انت هنا الان : شبكة جامعة بابل > موقع الكلية > نظام التعليم الالكتروني > مشاهدة المحاضرة
الكلية كلية العلوم للبنات
القسم قسم الكيمياء
المرحلة 1
أستاذ المادة عامر جاسم سلمان الخفاجي
4/16/2011 6:40:20 AM
الأرض وديناميكيتها
منذ القدم كان الإنسان بنظر الى بيئته الطبيعية التي يعيش فيها نظره كلها اهتمام وشغف خاصة تلك التي تنصب بالجبال والسهول والبحار والأمطار الى اخره .. جعلت الاهتمام ينصب لدراسة الكوكب ومعرفة أسراره وتجلى ذلك من خلال :
انفجار بركان كراكاتو 1883 ، مقتل 3600 شخص وتدمير المزارع .
الملاحظات البشرية رعب الزلازل الأرضية ، كما حدث في طهران وتركيا وغرب أمريكا وغيرها . بناء الجبال : زاكروس ، الهملايا والألب .
تتابع الطبقات الصخرية في الجبال والمناجم .
تحديد موقع الآبار النفطية .
الاحتياجات البشرية كمية المعادن المستخرجة من المناجم .
أين نجد المياه الجوفية .
تفسير الظواهر والعمليات الطبيعية
كشف التكيف البيئي للكائنات .
لتفسير جميع هذه الأسئلة يمكن الرجوع إلى دراسة الجيولوجيا ، لقد ظهر مصطلح الجيولوجيا لأول مره في القرن الثامن عشر في كتاب أساسيات الجيولوجيا لمؤلفه العالم لايل ( Lyle ) في كلية الملك – جامعة لندن مشتقا من اللغة اللاتينية بمقطعين هما :- Geo = الأرض = earth
Logus = علم = Logic
الجيولوجيا Geology :- العلم الذي يختص بدراسة كل ما يخص الكرة الأرضية , تعني دراسة أصل كوكب الأرض ومواده وتضاريسه والعمليات الطبيعية الفضائية والأرضية التي أثرت على كوكبنا لتكوين كيميائية المواد وأنواع المعادن والصخور والبيئات التي نشأت فيها الكائنات قديما وحفظت بشكل متحجرات في القشرة الصخرية لتكون الدليل في المقاييس الزمنية الأرضية وتوضع هذه المعلومات لخدمة الإنسان لاكتشاف متغيرات بيئة الأرض لمراقبتها والسيطرة عليها واستخراج الموارد النفطية والمعدنية والمائية .
تكون الدراسات التخصصية في الجيولوجيا متعددة ومترابطة مع العلوم الأخرى فهنالك علم الجيوفيزياء الذي يطبق فيه القوانين الفيزيائية واستخدامها في العلوم الجيولوجية مثل استخدام الجاذبية والطرق الزلزالية في التنقيب عن النفط والمعادن , وعلم الجيوكيمياء والاستخدامات الكيميائية لفهم وتفسير مايجري على الكوكب, والجيوبايولوجي لدراسة علم الأحياء والاستفادة من متحجراتها الصخرية لدراسة تاريخ الارض ودراسة البيئة القديمه , والجيولوجيا الاحصائية او الرياضية , وهنالك تخصصات كثل جيولوجبا النفط المهتمه بالتنقيب عن النفط واستخراجه وجيولوجيا التعدين وجيولوجيا المياه والجيولوجيا الهندسية حيث لابد للمهندس أي يعرف طبيعة الأرض التي سينشأ عليه مشروعه والجيولوجيا التركيبية التي تدرس الطيات والفوالق وعلم البراكين والزلازل وجيولوجيا البيئة وعلم الصخور والمعادن .
ولتوضيح دراسة الكائنات وعلاقتها بالأرض ( Geobiology ) يتم اللجوء لدراسة المواضيع التالية :-
المتحجرات Paleontology :- دراسة بقايا آثار الكائنات الحية التي دفنت بين الصخور وحفظت إلى الوقت الحاضر لتوضيح الأحداث خلال الزمن الأرضي والتطور .
البيئة القديمة Pale ecology :- دراسة العلاقة بين الموطن والكائنات الحية وما تكون منها من أحداث ونشوء للنفط وخامات المعادن .
الباينولوجي Palynology :- دراسة المواد العضوية الرسوبية المجهرية لاستكشاف النفط وخامات المعادن وتغيرات البيئة وتحليلات أمراض الحساسية والتنفسية .
الجيولوجية التاريخية Historical geology :- دراسة أصل الأرض وتطوراتها خلال الزمن بضمنها تطور الكائنات وصولا لظهور الإنسان .
تاريخ الدراسات الجيولوجية :
يرجع تاريخ دراسات علم الأرض منذ القدم ونلخصها بما يلي :
• البابليون والمصريون :- دراسة معدلات ترسيب مصبات الأنهار وحفر مناجم القير والذهب والأحجار الكريمة والقصدير .
• الرومان :- دراسة مناجم الرصاص والذهب ونظرية القرص القاري في البحر المأخوذ من البابليين .
• الحضارة العربية الإسلامية :- دراسات مثل البيروني وأبن سينا في اكتشاف نظريات تكوين الأرض والجبال وترسيب طبقات الأرض ووصف المعادن والمتحجرات .
• العصور الوسطى ( الأوربية ) :- والتي جاءت عن الحضارة الأندلسية آنذاك مثل رسم المتحجرات من قبل دافنشي ، كروية الأرض من غاليلو وكوبر نيكوس وأساسيات الجيولوجيا في تعاقب الطبقات وأفقية الأصل الترسيبي وقانون المضاهات خلال القرن السادس عشر من قبل عال التشريح الدنماركي ستينو ( Steno ) .
نظرية الكوارث ( Catastrophism ) التي تنص على أن النشوء المفاجئ للجبال والوديان والكوارث العالمية الانتشار تكونت من سبب غير معروف وسوف لا تتكرر مستقبلا
Sudden evolution of mountains and canyons and worldwide disasters produced by unknown causes was no longer operated .
أنها ظهرت في القرن السابع عشر واستمرت حتى القرن الثامن عشر بدعم من الكنيسة إذ في سنة 1654 أعلى أحد القساوسة حسب هذه النظرية أن نشوء الأرض حدث في 26 أكتوبر سنة 4004 قبل الميلاد في الساعة التاسعة صباحا ؟؟!!
لقد تم في الستينيات من القرن العشرين تعديل وتطوير لهذه النظرية من قبل عالم البيئة القديمة " ايكر "Ager- البريطاني الأصل باسم الكوارث المحدثة ( New catastrophism ) لتفسير الكوارث القديمة .
حسب الأسباب الأرضية والفضائية وبدورية منتظمة في الماضي والحاضر وما سيحدث مستقبلا لتوضيح الأنقراضات الجماعية للكائنات مثل انقراض الديناصور قبل ( 60 ) ستون مليون سنة بتداخل أدلة ارتطام الكويكبات بالأرض ونظرية القارات الحديثة والتغير البيئي الشديد المرافق .
النظريات الحديثة في الجيولوجيا :-
والتي ظهرت لتفسير مكونات الأرض والأحداث التي تظهر عليها ومواردها النفطية والمعدنية والمائية إضافة إلى أنها تؤدي إلى تفسير ديناميكية الأرض في تفسير تكوين موادها وأحداث المتغيرات البيئية ضمنها .
1- الزمن الأرضي ونظرية الانتظامية Uniformitarianism :-
والتي تشير إلى أن الزمن الأرضي Geologic time يؤرخ ويدون أزمان نشوء الأرض وتطورها البيئي والحياتي ويكون المقياس الزمني الأرضي Geological time scale تقويما لذلك . أي ان العلماء قسموا تاريخ الارض منذ النشء وللوقت الحاضر على شكل تقسيمات زمنية لكل قسم مايميزه من احداث مثل بناء الجبال وما عاشت فبه من احياء تؤرخ هذه الفتره.
أما الانتظامية Uniformitarianism:
فهي تنص على أن القوانين الفيزياوية والكيميائية والبيولوجية التي تعمل في الوقت الحاضر قد عملت في الماضي خلال الزمن الأرضي على الأرض وهو ما لخص في النظرية الاتية = الحاضر هو مفتاح الماضي .
* ظهرت هذه النظرية في القرن الثامن عشر من قبل جيمس هاتون .
* دونت هذه النظرية في العام 1830 – 1872 من قبل عالم الجيولوجيا في جامعة لندن البروفيسور لييل في كتاب أساسيات الجيولوجيا .
* لا يمكن التحسس بالعمليات الجيولوجية من قبل الإنسان ولكن يمكن استنتاجها حسب النظرية أعلاه .
2- نظرية حركة الصفائح ( Plate tectonics ) :-
تتحرك القطع الكبيرة للسطح الخارجي للأرض ( صفائح الغلاف الصخري ) نسبة إلى بعضها البعض . أن الصفائح الصخرية صلبة وتتحرك فوق الغلاف اللدن الذي يتصفح بسوائل لزجة جدا ومتحركة بميكانيكية تيارات الحمل . حيث ان من الدراسات الحديثة ايدت نظرية الصفيح واعتبرت إن هنالك مايشبه الصفائح ( ضمن طبقة اليثوسفير) تطفو على فوق الجبة شبه السائله(التي تسمى اسيثينوسفير ) تتحرك اما باتجاه بعضها البعض مما يؤدي لاصطدامها وتكوين الجبال وحدوث الهزات والبراكين او تتباعد عن بعضها فتنشأ الاخاديد والبحار او تتحرك بموازاة بعضها البعض .
Large segment of the outer part of the earth ( Lithospheric plates ) are rigid and more the astherophere , which behave as a very viscose fluid .
• ظهرت هذه النظرية لتقدم تفسير موحد لعدة ظواهر جيولوجية وأحداث وبالأخص تغير مواقع القارات نسبة إلى القطب أو خط الاستواء خلال الزمن الأرضي حيث ان هناك تطابق لحافات القارات مثل حدود قارة إفريقيا الغربية وتطابقها الكامل مع قارة امريكا.
• قدمت في سنة 1912 من قبل الفريد واكنور باسم زحزحة القارات ، ويعد أجراء التعديلات في السبعينيات تطورت لتقدم نظرية حركة الصفائح الحالية .
• إنها تكون المسؤولة عن تفسير :-
- الأنفجارات البركانية والزلازل عند خطوط فواصل الصفائح المتحركة .
- تكوين السلاسل الجبلية بمنطقة اندفاع الصفائح إلى بعضها .
- تكوين أحواض المحيطات بمنطقة ابتعاد الصفائح عن بعضها .
شكل يوضح الصفائح الارضية وعلاقاتها مع بعضها وكيفية نشوء الجبال والمنخفضات
3- دورة الصخور في الطبيعة Rock cycle :-
أنها توضح العلاقات الجيولوجية الداخلية والخارجية للأرض وخلال مجاميع الصخور الرئيسية وتحولاتها المستمرة بفعل الفعاليات الجيولوجية المؤدية لتغيير حالات الصخور والعودة مرة أخرى إلى الصهير الذي تكونت منه في ديناميكية متكاملة مغلقة ضمن الكره الأرضية . فالصهير عند تصلبه تتكون الصخور النارية وعند تعرضها لعوامل التعرية والتجوية تتحول لصخور رسوبية والاثنان عند تعرضهما لضغط وحرارة عاليين يتحولان لصخور متحوله وهي قد تتحول لصخور رسوبيه بعد تعريتها او ناريه عندما تذوب في الصهير ويعاد تبلورها وهكذا .
دورة الصخور في الطبيعة
مواصفات الأغلفة الأرضية Earth subsystems
تمثل الأرض منظورا لنظام مكونات متداخلة وتكون متفاعلة ومؤثرة في بعضها البعض إن أشبه الأنظمة الأساسية هي :-
الغلاف الغازي Atmosphere :- الطقس والمناخ الذين يعملان في تسيير الرياح ونحت الصخور ودفع الأتربة ويبلغ سمكه 350 كيلو مترا ويحتوي بالدرجة الرئيسية غازات النيتروجين والأوكسجين وغازات أخرى وأتربة كما وأنها تساعد في تنفس الكائنات لأبقاء ديمومة حياتها وحفظ كائنات الأرض من حرارة الشمس الحارقة والأشعة الكونية المؤذية .
الغلاف المائي Hydrosphere :- وتمثل منظومة الكتلة الحركية السائلة التي تتحرك باستمرار في ديناميكية بين البحار والمحيطات والى الغلاف الغازي والى الأرض ورجوعا إلى المحيط البحري وتكون هذه السوائل مسؤولة عن تكوين الظواهر الجيومورفولوجية والتجربة والتعرية على سطح الأرض .
مقطع في الكرة الارضيه يوضح اغلفة الارض
كتلة الأرض Solid Earth :- ينقسم هذا الجزء الرئيسي من نظام الأرض عدة منظومات هي :-
1- اللب الداخلي Inner core :- غني بالحديد ويصل نصف قطره إلى 1216 كيلو متر وبكثافة 13 غم / سم .
2- اللب الخارجي Outer core :- تمثل طبقة المعادن شبه الذائبة التي تصل إلى 2270 كيلو متر سمكا .
3- الجبة Mantle :- طبقة الصخور السائلة بسمك 2885 كيلو مترا وبكثافة 4.5 غم /سم3 ويصطلح عليها أيضا الغلاف الانسيابي ( Asthenosphere ) الذي يكون متحركا بتيارات الحمل التي تدفع القارات عن موقعها .
4- القشرة Crust :- وهي الصخور التي يتراوح سمكها بين 5-90 كيلو مترا ويصطلح عليها أيضا الغلاف الصخر ( Lithosphere ) الذي يكون صلب وسهل التكسر وتكون نوعين :-
ا - طبقة السيال Sialic :- تؤلف القشرة القارية والجبال بسمك 20 – 90 كيلو متر وكثافة 2- 7 غم/ سم3 وتحتوي بالدرجة الرئيسية على السيلكون والألمنيوم Si & AL .
ب -طبقة السيما Simatic :- تؤلف القشرة تحت المحيطات بسمك 5 – 10 كيلو متر وكثافة 3 غم / سم3 وتحتوي بالدرجة الرئيسية السيليكون والمغنيسيوم Si & Mg .
الغلاف الحياتي Biosphere :- ويمثل جميع مناطق الأرض التي تواجدت فيها أو الملائمة لتواجد الكائنات الحية إنها تشمل أجزاء من الغلاف الصخري والغلاف المائي والغلاف الغازي ويمكن أن يصطلح عليه الغلاف البيئي ( ecosphere ) لكوكب الأرض والتي يمكن تقسيمها إلى وحدات بيئية .
الجيولوجيا الكونية Cosmic Geology
أصل الكون Universe :-
لقد ابتدئ الكون بالانفجار العظيم ( Big Bang ) قبل حوالي 13 – 20 مليار سنة استنتج علماء الفلك هذا العمر من حقيقة إن الأشياء السماوية تتحرك ابتعادا عن بعضها بالشكل الذي يظهر إن الكون دائم التمدد إلى مالا نهاية يمتلك الكون خلفية إشعاعات تقدر 2.7 فوق الصفر المطلق ( a . z = - 273 م ) فمثلا للتبريد المتبقي من الانفجار .
تكون القوى الأساسية في الكون هي :-
1- الجاذبية Gravity :- انجذاب المواد بعضها إلى بعض الأخر .
2- القوى الكهرومغناطيسية Electromagnetic :- تربط الذرات وتنقل أو تثبت إشعاعات ( كاما و راديوية ) بدون وجود الكتلة وتدعى الفوتونات ( Photon s ) .
3- القوى النووية الشديدة :- تربط البروتونات والنيترونات .
4- القوى النووية الضعيفة :- المسؤول عن انشطار نويات ذرات مؤدية لتكوين التفسخ الإشعاعي الراديوي .
تغير محتويات الكون :-
كلما أستمر الكون في التوسع فأن النجوم ومجاميعها تخضع لمراحل تفاعلات نووية تتحول فيها العناصر الخفيفة إلى العناصر الثقيلة ، تكون المرحلة تحول الهيدروجين إلى الهليوم في كل النجوم ثم تعقبها التفاعلات الأخرى للتحول نحو الأثقل حيث أن اصطياد ألفا هو جزيئه ألفا تلتحم مع نواة ذرة معينة مؤدية لتكوين عنصر أثقل ومتى النهاية ( بزيادة الوزن الذري ) .
وعندما يموت النجم فتقذف منفجرة العناصر الثقيلة لترجع إلى الفضاء السماوي للانضمام إلى النجوم الجديدة حاليا فأن 2% فقط من مواد درب اللبانة هي مواد ثقيلة في الفضاء .
أصل نشوء المجموعة الشمسية Solar system :-
قبل حوالي 4.6 مليار سنة قد تكونت المجموعة الشمسية من ضباب مواد كونية متداخلة مستمرة الدوران فإذا تكثف هذا الضباب فانه يتساقط بفعل الجاذبية ويتسطح بشكل قرص دائم الدوران عكس عقارب الساعة . ضمن هذا القرص الدوار فان كواكب أرضية وكواكب مشترية والشمس والأقمار قد تكونت من دوامة هائجة للغازات والمواد الصلبة السديمية .
دلائل نظرية الضباب الكوني Solar nebula theory :-
1- التشابه بمدارات الكواكب ( Planet orbits ) :- حول الشمس ودورانها حول محورها الشمالي الجنوبي بنفس السطح ونفس اتجاه الدوران عكس عقرب الساعة .
2- الاختلاف في مكونات الكواكب الأرضية ( Terrestrial planet ) :- عن الكواكب المشترية ( Juvian planet ) باحتواء الصخور على الأغلب في المجموعة الأولى والسوائل والغازات المتجمدة في المجموعة الثانية .
3- التناقص بدرجة حرارة المناخ كلما أبتعد الكوكب في مداره عن الشمس إلى إن يصل إلى درجة الأنجماد .
4- تواجد نطاق الكويكبات في مدارين المريخ ( Mars ) والمشتري ( Jupiter ) وكذلك الغبار الكوني بين جميع هذه الكواكب .
5- الدوران البطيء للشمس نسبة إلى الكواكب المحيطة به .
ارتطام الكويكبات ( Asteroid ) للأرض :- تحتوي المجموعة الشمسية على أعداد كبيرة بكتل صخرية معدنية تكون في مدار حول الشمس ولكنها صغيرة جدا وغير متكورة ليمكن اعتبارها كواكب متكاملة يبلغ حجم كل منها لأقل من 100 كيلو متر قطرا وبأشكال غير منتظمة ويمكن أن ترتطم مثل هذه الأجسام بالأرض وبالكواكب الأخرى بنفس الوقت والتي يمكن انتظامها بمجموعتين رئيسيتين هما :-
1- النيازك Meteorites
تمثل النيازك كتل معدنية وصخرية تمثل اجزاء من الكويكبات الاخرى التي تنتاظم بمدار حول الشمس بين مدار المريخ والمشتري وان ارتطامها مع بعضها يجعلها بمدارات متقاطعة لمدارات الكواكب الشمسية ويؤدي لارتطامها بها .
سقوطها على الارض تؤدي لنشوء حفر قد دفنت بالرواسب فيما بعد لاحتواء الارض على المياه التي تساعد على التعرية والترسيب , وقد قسمت النيازك الى ثلاث مجاميع اعتمادا على نسب المعادن الفلزبة والمعادن السيلكالتية في مكوناتها :
ا-النيازك الحجرية ونسبتها (83%) :كتكون من سيليكا و حديد ومغنسيوم .
ب- النيازك الحديدية (16%) مؤلفة من سبائك الحديد والنيكل مع بلورات كبيرة وتتكوزن في تبريد بطيء في فضاء واسع .
ج- النيازك الحديدية الصخرية : (1%) تحتوي كميات متساوية من الحديد والنيكل والمعادن السيلكسة .
تتحفز هذه النيازك وباعداد كبيرة كل 30 مليون سنه مما يؤدي ارتطامها بالارض الى انقراض الكائنات الحية التي تنعيش في تلك الفترة كما في انقراض الديناصورات في العصر الجوراسي وتوجد النيازك على طول الزمن , نتيزك اريزونا قبل 50000 سنه حفر واديا مستديرا بقطر 10 كيلومتر ونيزك سيبريا ادى الى حرق الغابات لمدى 1000 كيلومتر ونيزك كركوك الذي سقط سنه 1977.
مكونات الارض:
تكونت الارض من واحدة من الدوامات الدوارة للمواد السماوية قبل 4600 مليون سنه وقبل 2800 مليون سنه على الاقل توضحت مكوناتها المعدنيه والصخريةكما هو الموجود حالييا , ان هذا التكون جاء اما من الالتحام بشكل جسم صلب ثم بعدها تجزئت الارض عندما كانت الحرارة عالية جدا , او ان المركز ( اللب ) والجبة والقشرة قد تكثفوا في مراحل من تبريد ضباب الغاز السماوي .
علم المعادن MINERALOGY
المعادن Minerals:
هي المواد الطبيعية الصلبة غير العضوية التي تتميز بتركيب داخلي محدد( نظام بلوري) ومكونات كيميائية معينة( تركيب كيميائي ثابت او متغير جزئيا). إنها مواد متجانسة التركيب، يكون المركب فيها من اتحاد عدة عناصر (elements) مثل مركب كاربونات الكالسيوم (CaCo3) يتألف من ذرات الكالسيوم (Ca)، الكاربون (C)، والأوكسجين (O) ونظامه البلوري هو نظام السداسي في معدن الكالسايت. الأساسية المكونة للصخر والمميزة له. حيث يمكن التعرف على الصخر من خلال التعرف على المحتوى المعدني له. وغالباً ما توجد المعادن في تجمعات معروفة. على سبيل المثال فإن الصخور النارية التي تحتوي على الكوارتز تحتوي أيضاً على الأرثوكليز والموسكوفيت والبيوتيت والألبيت. أما الصخور النارية التي تحتوي على الاوليفين تحتوي أيضاً على معادن مثل البيروكسين والبلاجيوكليز الكلسي. خام النحاس يرتبط وجوده عادة بالصخور النارية الحمضية. بينما معدن الكروميت لايتواجد إلا مرتبطاً بالصخور والبلاجيوكليز والميكروكلين والموسكوفيت والبيوتيت والامفيبولات والبيروكسيات والأوليفين مكونات شائعة للصخور النارية بجميع انواعها.
وبنفس الطريقة فان معادن الكيانيت والاندلوسيت والكلوريت والجارنت هي معادن توجد في الصخور المتحولة. وبما أن الصخور الرسوبية نشأت عن صخور أخرى فاننا سنجد فيها خليطاً مختلفاً من المعادن تبعاً للصخر الأصلي.
يوجد في الطبيعة اكثر من 2000 معدن ولكن هناك عشرين معدناً شائعاً تكون معظم صخور القشرة الأرضية ولهذا تسمى المعادن المكونة للصخور. ومعظم هذه المعادن يتكون من ثمانية عناصر وتشكل ما يزيد عن 98% من القشرة الأرضية. وتلك العناصر الأساسية هي: الأكسجين, السليكون, الألومنيوم, الحديد, الكالسيوم, الصوديوم, البوتاسيوم, الماغنسيوم.
اذن المواد المصنعة مختبريا او المواد السائلة والغازية او المواد العضوية هي ليست معادن. وايضا ليست كل مادة صلبة وطبيعية التكوين وغير عضوية هي معدنا , هنالك ثلاث شروط يحب ان تنطيق جميعا لتصبح المادة معدنا وهي : (الترتيب الداخلي للذرات و التركيب الكيميائي والصفات الطبيعية ).
1- الترتيب الداخلي للذرات:-
حيث ان الذرات التي تتنحد لتكون المعدن تترتب داخليا بشكل منتظم بحيث ان كل ذرة تاخذ موقعا معينا بالنسبة للذرات الاخرى داخل هذا التركيب سواءا كانت هذه الذرة لنفس العنصر او لعناصر اخرى, ويتكرر هذا الترتيب بصورة منتظمه باي اتجاه من الاتجاهات بحيث ان موقع ايه ذرة من الذرات بالنسبة للذرات الاخرى يتكرر بنفس الموقع عند دورانها دورة كاملة. هذا الترتيب يشكل النظام البلوري للمعدن وهذا النظام يعد مميز لذلك المعدن ويفرقه عن المعادن الاخرى. فاذا تكون المعدن – البلورة- في ظروف مؤاتية فان سطحه الخارجي سيكون على شكل مستويات تدعى باوجه البلورة وتكون موازية لواحد او اكثر من المستويات التي تكونها الذرات , وعليه فان الاوجه الخارجية لبلورة المعدن تعكس الترتيب الداخلي للذرات . وعلى ايه حال فان الترتيب البلوري سيعكس نوعا من التناظر وما نسميه بعناصر التناظر ومحاور التناظر ومستويات التناظر ومراكز التناظر.
عناصر تماثل البلورة:
1- مستوى التماثل: المستوى الذي يمر بمركز البلورة و يقسمها الى نصفين متساويين و متشابهين.
2- محور التماثل : هو الخط الذي لو دارت البلورة حوله دورة كاملة و بدون ازاحة لتكرر وضع البلورة عددا من المرات متخذا في كل مرة نفس المكان و الوضع، ويحدد عدد تكرار الظاهرة درجة المحور(درجة التماثل)، و محاور التماثل هي: ثنائية او ثلاثية او رباعية او سداسية فقط و هي وحدها القادرة على التكرار في الفراغ دون ظهور الفراغات البينية.
3- مركز التماثل ( مركز البلورة): نقطة داخل البلورة، تتميز بانه لو تم التحرك منها في اتجاهين متضادين متساويين لوجدنا نفس الظاهرة.
ولسهوله دراسه البلورات فان نستعمل محاور نسميها بالمحاور بالبلورية والتي بموجبها نحدد علاقات واتجاهات الاوجه المختلفة للبلورة وتكون هذه المحاور موازية لحافات وحدة الخلية. ومن دراسة هذه المحاور يمكن التوصل الى سبعة مجاميع كل مجموعة لها صفات تناظرية معينه, وهي النظام المكعبي والر باعي والسداسي والمعيني واحادي الميل وثلاثي الميل والثلاثي.
2- التركيب الكيميائي للمعادن:
بما ان كل ذرة لها مكان معين في التركيب البلوري فمن الطبيعي ان يكون التركيب الكيميائي للمعدن محددا. فملح الطعام هو معدن الهالايت NaCl يتبلور في النظام المكعب . ومن تعريف المعدن ان له تركيبا كيميائيا محددا ولم نقل ثابتا في اشارة لاحتمالية ان يتغيبر التركيب الكيميائي باحلال عناصر بدل اخرئ ويبقى محافظا على الصفات الاخري كما في مجموعة الاولفين ومعادن البلاجيوكليس , ويشترط في الاحلال هو ان يكون الايون مقارب للحجم ومساوي للشحنة.
3- الصفات الفيزيائية او الطبيعية للمعادن:
استخدام الصفات الطبيعية مثل اللون ولون المحك والصلابة للتفريق بين المعادن المختلفة والصفات هذه هي انعكاس للترتيب الذري الذري وتركيبه الكيميائي.
الخواص الفيزياوية للمعادن: لكل معدن في الطبيعة له صفات فيزيائية مميزة من خلالها نستطيع تشخيص هذا المعدن من سواه ومن هذه الصفات الفيزيائية هي :
1. الشكل البلوري Crystal Form: حيث ان لكل معدن نظامه البلوري الخاص به ويمثل المظهر الخارجي للمعادن والذي يعكس الترتيب الداخلي المنتظم للذرات المكونه للمعدن في الفراغ، ليس كل تصلب معدني يؤدي لتكوين البلورة، إذ أن الإنجماد السريع في الزجاج يؤدي لتكوين عديم الشكل التركيبي (amorphous) أي ليس له نظام بلوري، أما باقي أساليب تكوين المعدن فتؤدي لتكوين أشكال بلورية منتظمة يمكن الرجوع إليها في فقرة الأنظمة البلورية في ملزمه العملي.
2. البريق Luster: هو نوعية الضوء المنعكس من المعدن. و هو مظهر سطح المعدن عندما ينعكس عليه الضوء. ويمكن تقسيم المعادن تبعاً لهذه الخاصية لقسمين:
أ ) معادن ذات بريق فلزي مثل بريق الذهب والبارايت.
ب) معادن ذات بريق لافلزي.
ويمكن تقسيم البريق اللافلزي إلى أنواع مختلفة أهمها:
البريق الزجاجي : مثل بريق معدن الكوارتز. --البريق الؤلؤي : مثل بريق معدن التلك. --البريق الحريري : مثل بريق معدن الأسبستوس. --البريق الصمغي : مثل بريق معدن السفاليرات والكبريت. --البريق الماسي : مثل بريق معدن الألماس. --البريق الترابي : مثل بريق معدن البوكساي.
.
3. اللون Color: بعض المعادن تملك ألوان مميزة لها مثل اللون الأصفر للكبريت والذهب والأخضر للمالاخايت والأبيض للفضة، ويمكن أيضا أن يكتسب اللون من الشوائب داخل المعدن مثل العروق البنية اللون في معدن الكلس البيض، وألوان معدن الكوارتز حيث ان لونه الأصلي عديم اللون (شفاف) ولكن بسبب وجود الشوائب فيه يصبح لونه ورديا او بنفسجي لأصل شفاف. يعد اللون من الصفات الطبيعية المهمة لتمييز المعادن خارجياً وخاصة في المعادن الفلزية ولكن اللون لا يعد صفة ثايتة للمعادن في أغلب الأحيان ولذلك لا يمكن الاعتماد على اللون لمعرفة المعادن. ويمكن تقسيم المعادن من حيث اللون إلى قسمين: معادن ذات ألوان ثابتة مثل اللون الأزرق لمعدن الأزيورايت واللون الأصفر للذهب والبيريت واللون الأحمر للنحاس. ومعادن ذات ألوان غير ثابتة مثل معدن
الفلوريت الذي يكون غالباً ذا لون أخضر أو أصفر أو لون أبيض أو بني أو قرمزي أو عديم اللون نتيجة لوجود مواد ملونة على هيئة شوائب أو مواد دخيلة، ويتوقف اللون على نوع الضوء الذي يمتصه أو يعكسه المعدن.
4. المخدش Streak: ويمثل لون المعدن في حالته المسحوقية (الباودر) وتتم من خلال حكّ المعدن على لوحة صخرية عالية الصلادة بيضاء اللون مثل الخزف غير المصقول.وليس شرطا ان يكون لون المخدش يشبه لون المعدن من الأمثلة لذلك البايرايت أصفر اللون ولكن يكون مخدشه أسوداً.
5. الشفافية Transparency: وتعتمد على قدرة المعدن لإمرار الضوء ورؤية لأجسام خلالها بدرجات مختلفة في الوضوح. يطلق على هذه الخاصية الشفاف أو شبه الشفاف أو المعتم. تعتمد هذه الخاصية على قدرة المعدن على إنفاذ الضوء خلاله وتنقسم المعادن من حيث الشفافية إلى ثلاثة أنواع:
أ- معادن الشفافية:
وهي المعادن التي تسمح بمرور معظم الضوء الساقط عليها ويمكن رؤية لأجسام من خلالها بسهولة مثل أنواع الكوارتز والكالسيت.
ب-معادن نصف شفافية:
وهي معادن تنفذ الضوء بكمية أقل من المعادن الشفافة ولا تسمح برؤية الأجسام خلالها مثل معدن الأوبال.
ج- معادن معتمة:
وهي المعادن التي لا تسمح بمرور الضوء حتى من خلال شرائحها الرقيقة مثل معادن الماجنايت والبايرايت والجالينا.
6. التضوء Luminescence: هي القدرة على الشعاع الضوئي عند التعرض للحرارة أو أشعة ضوئية معينة أو طاقة احتكاكية أو كهربائية، مثل الاستشعاع الفلورسيني وتحت الأشعة فوق البنفسجية والأشعة السينية.
7. الصلابة Hardness: ويمثل درجة مقاومة المعدن للخدش والنحت وهناك مقياس معين يطلق عليه مقياس موهو للصلابة (Moh s Scale Hardness) للعالم موهو الذي اقترح عشر معادن من التالك الضعيف وحتى الالماس القوي بعشر رتب تصاعدية(من المعادن) حسب الصلابة هي:
1) التالك Talk 2) الجبس Gypsum
3) الكلس Calcite 4) الفلورايت Flourite
5) الاباتايت Apatite 6) الأورتوكليس Orthoclase
7) الكوارتز Quartz 8) التوباز Topaz
9) الكوراندوم Corundom 10) الألماس Diamond
كما ويمكن الاستعانة بأدوات متوفرة دائما لمعرفة المقياس عند عدم توفره وهي:
الإظفر = صلادة 2.5
زجاج ، نصل سكين = صلادة 5.5
مبرد صلب = 6ـ7
8. التشقق Cleavage: وهي قابلية المعدن للانكسار خلال أسطح ويحدث في الاماكن التي تكون فيها الأواصر الضعيفة، يكون الانكسار المعدني في هذه الحالة بأسطح مستوية تكون موازية إلى الأسطح البلورية وتمثل نقاط ضعف تلاحم البلورات.
9. التكسر Fracture: هو الانكسار بغير أٍسطح التشقق الناتج من الطرق الخفيف على المعدن وتكون متعرجة بدون نظام أي ليس له علاقه بالنظام البلوري. إن الكوارتز لا يظهر التشقق ولكنه يظهر التكسر ونصف المعدن ان مكسره محاري اذا كان شكل المعدن كشكل صدفة المحار او مستو اذا كان السطح منبسطا او خشن اذا كان سطحه غير مستو او ترابي او مسنن وهكذا.
10. الوزن النوعي Specific Gravity: ويمثل نسبة وزن المعدن إلى وزن مكافئ له بالحجم ويقاس عادة (غرام/سم3).
11. التركيب الكيمياوي Chemical Composition: حيث يختلف التركيب الكيمياوي لكل معدن بين مجاميع المعادن المختلفة ويكون ثابت للمعدن الواحد في هيكل منتظم، فقد يكون منفرد العنصر مثل الذهب أو مركب من عدة عناصر مثل السيليكات إذ يتم تحديد نوعية وكمية العناصر المكونة للمعدن بالطرق الكيمياوية التحليلية مثل أن ملح الطعام NaCl تتداخل أواصره لتكوين هيكلية النظام البلوري المكعب.
12. فحص اللهب Flame Test: يكون بتعريض اللهب إلى لهب شعلة البنزين إذ يظهر خلال لوناً معينا لكل معدن ربّما ليس له علاقة باللون الاعتيادي للمعدن.
13. المغناطيسية Magnetism: وتمثل انجذاب المعادن التي تحتوي الحديد Fe في مكوناتها وتنفر من المغناطيس المعادن النافرة مثل الكوارتز وإن المعادن الأخرى فإنها لا تتأثر.
معدن الهالايت يتبلور على شكل نظام بلوري مكعب
الـخـواص الـحـسـيـة:
1- الرائحة:
تتميز بعض المعادن برائحة خاصة عندما تتعرض للاحتكاك أو التسخين أو التنفس عليها مثل:
أ- رائحة طينية: وهي الرائحة التي تنتج عند وضع الماء على معدن الكاولين.
ب- رائحة زنخة: عند تسخين بعض عينات حجر الجير القطراني.
ج- رائحة ثومية : وتصدر عن بعض المعادن الزرنيخية عند حكها أو تسخينها مثل معدن ارزنيوبايرايت.
د- رائحة كبريتية : عندما ينطلق غاز كبريتيد الهيدروجين بتسخين معدن البايرايت.
2 - الملمس:
وهو التأثير الناتج عن لمس المعدن باليد، ويوصف المعدن بأنه ذو ملمس :
أ- بارد : وهو مميز للمعادن العنصرية مثل الذهب والنحاس.
ب- شحمي : وهو مميز لمعدن التلك.
ج- ناعم : وهو مميز لمعدن الأوبال.
3- الطعم:
تتميز بعض المعادن بطعم معين، وقد أمكن معرفة الأنواع الآتية :
أ- طعم قلوي.
ب- طعم ملحي.
ج- طعم مر.
د- طعم رطب.
ويميز كل طعم معدن معين، وهي صفة لا ينصح بالاعتماد عليها.
الأنظمة البلورية Crystal System:
تنتظم الذرات داخل الجسم البلوري بشكل منتظم حسب المحاور الثلاثة التي بداخلها ، يكون تنظيم الشكل البلوري (الأسطح والحافات وزوايا الأركان الحادة) اعتمادا على طول المحاور والزوايا المتكونة بينها، ويكون لكل معدن نظام بلوري واحد ثابت.
1. النظام البلوري المكعب Cubic: تكون المحاور الثلاثة متساوية ومتعامدة.
2. النظام البلوري الرباعي Tetragonal: تكون المحاور الثلاثة متعامدة يكون فيها محوران متساويان في الطول والمحور الثالث أكثر أقل طولا.
3. النظام البلوري السداسي Hexagonal: يكون عدد المحاور أربعة، ثلاث محاور متساوية في مستوى واحد متقاطعة بزوايا 60? ويكون المحور الرابع عمودي يتقاطع معهم بزاوية 90? ويكون أطول أو أقصر من المحاور الثلاثة المستوية.
4. النظام البلوري المعيني Orthorhombic: تكون المحاور الثلاثة متعامدة مع بعضها ولكنها غير متساوية الطول.
5. النظام البلوري أحادي الميل Monoclinic: يكون عدد المحاور ثلاثة غير متساوية الأطوال، يكون اثنان من الماحور متقاطعة تعامديا بزاوية قائمة 90? ويكون المحور العمودي الثالث بزاوية 90? مع أحد المحورين المستويين ومائلا قليلا نسبة للمحور الثاني المستوي.
6. النظام البلوري ثلاثي الميل Triclinic: يمتلك ثلاث محاور غير متساوية الطول، اثنان منها متعامدة مع بعضها، والمحور الثالث يتقاطع معهما بزاوية مختلفة مع المحورين الاثنتين.
نشأة المعدن Mineral Genesis:
تختلف المعادن فيما بينها من حيث طريقة تكوينها واصلها فبعضها يتكون من محاليل عادية من ماء البحر او قد تنشا من الغازات, وعموما تتكون المعادن في الطبيعة باحد الطرق الاتية:
1. تكوين المعدن من الصهارة (magma): بواسطة التبلور والانفصال من الصهارة ( وهو عبارة عن سائل صخري منصهر ذي درجة حرارة عالية جدا ويوجد أسفل القشرة الأرضية تحت أعماق كبيرة وتحت ضغط كبير) وعند التصلب بسبب التبريد تتبلور مكونات الصهير لتتكون المعادن مثل معدن الفلدسبار (Ca,Na,AlSi3O8) أو (KAlSi3O8) والاوليفين (Fe,Mg)SiO4 والكوارتز (SiO2) والماكناتايت (Fe2O3).ان تبلور المعادن المختلفة من الصهارة من العمليات الكيميائية المعقدة ومرورها بظروف فيزيائية مختلفة من اختلاف درجات الحرارة والضغط .
2. تكوين المعادن من المحاليل (solutions): وخاصة من محاليل المياه الحارة بعد برودتها( حيث ان مثل هذه المياه كانت قد اذابت في طريق مرورها بالطبقات الأرضية كميات كبيرة من المواد المذابة مثل الاكاسيد والكبريتدات والكربونات وتحملها لمسافات كبيرة عن مصدرها وعندما يقل الضغط ودرجة الحرارة تبدا هذه المواد بالتبلور في صورة معادن) مثل الكالينا PbS والكالسيات CaCo3 والسنابار HgS والأوبال SiO2.
3. بواسطة التبخر( لزيادة تركيز الاملاح في المسطحات المائية والخلجان المحصورة وبسبب تبخر الماء لارتفاع درجات الحرارة فتبدا هذه الاملاح بالتبلور على هيئة معادن لان التبخر يزيد من تركيزها) مثل ملح الطعام NaCl أو خروج الغاز من السائل( حيث ان المياه الجوفية تحتوي على كميات كبيرة من ثاني اوكسيد الكاربون المذاب تتحول هذه المياه الى حامض ضعيف يسمى حامض الكاربونيك المخفف له قدرة على إذابة الصخور الجيرية التي تمر بها مكونه بيكربونات الصوديوم أو الكالسيوم Ca(HCo3)2.ولان هذا المركب غير مستقر كيميائيا فانه يفقد غاز ثاني اوكسيد الكاربون ليتحول مرة اخرى الى الكاربونات الاصلية على هيئة معدن الكالسايت .وتتبلور المعادن اولا تلك التي تكون قليلة الذوبان مثل معدن الجبس والانهدرايت واخيرا المعادن السريعة الذوبان في الماء مثل الهالايت(ملح الطعام).
إن هذه الحالات تتم لتركيز المادة في السائل ثم ترسيبها بشكل معدن، أما الطرق الأخرى للتكوين فتكون بالإحلال حيث عند مرور محلول مشبع باكاسيد مختلفة فسيصبح هنالك احلال للصخور المجاورة , مثل إحلال SiO2 في الخشب أي ان السيلكا تحل محل الخشب وتصبح نفس شكل الخشب ولكن متكون من السبلكا, وتبادل المحاليل مثل تكوين حجر الكلس CaCo3 من اتحاد محاليل كاربونات الصوديوم مع كلوريد الكالسيوم، وايضا بفعل الكائنات الحية مثل بعض الكائنات مثل المرجان تقوم باستخلاص CaCo3 من ماء البحر لتكوين هيكلها اواستخلاص SiO2 لبناء هيكل الراديولاريا لحماية اجسامها وبعد موتها تتراكم هذه المواد مكونه ترسبات معدنية ضخمه تحتوي على اكاسيد الحديد او الكبريت وغيرها. وعموما يكون الاحلال بايونات متقاربة في الحجم الايوني وتملك تكافؤ متقارب مثل Al+3 تملك حجم ايوني مقارب لل Si +4 وتكافؤ متقارب, كذلك Ca وNa وهكذا.
4. تكوين المعادن من الغازات (gasses): حيث انه بعد ان تتبلور المعادن من الصهارة بالمراحل الاولى يصبح السائل الصهيري المتبقي غنيا بالغازات الطيارة وتحاول هذه الغازات بالهروب بعد انخفاض الضغط لمرورها في فواصل أو كسور أرضيه ,وأثناء هروبها تتفاعل مع بعضها البعض مكونه معادن جديدة, او تتفاعل هذه الغازات مع الصخور المجاورة المحيطة , مثل تفاعل فلوريد الهيدروجين HF مع الصخور الجيرية CaCo3 لتكوين معدن الفلورايد CaF2.
مجاميع المعادن Mineral Groups:
ولكي تسهل دراسة المعادن حيث ان هنالك في الطبيعة مايقارب الالفين معدن نقوم بوضعها ضمن تصنيف اعتمادا على التركيب الكيميائي وحيث يوجد المعدن على شكل مركب كيميائي يمكن بواسطة التحليل الكيميائي تحديد العناصر المكونة له وأيضاً معرفة معادلته الكيميائية وتوجد عدة طرق لتقسيم المعادن، بيد أن التصنيف الكيميائي يعد من أبسط وأشمل الطرق لتقسيم المعادن، وهو التصنيف المتبع في معظم جامعات ومتاحف الجيولوجيا في الوقت الحاضر. وتقسم المعادن من حيث تركيبها الكيميائي إلى عدة مجموعات كنا يلي:
1- - مجموعة المعادن العنصرية: مثل الذهب والماس والكبريت.
2- مجموعة معادن الكبريتيدات: وهي المعادن التي يتحد فيها الكبريت مع العناصر الأخرى، مثل الجالينا والبايرايت.
3- مجموعة معادن الأكاسيد: وهي المعادن الناتجة عن اتحاد الكسجين بالعناصر الأخرى، مثل الكوارتز والهيماتايت والليمونايت.
4- مجموعة الهاليدات: وهي المعادن التي تتحد عناصرها مع عناصر الهالوجين (فلور, كلور, بروم, يود) مثل معدن الهالايت والفلورايت.
5- مجموعة معادن الفوسفات: وهي المعادن التي تتحد عناصرها مع مجموعة الفوسفات, مثل معدن الأباتايت.
6- مجموعة معادن الكربونات: وهي المعادن التي تتحد عناصرها مع مجموعة الكربونات، مثل الكالسايت والدولومايت.
7- مجموعة معادن الكبريتات: وهي المعادن التي تتحد عناصرها مع مجموعة الكبريتات مثل الانهيدرايت والجبس.
8- مجموعة معادن السيليكات: وهي المعادن التي تتكون نتيجة اتحاد مجموعة السيليكا مع عنصر أو أكثر. وتعد السيليكات من أكبر مجموعات المعادن, وتنقسم بدورها إلى عدة مجموعات أخرى, أهمها ما يلي:-
أ- الفلسبارات: ومنها الفلسبارات البوتاسية مثل الأرثوكليز ومنها الفلسبارات الصودية مثل الألبايت وكذلك الفلسبارات الكلسية مثل الأنورثايت.
ب- الأوليفينات: مثل معدن الأوليفين.
ج- البيروكسينات: مثل الأوجايت.
د- الأمفيبولات: مثل الهورنبلند.
التصنيف الكيمياي للمعادن:-
1. معادن أحادية العنصر (Native Element):
عنصر نقي يتواجد طبيعيا مثل الذهب (Au-نظام المكعب)، الفضة (Ag-نظام المكعب)، الكبريت (S-نظام المعين).
2. معادن السلفات (Sulphides):
معادن فلزية تحتوي الكبريت في مركباتها الكيماوية مثل الكالينا (Pbs-نظام المكعب)، البايرايت (Fes-نظام المكعب)، إنها تؤدي إلى تلوث الجو بالاتحاد مع الهيدروجين (H2s).
3. الأكاسيد (Oxides):
معادن فلزية تحتوي الأوكسجين في مكوناتها الكيمياوية مثل الكوراندوم (Al2o3-نظام السداسي)، الهيماتايت (Fe2O3-نظام السداسي).
4. معادن الكاربونيتات (Carbonates):
وهي المعادن التي تحتوي CO3 في مكوناتها الكيمياوية، وتكون على الأغلب معدن واحد مكونا لصخرة مثل الكالسايت (CaCo3-نظام السداسي)، الدولومايت (CaMgCO3-نظام السداسي)، أراكونايت (CaCO3-نظام المعيني).
5. معدن البوريت والفوسفيت والسلفيت (Borates, Phosphates & Sulphates):
تمثل المعادن التي تحتوي البورون في (B4O7) في مكوناتها الكيمياوية مثل البوراكس (Na2B4O7.10H2O-نظام أحادي الميل) والتي تحتوي الفوسفور (Po4) في مكوناتها الكيمياوية من الأبتايت (Ca5(Fe,Cl)Po4- نظام السداسي) والتي تحتوي السلفات (So4) في مكوناتها الكيمياوية مثل الجبس (CaSo4.2H2O-نظام أحادي الميل).
6. معادن السيليكات (Silicates):
تكوّن المعادن النارية الأصل على الأغلب والتي تحتوي السيليكون والأوكسجين في مكوناتها الكيمياوية مثل الكوارتز (SiO2-نظام السداسي)، التالك (Mg3Si4O10(OH)2-نظام أحادي الميل) واليايوتايت مايكا (K(Mg,Fe)3AlSi2O10(OH)2-نظام أحادي الميل) ومعادن السيلكات شائعة الانتشار في الطبيعة.
7. المعادن الثمينة (Gems):
أو ما يطلق عليها شعبيا بالأحجار الكريمة (ولكن أنواع معينة منها) والتي تستعمل في المجوهرات ويجب أن تتصف بالصلابة والجمال مثل الألماس Diamond (C-نظام المكعب)، والفيروز Turquoise (Al2(OH)3Po4,xH2O+Cu-نظام ثلاثي الميل)، والياقوت Ruby (Al2O3-نظام السداسي) والعقيق Opal (SiO2,xH2O-عديم التبلور)، والزمرد Emerald (Be3Al2Si6D18-نظام سداسي)، والزفير Sapphire (Al2O3-نظام السداسي).
الخواص الكيميائية للمعادن:
وتعتمد على العلاقة بين التركيب الكيميائي للمعدن والبناء الذري الداخلي له ومن اهم الخواص الكيميائية هي عدد التناسق والروابط الكيميائية وطرق تعبئة الذرات والايونات في هذه الروابط والتشابه الشكلي والتعدد الشكلي والخداع الشكلي .
- التشابه الشكلي Isomorphous
عبارة عن معدنين مختلفين في التركيب الكيميائي ولمنهما متشابهين في الشكل البلوريوتعرف على انها مواد متشابه الأشكال ومن أهم خواص هذه الحالة هو قدرة العناصر المكونه لهذه المعادن المتشابه شكليا في احلال بعضها البعض خاصة اذا تقاربا في الحجم ( لهنا نصف قطر ذري او ايوني متساوي) ويصبح لدينا سلسلة من المعادن النتشابهمثل مجموعة البلاجيوكليس التي تتبلور بنظام ثلاثي الميل حيث يحل الكالسيوم محل الصوديوم لمعدن الالبايت Na Al Si 3 O8 لينتهي في معدن الانورثايتCa Al2 Si2 O8.
- التعدد الشكلي Polymorphism
وهي خاصية وجود اكثر من شكل بلوري لمادة لها نفس التركيب الكيميائي ومن الامثله على ذلك معدني الالماس والكرافيت فكلاهما تركيبهما الكيميائي من عنصر الكاربون ولكن الالماس يتبلور في نظام المكعب اما الكرافيت يتبلور بنظام السداسي ولهذا يختلفان في الصفات الفيزيلئية مثل الصلابة واللون .. الخ.
-الخداع الشكلي Pseudomorphism
وهو وجود بلورة ذات تركيب معدني وبناء ذري معين بينما يماثل شكلها الخارجي معدن اخر , مثل معدن البايرايت FeS2 قد يتغير بالكامل الى معدن الجيوثايت H Fe O ولكن الاخير يبقى محتفظا بالبشكل الخارجي المميز لبلورة البايرايت ويحصل هذا نتيجة لاحلال عنصراو مجموعة عناصر محل عنصر موحود اصلا في المعدن الاصلي, لهذا يجب ان لانعتمد على الصفات الخارجية للمعدن كاساس للتعرف عليه.
المنجم Mine:
هو منطقة توضع المعدن (mineral deposits) التي يتم حفرها (excavated) لاستخراج المعادن أو أحجار البناء بطرق مختلفة والمناجم على أنواع مثل:
1. المنجم المفتوح Opecut Excavation: الذي تستخرج منه كتل المعدن الصخري بواسطة الشفلات الحافرة مثل منجم الفوسفات في الصحراء الغربية العراقية وغرب الأردن ومنجم كبريت يشيركو في بولونيا ومنجم خامات الحديد، وتنقية الذهب من المكيث.
2. منجم أنفاق تحت الأرض Subterranean Excavation: وتشمل تكسير الصخور الحاوية على المعدن ونقلها إلى السطح مثل منجم الملح في ولونيا ومناجم الفحم في أوربا وأمريكا. 3. منجم السحب بالإذابة داخل الطبقات الصخرية: مثل منجم كبريت المشراق الذي يستخرج منه الكبريت بطريقة فراش (Frash method) بإذابته داخل الأرض بالمياه الحارة (140? مئوي) وسحبه من الآبار بالهواء الحار.
المنجمية Mining:
هي عمليات استخراج التوضعات المعدنية أو أحجار البناء من الأرض. يشمل المصطلح أيضا المعاملات الابتدائية للخامات أو أحجار البناء مثل التنظيف والتقطيع لحجوم معينة والتحشية.
الجيولوجيا المنجمية Mining Geology:
هو دراسة تواجدات تركيبية لسحنات توضعات معدنية والتي تشمل الأساسيات الجيولوجية لتخطيط وتصميم المنجم.
الكشف Excavation:
هو عملية إزاحة التربة و/أو المواد الصخرية من موقع معين ونقلهم لموقع آخر. إنها تشمل الحفر والتكسير والتفجير والسحب والتحشية.
الصورة على اليسار
المنجم وكيفية تكسير الصخورالمحتوية على المعدن ونقللها
الى خارج المنجم
الصورة اسفل اليمين
مقلع اطيان الكاولينات في دويخلة في الصحراء الغربية
الصورة اسفل اليسار
مقالع البوكسايت في الصحراء الغربية على طريقة المنجم
المفتوح
الصخور النارية Igneous Rocks
هي في الواقع صخور اوليه ( أول صخور ظهرت على سطح الارض ) تكونت بفعل تجمد الصهارةmagma ( مواد منصهرة تحت حرارة عالية جدا – اكثر من 1000 م - وضغط كبير تتحرك ضمن جبة الارضmantle تتحرك للاعلى قد تصل للسطح خلال تكسرات الأرض وتقذف لتكون البراكين ). وتتكون الصخور النارية اما في باطن الارض او بشكل مقذوفات بركانية سائلة تعرف بالحمم تتصلب بعدها على السطح. ويطلق عليها الصخور المتبلورة crystalline لانها تتكون نتيجة تبلور الصهارة على هيئة معادن وبلورات مميزة.
اللافا lava : تشابه الصهير في سيولها ومكوناتها وحرارتها العالية جدا عدا هروب الغازات منها بسبب انها أصبحت تحت ضغط اقل, وتؤدي لتكوين الصخور النارية الخارجية Extrusive Igneaus Rocks أو تدعى الصخور البركانية Volcanic Igneaus Rocks السريعة التبلور ومن هذه الصخور ما يعرف بصخور الرايوليت . والبازالت والانديسايت.
الصخور البلوتونيه Plutonic: هي الصخور النارية الداخلية Intrusive Igneous Rocks البطيئة التبلور (في اعماق الارض تحت ضغط وحرارة عاليين) وتكون بلورات معادنها واضحة وخشنه ومتساوية بالحجم نتيجة التبريد البطيء جدا وتحت ضغط عال جدا والمؤدية لتكوين صخور الكرانايت والدايورايت والكابرو في كتل كبيرة داخل الأرض تسمى الباثوليث Batholithوتكون هذه الكتل اجزاء من سلاسل الجبال الكبرى مثل جبال الالب وتمتد لمئات الكيلومترات ولاعماق لم يستطع العلماء تحديدها .
الصخور التحت سطحيةHypabyssal Rocks : تةجد على اعماق متوسطه من سطح القشرة الارضية نتيجة تداخل الصهارة بين طبقات الصخور الاخرى وتكون بلورات معادنها متوسطة في الحجم مثل صخرة الدوليرايت Dolerite وقد تتواجد هذه الصخور على هيئة كتل قبوية صغيرة تسمى اللاكوليث Lacolith واحيانا تدخل الصهارة بين الطيقات بشكل أفقي فتسمى السدود Sills او بشكل عمودي تدخل ضمن الشقوق او التكسرات وبعد تصلبها تسمى القواطع Dikes.
البركان Volacaneo
عندما تنبثق المواد الصهارية من باطن الارض قد تظهر على السطح على شكل مخروطات هرمية من اللافا تعرف بالبراكين او تظهر على هيئة انسيابات تسمى الهضاب البركانية , وهو الطور التدفقي للصهير على سطح الأرض والذي يؤدي لتكوين الفوهة البركانية crater في قمة مخروط بركاني ( أو يدعى الجبل البركاني ) المتكون من الصخور النارية الخارجية بشكل طبقات يكون ميلانها حسب انحدار المخروط البركاني و نوعية سيول اللافا ويرافق هذا التكوين فعاليات مثل :
1. سيول اللافا : التي تحرق النباتات وتمت الحيوانات وتقطع مسارات الانهار لتحيل الأرض بعدها إلى صحراء وتحويل النهر إلى مسار آخر .
2. الانفجارات : وتكون بسبب الفقدان المفاجيء للغازات والأبخرة من الصهارة.
3. الرذاذ البركاني : Pyroclast الذي يتكون من الجزيئات الدقيقة الحارقة التي تتدفق لمسافات شاسعة مع الدخان ويؤدي لحرق الكائنات أو موتها مع احلال المادة المعدنية بدل هيكل الكائن مثل الهياكل البشرية من البركان فيزوفي (79 ق .م) في جنوب ايطاليا .
4. تلوث جو الأرض : وتكون بسبب الغازات السامة المندفعة من البركان مثل أول وثاني اوكسيد الكاربون (Co3, Co2 وكبريتيت الهيدروجين والسلفات ( So2 , So3 , H2s) وابخرة كلوريد الهيدروجين (Hcl) الذين يختلطون مع الغيوم لاسقاط الامطار الحامضية المدمرة للنباتات .
5. السيول البركانية : Lahar الذي يتكون من اختلاط الابخرة البركانية مع الماء والطين في سفوح الجبال ليسيل إلى الوادي بشكل سيول تغطي القرى والمعدن وتدفن النباتات .
6. التغيرات المناخية : لان الدخان الكثيف من البراكين الشديده سوف تحجب اشعة الشمس وبالتالي يبرد سطح الأرض وتحدث العصور الجليدية .
7. المياه المعدنية : إذ أن تدفق الصهر جنب المياه الجوفية يذيب بعض المعادن فيها ويؤدي لتدفق بخار الماء الساخن steam expulsion الذي يستعمل للتدفئة وتشغيل المحركات ..
8. الانهيارات الجبلية : للصخور القلقة ( غير المستقرة ) على السفوح المخروط البركاني نتيجة الاهتزازات المرتفعة للهزة .
9. الاغناء العالي بالمواد المعدنية المغذية للتربة : والتي تؤدي إلى اخصاب التربة بعد هدوء البركان وبرودته وخاصة من الرذاذ البركاني .
صورة لمقطع في فوهة مخروط بركاني في مدينة دمت في اليمن تظهر المياه المعدنية في أسفله ،
وعلى الجوانب الداخلية تتابع الصخور البركانية
تبتدئ من الأسفل بالرايولايت وانتهاء إلى الأعلى
بصخور سيليكاتيه لتكوين بركان مركب
Composite volcano .
الصورة على اليمين -صورة للتدمير الحاصل من سيول الاطيان البركانية (Lahar ) على مدينة ماونت بيناتوربو في الفلبين سنة 1991 ميلاديه . الصورة على اليسار -قوالب اجسام بشريه تحجرت برذاذ بركان فيزوفي الذي ادى إلى اندثار مدينة بومبي الايطالية سنة 79 ميلاديه .
إن حركة الصهير داخل تكسرات الأرض يؤدي طور تدفقها إلى تكوين البراكين خاصة في قشرة الأرضية القليلة السمك (10-30 كيلو متر ) بينما يؤدي توقف حركة الصهير في عمق معين كان تحت سطح الأرضية إلى يكون الموجات الاهتزازية التي تصل إلى سطح الأرض لتكوين الزلازل بأي سمك (10-90 كيلو متر ) .
الزلزال Earthquakes :
هي هزات نابعة من داخل الأرض نتيجة اندفاع الصهير الأرضي في تشققات سطح الأرض عند حدود مناطق الصفائح المتحركة وقبل وصولها إلى السطح لتكوين البركان . تنتقل الهزات الأرضية من موقع تأثير الهزة (Focus) إلى موقع حدوث الهزة (Epicenter) تكون هذه التأثيرات ضمن خطوط حدود الصفائح النشطة حاليا ، ومن حدود هذه الصفائح هو خط غرب الولايات المتحدة الأمريكية وألاسكا واليابان والفلبين واندنوسيا وجبال الهيمالايا وطورس وشمال البحر الأبيض المتوسط مع خطوط ثانوية اخرى وتقاس شدة الهزة بمقياس رختر لمعرفة كمية التدمير الممكن ان تسببه الهزة رقميا وبمقياس مركالي لتوضيح مدى التدمير ، وتكون الموجات الزلزالية الممكن قياسها :-
مقياس رختر =1-8 يبدئ التدمير برقم 6
مقياس مركالي =1-12 يبدئ التدمير برقم 8
أمثلة البراكين والزلازل :
1. بركان فيزوفي 79 ميلاديه وانهيار الدولة الرومانية .
2. بركان اطلنطس 1470 ق م وانهيار حضارة اطلنطس قرب كريت وسط البحر الأبيض المتوسط
3. بركان اكد 2400 ق م وانهيار الدولة الاكدية بدمار المزروعات وهيكل الدولة
4. بركان تامبورا (اندنوسيا ) 1815 مقتل 92000 وجرح 8200 شخص .
5. بركان مونت بيليه 1902 مقتل 28000 شخص
6. بركان سانت هلين 1980 مئات الممرات اشد من القنبلة الذرية .
7. زلزال بام في ايران 2004 مقتل 50 الف وجرح الالاف وتشريد 100000 شخص
8. زلزال في تركيا 2002 ودمر بيوت المدينة وقتل المئات وجرح الآلاف وتشريد مئات الالاف من الأشخاص .
نسيج الصخور النارية Texture of Igneous Rocks
أنها تمثل المظهر الكلي للصخور اعتمادا على ترتيب وتداخل البلورات وذلك فأنها تعكس بيئة تكوينها . تكون أنواع النسيج :
1. Aphanetic ناعمة الحبيبات ويصعب فيها تميز المعدن المنفرد بواسطة العين المجردة ، أنها تتكون من تصلب اللافا على سطح الارض او قريبة من السطح. من امثلتها صخرة الرايولايت Rhyolit .
2. Vesicular فقاعي : نسيج ناعم الحبيبات لكنه يحتوي على الفجوات المتكونة من هروب الغازات عند سطح اللافا الخارجي . من امثلتها صخرة السكوريا Scaria .
3. Phaneritic خشن الحبيبات : يمكن تميز المعادن المنفردة فيها بالعين المجرده . أنها تتكون من الصهير تحت سطح الأرض حيث التبريد البطيء والضغط العالي من امثلتها Granites
4. Porpheritic بوريفيري : تتكون من نفس الصخرة بلورات كبيرة في الاعماق واخرى ناعمة تحيط بها تكونت قرب سطح الأرض ( أي تكون بلورات كبيرة عند الاعماق السحيقة وعند اندفاع الصهير للاعلى وتغير ظروف الحرارة والضغط تتكون بلورات بحجم اقل وهكذا فيصبح هنالك بلورات صغيرة وكبيرة ) أو من انقلاب البركان مثل معدن Pegmatite.
نسيج الصخور النارية يعتمد على درجة تبلور معادنها وهي بدورها تعتمد على سرعة تبريد الصهير والضغط وهو بدوره يعتمد على موقع تصلب هذه الصخور بالنسبة لسطح الارض
5. Glassy زجاجي : يتكون بالتبريد السريع في الماء أو الهواء مع ترتيب عشوائي للايونات ( أي عدم توفر الوقت الكافي للتبلور ) ، مثل معدن Obsidian .
6. Pyroclastic رذاذي : يتكون من تساقط الرذاذ البركاني ويتوضح بشكل طبقي مثل الصخور الحمراء التي عند فحصها المجري تظهر جزيئات الرذاذ الحادة .
المكونات المعدنية Mineralogical composition
يتوقف التركيب المعدني للصخرة على التركيب الكيميائي للصهارة فهناك صهارة تكون غنية بمعادن الحديد والمغنسيوم واحيانا صهير تكون نسبة السيلكون والالمنيوم فيه عالية على حساب نسبة المعادن الفيرومغنسيه , و يعتمد التركيب المعدني للصخرة النارية على نظرية باون Bowen التي تنص على ان المعادن المختلفة تكونت بواسطة التبريد المستمر أي ان هناك ترتيبا معينا لانفصال المعادن من الصهارة وفق نظام يسمى التبلور التفارقي والتبلور من الصهير يكون ناتجه هو أحد اشكال الصخور الاتية وهي :
1. Mafic والتي تحتوي على نسبة 45-25 % سيليكا ومكونات رئيسية من Ca , Mg , Fe وتكون عالية الكثافة ( ثقيلة) .
2. Intermediate والتي تحتوي 53-65 % سيليكا .
3. Fefsic والتي تحتوي على اكثر من 65% سيليكا ومكونات رئيسية من Na , K وتكون واطئة الكثافة ( خفيفة (
4. Ultramafic والتي تحتوي على اقل من 45% سيليكا بأغلبية مكونات الحديد والمغنيسيوم وتكون عالية جد الكثاقة .
بصورة عامة لان المكونات المعدنية المتكونة من الصهير تعتمد ايضا على التوضيع البلوري والمتمثل ( الهضم ) وخلط الصهير والموقع الذي تتبلور فيه المعادن.
تصنيف الصخور النارية Classifying Igneous Rocks
يعتمد تصنيف الصخور النارية على بيئة التبلور( مكان التبلور بالنسبة لسطح الارض) وبذلك على النسيج والمكونات المعدنية ، ولمعدن الكوارتز Sio% أهمية ايضا في تصنيف الصخور النارية وتكون سلاسل تفاعلات بوين اساسا لتكوين الصخور النارية وتوزيع مكوناتها العدنية مثل ان الغرانايت بأغلبية مكونات ( كوارتز + فلدسبار بوتاسي ) مع اقلية ( مسكوفايت ، بايونايت، امفيبول فلدسبار الصوديوم * كذلك فان الصخور المتشابهة المكونات المعدنية قد اعطت اسماء مختلفة اذا كان نسيجها مختلفا مثل اشتراك صخرتي الغرانايت والرايولايت بالمكونات المعدنية والاختلاف بالنسيج والبارالت وكما هو موضح في الرسم الاتي :
مرتسم تحديد انواع الصخور النارية ونسيجها وتركيبها المعدني وصفات النسيج وموقع تصلبها
سسلسلة باونBowen:
عندما يبدا الصهير بالبرود تتبلور في البداية المعادن الفقيرة بالسليكا مثل الاولفين وعند تغير الظروف من حرارة وضغط يبدا الاولفين بالذوبان بالصهير ليتبلور معدن جديد هو البيروكسين وهكذا, وتتبلور معادن اخرى في نفس الوقت مثل الفلدسبار الغني بالكالسيوم وعند تغير الظروف يبدا تبلور فلدسبار غني بالكالسيوم يحتوي على نسبة من الصوديوم دون ذوبان المعدن الاول وهكذا, تسمى الحالة أولى بالسلسلة غير المستمرة والحالة الثانية بالسلسلة المستمرة وعند ازدياد التبريد يبدا تبلور معدن الفلدسبار البوتاسي
ثم المسكوفايت واخيرا الكوارتز ونلاحظ ان الكوارتز يتبلور في ظروف قريبة للظروف السطحية ولهذا نجد الكوارتز من اكثر المعادن مقاومة لعوامل التعرية
انواع الصخور النارية:
من المرتسم نلاحظ ان هناك انواع من الصخور لها نفس التركيب المعدني ولكن الاختلاف بالنسيج والسبب هو موقع تبلور هذه الصخور فالتي تتبلور عند السطح بلوراتها صغيرة والتي عند الاعماق بلوراتها كبيرة.
Ultramafic Rocksالصخور فوق القاعدية
والتي تحتوي اقل من 45% سيليكا بأغلبية الحديد والمغنيسيوم مثل صخرة Peridotite التي تحتوي أغلبية اوليفين قليل من البايروكسن وعادة قليل من البلاجيوكليس فلدسبار . تتواجد عادة كصخور في اعالي الجبه mantle وتمثل أول صخور تكونت من الصهير .
لقد تكونت بشكل لافا قبل 2.5 بليون فقط وذلك لان درجة الحرارة كانت عند السطح 1600 مْ بينما هي حاليا لاتتجاوز 1000-1200 ْم ولهذا لايمكنها التكوين من الصخور البركانية .
Basalt – gabro تمثل صخور ناعمة الحبيبات للبازلت وخشنة الحبيبات للكابرو ,متبلورة من الصهير بنسبة سيليكا 45-52 % مكونات الصخرتين هي معادن بلاجيوكليس غني بالكالسيوم Pyroxene , Ca مع كميات قليلة من الاولفين والامفيبول وبذلك تكون الالوان اسودا داكنا ويوجد بينها صخور بورفيريه تكون البلورة الكبيرة من الاولفين أو البلاجيوكليس الغني بالكالسيوم .
Basaltالبازلت : يكون صخورا نارية بركانية .
الكابروGabro: يكون صخور بلوتونيه ( داخليه )
Andesite – Dioriteالدايورايت -الاندسايت
متوسط المكونات الصهرية (53-65 % سيليكا ) متبلورة ببلورات ناعمة لتكوين الانديسايت وبلورات خشنة لتكوين الرايورايت . يحتويان على بلاجيوكليس مع الامفيبول والبايوتايت بركاني .
Andesiteالاندسايت رصاصي اللون يتكون في صخور نارية خارجية من براكين الصفائح الانغمارية ويكون بنسيج افانيني أو يوفيري .
Dioriteالدايورايت : تمثل لون تداخل ملح الطعام والفلفل الاسود ويتكون كصخور نارية داخلية .
Rhyolte-Graniteالكرانايت - الرايولايت
يتكون من الصهير السيلكي ولهذا يتحوي اكثر من 65 % سيليكا . يحتويان بالدرجة الرئيسية فلدسبار بوتاسي وبلاجيوكليس غني Na وكواتز وربما مع قليل من البايوتايت والامفبول ولهذا تكون هذه الصخور فاتحة اللون .
Rhyoliteالرايولايت : صخور ناريه بركانية ناعمة الحبيبات او مع بلورات فينوكريسيه من البلاجيوكليس أو يتطاير بشكل رذاذ بركاني .
Graniteالكرانايت: صخور نارية داخلية خشن البلورات يتكون عادة من حدود.
الصفائح المتقاربه البانيه للجيال
Pegmatiteالبكمتايت
مقارب المحتويات مع الكرانايت (كوارتز ، فلدسباريوتاسي وبلاجيوكليس غني بالصوديوم ) تكون بلورات كبيرة الحجم ربما عدة امتار ولا يقل حجم البلورة الواحدة فيها عن 1 سم . تتكون من الصهير الغني بالماء الذي ينفصل بعد التبلور . ربما يكون معقد التركيب بالاحتواء على حوالي 300 معدن مختلف . يحتوي ايضا على الاحجار الكريمة مثل emerald المعدن السيليكاتي من مجموعة Tourmalin , Beryl .
Other Igneous Rocks
Ash جزيئات حادة متكسرة بأقل من 2 ملم حجما تتساقط بشكل جزيئات فتات ناري Pyroclastic وتتوضح بشكل طبقي وربما تدعى الصخرة Rhyolite Tuff .
Obsidian : ذو نسيج زجاجي داكن اللون ولكنه شبه شفاف اعتمادا على تواجد الحديد مع انكسار منحنيات ملساء Conchoidal .
Pumice : ذو نسيج فقاعي يحتوي عدة فجوات ناعمة تكونت من هروب الغازات من اللافا اثناء تبلورها واذا سقطت على الماء فأنها تحمل لمسافة كبيرة لكونه خفيف الوزن بكثافة قليلة مع مساحات كبيرة . Scoria: صخرة تشابه البيوميس ولكنها تحتوي فجوات اكثر من الصخرة
التجويه والتعرية والترسيب
إن العمليات الخارجية Epigene Processes والمؤثرة في القشرة الأرضية محدثة تغيرات مستمرة بها تتلخص في تفتت الصخور المكونة لها وترسيبها في أماكن أخرى , ومن هذه العوامل :التعرية والتجوية. وتمثل العمليات الرسوبية الرئيسية في تكوين الصخور الرسوبية من الصخور النارية والمتحولة والرسوبية القديمة.
التجويه Weathering:
هي جميع العمليات التي تودي إلى تفتت الصخر( ناري أو متحول أو صخور رسوبية قديمة) وتحلله عند سطح الأرض لتكوين التربة المنبسطة والركام في المنحدرات.وتتم عمليات التجوية بواسطة الرياح والمياه والثلاجات أو بواسطة الكائنات الحية.وتشمل التجوية عمليات التحلل أي تحول معادن الصخور إلى مركبات كيميائية جديدة
هناك نوعين رئيسيين من عمليات التجوية هما:
1) التجويه الميكانيكية:
وتؤدي تفتت وتكسر الصخرة إلى جزئيات صغيرة بفعل العوامل الفيزيائية والبيولوجية, دون أن يتغير التركيب المعدني للصخرة, ولهذا فهي تكثر في المناطق الصحراوية و القطبية لقلة المياه( الشديدة الجفاف أو الشديدة البرودة) وتشمل:
آثار التجوية والتعرية في الطبقات الصخرية
التجوية الكيميائية وتأثيرها على الصخور
أ- تعرض أسطح الصخور إلى درجات حرارة متغيرة: حيث إن بعد دخول الماء بين الكسور والتشققات للصخرة يؤدي انجماد الماء إلى كبر حجمه بسبب تمدده مما يؤدي إلى تكسير الصخر وتفتته.
ب- إزالة الحمل من فوق الطبقات الصخرية:عادة الطبقات العلوية تسبب ضغطا على الطبقات التي أسفل منها وتسبب تقارب حبيباتها وتشوهها وإذا أزيلت كميات كبيرة من الصخور التي إلى الأعلى( بسبب عمليات التعرية والنقل مثلا) – أي ازاله الضغط الواقع على الصخور أو الطبقات السفلية – فأن الاخيره تعمل على إعادة التوازن تحت الظروف الجديدة فتصبح على هيئة تصفحات sheeting وشقوق متقاربة مما يسهل من عمليات تفتيت الصخر.
ج- تغيرات درجة الحرارة وتكسر الصخور:درجات الحرارة العالية في فصل الصيف تؤدي إلى تمدد معادن الصخور ضمن مديات مختلفة اعتمادا على نوع المعدن, ثم تؤدي درجات الحرارة الواطئة إلى انكماشها في فصل الشتاء أي إن عمليات التمدد والانكماش تتم بصورة بطيئة وبنسبة محدودة جدا , وبتكرار العملية تؤدي إلى تفتت الصخرة.
د- عمليات الكائنات الحية في تفتيت الصخور: وخاصة امتداد الجذور النباتية داخل التربة تعمل إلى توسيع الشقوق وانفلاق الصخور وانشطارها كما تقوم الديدان والنمل والحيوانات الأخرى على تفتت الصخور التحت سطحية .
جذور الأشجار تساهم في تفتيت الصخور وتهشيمها
ه- انزلاق الصخور: عند تغلب قوى الجاذبية على القوى المسببة للاتزان مثل انزلاق الكتل الصخرية والأطيان على المنحدرات وعادة لاتوجد أسطح محددة بين الكتل المنزلقة.
2) التجوية الكيميائية:
يقصد بها تحلل الصخر الأصلي وتحويل بعض مكوناته المعدنية إلى مركبات أخرى قد تكون مختلفة الشكل والتركيب عن حالتها الأصلية أو بمعنى إنها العلاقة الكيميائية المتبادلة بين الغلاف الجوي والغلاف المائي وبين التكوين الصخري لأسطح المناطق المختلفة من القشرة الأرضية. وتكون بفعل بخار الماء والغازات في الغلاف الجوي أو في الغلاف المائي حيث تتكون العديد من الأملاح والأحماض التي تتفاعل مع الصخور وتعمل على تحليلها .
أهم عمليات التجوية الكيميائية:
أ- الأكسدة Oxidation: هو عملية اتحاد الأوكسجين مع العناصر والمركبات ومن المعروف إن معظم صخور القشرة الأرضية يدخل عنصر الحديد في تركيبها الكيميائي في صورة سيليكات حديد ومغنسيوم مثل معادن البيروكسين والامفيبول والاولفين وما اللون الأحمر الذي نشاهده في المناطق الصحراوية إلا دليل على أكسدة المواد الحديدية والتي تسمى بورنيش الصحراء. ومن الأمثلة هو تأكسد البايرايت وينتج عنه كبريتات الحديدوز السهلة الذوبان في الماء حيث تنتقل إلى أماكن أخرى بواسطة المياه الجارية.كما في المعادلة:
FeS2 + 2O2 + H2O FeSO4 + S
بايرايت كبريتات الحديدوز
ب- التكرين Carbonation: بسبب احتواء الهواء على نسبة عالية من غاز Co2 فان اتحاده مع ماء المطر ينتج حامض الكاربونيك المخفف والذي يتفاعل بدوره مع القواعد مثل اكاسيد الكالسيوم والبوتاسيوم والصوديوم مكونا الكربونات والبيكاربونات , وان تأثير حامض الكربونيك على الصخور الكلسية يتمثل كما في المعادلة الآتية:
CaCO3 + CO2 + H2O Ca (HCO3)2
حجر جيري(كالسايت)
جـ- التميؤ Hydration: اتحاد الماء مع بعض المعادن المائية مثل تحول الانهدرايت الى جبس
CaSO4 + 2H2O Ca (SO4 ) 2 H2O
انهيدرايت جبس
د- الذوبان Solution: إذابة المعادن القابلة للذوبان مثل الكالسايت بحامض الكاربونيك المخفف كما في المعادلة:
H2O + CO2 H2CO3 H+ + HCO3-
حامض الكاربونيك بيكاربونات
CaCO3 + H+ + HCO3- Ca++ + 2HCO3-
كالسايت
التربــــة Soil:-
وهي الطبقة العليا من القشرة الأرضية والناتجة عن تفتت الصخور بعوامل التجوية المختلفة وتتكون من المواد المعدنية الدقيقة المفككة التي تسمى الدبال كما تحتوي على بعض النباتات والبكتريا وتساعد الحشائش والشجيرات والحيوانات الحفارة والديدان على خلط التربة وتقليبها وعرض موادها إلى سطح الأرض ومن ثم تأخذ التربة شكلا أسفنجيا ذو مسامات مما يساعد على تخلل المياه والهواء داخلها وتصبح تربة صالحة للزراعة.
مكونات التربة: وتكون خليط من جزيئات المعادن والمواد العضوية والماء والتي نتجت من تجويه الصخور الأم بنسب متفاوتة حسب المناخ ونوعية الصخور الأصلية وتواجد المياه وتكون بنوعين هما:
التربة المتبقية (Residual Soil): تتراكم في مكان نشأتها فوق الصخور التي نشأت منها وهي تشبه المصدر الصخري من ناحية التركيب المعدني وتكون ذات سمك بسيط في سفوح الجبال.
التربة المنقولة (Transported Soil): تتراكم فوق أساس صخري لم تنشا منه ومصدرها بعيد ولكن عوامل النقل المختلفة هي التي نقلت الفتات ورسبته في مكانه الجديد مثل تربة دلتا النيل وتربة نهر الحلة وهناك تربة اللوس Loss تنتقل بواسطة الرياح على هيئة حبيبات دقيقة تترسب عندما تقل طاقة الريح الحركية أو بواسطة المطر.
مقطع التربة Soil Profile: وتمثل أجزاء وطبقات التربة المتجوية الصالحة للزراعة، المتكاملة المثالية والتي تكون تقسيماتها كما مدون أدناه:.
مقطع في التربة توضح القطاعات الرئيسية فيها
تقسم مقطع التربة الى نطاقات هي من أعلى إلى أسفل كما يأتي:
1- نطاق سطح التربة Top soil ويسمى النطاق A ويمثل المنطقة العلوية سمكها من 20 – 50 سم مكونه من مواد مفتته ومواد عضوية نظرا لتواجد النباتات والحيوانات وتقوم المياه بغسل هذا النطاق وحمل مابه من مواد دقيقة وأملاح إلى النطاق B .
2- نطاق تحت التربة Sub soil ويسمى النطاق B ويقع أسفل النطاق A وفوق الصخر الأصلي ويتدرج إليه ولذلك يسمى النطاق الانتقالي Transition zone سمكه من 20 -120 سم ويتكون من المعادن الطينية الدقيقة والأملاح والتي غسلت من النطاق A وتكون معادنه هي معادن الصخر الأصلي المقاومة للتحلل مثل الكوارتز ويحتوي على المياه الجوفية ولا يحتوي على مواد عضوية .
3- نطاق الصخر الأصلي Bed rock ويسمى النطاق C ويقف مباشرة على الصخر الأصلي وهو السطح العلوي للأساس الصخري ويتدرج من ناحية حجم الحبيبات والتركيب المعدني والتركيب الكيميائي إلى الصخر الأصلي .
العوامل المؤثرة في تكوين التربة Soil Parameter:
1. حجم الحبيبات: إن تناقص الحجم يؤدي لزيادة المساحة السطحية للحبيبات وبالتالي زيادة المساحة المعرضة لعوامل التعرية ومن ثم تعريتها بسرعة .
2. نوع المعادن في الصخور: تختلف المعادن في درجة مقاومتها لعوامل التعرية المختلفة مثل ان ذوبان الرخام أسرع من ذوبان الكرانايت ومقاومة الكوارتز للذوبان أكثر من للفدسبار والبايوتايت.
3. درجة التبلور: تكون المعادن المتبلورة أولا في سلسلة باون مثل اوليفين هي اقل المعادن مقاومة للذوبان وان معدن الكوارتز الذي يتبلور في الآخر يكون أكثر مقاومة للعوامل التعرية.
4. المناخ: تكون الرطوبة العالية والحرارة العالية هي الأكثر ملائمة للتجويه بينما تقل التجوية في المناطق الجافة.
5. الصخور إلام: تعتمد مكونات التربة على المكونات المعدنية للصخرة الأم ,تكون التربة المتكونة من البازالت غنية باكاسيد الحديد بسبب احتوء البازالت على هيمنة معادن حديدية، وتكون تجوية الكوارتزايت حبيبات الكوارتز بدون الطين بينما تكون تجوية الاطيان تربة بدون حبيبات الكوارتز وان التربة المتجوية من السجيل تكون سوداء غنية بالمواد العضوية.
6. الزمن:تكون التربة يحتاج لفترة زمنية طويلة لتستطيع عوامل التعرية والتجوية أن تقوم بدورها في تكوينها , ويتكامل مقطع التربة بمرور الزمن وان النطاق( أ ) يكون متكاملا أكثر من النطاق (جـ) كونه مرّ بزمن أطول، وان بعض الصخور تأخذ زمن اكبر للتجوية من غيرها.
7. الفعاليات الحياتية: تقوم البكتريا والفطريات الدقيقة والحيوانات الحافرة وجذور النباتات إلى إضافة مواد عضوية للتربة ومواد مخاطية.
8. الانحدار: يتغير المناخ مع الارتفاع ولهذا يؤدي إلى اختلاف في طبيعة التجوية كما وان الانحدار لايساعد على الحفاظ للتربة المتكونة وإنما تدحرجها إلى الوادي عكس المناطق المنبسطة.
عوامل التعرية والترسيب:
التعرية هي تجميع المواد المتجويه ونقلها بواسطة العوامل المتحركة مثل المياه والرياح والتيارات البحرية والثلاجات الى مواقع الترسيب.وعوامل التعرية هي اما هدمية تقوم على نحت الصخور وتاكلها وتفتيتها او بنائية عندما تفقد عوامل النقل طاقتها فانها تبدا بالترسيب للمواد العالقة والذائبة. اما الترسيب فهو عملية تجميع وتركيز المواد المنقولة بواسطة الفعاليات الجيولوجية الخارجية للمياه والرياح والثلاجات في موقع التوضع (deposition) لتكوين الصخور الرسوبية, كما موضح أدناه.
1) فعل الرياح :
تؤدي حركة الرياح (winds) إلى تكوين عوامل هدمية وعوامل بنائية يمثلان التجوية الميكانيكية والترسيب بالتعاقب.
• التجوية الميكانيكية (عوامل هدمية): نحت الطبقات الصخرية بواسطة دفع الرياح وتكوين الأشكال الجيومورفولوجية الرئيسية في اجزاء سطح الارض عامة وفي الصحاري خاصةوعوامل التاعرية قد تكون بنائية أو هدميه اعتمادا على سرعة الريح ومقدار ماتحمله من مواد مفتته فاذا نشطت سرعة الريح سيزداد ماتحمله من مواد صخرية وذرات الرمل فتصبح هدمية واذا ضعفت سرعة الريح فانها تبدا بترسيب هذه المكونات فنصبح عامل بنائي ومن العوامل الهدمية:
أ- تكوين الأسطح الصخرية المصقولة.في الصحاري ناتجة من احتكاك الرياح بهذه الأسطح
ب- تكوين الوجه ريحيات وهي حصى مصقولة ملساء توجد في المناطق الصحراوية لان هبوب الرياح تكشط الحصى من عدة أوجه ثم قلبها فتصبح مصقولة
ج- تكوين الظواهر الجيومورفولجية عند وجود تتابع طبقي مكون من صخور صلبة تعقبها صخور رخوة فتحصل تعرية تفاضلية أي الطبقات الرخوة ستتعرى وتبقى الطبقات المتصلبة فتظهر على شكل أشكال وظواهر جيمورفولوجية مثل موائد الشيطان mushroom وقصور البنات mesa .
د- تكوين المنخفضات الصحراوية ( الواحات oasis )بفعل احتكاك الريح بالطبقات الارضية وإزاحتها للطبقات الضعيفة والتآكل المستمر يجعلها ظاهرة تضاريسية هامه بالصحراء على هيئة منخفضات طبيعية .
• الترسيب (عوامل بنائية) للرياح فتكون كما يأتي:-
أ- تكوين الكثبان الرمليةdunes بواسطة الرياح الشديدة في الصحاري والتي تغطي مساحات شاسعة وتتكون عندما تضعف سرعة الريح تبدأ المواد العالقة بالتساقط والتجمع فوق بعضها على شكل أكوام رملية ويتشكل مظهرها العام اعتمادا على حركة الريح واتجاهه وقد يعمل وجود بعض الحصى والجلاميد على تجميع أولي للرمال مكونا نواة الكثيب.
ب- انواع الكثبان الرملية Types of sand dunes اعتمادا على شدة واتجاه الرياح ومقدار ماتحمله من مواد رملية ومن هذه الأشكال مايسمى بالكثبان الهلالية وهي منفردة او معزولة وتسمى البرخان Barchan والكثبان الطولية عندما يختلف اتجاه الريح من فصل لاخر فتصبح التراكمات الرملية متقاطعة مع اتجاه الريح فيس زوايا مختلفة وقد تظهر على شكل سيوف فتسمى كثبان سيفية Seif Dunes.
جـ- الارتصاف الصحراوي Desert pavement وتتكون من دفع الرياح للرمال وتثبيت الحصى فقط.
د- ترسبات اللوس: ويمثل الغبار الذي يغطي المواد في جميع البيئات القارية ويتم التنظيف الدائم لها في المنازل والعمارات السكينة والذي تحمله الرياح من مسافات بعيدة عن المصدر الأصلي.
فعل الأمواج ألهدمي(تعرية) وتأثيره على السواحل للماء دور كبير في عمليات التعرية
2) فعل المياه الجارية:
تكون العوامل الرئيسية لحركة المياه الجارية (Running water) وهي الأمطار والسيول والمجاري النهرية والمياه الناتجة من ذوبان الجليد وتعد الأمطار المصدر الرئيسي وتعمل على تفتيت الصخور ونقل المواد المفتتة أما كمواد عالقة أو ان تدفعها أمامها من أعالي الجبال الى المنحدرات وتعتبر الأنهار من أهم عوامل التعرية قياسا بالرياح والجليد والبحار وتعمل الأنهار على نحت الصخور بواسطة ماتحمله من مواد صلبه وقد تنتج بعض أنواع التجوية الكيميائية عن طريق إذابتها وتفاعلها مع الصخور المختلفة وتنتقل المواد المفتتة في النهر أما على هيئة مواد مذابة أو معلقة لخفة وزنها أو عن طريق دحرجة الفتات الصخرية الكبيرة الحجم على امتداد قاع النهر.
أ- التعرية: نقل المواد المتكونة بواسطة التجوية والفضلات الكتلوية والمتساقطة على السفوح ومن تحت النهر للجوانب وإذابة طبقات الجبس.
ب- النقل: ويكون بواسطة قابلية المياه لحمل حجوم معينة من جزيئات (Competence) وحسب الطاقة القصوى للحمل أثناء النقل (Capacity) والتي تعتمد على سرعة الجريان أو بكمية حمل اقل من الطاقة القصوى وان سرعة المياه هي التي تحدد مدى الحمل وتكون الحمولة كما يأتي:
جـ- الترسيب: عندما يفقد النهر طاقته الحركية(عند وجود عائق أو تدفق المياه في البحار والبحيرات) يبدأ الترسيب ومن أهم ظواهر الترسيب في الأنهار :-
1. المراوح الغرينية Alluvium fan عبارة عن مساحات مروحية او مخروطية الشكل مكونه من رواسب غرينية أو طموية ترسبها الجداول والأنهار التي تسقط من منابع شديدة الانحدار عندما تصب مياهها عند أراضي منخفضة الانحدار حيث إن انخفاض سرعة الماء يسبب الترسيب وتكثر في المناطق الصحراوية وشبه الصحراوية. وان تجميع عدة مراوح غرينية تدعى البجادا (Bajada).
2. الدلتا Delta تتكون من رواسب الأنهار( عند تناقص سرعة مياه الأنهار عندما تصب في البحر) في هيئة مثلث قاعدته نحو البحر وتشبه الحرف اللاتيني ? كما وتعمل مياه البحر المالحة على ترسيب ذرات الطمى الدقيقة وتتكون من طبقات من الطمى والفتات الصخري مثل دلتا النيل في مصر.
3. سدود منع الفيضانات الطبيعية Natural levee وتتكون من تعاقب متكرر للفيضانات النهرية مع تكوين للترسبات الفيضية على جانبي النهر.
4. الوديان المتكونة من الأنهار وتكون بالأشكال التالية:
5. نضوج النهر وشيخوخته وتكون بالمراحل التالية:
6. الترسبات الملحية وخاصة ملح الطعام كمثال بواسطة التبخر وتركيز الملح في البلايا او من البحيرات القديمة.
3) فعل البحار:
تمثل المناطق البحرية (oceanic) 70% من سطح الارض وتنزل العمق 3.5كم مع وجود مرتفعات وسط المحيطات تصل الى ارتفاع (1)كم فوق قاع المحيط، وان مستوى سطح البحر ثابت عالمياً. يتحكم بفعل البحار (oceans) ثلاث عوامل رئيسية هي:-
أ- كيميائية البحار: وتمثل المواد المذابة في مياه البحار ونقلها لتكون مصادراً للصخور الرسوبية الكيمياوية والبيولوجية تحت ظروف فيزيائية.
• درجة الملوحة: وتكون 20-35% في المياه البحرية الاعتيادية وتقل باتجاه منطقة مصبات الانهار او ساحل البحر عدا المناطق اللاغونية والمعزولة تضاريسياً حيث تزداد فيها الملوحة بالتبخر.
• المواد المذابة: مثل ايونات Si++++ , CO3- , SO4- , Ca++ , CO2- , Mg++ , Mn++ , S++ , Cl- التي تؤدي الى تكوين الترسبات الكيمياوية والأملاح بازدياد تركيزها مثل الحجر الجيري والدولومايات وملح الطعام او من خلال تفاعلات المحاليل والغازات أو فقدان مركبات مثل.
Na2CO3 + CaCl CaCO3 + 2NaCl
حجر جيري ملح الطعام
Fe (OH)2 + O2 Fe2O3 + 2H2O
معدن الهيماتايت
Ca (HCO3)2 CaCO3 + H2O + CO2
كلس الكهوف
• درجة الحرارة: تتراوح المياه السطحية بين 2.2-26o مئوي بين القطب وخط الاستواء لتساعد في تحريك التيارات الدافئة والباردة بين القطبين والتحكم في طبيعة الترسبات الكيمياوية والبيولوجية التي تزداد باتجاه المناطق الأكثر دفئاً.
• بناء هياكل صدفات الكائنات البحرية: والتي يساعد تكاثرها واستمرار التصاقها بناء للشعاب البحرية والجذر المرجانية الحالية، والتي نزداد باتجاه خط الاستواء. إنها تؤدي لتكوين الترسبات السلكية والكلسية مثل الروغات (0oze) أو صخرة الكوكينا تكون نسبة الهياكل أو الصدفات حوالي 70% ، والأكثر من هذا تكوين شعاب البحار القديمة بشكل طبقات صخرية واسعة مثل تكوين عقرة الجيري في في شمال العراق من هياكل شعاب محاريات الرودست وصخور مجموعة كركوك الحاملة للنفط من هياكل شعاب المرجانوالتي تتميز بكثرة الشقوق والفجوات التي تملئ بالنفط فيما بعد.
ب- حركة التيارات البحرية: وتكون بثلاث حالات رئيسية هي:
1) تيارات وأمواج ساحلية شديدة تؤدي إلى تعرية المناطق الساحلية وتكوين علامات وتركيز للصدفات لتظهر بشكل تراكيب ساحلية أو تكوين السواحل الرملية.
2) تيارات عالية الامتداد: بين قطبي الأرض أو موازية لخط الاستواء.
3) التيارات البحرية الصاعدة: وتكون بين الأعماق والى الساحل وتكون باردة ومشبعة بالمواد المذابة.
جـ- التضاريس وتكوين البيئات البحرية: تختلف نوعية الرواسب وحجمها ابتدءا من الساحل وحتى الأعماق السحيقة وتختلف تبعا لذلك نوعية الإحياء وأعدادها تبعا لاختلاف البيئة.
4) فعل الثلاجات: تتكون الثلاجات (Glaciers) بدرجات حرارة المناخ الواطئة جداً (اقل من الصف) اذ تحجز مياه البحار في جليد في القطبين الشمالي والجنوبي وفوق اعالي الجبال الشاهقة لتؤدي الانهار. وبتزايد درجات الحرارة فان ذوبانها سيؤدي الى ارتفاع مستوى سطح البحر ليحدث الطوفان وتكوين البحيرات من تساقط الامطار المرافقة. بصورة موجزة بمكن توضيح التعرية الحاصلة من حركة الثلاجات والترسبات المتكونة في تقدمها وتراجعها.
أ- التعرية الجليدية: وتتكون من حركة الثلاجات في الوديان لتكوين إشكال الظواهر الجليدية وخاصة خلال زمن البليستوسين أو مايسمى العصر الجليدي حيث غطى الجليد مساحات شاسعة من سطح الأرض.
عمليات التجوية والتعرية والنقل والترسيب ثم التصخر( تكوين الصخور الرسوبية)
الصخور الرسوبية SEDIMENTARY ROCKS
وهي نواتج عمليات التجويه والتعرية والترسيب التي تكثر على سطح الأرض دون الكواكب الأخرى نظراً لتوفر المياه والرياح بنفس الوقت .وتغطي ثلاثة أرباع سطح الكرة الأرضية اما الربع الباقي يغطى بالصخور النارية والمتحولة وتسمى أيضا الصخور الثانوية وذلك لنشاتها الثانوية من تفتت وتحلل صخور سابقة بفعل العوامل الجوية السابقة .
الراسب sediment هو تلك المادة المفككة التي تتكون بالظروف السطحية من الضغط ودرجة الحرارة,
بواسطة العوامل السطحية مثل الرياح والأنهار والثلاجات والكائنات الحية ونشاهد العديد منها في الطرق الصحراوية وعلى ضفاف الأنهار مثل الرمال والحصى وغيرها ويتحول هذا الراسب الى صخرة رسوبية بواسطة تماسكه وضغطه في هيئة حجر رملي او طفل وغيرها وتتميز عن الصخور النارية والمتحولة على وجودها بهيئة طبقات نتيجة الترتيب المنتظم لها وتتميز كل طبقة بلونها وسمكها ومعادنها كما تحتوي هذه الصخور على بقايا الكائنات الحية القديمة والتي تسمى الاحافير أو المتحجرات والصخور الرسوبية تتكون أحيانا من معادن لاتوجد في الأنواع الأخرى من الصخور مثل الفوسفات والفحم الحجري والنفط وغيرها .
قبل أن يتكون الحجر الرسوبي يمر بأربع مراحل رئيسية تسمى العمليات الرسوبية وهي التجوية والنقل والترسيب وعمليات التغير مابعد الترسيب Diagenesis ويفصد بعمليات مابعد الترسيب هي العمليات التي تؤثر في الرواسب أثناء وبعد الترسيب ولكن قبل التصلب وتتم هذه العمليات تحت الظروف السطحية العادية حيث يقوم بتغير النسيج للراسب أو تركيبة أو مكوناته المعدنية ومن أهم هذه العمليات هي الصق والتضاغط وغبرها والتي تؤدي إلى عملية التصخر.
التصخر Lithification :-
هو تحول الترسبات غير المتصلبة المترسبة حديثاً إلى صخور متماسكة وصلبه متضمنة ً عمليات يمكنها أن تحدث متزامنة ً مع أو بعد الترسيب مباشرة ً بفترة قصيرة أو طويلة وهذه العمليات هي :-
1- اللصق Cementation :- وهو ترسيب مادة لاصقة بين الحبيبات المكونة للراسب فيتحول راسب الرمل مثلا إلى حجر رملي بواسطة التحام حبيباته بمواد غريبة مثل الكالسايت واكاسيد الحديد ويمكن أن تدعى السمنته .
2- التضاغط Compaction :- وهو ضغط وتماسك الحبيبات وتقاربها جنبا الى جنب بسبب ثقل الطبقات التي تعلوها , مما يؤدي لتقليل الفراغات بين الحبيبات أي تقليل المسامية. مثل ضغط راسب الطمى( الطين) إلى صخر الطفل(حجر طيني) .
3- أعادة التبلور Recrystalization :-ويتم تكوين بلورات معدنية جديدة متماسكة لنفس الراسب بدون تغير في التركيب الكيميائي مثل إعادة التبلور للراسب الجيري الدقيق الحبيبات إلى صخر جيري ذو حبيبات خشنة. ويكون بفعل تزايد درجة الحرارة والضغط ليؤدي إلى ازدياد التبلور وتزايد وضوح الشكل البلوري.
4- الإحلال Replacement :- ويتم بإحلال كيميائي للمادة المترسبة بمادة اخرى جديدة مثل إحلال السيليكا في متحجرات سيفان الأشجار الخشبية أو إحلال الحجر الجيري وتحول إلى صخرة الدولومايت بعد دخول ايون المغنسيوم في تركيب حجر الجير ( كاربونات الكالسيوم ) .
5- الذوبان Dissolution :- من الممكن إذابة الرواسب طبيعيا فعند سقوط الأمطار المحملة بثاني اوكسيد الكاربون يتكون حامض ضعيف يذيب الحجر الجيري و الاذابه تكوّن الفجوات خاصة داخل الصخور الجيريه والجبسيه والملحية أو إذابة المعادن غير المستقرة مثل الاراكونايت .
التراكيب الرسوبية الأولية Sedimentary Rocks of Primary Structures :-
إنها الظواهر ضمن الصخور الرسوبية التي تكونت نتيجة العوامل الطبيعية والكيميائية التي تعمل خلال بيئة الترسيب أي تتكون بمصاحبة عمليات ترسيب الصخور الرسوبية وهناك تراكيب رسوبية أخرى تعتبر ثانوية تسببها القوى المختلفة مثل الطيات والصد وع . دراسة التراكيب الرسوبية في الصخور الرسوبية لها أهمية لان تعطينا الظروف الطبيعية التي تكونت عندها هذه الصخور ومن هذه التراكيب :
تكون الصخور الرسوبية على شكل طبقات
الطباقية Stratification :- تتميز الصخور الرسوبية بوجودها على هيئة طبقات متعاقبة بعضها فوق البعض الآخر , والطبقة الصخرية عبارة عن سمك ما من الصخور متجانسة الأجزاء إلى حد كبير ويميزه عما يقع أسفله أو فوقه سطحان متوازيان هما ( أسطح الطبقات Bedding Plane هو السطح الذي تنفصل عنده طبقة عن طبقة أخرى ويكون مستوي على الأغلب ويمكن تمييزه بالتغير في نوعية الصخور)وسمك هذه الطبقات قد يصل إلى مئات الأمتار أو بضع سنتيمترات وسبب ذلك يعود طبيعة عمليات الترسيب وحجم هذه الرواسب والبيئة الترسيبية .
Ripple mark علامات النيم :- نلاحظ أحيانا على سطح الطبقة تموجات منتظمة الأشكال تسمى علامات النيم ويمكن ملاحظتها حاليا على سواحل الأنهار أو البحار وكذلك الرياح , إذن هو السطح الطبقي المتعرج الذي تكوّن بواسطة جريان التيارات المديه خلال قاع المياه الرملي أو هبوب رياح على كثبان رملية .
Mud cracks التشققات الطينية :-عندما تتعرض أسطح الطبقات الطينية للأشعة الشمسية القوية سرعان ماتتبخر المياه وتقل الرطوبة بالرواسب وينجم عن جفاف الطين وانكماشه وتشققه مايسمى بالتشققات الطينية وتكون عادة بأشكال سداسية الجوانب. وهي مؤشراً لدلالات بيئات سواحل البحيرات المديه , طوفان النهري , الحوض الصحراوي
Cross bedding الطباقية الكاذبة :- هذا النوع من الطباقية تتكون الطبقة الواحدة من عدة طبقات أو صفائح رقيقة السمك في وضعها العام للطبقة وتتكون في حالة تعرض الراسب للتشكيل بواسطة تيارات مائية أو هوائية من حيث الشدة والاتجاه .وهي الطبقات العالية الزاوية مع الأفق , ومؤشرة لدلالة بيئة الدلتا أو الكثبان الرملية في الصحاري.
Graded bedding التدرج الطبقي :- هو التناقص في حجم الحبيبات بالاتجاه
اليمين علامات النيم واليسار التدرج الطبقي
العلوي في نفس الطبقة الصخرية أي إن الأجزاء السفلى لنفس الطبقة تكون حبيباتها خشنه تتناقص بالحجم تدريجيا كلما صعدنا للأعلى , وتتكون من التيارات المائية ألكدره تحت المنحدرات وفي أعماق البحار على الأغلب أو ربما من الفيضان النهري حيث أن حجم الحبيبات المترسبة يعتمد على طاقة النهر الحركية كلما ازدادت زادت القدرة على حمل الحبيبات الخشنة والعكس صحيح عندما تقل هذه الطاقة تبدأ بترسيب الحبيبات الأقل حجم وهكذا.
اليمين – التطبق المتقاطع واليسار سمكة متحجرة
اليمين: آثار المتحجرات ( المسالك) اليسار بقايا عظمية لديناصور
Rain Prints طبعات المطر :- وتتكون بشكل ثقوب على سطح الترسيب بواسطة أمطار شديدة تظهر على سطح الطبقة تمتلئ بترسبات رملية فيما بعد والاحتفاظ بشكلها لفترة طويلة.
Fossils المتحجرات :- هي أدلة أو بقايا الحياة القديمة في الصخرة قد يحفظ الحيوان كاملا كما في فيل الماموث المتجمد أو الحشرات المتحجره داخل اصماغ النباتات أو الأجزاء الصلبة فقط كالهياكل العظمية للديناصورات العملاقة أو طبع لشكله في الصخرة , أو حسب طريقة حفظها لان الكائن الحي أجزاءه الرخوة تتفسخ وتبقى الأجزاء الصلبة متحجرة .
التشققات الطينية اليسار حديثة والصورة لليمين تشققات طينية قديمة
Trace fossils آثار المتحجرات :- وتشمل الآثار التي تتركها الكائنات الحية في الطبقات مثل الأنفاق التي تتركها دودة الأرض مثلا . وان حركة الكائنات أما على سطح الترسيب مثل حركة السحالي أو داخلة كدودة الأرض أو الاستقرار عند سطح الترسيب .
تصنيف الصخور الرسوبية :-
تصنف الصخور الرسوبية تبعا لاختلاف نشأتها وظروف تكوينها إلى ثلاث مجموعات رئيسية :
1- الصخور الرسوبية الفتانيه Clastic Sedimentary Rocks :-
تكونت من تراكم مواد فتاتية من صخور سابقة ثم تنتقل بواسطة عوامل النقل المختلفة إلى أن تتجمع في النهاية وتتماسك وتتلاحم أجزاءها وتتم عمليات النقل والترسيب ميكانيكيا بواسطة المياه أو الرياح أو الثلاجات ومن أمثلتها الحجر الرملي والطين والكونكلوميريت .وتكون مشتقة ًمن التجويه الكيميائييه والميكانيكية وترسبت بالحالة الميكانيكية وتكون نسبتها 75% من سطح الأرض.
الرواسب عموما والصخور الرسوبية تتكون من وحدات من الحبيبات أو البلورات تعرف بالنسيج ويشتمل الوصف على المعالم الخارجية للحبيبة وشكلها وعلاقة الحبيبات مع بعضها .
1- حجم الحبيبات : تتنوع الصخور الرسوبية في حجم حبيباتها من جلاميد نصف قطر حبيباتها اكبر من 256 مليمتر الى صلصال ناعم نصف قطر حبيباتها اقل من 1/ 256 مليمتر وحسب الجدول السابق:.
2- شكل الحبيبات : يوصف شكل الحبيبة إنها مستديرة أي ليس لها جوانب وقد تكون كروية أو اسطوانية أو تكون ذات حافات أي ليست مستديرة.وتعتمد على مسافة النقل فكلما كبرت المسافة وكنتيجة للاحتكاك المستمر تصبح الحبيبة مستديرة.
3- علاقة الحبيبات مع بعضها ودرجة الفرز: قد تكون الحبيبات في الصخرة ذات ترتيب معين أو لايكون وان لذلك علاقة بعمليات الترسيب والتغيرات التي تحدث بعد الترسيب وهناك النظام المكعبي أو المعيني .
المسامية:هي نسبة حجم المسام أو الفراغات في الصخرة إلى الحجم الكلي للصخرة
المسامية = حجم المسام / حجم الراسب أو الصخرة الكلي * 100
وتصل المسامية في الطين إلى أكثر من 80% وكلما صغرت حجم الحبيبات في الصخرة زادت المسامية .
النفاذية : هي درجة سهولة مرور الغاز أو السائل في الصخرة أو قابلية نفاذ السوائل خلال المسامات في الصخرة فبعض الصخور تعتبر ذا نفاذية جيدة مثل الحصى والصخر الرملي أو غير منفذة مثل الطين رغم إن مساميته عالية ولكن المسامات غير متصله مع بعضها لهذا لاتسمح بمرور السوائل خلالها عموما النفط والمياه الجوفية تتواجد في الصخور المنفذة . ومن أهم الصخور الرسوبية الفتاتية :
1- الكونكلوميريت Conglomerate: تتكون من مفتتات صخرية حبيباتها مستديرة وكبيرة ( ذات قطر 10 سم )وتعزى الاستدارة الى انتقالها بواسطة المياه الى مسافات بعيدة عن المصدر الأصلي وتتماسك هذه الحبيبات مع بعضها بواسطة مواد لاصقة مثال اكاسيد الحديد او الجير (كاربونات الكالسيوم ).وتكون مسامية ويكثر تواجد المياه الجوفية خلالها.
2- الحجر الرملي Sandstone: وهي رواسب فتاتية غير متماسكة تتراوح بالحجم من 2 – 1/16 ملم وتصنف الى رمل ناعم ومتوسط وخشن وبعد تماسك هذه الرمال مع بعضها يتكون الحجر الرملي عندما تتلاحم حبيباته بواسطة المواد اللاصقة واهم مكوناته معدن الكوارتز وتكون مساميته عالية فالطبقات الرملية يتواجد خلالها المياه الجوفية والنفط كما في تكوين الزبير الرملي الذي يعتبر اكبر مستودع نفطي بالعراق.
3- الصخور الطينية Argillaceous Rocks: تتكون من حبيبات دقيقة حجمها يقل عن 1/16 ملم تتماسك هذه الحبيبات عندما تفقد جزء من محتوياتها المائية نتيجة ثقل الرواسب التي تعلوها ومن أهم الصخور الطينية هي الصلصال Clay والحجر الطيني Mudstone والطفل Shale والمارل Marl الذي يحتوي نسبة عالية
من كاربون الكالسيوم تصل الى أكثر من 50% .
2- الصخور الرسوبية الكيميائية Chemical Sedimentary Rocks :-
تتكون هذه الصخور نتيجة ترسبها من محاليل تحتوي مواد ذائبة نتيجة التفاعلات الكيميائية أو تبخرها وعند بلوغ درجة التشبع يبدأ ترسيب هذه الصخور ومن الأمثلة الحجر الجيري والجبس والهالايت . فهي تكونت من التجويه الكيمياوية للصخور الام والترسيب بعد النقل من المياه نتيجة ازدياد التركيز او التبخير . وتكوّن حوالي 15% من سطح الأرض وعاده لها تركيب كيميائي مميز وليس مثل الصخور الفتاتية حيث تمثل كل حبيبة تركيب كيميائي معين. * يتم تمييز الأنواع المختلفة منها بواسطة : 1- التركيب الكيميائي والشوائب ان وجدت . 2- المعالم الخارجية : اللمعان والتكسر والصلادة واللون والشفافية فالدولومايت لونه مال للسواد بالنسبة لحجر الجير الفاتح اللون . 3- التفاعل مع حامض الهيدروكلوريك المخفف مثل الحجر الجيري يتفاعل مع الحامض ولكن الهالايت والدولومايت لايتفاعلان. أهم الصخور الرسوبية والشائعة منها:
الحجر الجيري Limestone :- يكون تركيبه الكيميائي CaCo3 (معدن الكالسايت) ويؤلف 10% من الصخور الرسوبية على سطح الأرض ويتفاعل مع حامض الهيدروكلوريك المخفف,ويترسب من مياه البحر تحت ظروف خاصة حول نواة دقيقة في صورة كريات صغيرة عند زيادة تركيز الأملاح في ماء البحر بسبب التبخر للماء, ومن أنواعه:-
أ- الحجر الجيري الاعتيادي Limestone
ب- الحجرالجيري الفتاتي Detrital Limestone وهو حجر جيري فيها نسبة من حبيبات رمليه أو طينية .
جـ- الكوكينا Coquina وتكون الصخرة مؤلفة معظمها من متحجرات تتجاوز نسبة 70% من الحجم الكلي.
دـ الترافرتاني :- Travertine :- يكون حاد المكسر يتكون في الكهوف يترسب حول الينابيع الحارة على السطح نتيجة فقدان ثاني اوكسيد الكاربون من المحلول يترسب على هيئة مسحوق ابيض.
هـ- الاستلاكتايت والستلاجمايت : وهي أعمدة جيرية مخروطية تتدلى من أسقف الكهوف أو ترتفع من أرضيتها بسبب فقدان ثاني اوكسيد الكاربون من محلول بيكاربونات الكالسيوم الموجود في المياه الجوفية والتي تسقط من فتحات الكهوف مثل كهف شايندر شمال العراق .
الدولومايت Dolomites :- يتكون من معدن الدولومايت 2(Ca Mg(CO3 نتيجة تفاعل المحاليل البحرية أو الأرضية الغنية بالمغنسيوم مع صخور الحجر الجيري.
حجر الصوان Chert :-وهي صخور كيميائية سيليكية Sio2 وتوجد على هيئة درنات أو عقد أو طبقات رقيقة بين الصخور الرسوبية .
الملـــــــــح الصخـــري Halite :- يتكون من Nacl ويكون ملح الطعام . يتكون بالتبخر من المياه في البحار المحصورة أو البحيرات التي تتعرض بشدة لعملية التبخر والملح يأتي بعد الجبس والانهدرايت في عملية التبلور ويمكن تميزه بالشفافية والتذوق( طعمه مالح) والذوبان السريع بالماء.
الجبس والانهدرايت Gypsum & Anhydrite :-يتكونان كيميائيا بعد تبخر مياه البحر والبحيرات الشاطئية وهو كبريتات الكالسيوم CaSo4 للانهيدرايت و2H2O.. CaSo4 للجبس بعد دخول جزيئات الماء في التركيب الكيميائي للجبس .أول الأملاح التي تترسب اولا هي اقل الأملاح ذوبانا وهي الجبس حيث يترسب أولا يتبعه الانهدرايت ثم الهالايت اعتمادا على قابلية ذوبانها في الماء فلان الهالايت أسرعها ذوبانا في الماء فانه آخر الأملاح ترسيبا.
3- الصخور الرسوبية العضوية Organic Sedimentary Rocks : -
وتتألف من مركبات معدنية مصدرها بقايا الكائنات الحية والنباتات المختلفة مثل الهياكل العظمية والمحارات والأصداف وأوراق النباتات والجذوع وأغصان النباتات وإنها تتحول إلى صخور رسوبية عضوية بعد دفنها ومن أمثالها الفحم الحجري والفوسفات وحجر الجير العضوي والطباشير .
أهم الصخور الرسوبية العضوية:-
الحجر الجيري العضويLimestone Organic :-أهم الصخور الجيرية وأكثرها انتشارا في الأرض ويرجع تكوين هذه الصخور إلى قدرة النباتات والحيوانات على استخلاص كاربونات الكالسيوم من مياه البحر لتبني هياكلها الصلبة وعند موتها تتحلل اجسامها الرخوة وتبقى الأجزاء الصلبة للتراكم على قاع البحر مكونه رواسب جيرية تتحول بمرور الزمن والضغط بما يترسب عليها من صخور أخرى إلى الصخور الجيرية الواسعة الانتشار ويتكون من الشعاب المرجانيه او تجمع صدفات حيوانات اللافقريات في المياه المرجانيه بتكوين CaCo3 في هياكل هذه الحيوانات أو تكون بشكل روغات كلسيه في أعماق البحار من تراكم هياكل الكائنات الوحيده الخليه الكلسيه التركيب .
الفوسفات Phosphate :- تتكون أساسا من فوسفات الكالسيوم مع مواد أخرى لان بعض الحيوانات تستخلص فوسفات الكالسيوم من ماء البحر لتبني هياكلها وعند الموت تتراكم لتكون تجمعات فوسفاتية كما في عكاشات في الصحراء الغربية للعراق.
الفحم الحجري Coal:- ويتكون من تراكم المواد الخشبية النباتية( من الغابات القديمة) ودفنها بمعزل عن الأوكسجين مع تزايد درجة الحرارة والضغط ويكون تركيبه الكيمياوي هو الكاربون ( C ) بالدرجة الرئيسية مع قليل من الأوكسجين والهيدروجين وربما النتروجين كمكونات للنبتة أصلا ومن الامثلة:
Peat Lignites Bituminites Anthracites
الصخور السيليكية العضويه:ناتجة من تراكم الكائنات الحية ذات الهياكل السيليكية مثل الرواسب الراديولارية التي تتكون في المياه العميقة , مثل هياكل الدايتوم ( حيوان مجهري مؤلف من السيلكا ).
المادة المعروضة اعلاه هي مدخل الى المحاضرة المرفوعة بواسطة استاذ(ة) المادة . وقد تبدو لك غير متكاملة . حيث يضع استاذ المادة في بعض الاحيان فقط الجزء الاول من المحاضرة من اجل الاطلاع على ما ستقوم بتحميله لاحقا . في نظام التعليم الالكتروني نوفر هذه الخدمة لكي نبقيك على اطلاع حول محتوى الملف الذي ستقوم بتحميله .
|