كيفية جمع وقياس عينات الصخور

1998 الموسوعة الجيولوجية الجزء الخامس

ترجمة أ.د عبد الله الغنيم واخرون

مؤسسة الكويت للتقدم العلمي

عينات الصخور كيفية قياس عينات الصخور كيفية جمع عينات الصخور علوم الأرض والجيولوجيا

تجمع العينات من مكشف الوحدة الصخرية المراد دراستها .

والعينات في الدراسات الحديثة تتكون من جسات بمثقاب كهربائي . ولا يتم فصل الجسة من الصخر الأم إلا بعد تعيين الاتجاه عادة ، باستخدام بوصلة مغناطيسية أو بوصلة شمسية ، وكذلك الميل على المستوى الأفقي ثم تميز الجسة قبل نقلها إلى المعمل.

ويتوقف عدد العينات المأخوذة من موقع واحد على نوعية وثبات مغناطيسية الصخر الذي تؤخذ منه العينات .

 

ويعتبر الموقع الواحد في معظم الحالات ممثلاً للمجال لنقطة زمنية واحدة وعادة يجمع من عينة واحدة إلى عشر عينات .

ولأغراض حساب موقع القطب المغناطيسي القديم يلزم جمع عينات كثيرة بحيث تكفي لأخذ المتوسط للنتائج المبعثرة بسبب التغير السنوي في مجال المغناطيسية الأرضية .

نظراً للاعتقاد السائد بأن هذا التغير السنوي يتعادل مع بعضه في مدة من 10 ⁴ إلى 10° سنة فإن معظم الباحثين يحاولون أن تنتشر مواقع أخذ العينات لكي تغطي كل الطول الزمني المُمثّل في وحدة الصخر .

 

يؤتى بالعينات إلى المعامل حيث تقطع على هيئة أسطوانات . ثم يقاس اتجاه المغنطة في هذه الأسطوانات بواسطة مغناطومترات.

والمغناطومترات الحديثة بالغة الحساسية تقيس شدة مغنطة تصل إلى 1 × 10^-8 وحدة الكترومغناطيسية لكل سنتيمتر مكعب وللمقارنة فإن شدة مغنطة حمم متدفقة عالية التمغنط تصل إلى 1 × 10^-3 وحدة الكترومغناطيسية لكل سنتيمتر مكعب .

ويُمثّل كل اتجاه بالمتجه الباحث عن الشمال , وله مركبة أفقية أو زاويتا انحراف وميل . ويقاس لانحراف كزاوية من الصفر إلى 360° أما الميل فهو الزاوية تحت الأفقي (موجب) أو فوق الأفقي (سالب) من الصفر إلى 90° .

 

وباستخدام القيم التي نحصل عليها من المغناطومتر ، يمكن حساب متوسط الاتجاه جبرياً للمواقع والتكوينات . وهناك طرق إحصائية مناسبة متاحة لوصف تشتت وتوزيع هذه الاتجاهات .

وفي أي دراسة للمغناطيسية القديمة فإنه من المهم تحديدها إذا ما كانت المغنطة المتبقية الطبيعية لأي وحدة صخرية ثابتة لعصور زمنية طويلة أم لا . واختبار الطيات هو أحد الطرق لهذا التحديد (شكل 1) .

في هذا الاختبار تجمع المواقع من كلا طرفي الطية مقعرة كانت أم محدبة ، ويعين متوسط اتجاه المغنطة . ثم ترد الطية إلى الأفقي ، فإذا كانت المغنطة سابقة للطية فإن الاتجاهات تتطابق بعد تعديل الطية إلى الأفقي .

 

أما إذا كانت المغنطة حدثت بعد الطي فإن الاتجاهات تتباعد عند التعديل إلى الأفقي . والاختبار الحقلي الثاني لثبات المغنطة هو اختبار طبقة الرمل والحصى المتماسك في هذا الاختبار تؤخذ عينات من طبقة الرمل والحصى المتماسك والتي تحتوي على صخور بالية من وحدة الصخر المراد دراسته .

فإذا كانت اتجاهات المغنطة للصخور البالية مشتتة ، فيمكن للمرء أن يفترض ثبات الاتجاهات في التكوين الأم لعصور زمنية بطول ما انقضى من زمن منذ تكوين طبقة الرمل والحصى المتماسك .

وفي دراسة المغناطيسية القديمة يجب إزالة المركبات الثانوية للمغنطة المتبقية مثل المغنطة المتبقية اللزجة والمغنطة المتبقية في درجة حرارة واحدة .

 

وأوسع الطرق انتشاراً هو إزالة المغنطة جزئياً باستخدام مجال تيار متردد ، حيث تقاس العينة ، ثم توضع داخل ملف في ماسك عينات ،كي تدور العينة حول محورين أو ثلاثة محاور . ثم يرفع المجال المتردد إلى مستوى سبق اختياره وتبقى العينة لمدة ثوان ثم يخفض بانتظام إلى الصفر .

وغالباً يلغى المجال المغناطيسي الأرضي في منطقة العينة . ثم تنقل العينة ويقاس الاتجاه بواسطة المغناطومتر ، ويُدوَّن أي تغير . ثم يعاد وضع العينة مرة أخرى في الملف وتعامل في مجال تيار متردد أعلى .

وهذه الطريقة فعالة جداً في إزالة المغنطة المتبقية غير المرغوب فيها سواء أكانت المغنطة المتبقية اللزجة أم التي في درجة الحرارة الواحدة .

 

وتساعد هذه الطريقة أيضاً في عزل المركبات ذات الثبات العالي . وقد نجحت هذه الطريقة في دراسات عديدة في إزالة معظم التغير في الاتجاه سواء للموقع الواحد أم بين المواقع المتعددة .

الطريقة المعملية الثانية هي إزالة المغنطة جزئياً بالطريقة الحرارية ، وفي هذه الطريقة توضع العينات في فرن (شكل 2) في المجال المغناطيسي الأرضي داخلة ثم تسخن العينات إلى درجة حرارة سبق تحديدها ، ثم تبرد العينات في مجال حر.

ويقاس اتجاه المغنطة بواسطة المغناطومتر ، وتعاد نفس الخطوات ولكن بالتسخين إلى درجة حرارة حتى تصل إلى درجة أعلى من درجة كوري للصخر .

 

وتستخدم هذه الطريقة لعزل المركبات الثابتة للمغنطة وهي فعالة جداً في معالجة الخام الأحمر حيث أن مجال التيار المتردد يكون غير فعال نظراً للثبات العالي للمركبات الثانوية .

لقد تحقق من الدراسات المبكرة في تاريخ دراسة المجال المغناطيسي الأرضي أن المجال المغناطيسي الخارجي للكرة الأرضية ، يمكن أن يوصف بأنه مجال ذو قطبين ، لو كان ناتجاً من وجود قضيب مغناطيسي هائل في خط محور دوران الأرض .

وجدير بالذكر أن قطبي المجال المغناطيسي الحالي للأرض لا يقعان على خط محور دوران الأرض ، إلا أن هناك أسباب نظرية وجيهة توحي بالاعتقاد بأن المجال ذا القطبين للأرض يَصُف نفسه في محور الدوران.

 

وباستخدام معادلة المجال الناشىء من قطبين ، ومعرفة الانحراف والميل لموقع أو تكوين ما ، فإنه يمكن حساب موقع القطب القديم الذي أعطى زاويتي الميل والانحراف المقاستين ولهذه الحسابات قيمة علمية كبيرة عند مقارنة الاتجاهات التي يتم حسابها لمواقع ذات توزيع جغرافي متباعد وكبير .

وعندما بدأت دراسة المغناطيسية القديمة في الخمسينات اتضح أنه بالرغم من أن مواقع القطب المحسوبة من البليوستوسين والصخور الحديثة تتجمع حول القطب الحالي للأرض إلا أن المواقع المحسوبة من الصخور الأقدم والأقدم تباعدت أكثر وأكثر من محور الدوران الحالي.

لدرجة أن مواقع القطب المحسوبة من الصخور الأوروبية لحقب الحياة القديمة كانت تقع بالقرب من الاستواء في المحيط الباسفيكي .

 

كما أصبح واضحاً أيضاً أن مواقع القطب المحسوبة من مساحة قارية ثابتة لعصور زمنية مختارة ، أعطت نتائج ومواقع للقطب متطابقة مع بعضها . ومع ذلك فإن مواقع القطب للقارات المختلفة المحسوبة من صخور لها نفس الأعمار لم تكن دائماً متطابقة .

وأحد الطرق الممكنة للتوفيق بين هذه النتائج من القارات المختلفة هو إحياء وبعث نظرية حركة القارات التي تقول إن كل القارات الموجودة الآن كانت متحدة في كتلة أرضية كبيرة ثم انفصلت هذه الكتلة وتحركت أجزاؤها مبتعدة عن بعضها في بداية حقب الحياة المتوسطة (شكل 3)

 

وكانت الحركة في اتجاهين : اتجاه إلى الغرب واتجاه إلى خط الاستواء ، وتوجد بعض الأدلة التي تؤيد هذه النظرية , أهمها تماثل واضح في جيولوجية المناطق الأوروبية والمناطق الأمريكية المطلة على المحيط الأطلنطي فتشابه هذه المناطق في أحزمة الانثناء الجيلية والتركيب الصخري والحفريات المميزة.

كذلك التشابه الكبير في التاريخ الجيولوجي والحفريات النباتية والحيوانية لأمريكا الجنوبية – أفريقيا الجنوبية – الهند – أستراليا – خلال العصور الجيولوجية من الكربوني العلوي إلى الجوراسي وهذا التطابق الواضح في التاريخ الجيولوجي لهذه المناطق المتباعدة حالياً يعني حسب نظرية حركة القارات – أن هذه المناطق كانت أجزاء لكتلة كبيرة واحدة تسمى أرض جوندوانا .

[KSAGRelatedArticles] [ASPDRelatedArticles]