که در زیر پوسته نازک قارهها قرار دارد. گرانیت گاهی تحت فشارهای چرخشی احاطه شده توسط تپههای بزرگ توسط دگرگونیهای Aureole تشکیل میشود.
این سنگ اغلب در عمق کم و حجمی کمتر از ۱۰۰ کیلومتر مربع و در Batholiths که نزدیک محدودهی کوهستانهای Orogenic است، یافت میشود. گرانیت دارای ترکیب Felsic است که معمولا در پوستههای قارهای بیشتر از پوستههای اقیانوسی یافت میشود. این سنگها ابتدا از مذاب Felsic کریستال تشکیل میدهند که چگالی کمی نسبت به سنگهای mafic دارد بنابراین تمایل دارد به سمت سطح صعود کند.
مکانیزم Petrogenetic
گرانیتویدها براثر کریستالی شدن Felsic magmas ایجاد میشوند که ترکیبی نزدیک و یا دقیقا روی نقطه یوتکتیک دارد. Magmas از ترکیب مواد مذاب و مواد معدنی در مقادیر متفاوت تشکیل شده است. به طور کلی، مواد معدنی magmas از مذابی که کاملا از سنگ اصلی جدا و دچار جدایش آذرین شده است، کریستال تشکیل میدهد.
اگر یک سنگ گرانیت فرآیند سردشدن آهستهای داشته باشد، این پتانسیل را دارد که کریستالهای بزرگتری را تشکیل دهد. لازم به ذکر است که مواد معدنی باقیمانده و پریتکتیک نیز در magmasهای گرانیت وجود دارند. مواد معدنی پریتکتیک بر اثر فرآیند پریتکتیک تشکیل میشوند در حالیکه مواد معدنی باقیمانده از سنگهای مادر بوجود میآیند.
در هرکدام از این حالتها، magmas بر اثر واکنش یوتکتیک در طی فرآیند کریستالی شدن و سردشدن آهسته شکل میگیرد. مذابهای آناتکتیک نیز در اثر واکنشهای پریتکتیک ایجاد میشوند اما نسبت به مذاب magmas به میزان کمتری ایجاد میشوند زیرا هنوز از سنگهای مادر جدا نشدهاند. با این وجود، ترکیب آناتکتیک مذاب ممکن است در اثر کریستالی شدن با درجه بالا به سمت مذاب magmas تغییر کند.
تبلور ناکامل (fractional) باعث کاهش آهن، منیزیم، تیتانیوم، کلسیم و سدیم و افزایش پتاسیم و سیلیسیم (فلدسپار قلیایی و کوارتز که دو ترکیب تشکیل دهنده گرانیت هستند) در مذاب میگردد. این فرآیند مستقل از نحوه تبدیل magmas مادر به گرانیت و ترکیب شیمیایی آنها اتفاق میافتد.
سیستم دستهبندی به ترتیب الفبا
ترکیب و نحوه پیدایش هرنوع Magma که از گرانیت متفاوت باشد، مدارک مشخصی در مورد اینکه سنگ گرانیت مادر به چه صورتی بوده است، ارائه میدهد. بافت و ترکیب نهایی گرانیت به طور کامل با ساختار سنگ مادر متفاوت است. به عنوان مثال، گرانیتی که از ذوب قسمتی از سنگهای metasedimentary به وجود آمده باشد، احتمالا مقدار بیشتری فلدسپار قلیایی دارد.
این در حالی است که اگر گرانیتی از ذوب جزیی metaigneous به وجود آید، میزان بیشتری plagioclase در ترکیب خود خواهد داشت. در واقع الفبای مدرن تم دستهبندی بر این اساس میباشد.
سیستم دستهبندی White and Chappell که براساس حروف بوده است، در ابتدا به منظور تقسیمبندی گرانیتها در I-type (با منبع سنگ آذرین) و S-type (منبع سنگ رسوبی) پیشنهاد شده است. هر دو نوع با استفاده از ذوب جزیی سنگهای پوسته (سنگهای metaigneous و یا metasedimntary) ایجاد شدهاند.
گرانیت M-type بعد از این مدلها به منظور پوشش آن دسته از گرانیتهایی که کاملا دارای منبع کریستالی mafic magma و یا mantle بودند، پیشنهاد شد. اگرچه این پیشنهاد پس از مطالعات تجربی پترولوژی رد شد. زیرا تحقیقات نشان داد که ذوب جزیی mantle peridotite نمیتواند منجر به تولید مذاب گرانیت در هیچ موردی شود.
اگرچه کریستالی شدن جزیی مذاب بازالتیک میتواند مقدار کمی گرانیت تولید کند، این سنگهای تولید شده مقدار زیادی سنگ بالزاتیک خواهند داشت.