پليت تكتونيك – آتشفشانهاي (4)
قبل از آزمايش
دانش آموزان به سنگهاي آتشفشاني مختلف نگاه كردند.
اهداف:
• مقايسه سنگ هاي آذرين دروني و آتشفشاني
• توضيح اينكه چرا انواع سنگهاي آتشفشاني متعددي وجود دارد
لغت:
• بازالت
• گرانيت
• آذرين
• كانيها
• اسيدين
• آتشفشان
منبع گدازه فوران هاوايي
مواد:
• كاغذ
• گرانيت
• بازالت
• اسيدين
زمينه:
آتشفشانها مدارك ساختماني پليت تكتونيك ها هستند آنها به خاطر اينكه پوسته زمين در حال حركت است اتفاق ميافتند و اجازه ميدهد سنگ مذاب شود، يا ماگما از ميان شكستگي هاي پوسته از زير به سطح زمين بالا ميآيد. دليل اينكه چرا ماگما بالا ميآيد آسان است. چون ماگما نسبت به سنگهاي اطراف چگالي كمتري دارد، بنابراين درست شبيه هواي گرم بالا آمد. به طرف سقف يك خانه، به سمت بالا حركت ميكند. ماگما سنگ مذابي است كه به سطح زمين نرسيده است. «گدازه» سنگ مذابي است كه به سطح زمين رسيده است. وقتي كه گدازه سرد ميشود سنگهاي آتشفشاني را تشكيل ميدهد، وقتي كه ماگما سرد ميشود (بدون رسيدن به سطح) سنگ هاي دروني را تشكيل مي دهد. سنگهاي دروني و آتشفشاني هر دو جز سنگهاي آذرين هستند.
- انواع مختلف زيادي از سنگهاي آذرين دروني و آتشفشاني وجود دارد. با اين وجود، همه آنها يك زماني مذاب بودهاند و سپس سرده شده و تبديل به جامد شدهاند. سنگهاي آذرين به خاطر دو فاكتور مختلف به نظر مي آيند:
1) آنها در سرعت هاي مختلفي سرد شده اند 2) ماگما «مادري» (سنگ منشا مذاب) يك تركيب مختلفي داشت زمين شناسان اين فاكتورها را براي نامگذاري سنگهاي آذرين استفاده كردند. براي مثال، ماگماهايي كه در سرعتهاي مختلف سرد ميشوند كريستالهايي با اندازه هاي مختلف توسعه ميدهند. سرد شدن سريع (ساعتها تا سالها) باعث تشكيل سنگهاي آذرين با كريستالهاي ريز و كوچك ميشود. براي مثال، بازالت كريستالهاي كوچكي دارد كه ميتوانند زير ميكروسكوپ ديده شوند اشاره ميكند كه بازالت سريعاً سرد شد. ابسيدين (شيشه آتشفشان) به قدري سريع سرد ميشود كه به معناي واقعي كريستال ندارد. ماگمايي كه به كندي سرد مي شود (هزاران تا ميليون سال) سنگهايي با كانيهاي درشت بلور همانند گرانيت ايجاد مي كند.
- بخشهاي يك آتشفشان يك مخزن ماگمايي را در داخل زمين دربر ميگيرد، كه حجره ماگمايي ناميده ميشود. حجره ماگمايي توسط مجرا با سطح زمين در ارتباط است. ماگما به خاطر دانسيته كمتر نسبت به سنگهاي اطراف از ميان مجرا به طرف بالا حركت ميكند. آن از ميان سطح زمين در كراترهاي آتشفشاني ميشكند، و ممكن است همانند جريان گداز، اين ماگما در قسمتهاي عميق تر در جبه زمين توليد شده و در حجره ماگمايي سرازير شده و جمع ميشود.
- چندين مرحله در طول عمر يك آتشفشان وجود دارد. يك آتشفشان وقتي فعال است كه گدازه به بيرون ميريزد يا ماگما از حجره ماگمايي به طرف بالا حركت ميكند. يك فوران در يك آتشفشان فعال ممكن است، با اين وجود ممكن است اخيراً فوران نكرده باشد. يك آتشفشان خاموش «در حال خوابيدن» است. آن ميتواند دوباره فعال شود، وقتي ماگماي جديد داخل آن به طرف بالا حركت ميكند. يك آتشفشان منقرض علامت فعال شدن ندارد. معمولاً يك حجره ماگمايي براي هزاران تا ميليون ها سال دوباره تازه نشده است آتشفشانها ممكن است به طور تكراري بين فاز فعال و خاموش حركت كنند.
روش:
1 – چرخه پليت تكتونيك را به دانش آموزان معرفي كنيد. به آنها بگوئيد كه قسمت خارجي زمين حركت ميكند و باعث ايجاد فشار در داخل زمين ميشود. واحد را براي آنها مرور كنيد، به آنها بگوئيد كه در هفته هاي آينده آنها سنگهاي حاصل از آتشفشانها را مطالعه خواهند كرد، چه مقدار امواج انرژي باعث خسارت در طول زلزله ميشود، چه مقدار فشار در داخل زمين ساخته مي شود، چه خطرات آتشفشاني مي توانند براي افراد مضر باشند.
2 – نمودار را روي تابلو درست ترسيم كنيد. بخشهاي آتشفشان را شرح دهيد. تاكيد كنيد كه سنگهاي آتشفشاني از زير زمين تشكيل مي شوند در زمانيكه سنگهاي آتشفشاني روي سطح سرد مي شوند.
3 – نمونه هاي بازالت – ابسيدين را به دانش آموزان نشان دهيد. بازالت و ابسيدين سنگهاي آتشفشاني هستند، گرانيت دروني است. از دانش آموزان سؤال كنيد كه چگونه اين را تعيين ميكنند. جواب اين است: سنگهاي دروني (همانند گرانيت) در يك محيط نسبتاً غير آشفته به كندي سرد ميشوند و اجازه ميدهند كريستالهاي بزرگ كانيها كه ميتوانند به آساني با چشم غير مسلح ديده شوند، رشد كنند. سنگهاي آتشفشاني سريع سرد مي شوند، بنابراين كانيها زمان زيادي جهت تشكيل كريستالهاي بزرگ ندارند، بنابراين در نمونه دستي چنين سنگهايي همانند بازالت نميتوانند كانيها را ببينيد. ابسيدين اساساً ماگماي منجمد است، آن به قدري سريع سرد شده است كه تقريباً هيچ كريستالي تشكيل نداده است. بنابراين شبيه شيشه تاريك به نظر ميرسد. به دانش آموزان بگوييد كه فقط بازالت و ابسيدين از آتشفشان به وجود مي آيند، گرانيت در قسمت عميق پوسته و جبه بالايي زمين تشكيل شده است.
پليت تكتونيك – آتشفشانهاي (4)
آزمايش
اهداف:
مقايسه سنگهاي حاصل از آتشفشانهاي مختلف
• تعيين اينكه آيا آتشفشانها انواع مختلف سنگها
را توليد ميكنند.
لغت:
• بازالت
• تركيب آتشفشان
• ابسيدين
• پوميس
مواد:
• چرخه پليت تكتونيك – آتشفشانهاي (3)
• مونوكراترز
• رس
• تصاوير آتشفشانها
• رنگ (اختياري)
زمينه:
آتشفشانها انواع مختلف سنگهاي آتشفشاني توليد ميكند. ايجاد سنگهاي آتشفشاني وابسته به نوع فوران، منبع و تركيب ماگهاي پرتاب شده است. تنوع سنگهاي ماگمايي ميتواند از خاكستر به سنگهايي با كانيهاي كوچك واقع در آنها دسته بندي شوند. زمين شناسان سنگهاي و؟؟ نيكي را با استفاده از ظهور و تركيب كاني شناسي آنها توصيف كردهاند. آنها هر دو نوع نمونه هاي دستي را بررسي كردهاند و معمولاً «مقاطع نازك» درست كردند كه همان تكه هاي خيلي نازك سنگ است كه ميتوانند زير ميكروسكوپ بررسي شوند. آنها سپس سنگها را بر اساس مشاهداتشان نامگذاري كردند. براي مثال، بازالت (سنگ خاكستري تيره تا سياه) نسبت به آندزيت (يك سنگ خاكستري) كانيهاي بيشتري از اليوين و هورنبلند را دربر مي گيرد. آندزيت ممكن است كوارتز را شامل شود در صورتيكه بازالت نخواهد توانست. يك سنگ آتشفشاني كه همراه با فوران گاز را تخليه كرده است ممكن است «سوراخ هايي» در داخل سنگ داشته باشد (حفره ناميده مي شوند). در صورتيكه يك جريان گدازه آرام چنين سوراخهايي حباب مانند را ندارد. بعضي سنگهاي آتشفشاني در داخل حجره ماگمايي شروع به سرد شدن ميكنند، و بعضي كانيهاي درشت تر تشكيل ميدهند. وقتي كه آتشفشان فوران ميكند، اين كانيهاي درشت تر را به خوبي ديگر گدازه هايي كه سپس به كريستالهاي كوچكتر سرد ميشوند را به سمت بالا ميآورد.
در نمونه اين نوع سنگها، كانيهاي بزرگتري مي بينيد كه در زمينه تيرهاي از كانيهاي ريز تر كه براي ديدن نياز به ميكروسكوپ دارند قرار ميگيرند، به طور واضح، نامگذاري سنگهاي آذرين پيچيده است. اين آزمايش شروع مي كند كه نامگذاري سنگهاي آذرين را به دانش آموزان نشان دهد.
با اين وجود آتشفشانها ميتوانند به يكديگر متصل شوند، آنها ممكن است انواع سنگهاي مختلفي داشته باشند در اين آزمايشگاه، دانش آموزان به سنگهاي آتشفشاني از كوه لاسن، كوه، شاستا، مونوكراترها، كليرليك، كه در كاليفرنيا هستند نگاه ميكنند.
روش:
1 – بحث كنيد با دانش آموزان در مورد همه انواع مختلف سنگهاي الكانيكي كه ميتوانند از آتشفشانها تشكيل شوند.
2 – نواحي زير جائيكه سنگها آتشفشاني كاليفرنيا تشكيل ميشوند را تعيين محل كنيد: كوه لاسن، كوه شاستا، كليرلايك و منولايك (همه در كاليفرنيا شمالي)، توضيح دهيد كه آتشفشانهاي كوه لاسن، كوه شاستا و منوكراترها خوابيده هستند (خاموش هستند)، و آتشفشانهاي كليرلايك مدت طولاني است كه فعالي نيستند (آتشفشان منقرض)
3 – به دانش آموزان بياموزيد كه در نمونه هاي سنگ آذرين خودشان نگاه كنند و آنها را توصيف كنند. به دانش آموزان بگوييد كه كلماتي همانند «تيره، خاكستري، سنگين، شيشهاي، كانيهاي قابل مشاهده» يا اصطلاحات قابل توصيف ديگر را به كار ببرند. همه نمونه هايي تشكيل شده از يك محل خاص ممكن است دقيقا يكسان به نظر نرسند. توصيف هاي دانش آموزان بايستي چيزي كه آنها در نمونه هاي منحصر به فرد مشاهده ميكنند، منعكس كنند، آنها را وادار كنيد كه توصيفاتشان را روي صفحه كار ثبت كنند.
4 – يك توصيف تركيبي كلاسي از سنگها انجام دهيد. توصيف بايستي اختلاف بين انواع سنگها را منعكس كند.
نمونه هاي كوه لاسن و كوه شاستا نسبت به آنهايي كه در كليرلايك و مونوكراتر تشكيل شدهاند، بايستي سنگهاي سنگين تري بوده و كانيهاي قابل مشاهده تري داشته باشند، نمونه هاي كليرلايك ابسيدين است و نمونه هاي مونوكراتر پوميس سبك مي باشد.
|
كوه شاستا |
كوه لاسن |
مونوكراترز |
كليرلايك |
|
مايل به قرمز
«سوراخ دار»
|
خاكستري كانيها ميتوانند ديده شوند
|
رنگ روشن «سوراخ دار» |
سياه
شيشه اي |
5 – بعد، دانش آموزان را وادار كنيد يك مدل كوچكي از رس مورد استفاده كوه لاسن ترسيم كنيد. كوه لاسن يك آتشفشان تركيبي است، از گدازه و لايه هاي خاكستر تشكيل شده است. براي كمك به دانش آموزان جهت ساختن مدل رسي، نمايش به كار ببريد. نمودار روي صفحه آزمايشگاه جهت ساختن مدل سرنخ هايي به دانش آموزان ميدهد. مطمئن باشيد كه آنها يك دهانه و يك دامنه را دربر ميگيرند كه به يك آتشفشان نرمال تركيبي اختصاص داده مي شود. دانش آموزان اين مدل را در آزمايش خطرناك استفاده مي كنند.
پليت تكتونيك – آتشفشان ها (4)
بعد از آزمايش
اهداف:
• بحث در مورد فوران آتشفشانهاي روي پوسته زمين و توليد سنگهاي جديد
• يادگيري اينكه آتشفشانها ممكن است انواع سنگهاي مختلفي توليد كنند.
لغت:
• خاكستر
• بازالت
• گرانيت
• گدازه
• ماگما
• ابسيدين
• بوميس
• آتشفشان
مواد :
• نمونه هايي از آزمايش قبلي
• نمونه هاي گرانيت
• صفحه كار
زمينه:
به خاطر اينكه دانش آموزان سنگهاي آذرين را بفهمند، آنها نياز دارند كه دو فاكتور را بشناسند كه اين دو فاكتور نوع سنگ توليدي يك آتشفشان را تحت تأثير قرار ميدهد. اول اينكه، روشي كه ماگما در طي آن سرد مي شود منظره هاي مختلفي از سنگ هاي آذرين توليدي را تعيين خواهد كرد. دوم اينكه، تركيب شيميايي سنگ منشاء نمونه ماگمايي نقش مهمي در تشكيل سنگ آذرين بازي خواهد كرد، آن محتوي كاني سنگ را تعيين ميكند. يادآوري ميكنيم كه، كانيها سنگها را تشكيل ميدهند.
روش:
صبر كنيد دانش آموزان انواع مختلف سنگهاي آذرين را بررسي كنند. دقت كنيد كه يك سنگ سرد شده كند (گرانيت) و يك يا چند نوع سنگ سرد شده سريع (هركدام از انواع ديگر) را استفاده كنيد. از دانش آموزان بپرسيد كه كدام سنگ در داخل زمين سرد شده است. آنها بايستي در پاسخ گرانيت را به كار برند.
از آنها بپرسيد كه آيا سنگ مذاب يا ماگما (در درون پوسته) سنگهاي مختلفي توليد ميكند. آنها بايستي جواب بدهند بله، زيرا گرانيت به خصوص در محتواي كاني مختلف به نظر مي رسد.
2 – به دانش آموزان نمونه هاي سنگي نشان دهيد در آزمايشگاه بررسي كنند. به دانش آموزان بياموزيد كه پيش بيني كنند كداميك از سه سنگ سريعتر سرد شدهاند. پوميس وامپيدين قبل از بازالت سرد شدند. از دانش آموزان بپرسيد چگونه آنها را بشناسيم. بازالت كريستالهاي كاني ريز دارد. پوميس واپسيدين كريستال ندارند. به خاطر آوريد كه جريان گدازه سريعتر سرد مي شود و زمان كمي براي تشكيل كانيها وجود دارد.
3 – آتشفشاني براي دانش آموزان خيلي جالب هستند.
4 – دانش آموزان را وادار كنيد كه صفحه كار را كامل كنند. همچنين ممكن است به عنوان يك آزمايش استفاده شود.
جواب:
1) گدازه 2) ماگما 3) آتشفشان 4) ابسيدين 5) بوميس 6) هاوايي 7) كوه هلنز 8) گرانيت 9) بازالت 10) خاكستر
روشهاي (مترهاي) ما نياز دارند كه شخصي فرض كند كه مخزن متعلق به گروه 1 يا گروه 2 است. سپس محاسبه تخلخل ماتريكي مطمئن مخزن از اطلاعات نمودار (لاگ)دانسيته بدون نياز به ساختن فرضيه در مورد دانسيته دانه آسان مي شود. حتي زمانيكه چاه در حال حفاري است. شكل 8 تخلخل نوترون، تخمين تخلخل دانسيته استاندارد (فرض مي شود 3 g/cm 5/2 - P s ، براساس داده ها براي گروه 1 در شكل 3)، تخلخل اندازه گيري شده به طور مستقيم، و تخلخل محاسبه شده ما، براي سه چاه مورد مطالعه دو تا از مخازن گروه 1 واقع در ميادين آسفالتو و سيمريك و يكي از مخازن گروه 2 در ميدان مكي تريك را مقايسه ميكند.
- مسيرهاي تخلخل نوترون، تخلخل را به طور دقيق در
مقطع اپال A
ميدان سيمريك اندازه گيري كرد اما ارتباط ضعيف را به تخلخل درست در مخازن كوارتز و ابال CT ميادين آسفالتو و مكي تريك نشان ميدهد. شكل 8 براي روش دانسته استاندارد نشان ميإهد كه تخمين درست دانسيته دانه قبل از محاسبه تخلخل چقدر مهم است. تخمين 3 g/cm 5/2 كه ما براي كل سه نمودار طراحي كرديم چاه را براي مخزن كوارتز وايال CT گروه 2 ميدان كلي تريك، زياد برآورد ميكند. روش (متد) ما تخلخل چاه را در هر سه مورد تخمين مي زند.
نتيجه
اين مقاله نشان مي دهد كه سنگهاي مخزن سيليس بيوژنيك سازند مونتري براساس خواص پتروفيزيكي ميتوانند به دو گروه تقسيم شوند. داده هاي تخلخل، دانسيته دمنيرالوژي (كاني شناسي) نشان مي دهند كه اگرچه كاهش تخلخل يك تابعي از تراكم (كمپالت) است حتي به طور زيادي توسط شرايط رياژنز ساسيليس تحت تأثير قرار ميگيرد. در سنگهاي گروه 1، تغييرات درتخلخل، دانسيته و كاني شناسي به طور تدريجي اتفاق ميافتد، و اتنقال دياژنژي شديدي جهت ايجاد يك انعكاس گر صوتي وجود ندارد. زيرا اين سنگ يك مسير دياژنژي مختلف از سينگهاي گروه 2 دنبال مي كند، سنگهاي گروه 1 تخلخل ماتريكي را براي عمق و دفن بيشتر يا درجه شيب دياژنتري بيشتري نسبت به سنگهاي گروه 2، حفظ ميكنند. سنگهاي گروه 2 توسط مرزهاي دياژنزي شارپ مشخص ميشوند، توسط تغييرات ناگهاني در تخلخل، دانسيته، كاني شناسي همراه مي شوند. تخلخل ماتريسك در اين سنگها توسط رشد ثانويه سيليس در طول فرآيند رشد اضافي كريستال سنگهاي بافت هموژن و شكننده ايده ال براي شكستگي را ايجاد مي كند كه تقريباً تخلخل ماتريكسي ندارند. اين سنگها كه ؟؟ شكسته سازند ؟؟ كليشه اي را نشان ميدهند به احتمال زياد توسط انعكاس گرهاي صوتي در مرزهاي دياژنزي سيليس مشخص مي شوند.
• در اول ما پيش بيني كرديم كه همه سنگهاي حوضه سن چوا كوين به عنوان مخازن گروه 1 و همه سنگهاي كاليفرنيا ساحلي به عنوان مخازن گروه 2 پلات مي شدند. زيرا سن جواكوين يك حوضه داخلي است، سنگهاي آن محتواي آواري (كلاستيك) بالايي دارند و بنابراين به احتمال زياد مسير دياژنزي سنگهاي خالص را طي ميكنند.
