1998 الموسوعة الجيولوجية الجزء الخامس

ترجمة أ.د عبد الله الغنيم واخرون

مؤسسة الكويت للتقدم العلمي

تطبيقات علم البيئة القديم علم البيئة القديم علوم الأرض والجيولوجيا

إن الخواص الكيميائية والمعدنية المؤكدة لهياكل الكائنات الحية البحرية تتأثر بعاملين هما درجة الحرارة وكيمياء مياه البحر.

وفي الإمكان تعيين درجة الحرارة وكيمياء المحيطات في الماضي بعد دراسة الهياكل الكربونية للحفريات البحرية.

ويستفاد من تطبيقات دراسة علم البيئة أيضاً تحديد كيمياء الهياكل للأحافير والتأكد من أنها لم تتغير بفعل العمليات اللاحقة لرواسب البيئة التي توجد فيها الأحفورة.

 

وقد قيست نسبة الأكسجين 16 إلى الأكسجين 18 وتركيزات كل من المغنسيوم والسترونشيوم في هياكل أحافير المسرجيات ذوات الركاز، التي تتدرج في عمرها من الباليوسين إلى المسيسيبي المتأخر.

ولوحظ أن قيم الحرارة التي اعتمد في تعيينها على نسبة الأكسجين 16 إلى الأكسجين 18، وكذلك على تركيزات كل من المغنسيوم والسترونشيوم توافق 3°س في كل عينة تمت دراستها.

وأوضحت النتائج أن التركيب الكيميائي للأصداف غير متغير، وأن المياه التي كانت تنمو فيها هذه الكائنات تشبه كيميائياً مياه المحيطات الحالية، ومما يجب ذكره أنه في حالة معيشة الكائنات في مياه معزولة.

 

فإن قيم الحرارة المقيسة بواسطة الأكسجين 16 إلى الأكسجين 18 تكون أقل من قيم الحرارة المقيسة بواسطة العناصر النادرة، ويتضح ذلك التأثير في مسرجيات العصر البرمي التي درست.

وعلى العكس تماماً نجد أنه في العينات التي قد تغيرت هياكلها بفعل العمليات اللاحقة بواسطة المياه العذبة.

تكون قيم الحرارة المقيسة باستخدام نظائر الأكسجين أعلى من مثيلاتها المقيسة بواسطة العناصر النادرة، وقد تم التأكد من ذلك بعد دراسة العديد من العينات لمسرجيات العصر الباليوزوي المتأخر.

 

ويوضح التوافق الكبيرة بين الحرارة المقيسة في معظم العينات المدروسة أن كيمياء مياه المحيط ما زالت لم تتغير منذ 10 ⁸ × 2.5 سنة الأخيرة.

وقد وجد أن تجمعات المسرجيات غير المتغيرة في هياكلها والتي استخدمت في الدراسة السابقة الذكر، كانت تحتوي على بلمنيت وقد استخدمت تلك التجمعات في قياس الحرارة وذلك باستخدام طريقة نسبة الأكسجين 16 إلى الأكسجين 18 بمفردها.

وفي العلاقة السابقة يتضح أن محتوى كربونات السترونشيوم يزداد بارتفاع درجات حرارة البيئة، وأن العلاقة بين محتوى السترونشيوم ودرجة الحرارة تختلف في القنفذ الكحكي عنها في المسرجيات ذوات الركاز، ويلاحظ أن محتوى السترونشيوم في القنافذ يقل مع ارتفاع حرارة البيئة.

 

ويوضح نمو الكائنات الحية أن محتوى السترونشيوم في الهياكل الكلسية يعتمد على كيمياء المياه بالإضافة إلى الحرارة.

ولقد وجد أن البطن قدميات التي تعيش في المياه العذبة الغنية بالسترونشيوم تزداد نسبة السترونشيوم في أصدافها، مما يوضح أن لكيمياء المياه أثراً على نسبة السترونشيوم في الهياكل.

كما أن أصداف المسرجيات ذات الركاز المأخوذة من مياه شديدة الملوحة من البحر الأبيض المتوسط وتحتوي على نسبة مرتفعة من السترونشيوم بالمقارنة بالأنواع التي تنمو في نفس درجة الحرارة ولكن في مياه محيطية متوسطة.

[KSAGRelatedArticles] [ASPDRelatedArticles]

1998 الموسوعة الجيولوجية الجزء الخامس

ترجمة أ.د عبد الله الغنيم واخرون

مؤسسة الكويت للتقدم العلمي

مظاهر جيوكيميائية لعلم البيئة القديمة علم البيئة القديمة علوم الأرض والجيولوجيا

فكرة عامة عن المضمون العلمي للمصطلح:

إن الصخور لا تعكس لنا أهم عناصر البيئة مثلما تعكسها الأحافير.

فدرجة الحرارة والرطوبة والتضاريس وعمق المياه وكثير من عوامل البيئة الفيزيائية لا يمكن التكهن بها إلا من خلال دراسة أحافير البيئة.

وقد تعطينا الرواسب بعض المعلومات عن العوامل الكيميائية والمناخ القديم، وعوامل النقل، والفروق الأساسية بين الأنواع المختلفة للصخور المتكونة في البحار والبحيرات والقنوات غير أن دراسة الأحافير لهذه المنطقة توفر لنا معلومات أكثر مما تعطينا إياها الرواسب.

 

وقد تبين من خلال دراسة علم البيئة القديمة لعينات صخرية من عصر ما قبل الكامبري، معرفة الكثير عن بيئات الأرض في أوائل نشأتها، وكذلك معرفة الكائنات عن بيئات الأرض في الميكروبات والبكتيريا.

والتي تعيش في تلك البيئات الأرضية القديمة؛ هذا فضلاً عن معرفة المناخ وأنواع التربة القديمة. إن معرفة البيئات القديمة للتربة الزراعية خصوصاً بعد دراسة الأحافير النباتية والفقارية الموجودة في رسوبيات تلك التربة يعكس حجم وتركيب الغطاء الخضري القديم.

ومن الجدير بالذكر أن دراسة علم البيئة القديمة يكون أكثر جدوى حينما يستخدم البعد الجيوكيميائي في العملية الدراسية، حيث يصبح المضمون العلمي شاملاً لكيميائية الأرض من الوجهة البيولوجية.

 

وبذلك يعبر هذا المصطلح عن العلم الذي يختص بدراسة التركيب الكيميائي للمعادن المكونة لهياكل الأحفورة، وذلك من خلال التعرف على العناصر الأساسية والشحيحة والنادرة بها، وكذلك تركيب النظائر المشعة بها خصوصاً لعنصري الكربون والأكسجين، وقد تدرس أيضاً كيميائية المواد العضوية المحفوظة في الصخور.

وجميع المعلومات السابقة تعطى مدلولات قوية عن كيميائية وفيزيائية البيئات القديمة من حيث رواسبها أو نوعية بيئاتها سواء أكانت بحرية أو نهرية أو قارية أو صحراوية.

إن أكثر العوامل تأثيراً على تغيير تركيب الأحافير بعد تكوينها هي المياه الجوفية، وكذلك عمليات التماسك لحبيبات الرواسب المحتوية على بعض الأحافير ونوع المادة اللاحمة بين الحبيبات.

 

وتؤثر عملية إعادة تبلور مواد الرواسب وأيضاً عملية السيلكة تأثيراً كبيراً على تغيير تركيب الأحافير بعد تكوينها وهناك عمليات أخرى مثل الأكسدة والكربنة.

كل العمليات السابقة واللاحقة لتكوين الأحافير تؤثر على تكوينها وتركيبها، ولذلك فإن الدراسة الكيميائية لهياكل تلك الأحافير تكشف تلك التغيرات اللاحقة لبيئة الترسيب الحاوية للأحافير.

ولذلك فإنه من الأهمية أن تدرس كيميائية الأحافير الموجودة في رسوبيات التربة أيضاً حيث أنها تضيف معلومات كثيرة لا يمكن الحصول عليها من الدرسات المعدنية فقط للأحافير، ومن بينها معرفة التبادل الأيوني الذي تم بين رسوبيات البيئة، وهيك الأحفورة وكذلك قيمة الأس الهيدروجيني لرسوبيات البيئة وظروف التأكسدة والاختزال وأيضاً الكربنة التي حدثت.

 

والدراسات المعدنية لهياكل الأحافير ليست قاصرة على معرفة التركيب العنصر لها، وإنما تتضمن أيضاً معرفة أسلوب ترتيب الذرات في الفراغ الشبكي للمعادن المختلفة. وهذا بالطبع شيء مكمل للدراسات الكيميائية.

ومن أهم المعادن المكونة للهياكل والتي تجري عليها الدراسات الكيميائية وغيرها، معادن الكلسيت والارجونيت والفاتيرت هذا بالإضافة إلى وجود معادن السيليكات والفوسفات وكذلك مادة الكيتون التي تغطى معظم الأصداف البحرية.

 

وعموماً فإن أكثر المعادن انتشاراً هو معدن الكلسيت الذي يتكون من كربونات الكلسيوم ويرجع ذلك إلى الأسباب التالية:

1- غزارة هذا المركب في مياه البحر الضحلة.

 

2- يتميز هذا المركب بسرعة ترسيب عالية بالمقارنة بالمعادن الأخرى حيث يرجع سبب ذلك إلى توافر مجموعة الكربونات والتي يلائم وجودها بوفرة الأس اليهدروجيني للمياه البحرية، وكذلك ارتفاع درجة تركيز غاز ثاني أكسيد الكربون.

 

3– قلة تركيز ايونات السيليكون ومجموعة الفوسفات بالمقارنة بأيون الكلسيوم ومجموعة الكربونات خصوصاً في المياه الضحلة هذا فضلاً على أن ترسيب الفوسفات (فوسفات كلسيوم) والسيليكا (معدن الأوبال) لتكوين الهياكل يحتاجات لتدخل بيولوجي قوي.

 

4- استقرار مركب معدن الكلسيت في ظروف الحرارة والضغط للمياه الضحلة، يجعله أكثر المركبات انتشاراً في هياكل الأحافير، خصوصاً أن معدل إذابة معدن الأراجونيت مرتفع. ولذلك فهو قليل الاستقرار بمعدن الكلسيت.

 

التركيب المعدني للهيكل:

إن معظم هياكل الأنواع الحديثة مثل الحزازيات والدودة السعفية وصفائحية الخياشيم (ذات المصراعين). والبطن قدميات تتكون من معدني الأراجونيت والكلسيت.

ومن الملاحظ أن هذين المعدنين يحدث لهما تعديل تلقائي مستمر أثناء تكوين الوحدات البنائية الدقيقة للهيكل، وذلك لكي يلائم حدوث أي تغيير سواء أكان ذلك التغيير في البيئة مثل التغير المستمر في درجة الحرارة أو في الكائن ذاته مثل ازدياد حجمه أثناء النمو.

 

نسبة معدن الأراجونيت إلى الكلسيت:

لقد وجد أن نسبة معدن الأراجونيت إلى معدن الكلسيت في الهياكل عموماً لأنواع مفردة في بيئة محدودة، تتغير مع العمر لكل نوع.

وتتغير هذه النسبة بتغير درجة حرارة البيئة المائية، حيث وجد أن درجة الحرارة المرتفعة للوسط المائي إلى ارتفاع نسبة الأراجونيت إلى الكلسيت المتكونة في هياكل تلك الحيوانات.

وقد اتضح أن أفضل قياس يبين أن نسبة الأراجونيت إلى الكلسيت تعتمد على الحرارة، لا بد أن يتم على هياكل منفردة (مثل الأنابيب الكلسية) حيث يكون نموها كاملاً من السطح الخارجي مما يساعد على توضيح العلاقة السابقة والتي قد لا يثبت صحتها تماماً عند استعمال هياكل غير منفردة.

 

إن العلاقة بين نسبة الأراجونيت إلى الكلسيت أثناء الزيادة المتوالية في النمو لأنبوبة دودية في المياه الساحلية ببرمودا. والتغيرات السنوية في الحرارة المتميزة بمدى كبير متدرج من 16°س إلى 30°س قد رسمت بيانياً كما هو مبين في الشكل.

إن العينة قد أخذت حية في وقت متقدم في الصيف قبل وصول درجة الحرارة للماء إلى أقصى معدل موسمي.

لقد وجد أن تأثير درجة الحرارة يكون واضحاً على التغير الطارئ لنسبة الأراجونيت إلى الكلسيت أثناء النمو حيث تبين أن التغيرات الحلقية المعبرة عن النمو والمكونة من الأراجونيت والكلسيت تكون نسبة المعدن الأول فيها في فترة الصيف 90% تقريباً، بيمنا تنخفض نسبة نفس المعدن فيها في النمو الشتوي إلى 60%.

 

كذلك فإن الأعضاء الوظيفية للكائن الحي تؤثر على نسبة الأراجونيت إلى الكلسيت، وعليه نجد أن دراسة أنواع مختلفة كل على حدة في نفس درجة الحرارة تظهر اختلافاً بيناً في نسبة الأراجونيت إلى الكلسيت، مما يدل على أن وظائف أعضاء الكائن الحي تؤثر على نسبة الأراجونيت إلى الكلسيت.

ولقد اتضح أيضاً أن هناك زيادة ملموسة عند تأثير الحرارة على التركيب المعدني للهيكل في عينات التجارب المؤكدة في الرخويات مثل صفائحية الخياشيم (ذات المصراعين) والبطن قدميات، والتي تتدرج من بيئات استوائية أو تحت استوائية إلى مياه معتدلة.

إن هذه الأصداف من الرخويات تتكون من 100% أراجونيت لجميع الأنواع، باستثناء الأنواع التي تعيش في المياه الباردة.

 

وقد تبين وجود نسبة ضئيلة من الكسيت تصل أقصاها إلى 10% في تلك الأنواع التي تعيش في درجات متدرجة من المياه الباردة.

أما عن المملكة النباتية قد وجد أن الطحالب الخضراء والبنية وقلة من الحمراء تعتمد في ترسيب مادة الكربونات على الحرارة حيث اتضح أن معدن الأراجونيت المترسب من تلك الأنواع للطحالب يكون غالباً موجوداً في الحزام الاستوائي الذي لا تقل درجة الحرارة فيه عن 16°س، حتى في أكثر الشهور برودة في السنة.

 

وتعتمد نسبة الأراجونيت إلى الكلسيت كذلك على كيميائية المياه، ويتضح ذلك من الأنواع التي تتدرج في حياتها من مياه المحيط إلى المياه العذبة.

فقد تبين أن نسبة الأراجونيت إلى الكلسيت لأنواع منفردة تعيش في مياه قليلة الملوحة أو عذبة تكون أكثر من مثيلاتها التي تعيش في نفس الحرارة ولكن في مياه بحر عادية أي ملوحة مرتفعة نسبياً.

 

التركيب الكيميائي للهيكل:

محتوى المغنسيوم

لقد وجد أن تركيز عنصر المغنسيوم في الهيكل الكلسي للأنواع الحديثة يعتمد أساساً على عوامل عديدة منها ما يلي:

1- هيئة المعدن.

2- درجة سلالة الأنواع.

3- درجة حرارة الماء.

4- كيمياء المياه.

 

إن التركيب الكلسي للهيكل يستطيع أن يحتوي كميات كبيرة من المغنيسيوم الموجودة في المحلول أكثر من التركيب الأراجونيتي للهيكل.

ولذلك نجد أن الأراجونيت المترسب بيولوجيا يحتوي على نسبة ضئيلة لا تزيد إلا في قليل من الأحيان عن جزيء واحد في المائة من كربونات المغنسيوم، بينما نجد أن نظيره من الكلسيت المترسب قد يحتوي على 19 جزئياً جرامياً في المائية من كربونات المغنسيوم.

ويزداد محتوى كربونات المغنسيوم في البيئات ذات الحرارة المرتفعة، وذلك في الهياكل الكلسية للأنواع المنفردة لنفس رتبة السلالة.

 

كما اتضح أيضاً أن التركيز النسبي للمغنسيوم وكذلك المنحنيات الناتجة من علاقة المغنسيوم بالحرارة تختلف باختلاف الرتب حيث وجد أن منحدرات المنحنيات الناتجة من علاقة المغنسيوم بالحرارة تزداد انخفاضاً كلما ارتفعت سلالة الرتبة في النظام(شكل2).

إن البيانات المستنتجة من دراسة بعض الأنواع أوضحت أن منحنى المغنسيوم مع الحرارة لنوع منفرد قد حاد عن منحنى الرتبة ككل.

 

ومن الجدير بالذكر أن محتوى المغنسيوم في هياكل الكربونات يتأثر أيضاً بالتغيرات الكيميائية التي تحدث لمياه البحر، فلقد وجد أن نسبة المغنسيوم الموجودة في هياكل الجلد شوكيات التي تعيش في مياه منخفضة الملوحة.

تكون منخفضة وذلك في نفس درجة الحرارة بينما وجد أن نسبة المغنسيوم في هياكل الرأس القدميات المفصلية التي تعيش في مياه مرتفعة الملاحة تكون مرتفعة، وذلك بالمقارنة مع الأشكال المميزة أو الأنواع ذات العلاقة التي تعيش في المحيط.

 

محتوى الاسترانشوم:

إن المعادن التي تترسب بفعل الكائنات الحية لا تكون خالية من بعض أيونات العناصر النادرة والغريبة. ولذلك تكون عادة موجودة في الفراغ لبلورة المعدن أو مدمصة على السطح العلوي للمعدن.

إن درجة تركيز هذه العناصر النادرة في الأحفورة تعكس الظروف الفيزيوكيميائية والمتغيرات البيئية التي يتكون فيها هيكل الأحفورة.

كما تعكس أيضاً نوع العمليات اللاحقة التي حدثت لبيئة الترسيب المحتوية على الأحفورة، وكذلك التكوين العضوي للكائن الحي.

 

أن معظم العناصر النادرة في هيكل الأحفورة ذات علاقة بمجموعة الكربونات، وأهمتلك العناصر النادرة هو عنصر السترونشيوم. إن عنصر السترونشيوم الموجود في الهياكل الكلسية للأنواع الموجودة حالياً. يتأثر بنفس العوامل التي تؤثر على المحتوى المغنسيومي.

ومن الملاحظ أيضاً أنه من النادر أن تزيد كربونات السترونشيوم عن 0.4% جزيء جرامي في الهياكل الكلسية بينما في هياكل الاراجونيت قد تصل كربونات السترونشيوم إلى 1.3% جزىء جرامى.

وقد تبين أن للحرارة تأثيراً على محتوى السترونشيوم في الهياكل الكلسية. وهذا التأثير يتضح جيداً في مجموعتين من الكائنات الحية فقط هما قنافذ البحر والمسرجيات ذوات الركاز (Articulated Brachiopods).

 

ويصاحب عنصر السترونشيوم دائماً عنصر المغنسيوم، وذلك لتقارب نصف قطرهما الأيوني بالمقارنة مع عنصر المغنسيوم، وذلك مما يسهل عملية إحلالهما لبعضهما في الفراغ الشبكي لمعدن الكلسيت و(الأراجونيت).

ويزيد التقارب الشديد في شحنتيهما (Mg²⁺, Sr²⁺) عملية إحلالهما بسهولة، وكذلك توافر عنصري الماغنسيوم والسترونشيوم في مياه البحر خصوصاً أن العنصر الخير يكون شحيحاً في البيئات غير البحرية.

ويزداد تركيز عناصر (Sr, Mg, Ca) وكذلك نسبهما (Mg/Ca) (Sr/Ca) في هياكل الأحافير بازياد تركيز هذه العناصر في مياه البحار وبيئاتها.

 

إن نسبة السترونشيوم إلى الكلسيوم (Sr/Ca) تفيد كثيراً في تحديد درجة حرارة الوسط التي تكونت فيه هياكل الأحفورة، وقد وجد أن تحديد درجة الحرارة بهذا الأسلوب مطابق تماماً لدرجة الحرارة المحددة بطرق أخرى غير كيميائية، مثل استخدام النظائر المشعة لعنصر الأكسجين الموجود في الهيكل.

وتفيد معرفة نسبة عنصر السترونشيوم إلى الكلسيوم في تحديد درجة ملوحة المياه البحرية، كما تفيد نفس النسبة في معرفة المتغيرات التي حدثت في رسوبيات البيئة في وقت لاحق لتكوينها.

وكذلك معرفة تاريخ الحياة في تلك البيئات للكائنات المختلفة مثل: الطحالب الكلسية – المثقبات – الإسفنجيات – الجوفمعويات – الحزازيات – ذراعيات الأقدام (المسرجيات – البطن قدميات – الرأس قدميات – الرخويات – المفصليات – الجلد شوكيات – نباتات الأرض – الفقاريات.

 

إن الدراسات الكيميائية لهاكل الكربونات للكائنات الحية البحرية الحديثة قد أوضحت أن كيميائية مياه البحر ودرجة حرارته.

قد تؤثر على محتوى عنصر السترونشيوم والمغنسيوم في الكائنات الحية التي تعيش فيه وكذلك على نسبة الأكسجين 18 إلى الأكسجين 16 (O¹⁸ / O¹⁶) وعلى نسبة معدني الأراجونيت إلى الكلسيت في هياكل تلك الكائنات أثناء نموها في البيئات البحرية.

 

وتتضح العلاقة بين محتوى السترونشيوم ودرجة في المسرجيات ذوات الركاز من شكل(3)، ونجد فيه أن قيم درجات الحرارة قد حددت بتعيين نسب الأكسجين 18 إلى الأكسجين 16 في مجموع الأصداف المختارة لعائلات مميزة وعديدة، ثم تعديل هذه النسبة بالأخذ في الاعتبار نسبة الأكسجين 18 إلى الأكسجين 16 للمياه المأخوذة منها الأصداف المختارة.

إن التوافق الكبير بين قيم الحرارة المعينة للمسرجيات والبلمنيت تؤكد صحة الطرق المستخدمة في تعيين الحرارة القديمة والمعتمدة كلياً على بلمنيت روسترا من العصر الكريتاسي الأوسط والعلوي.

[KSAGRelatedArticles] [ASPDRelatedArticles]

1998 الموسوعة الجيولوجية الجزء الخامس

ترجمة أ.د عبد الله الغنيم واخرون

مؤسسة الكويت للتقدم العلمي

الظاهرات الجيومورفولوجية في الصحاري الصحاري علوم الأرض والجيولوجيا

من الظاهرات الجيومورفولوجية سواء الناتجة عن النحت أو الإرساب في الصحاري ما يلي:

– المرواح الفيضية: Alluvial fans

وهي عبارة عن دالات فيضية مروحية الشكل، توجد عند مخارج الأودية من أطراف المنطقة الجبلية نحو المناطق الأقل منسوباً وتضرساً.

فعندما تسقط الأمطار الفجائية تجري السيول في الأودية، حاملة معها كميات كبيرة من الرواسب التي تجلبها من المناطق الجبلية.

 

وعند الانتقال من المنطقة الجبلية إلى السهل المتسع تقل سرعة الجريان في الوادي ويحدث إرساب مفاجئ لحمولته فنتشر على هيئة دلتا مروحية الشكل رأسها عند مخرج الوادي.

ويصل أقصى ارتفاع للدلتا عند القمة، ويتدرج منسوبها في الانخفاض صوب الأطراف. وتتكون الدلتا من رواسب غير متاجنسة الأحجام تتراوح عادة بين الجلاميد والكتل الكبيرة والطمي والصلصال.

 

– البهادة (الوهدة): Bahada

عندما تتجاور المراوح الفيضية وتتلاحم على طول التقاء الجبل بالسهل، تشكل نطاقاً متصلاً على هيئة رصيف من الرواسب يطلق عليه اسم البهادة أو البجادة. وتتراوح درجة انحدارها بين 5 و 7 درجات.

والكلمة اسبانية وتعني (السهل الرسوبي السفحي) وربما كان أصل الكلمة محرف عن لفظ (الوهدة) العربي، وتقصد به الأراضي المنخفضة.

 

– البولسن أو الأحواض الجبلية الصحراوية: Bolson

تتميز المناطق الصحراوية عموماً بموقعها الداخلي في قلب القارات، ويتكون الجزء الأكبر منها من مناطق حوضية كل منها ذات تصريف مائي داخلي.

وتتعرض هذه الأحواض للإرساب المستمر نتيجة جلب الأودية (المجاري الوقتية) للرواسب من أطراف الحوض نحو الداخل.

وتحيط بهذه الأحواض الصحراوية عادة جبال مرتفعة. هذه الأحواض الجبلية الصحراوية هي ما تعرف باسم البولسن.

 

– القيعان والخبرات Playa والسبخات Salina

عندما تسقط الأمطار بغزارة تنحدر المياه وتتجمع في المناطق الحوضية في الصحاري، مكونة بحيرات داخلية وقتية هي ما تسمى ببحيرات الخبرات أو بحيرات البلايا (Playa Lake).

ولكنها لا تلبث أن تتعرض للجفاف بعد تبخر مياهها نتيجة للحرارة الشديدة وتسرب جزء كبيرة من المياه في مسام التربة.

وبعد جفاف هذه البحيرات تظهر الرواسب الناعمة التي رسبت في قاع البحيرة على هيئة طبقة رقيقة، ويختلف لونها عن بقية الصحراء المحيطة بها. هذه هي الخبرات (جمع خبرة)، وإذا اتسعت الخبرات يسمى الشكل الناتج القيعان.

 

أما إذا ارتفعت نسبة الأملاح في هذه البحيرات نتيجة لاقترابها من المياه الجوفية أو مستوى سطح البحر أو لظروف صخرية خاصة ونتج عن ذلك زيادة تركيز الأملاح المتزايد في مياه البحيرة.

وتكوين طبقة أو قشرة ملحية بعد جفاف المياه فتسمى في هذه الحالة سبخة (Sabkha) وهي كلمة عربية قد ترادف الانجليزية (Salina). وتعتبر السبخات أحد معالم سطح الصحاري خاصة الساحلية منها. (أنظر الأشكال 5،4،3(

 

– الأراضي الوعرة: Bad Lands

وتطلق على الأرض التي تقطعت بالعديد من الأودية والمجاري المائية الكثيفة لدرجة تجعل اجتيازها أمر صعباً.

وتنشأ هذه الأراضي في المناطق اللينة الصخر كأن يتكون من الطفل (Shale) أو الطين حيث تعمل السيول والمجاري المائية على حفر شبكة كثيفة من المجاري الجافة، تفصل بين كل مجرى وآخر بضعة أمتار، ويتحول السطح إلى سلاسل رفيعة حادة أو كتل صخرية مخروطة تفصل بين هذه الأودية.

 

– ورنيش الصحراء Desert Varnish

تغطي أجزاء كبيرة من سطح الصحراء بطلاء لامع يميل لونه إلى الاحمرار أو البني أو السواد، وينتج ذلك بفعل عوامل كيماوية.

فالماء الصاعد بالخاصة الشعرية بين مسام الصخر يحمل معه بعض العناصر الكيماوية الذائبة فيه، ومنها أكاسيد الحديد والمنجنيز التي تترسب فوق السطح بعد تبخر المياه، فتتكون قشرة رقيقة سطحية لا يتعدى سمكها بضعة ملليمترات وتعمل الرياح بما تحمله من رمال على تلميع هذا السطح فتعطي الصخر هذا اللون وهو ما اطلق عليه «ورنيش الصحراء».

 

– المنخفضات الصحراوية: Depressions

وهي عبارة عن تجويفات في سطح الأرض نتجت عن التذرية، سواء في تكوينات الرمال أو بعض الرواسب الأخرى.

كما تتكون في الصخور الرسوبية وقد لا تزيد مساحة كل منها عن عدة كيلومترات مربعة، ولا يتعدى عمقها 50 متراً وقد تسمى بحفر التذرية (Blow outs).

كما توجد منخفضات أكبر نسبياً من حيث المساحة والعمق، مثال ذلك منخفض القطارة في صحراء مصر الغربية (19,500 كم²). وقد لعبت الرياح دوراً كبيراً في نشأته وتطوره.

 

– الياردنج: Yardang

وهي كلمة تركيبة وتطلق على إحدى ظاهرات النحت بفعل الرياح وهي صخور ناتئة فوق سطح الأرض العام شديدة الانحدار من الجانبين، ويتراوح عرضها بين 10، 40 متر ويتراوح ارتفاعها حول 10 أمتار.

ويفصل بين كل واحدة والأخرى خوانق ضيقة حفرتها الرياح في الصخور اللينة على هيئة ممرات عميقة. وتتفق محاور هذه الياردنجات مع اتجاه الرياح السائدة في الاقليم.

ويطلق البدو في صحراء مصر الغربية على هذه الظاهرة اسم «الحرافيش» وهي كلمة عربية شاع استخدامها للدلالة على هذه الظاهرة.

 

– البدمنت: Pediment

وهي تلك السطوح الصخرية المائلة التي تمتد على طول أقدم الحافات في الصحراء.

ورغم أنها نشأت نتيجة للنحت إلا أن سطحها كثيراً ما يغطي ببعض الرواسب السائبة من الرمل والحصى. ومن المرجح أنها نتجت عن تراجع الحافات.

 

– الأشكال الرملية: Sand Forms

تنتشر في الصحاري العربية أشكال عديدة من الرمال بعضها في هيئة عروق رملية مستطيلة (شكل6) وبعضها هلالية الشكل والبعض الآخر عبارة عن جبال من الرمل تسمى الأنقاد وبعضها منبسط في شكل فرشات رملية.

[KSAGRelatedArticles] [ASPDRelatedArticles]

1998 الموسوعة الجيولوجية الجزء الخامس

ترجمة أ.د عبد الله الغنيم واخرون

مؤسسة الكويت للتقدم العلمي

العوامل المساهمة في تشكل التعرية الصحراوية ل التعرية الصحراوية علوم الأرض والجيولوجيا

كثيراً ما يستخدم اصطلاح الأراضي الجافة كمرادف للصحراء.

والصحاري تتصف بخصائص مناخية معينة؛ منها ارتفاع درجة الحرارة بصفة عامة، والمدى الحراري الكبير بين الليل والنهار، وقلة الأمطار وعدم انتظامها.

فالمطر الصحراوي غير منتظم على الإطلاق سواء من حيث موعد سقوطه أو مكانه أو كميته.

 

فقد تمر سنوات دون أن تسقط قطرة واحدة من المطر وفي عاصفة فجائية تسقط الأمطار بغزارة وبكميات كبيرة فتجري على إثرها السيول الجارفة.

كذلك فإن هذه الأمطار قد تسقط عاماً في مكان ثم تسقط في مكان آخر في عام تال ويكون المطر متفرقاً في المنطقة الواحدة. فضلاً عن ذلك ترتفع معدلات التبخير بدرجة كبير، وقد تفوق كمية متوسط التبخر كمية المطر السنوي.

 

هذا إلى جانب انعدام الغطاء النباتي أو ندرته، والذي يتمثل في بعض النباتات الشوكية التي تتحمل الجفاف الشديد.

والصحاري مملكة الرياح دون منازع والرياح التجارية على وجه الخصوص، وهي رياح جافة بطبيعتها. فهي قادمة من مناطق باردة نحو مناطق أكثر حرارة، ولهذا فهي صانعة هذه الصحاري.

 

هذه الخصائص المناخية تلعب دوراً كبيراً في تحديد عوامل تشكيل سطح الصحراء وأهم هذه العوامل ما يلي:

1- التجوية:

التجوية وبخاصة الميكانيكية من أهم العوامل في تشكيل الصحراء. فالتفاوت الكبير في درجة الحرارة بين الليل والنهار وتتابع التبريد والتسخين يؤدي إلى انكماش الصخر وتمدده.

ومن ثم إلى تفتت جزيئاته، خاصة مع انعدام الغطاء النباتي وتعرض الصخر مباشرة للإشعاع الشمسي.

 

2- المياه:

تعتبر الأمطار رغم ندرتها من العوامل الرئيسية في تشكيل وجه الصحراء؛ فالأمطار الساقطة وبطريقة فجائية تعمل في اتجاهين: الأول هو أن تساعد على تفتت الصخر وتحطيمه نتيجة لسقوط قطرات المياه مباشرة فوق سطح الصخر.

والاتجاه الثاني دفع المفتتات الصخرية الناتجة عن التجوية عن أعالي المنحدرات نحو سفوحها.

وينتج عن سقوط المطر تكوين مسيلات مائية تجري فوق المنحدرات، وتكتسح أمامها المفتتات الصخرية والرواسب السائبة، حتى قد يبدو الصخر عارياً تماماً وتسمى هذه العملية بالغسل الجدولي (Rill Wash).

 

وقد تجري المياه فوق سطح الأرض في شكل مرشات ماية أي رقائق مائية تغطي سطح الأرض، وهي ما تعرف باسم الغطاءات الفيضية (Sheet Floods) وقد تتجمع هذه المياه في مجار محددة كالأودية، مكونة سيولاً جارفة (Stream Floods) تكتسح ما يعترض مسيرتها.

هذه السيول أحد العوامل الرئيسية في تشكيل الصحاري ومن أهم سماتها الطبيعية، ففي فترة جريان السيول يتحول الوادي الجاف إلى نهر حقيقي لكنه لا يلبث أن يتلاشى سريعاً بعد ساعات أو على الأكثر بعد بضعة أيام.

 

3- الرياح:

من العوامل التي جعلت من الرياح عاملاً مهماً في تشكيل سطح الصحاري انتظام هبوب الرياح الجافة على مدار العام (الرياح التجارية)، وجفاف الهواء وانعدام الغطاء النباتي وعدم تماسك التربة، ولهذا تقوم الرياح بنقل ملايين الأطنان من الرمال لمسافات كبيرة قبل أن تلقيها فوق سطح الأرض.

ولعل فرشات الرمال الشاسعة وبحار الرمال وغيرها من ظاهرات، تشير إلى أهمية الرياح كعامل في تشكيل سطح الصحاري.

 

وتعمل الرياح كعامل نحت وهدم للصخور نتيجة عمليتين:

أولاهما: التذرية (deflation) ويقصد بها حمل حبات الرمال ونقلها من مصادرها الأصلية لترسبها في مناطق أخرى بعيدة كما ذكرنا.

وثانيهما البري (Abrasion) ويقصد به نحت أو كشط الصخر بواسطة دفع الرياح خاصة في الأجزاء السفلية من الحافات – يساعدها في ذلك ما تحمله من رمال. والأخيرة تعمل كأدوات حفر ونحت تساعد الرياح في عملية بري الصخور.

[KSAGRelatedArticles] [ASPDRelatedArticles]

1998 الموسوعة الجيولوجية الجزء الخامس

ترجمة أ.د عبد الله الغنيم واخرون

مؤسسة الكويت للتقدم العلمي

معدن المسكوفيت علوم الأرض والجيولوجيا

اشتق اسم المعدن من كلمة الزجاج المسكوفي (Muscovy-glass) حيث كان المعدن يستخدم في روسيا القديمة (مسكوفي – Muscovy) كبديل للزجاج.

والمعدن هو أحد معادن مجموعة الميكا وتركيبه الكيمائي (KAl₃Si₃O₁₀(OH)₂، ويعرف المعدن أحياناً بالميكا البيضاء أو البوتاسية.

وقد يستبدل بالبوتاسيوم كميات ضئيلة من الصوديوم والباريوم والروبيديوم، كما أن الألومنيوم قد يستبدل جزئياً المغنيسيوم والحديد الثنائي والثلاثي والمنجنيز والكروم، وربما يستبدل الفلورين بجزء من الهيدروكسيل.

 

يتبلور المعدن في فصيلة أحادي الميل، نظام المنشور، ويتبع المجموعة الفراغية (C2/c) وأبعاد الخلية بالانجستروم هي:

أ = 5.19، 9.04، حـ = 20.08.

يوجد المعدن غالباً في هيئة صفائح، حيث يؤدي انفصامه القاعدي الكامل إلى فصل المعدن إلى صفائح رقيقة مرنة.

 

والمعدن عديم اللون في الصفائح الرقيقة أما في الصفائح السميكة فتبدو ظلال من الألوان الأصفر والبني والأخضر والأحمر.

البريق زجاجي أو لؤلؤي والمعدن شفاف، الصلادة = 2-2.5 الانفصام قاعدي كامل [100]، الوزن النوعي = 2.8-3.1.

وهناك تباين في تركيب المعدن، ولكن غالباً ما يكون من طبقتين من نوعية أحادي الميل، وأنواع قليلة من طبقة واحدة أيضاً أحادي الميل أو ثلاث طبقات من نوعية السداسي.

 

البلورات تتمثل بشرائح ممتدة بشكل معيني أو سداسي، وتجمعات هذه الشرائح قد تكون على شكل رقائق صغيرة أو متوازية أو مرتبة بطريقة إشعاعية أو غير منتظمة.

وفي النمو المتداخل مع الكوارتز يأخذ المعدن شكلاً ورقياً أو ديدانياً، وقد يوجد المعدن على شكل كتل دقيقة التحبب غير منتظمة، أو مستبدلاً بمعادن أخرى.

يوجد المعدن في الصخور الجرانيتية وخاصة في البجماتيت التي تمثل الرواسب التجارية الرئيسية للمسكوفيت مصاحباً معادن الكوارتز والفلسبار والتورمالين والبيريل والجارنت الأباتيت والفلوريت.

 

وينتشر المعدن في صخور الاردواز والفيليت والشيست والنيس.

ويعتبر معدن السريسيت الدقيق التحبب مسكوفيت من أصل ثانوي نشأ بالمحاليل الحرمائية، مستبدلاً معادن سيليكاتية عديدة خصوصاً الفلسبارات. والمسكوفيت ذو الأصل الفتاتي يبقى مقاوماً في الصخور الرملية.

تعتبر الهند ودول الاتحاد السوفيتي السابقة من أبرز الدول المنتجة للمسكوفيت، كما توجد كميات من المعدن في أيرلندا والنرويج والسويد وتنتج الولايات المتحدة كميات قليلة، ويستخدم المعدن أساساً في المواد العازلة في الأجهزة الكهربائية.

[KSAGRelatedArticles] [ASPDRelatedArticles]

1998 الموسوعة الجيولوجية الجزء الخامس

ترجمة أ.د عبد الله الغنيم واخرون

مؤسسة الكويت للتقدم العلمي

معدن الكوارتز معدن المرو أنواع معدن الكوارتز علوم الأرض والجيولوجيا

كوارتز كلمة ألمانية لها اشتقاقات قديمة جداً.

والكوارتز (المرو) معدن ثابت على اتساع المدى العريض للظروف الجيولوجية، ولأنه يتكون من السيلكا أكثر الأكاسيد وفرة في القشرة الأرضية فهو أكثر المعادن شيوعاً.

علاوة على أنه من أهم المعادن المكونة للصخور. فالمرو مكون ثانوي في العديد من الصخور النارية والرسوبية والمتحولة، ومكون أساسي للأحجار الرملية والكوارتزيت والحصاة والرمال المفككة.

 

التركيب الكيميائي عبارة عن (SiO₂) ثاني أكسيد سيليكون نقي، (السيليكون = 46.7%، والأكسجين = 53.3%) وهو لا يتغير كثيراً في تركيبه الكيماوي.

ولكنه أحياناً يتحمل في محلوله الصلب آثار من الألمومنيوم والقلويات ممثلة أساساً في الصوديوم والليثيوم.

ويتميز كل من الاميشت (amethyst) والكوارتز الوردي بوجود آثار من الحديديك والتيتانيوم على الترتيب. والمرو لا يذوب في جميع الأحماض ما عدا حامض الهيدروفلوريك.

 

يتبلور الكوارتز في فصيلة الثلاثي، نظام شبه المنحرف الثلاثي ونموذج شبكيتها سداسي. وهناك نوع أقل شيوعاً يتكون في درجة حرارة أعلى من 537°س يتبع فصيلة السداسي نظام شبه المنحرف السداسي.

وبلورات الكوارتز جيدة التكوين وشكلها النموذجي منشوري قصير شكل (1) تتكون من منشور سداسي (0101 m) تنتهي بأوجه المعين السالب والموجب (1101 r) و (1110 z).

وعندما توجد أوجه الشكل البلوري المعروف باسم شبه المنحرف الثلاثي، فإن البلورة توصف بأنها يمينية شكل (2أ) (أو يسارية شكل 2ب) حسب نوع شكل شبه المنحرف.

 

المرو العادي عديم اللون، شفاف وبريقه زجاجي ومخدشه أبيض. صلادة المرو = 7 (والمعدن أحد معادن مقياس موهس).

المكسر محاري إلى تحت المحاري، عديم التشقق ولكن يمكن ملاحظة انفصام غير واضح على أسطح المعيني [1101]، [1110] والمنشور [0101]، الوزن النوعي = 2.65.

وتوصف بلورات المرو بأن لها سمة الشكل المعاكس (enantiomorphous) وهي إما يمينية أو يسارية وتدير مستوى استقطاب الضوء تبعاً لذلك. ولبلورات المرو خواص الكهرباء الضغطية والكهرباء الحرارية.

 

التوأمة شائعة في المرو ولكنها نادراً ما تلاحظ على الشكل الخارجي للبلورات وأهم أنواعها:

1- نموذج دوفيني (Daophine – Type) وهي توأمة متداخلة ويرتبط التوأم بتخيل دوران أحد جزئية 180° حول المحور البلوري (حـ) شكل (3 – أ).

 

2- النموذج البرازيلي (Brazil – Type) أو ما يسمى بالتوأمة البصرية (Optical Twinning) وهي أيضاً توأمة متداخلة، يمثل الوجه (0211) مستوى التوأمة، شكل (3-ب).

 

3- النموذج الياباني (Japanese-Type) وهو نوع التوأمة الملتصقة (contact twinning) يمثل الوجه (2211) مستوى التوأمة ويميل فيه المحور البلوري (حـ) بزاوية مقدارها 33 84°، شكل (3-حـ).

يوجد نوعان من المرو، أهمها وأكثرها شيوعاً مرو ألفا –  (quartz) أو المرو المنخفض (Low quartz) والذي يتلور في فصيلة الثلاثي عند درجات حرارة أقل من 573°س.

ويمكن أن يتحول المرو المنخفض عند درجة حرارة أعلى من 573°س إلى المرو المرتفع أو بيتاكوارتز (B – Quartz) والذي يتبلور في فصيلة السداسي، ويتحول أيضاً المرو المرتفع إلى مرو منخفض عادة عند درجات الحرارة تحت 573°س.

 

أما عند درجات الحرارة أعلى من 870°س فإن المرو المرتفع يمكن أن يتغير إلى تريديميت (Tridymite) الذي يتلور في فصيلة السداسي.

ويتحول التريديميت بدوره عند درجات حرارة أعلى من 1470°س إلى كرستوباليت (cristoballite) يتبلور في فصيلة المكعب، وعند الضغوط المرتفعة جداً تتبلور السيلكا في صورة معدن الكوسيت (Coesite).

 

الأنواع:

توجد عدة أنواع من المرو يمكن تقسيمها إلى قسمين ورئيسيين:

– أنواع خشنة التبلور وتضم البلورات كاملة الأوجه والأنواع الكتلية الحبيبية، حيث يمكن رؤية الحبيبات منفردة بالعين المجردة.

– أنواع دقيقة التحبب وتضم أنواعاً كتلية إما أليافية (Fibrous) أو حبيبية لا يمكن التفرقة بينهما إلا بواسطة الميكروسكوب.

 

الأنواع الخشنة تقسم بالتالي على أساس اللون والبنية والشوائب إلى الأنواع الاتية:

1- بلور صخري (Rock crystal):

يوجد المرو في صورة بلورات واضحة شفافة. وكلمة بلور الشائعة الاستعمال للأدوات الزجاجية الرائعة، استمدت مفهومها من هذا الاستعمال.

 

2- الاميشست (الجمشت) (Amethyst):

المرو ذو اللون النبفسجي أو الأرجواني، يحتمل أن يكون سبب اللون وجود شوائب من المنجنيز.

 

3- المرو الوردي (Rosy quartz):

لون أحمر وردي يبهت عند تعرضه للضوء، يوجد في صورة كتلية خشنة وناقصة الأوجه، يحتمل أن يكون سبب اللون وجود التيتانيوم.

 

4- مرو مدخن (Smoky quartz):

يوجد غالباً في هيئة بلورات ذات لون دخاني أصفر يميل إلى البني الأسود.

 

5- مرو أبيض أو حليبي (Milky quartz):

لونه أبيض مثل اللبن، معتم تقريباً له بريق شحمي.

 

6- مرو حديدي (Ferruginous quartz):

لونه بني أو أحمر لاحتوائه على ليمونيت أو هيماتيت.

 

7- مرو أصفر أوسترين (Citrine):

لونه أصفر باهت.

 

8- عين الهر (Cat's eye):

له خاصية الأوبال (اللألأة) نتيجة لوجود شوائب في هيئة ألياف أو لطبيعة وجود المرو نفسه في هيئة ألياف.

 

9- عين النمر (Tiger's eye):

مرو أليافي لونه أصفر عبارة عن شكل كاذب للمرو حل محل المعدن الأليافي كروسيدوليت.

 

الأنواع دقيقة التبلور لها بريق شمعي إلى قاتم ضعيفة الشفافية إلى معتمة، وتتميز بأن وزنها النوعي أقل من مثيلاتها الخشنة، نظراً لمساميتها إضافة إلى سهولة تأثرها بالعوامل الكيميائية.

وتقسم الأنواع دقيقة التحبب إلى قسمين – الأليافية والحبيبية، وتضم الأليافية الأنواع الآتية:

1- كالسيدوني (Chalcedony):

يتكون الكالسيدوني بالترسيب من المحاليل المائية حيث يوجد مالئاً للشقوق والفجوات في الصخور. لونه أبيض أو رمادي أو بني أو أسود، له بريق شمعي، شفاف أو نصف شفاف، وزنه النوعي 2.64 ويتكون من ألياف ميكروسكوبية.

 

2- عقيق (Agate):

نوع من الكالسيدوني يمتاز بلونه الموجود في صفوف أو طبقات قد تكون مستقيمة أو دائرية أو غير منتظمة، وقد نتجت هذه الصفوف عن الترسيب المتلاحق.

 

3- كارنيليان (Carnelian):

كالسيدوني أحمر.

 

4- كريزوبريز (Chrysoprase):

كالسيدوني أخضر تفاحي.

 

5- أونكس (عقيق يماني) (Onyx):

نوع من العقيق ذو صفوف مستقيمة.

 

أما الأنواع الحبيبية فهي ممثلة بالجاسبر (اليصب) (jasper) وهو مرو مكون من حبيبات خفية التبلور ذو لون أحمر معتم.

وتجدر الإشارة إلى أن بلورات المرو الصغيرة التي تشبه الماس والمعروفة عادة بماس هيركيمر (Herkimer diamonds) وماس كيب ماي (Cape may diamonds) قد استمدت مسمياتها من مناطق وجودها.

وأغلب بلورات المرو الطبيعية التي تستغل تجارياً تجلب من البرازيل وقد أمكن في السنوات الأخيرة تصنيع بلورات مرو ذات صفات مناسبة وإنتاج بلورات مرو مصنعة، قد يبلغ وزنها عدة أرطال بطريقة تجارية.

 

تتم بعملية تبلور من محاليل قلوية داخل أوعية ضغط من الصلب، في درجات حرارة تتراوح بين 200 – 500°س وضغوط تصل إلى 2500 (psi).

تستخدم بلورات المرو الكبيرة والخالية من العيوب في تصنيع ألواح الاهتزازات ومنشورات أجهزة الأطياف والعديد من الأجهزة البصرية.

ويستعمل المرو كذلك كمادة سحج (صنفرة)، وفي تصنيع الطوب الحراري والمواد المقاومة للصهر وفي صناعة الزجاج.

[KSAGRelatedArticles] [ASPDRelatedArticles]

1998 الموسوعة الجيولوجية الجزء الخامس

ترجمة أ.د عبد الله الغنيم واخرون

مؤسسة الكويت للتقدم العلمي

معدن المركزيت علوم الأرض والجيولوجيا

اشتق اسم المعدن من كلمة عربية كانت تطلق بصفة عامة على البيريت.

والمعدن تركيبه الكيميائي كبريتيد الحديد FeS₂ (Fe = 46.6%، S = 53.4%)، ويحتوي أحياناً على كميات قليلة جداً من الزرنيخ والنحاس.

يتبلور المعدن في فصيلة المعيني القائم – نظام الهرم المنعكس (قانون التماثل  ).

 

البلورات غالباً مسطحة وموازية للمسطوح القاعدي، وكذلك تظهر على البلورات منشورات قصيرة مخططة بخطوط موازية للمحور البلوري أ،

وتوجد البلورات عادة في مجموعات توأمية تشبه عرف الديك، كذلك توجد في مجموعات شعاعية أو استلاكتيتية حيث يتكون لب المجموعة من بلورات شعاعية مغطاة من الخارج بمجموعة بلورات غير منتظمة. كما يوجد المعدن أيضاً على هيئة مجموعات بلورية أوكلوية.

لون المعدن أصفر نحاسي باهت إلى رمادي حديدي ويصبح رمادياً غامقاً إذا تعرض للهواء مدة طويلة، وبريقه فلزي ومخدشه أسود مخضر، الصلادة = 6-6.5، المكسر غير مستو والمعدن هش، الوزن النوعي يتراوح بين 4.8 – 4.9.

 

والجدير بالذكر أن معدن المركزيت يشبه معدن البيريت في تركيبه الكيميائي إلا أنه يختلف عنه في اللون وشكل البلورات ومعظم الخواص الفيزيائية الأخرى، ويعزى السبب في ذلك إلى اختلافهما في البناء الذري الداخلي لبلوراتهما. ويمكن التمييز بينهما بالأشعة السينية.

ويتحلل معدن المركزيت بسهولة إذا ما قورن بمعدن البيريت، وينتج عن تحلله كبريتات الحديدوز وحمض الكبريتيك.

كما أن المركزيت يتحول تدريجياً بسهولة مكوناً معدن الليمونيت، ومسحوق أبيض يعرف باسم ميلاتيريت.

 

ويذوب مسحوق معدن المركزيت في حمض النيتريك المركز وينفصل عنه الكبريت، في حين أن معدن البيريت لا يتأثر بحمض النيتريك المركز.

يوجد المركزيت في العروق الكبريتيدية، خصوصاً مع خامات الرصاص والخارصين كما يوجد في الصخور الرسوبية، ويترسب المعدن من المحاليل المائية الأرضية عالية الحموضة وفي درجات الحرارة العادية كمعدن ثانوي، لذا فإنه يوجد كثيراً في الصخور السطحية الجيرية نتيجة لعملية الإحلال، كذلك يوجد كدرنات مترسبة في المارل والطفل ورواسب الفحم.

 

أما معدن البيريت فيترسب من المحاليل المائية الأرضية قليلة الحموضة أو المتعادلة أو القلوية.

يوجد المعدن في دول أوروبا الوسطى وانجلترا والولايات المتحدة الأمريكية. يستعمل المركزيت بكميات قليلة للكبريت الذي يستفاد منه في صناعة حمض الكبريتيك.

[KSAGRelatedArticles] [ASPDRelatedArticles]

1998 الموسوعة الجيولوجية الجزء الخامس

ترجمة أ.د عبد الله الغنيم واخرون

مؤسسة الكويت للتقدم العلمي

ظاهرة المد والجزر علوم الأرض والجيولوجيا

تم إجراء قياسات للمد والجزء عند القطبين فعند القطب الشمالي تم إجراء قياسات عن لونجيربين، شبتربيرحن (20 78° شمالاً، 52 15° شرقاً) باستخدام ثلاثة من أجهزة قياس التثاقلية (جرافيميتر) من نوع أسكانيا، ثلاث شمال – جنوب، ثلاث شرق – غرب من بندول ملشيور الكوارتز وذلك خلال الفترة من يونيو 1969 إلى يوليو 1970م.

وقد وجد أن متوسط معامل التثاقلية لمد وجزر بداية الليل هو (1.142 ± 0.014)، ولكن القيمة التي أمكن الحصول عليها بواسطة أجهزة التثاقلية (الجرافيميتر) تبدو كبيرة فهي (1.124 – 1.183).

أما بالنسبة للمد والجزر شبه السنوي (SSa) فقد وجد أن معامل التثاقلية مع طور إبطاء يصل إلى 3 أو 4 ايام.

 

أما عند القطب الجنوبي فقد تم إجراء القياسات منذ عام 1967 عند خطى عرض ـ 90° وارتفاع 2810.4م.

وأمكن فترة قياس بلغت 107 يوماً خلال عام 1970 التوصل إلى قيمة بالنسبة لمد وجزر بداية الليل.

 

وقد أعد كل من جاكسول، سلشتر تقريرا عن قياسات المد والجزر اليوم ذات السعة العظمى في الإطار = 0.606 – 0.003 ميكروجال (k₁) وشبه اليومي في الإطار = 0.341 – 0.0015 (M_g)، كما هو موضح في شكل رقم (2).

أما عن الاختبارات التي أجريت فيما يتعلق بحدوث ذبذبات مستمرة من اللب الداخلي للأرض فقد أوضحت أن أيا من هذه الذبذبات لا يمكن أن يحدث عنها سعة تزيد عن 0.008 ميكروجال.

 

الأجهزة:

أجهزة قياس المد والجزر الأرضي في تقدم دام من حيث تحسن دقتها إلى سهولة حملها واقتصاديتها.

وقد أصبح استخدام الآبار كمواقع ثابتة لأجهزة الميول البندولية من الطرق الرائدة، حيث أوضح كل من كاباتيس، هاريسون أهمية الآبار وكهوف المناجم على قياسات ميول وأجهاد المد والجزر.

 

هذا وقد تم تطوير وتصميم نموذج صغير لجهاز التثاقلية (جرافيميتر) من النوع عالي الحساسية ذي معدل الانجراف الصغير بواسطة جوودكند، والذي يتوقع التوسع في استخدامه في المستقبل.

وتم أيضاً التوسع في استخدام أجهزة التثاقلية (جرافيميتر) من نوع لاكوست – رومبرج، وأدخلت تصحيحات دقيقة لتأثير التغير في الضغط الجوي والتغير في معدل الانحراف.

[KSAGRelatedArticles] [ASPDRelatedArticles]

1998 الموسوعة الجيولوجية الجزء الخامس

ترجمة أ.د عبد الله الغنيم واخرون

مؤسسة الكويت للتقدم العلمي

ظاهرة مد وجزر الأرض ظاهرة مد وجزر المحيطات علوم الأرض والجيولوجيا

يختص الجانب الأكبر من الأبحاث التي تجري لدراسة مد وجزر الأرض على دراسة مد وجزر المحيطات، حيث أن المد والجزر المحلي للمحيطات كبير ومعروف.

كما هو حالة خليج فوندي وبحر اريش ومنطقة الاسكا، حيث تقدم أحمال المحيطات الظروف الملائمة التي تمكن من دراسة ردة فعل القشرة الأرضية لهذه الأحمال، وبالطبع إلى اكتساب معرفة ميكانيكية تراكيبها.

تتأثر القياسات التي تجري باستخدام الجرافيميتر إلى حد كبير بمد وجزر المحيطات عن البعد، وبالقرب من الشواطئ، ويكون حمل المحيط هو المسؤول غالباً عن 10% من المد والجزر التثاقلي، 25% من مد وجزر الإجهاد، 90% من مد وجزر الميل.

 

وبناء عليه فقد أصبحت دراسات المد وجزر الأرضي ومد وجزر المحيطات متشابكة، حيث يمكن معرفة القيمة المتوسطة لمد وجزر المحيط الخالي من التشوه المحلي.

ومن تأثير المياه الضحلة من المد والجزر الأرضي. ويعتبر تكثيف قياسات المد والجزر الأرضي الدقيق على الكرة الأرضية ذات أهمية كبيرة لاستمرار هذه النوع من الدراسة.

 

الصدى شبه اليومي:

استنتج كل من جيفرز، فيسنتي، مولودينسكى نظرياً وجود تغير في سعات المد والجزر شبه اليومي نتيجة حدوث صدى أو دوى نتيجة للتداخل بين وشاح الأرض ولبها السائل.

هذا وقد لاحظ روشتر أنه إما أن القياسات غير دقيقة بما فيه الكفاية لتحديد وضع الصدى أو أن تركيبة الصدى تكون معقدة عما هو متوقع.

 

أمكن أيضاً ملاحظة تداخلات مستغربة مع الصدى شبه اليومي، أعاد توومري اكتشافها سنة 1974 ولها دورة 460 يوماً.

ومع استمرار القياسات بواسطة أجهزة قياس المد والجزر في مناطق مختارة بعناية وذات مواقع جغرافية مختلفة أمكن الحصول على شواهد إضافية.

 

التمدد (الانبساط):

في بعض المناطق النشطة زلزالياً – أمكن ملاحظة أن هناك تغيرات بطيئة في تمدد صخور القشرة الأرضية وامتصاصها لكميات إضافية من المياه المتخللة تحدث قبل الزلازل.

هذه التغيرات أمكن اكتشافها بملاحظة التغير في المعدل المسجل لموجات الزلازل من نوع الموجات التضاغطية وموجات القص.

وقد استنتج كل من بيمونت وبيرجر براهين نظرية توضح أن إجهاد المد والجزر وميوله تتأثر كثيرا بواسطة التمدد عن تأثيرها بالموجات الزلزالية.

[KSAGRelatedArticles] [ASPDRelatedArticles]

1998 الموسوعة الجيولوجية الجزء الخامس

ترجمة أ.د عبد الله الغنيم واخرون

مؤسسة الكويت للتقدم العلمي

أجهزة قياس ظاهرة المد والجزر الأرضي ظاهرة المد والجزر الأرضي علوم الأرض والجيولوجيا

تتغير قراءة أي جهاز من أجهزة القياس المد والجزر تلقائياً نظراً لتثبيته إلى أرض مرنة، حيث أن الأرض مفروض فيها أنها قياسية متناسقة كما عرض في الفقرة السابقة.

وسنوضح فيما يلي نظرية عمل كل جهاز من أجهزة القياس المد والجزر الأرضي:

 

جهاز قياس التثاقلية (جرافيميتر):

يتكون جهاز قياس التثاقلية الأرضي (جرافيتميتر) ببساطة من كتلة تعلق غالباً بواسطة ياي (زنبرك)، كما يستخدم النوع ذو الحساسية العالية مناه المجال المغناطيسي.

يقاس التغير في مجال التثاقلية بواسطة التمدد في الياي، أو بإجراء التصحيح اللازم لإعادته لنسقه الأول (طريقة الصفر).

 

يؤثر الجرم الصغير على متوسط قيمة التثاقلية المحلية من ثلاث طرق:

(1) الجذب المباشر، (2) تغير ارتفاع الرصد بسبب المد والجزر، (3) إعادة توزيع الكتلة نتيجة تشوه الأرض.

القيمة الأولى، وهي الجذب المباشر، يمكن أن تمثل في المعادلة رقم (2) على الوجه التالي:

 

حيث أن أي زيادة في الارتفاع مقدارها  تقلل من مجال التثاقلية المتجه لأسفل، بما يعني، زيادة المركبة المتجهة لأعلى (والتي تعتبر موجبة)، وهذه المركبة تمثل على الوجه التالي:

حيث هي التثاقلية المحلية.

 

هنا يمكن التعويض عن ولوف (h)، حيث:

ومنها نحصل على:

 

أما التغير في التثاقلية والذي يحدث نتيجة لإعادة توزيع الكتلة فيمثل باستحداث معامل تناسب آخر وعدد لوف (k) والذي يعرف كالتالي:

حيث هي قوى الجهد الناتج عن تغير توزيع الكتلة عند نقطة ما على سطح الأرض، حيث أنه خارج سطح الأرض فإن المعادلة رقم (6) تكون صحيحة:

 

وبالنسبة  لقيمة عند السطح حيث فإن:

ويعطى التغير الكلي بالمعادلة رقم (7) كما يلي:

 

ويسمى المعامل بمعامل التثاقل والذي يتضح أن الكمية الجيوفيزيائية التي تمثل بمفردها تشوه المد والجزر.

في حالة الأرض الصلبة يكون (h=k=o)، أما في حالة أرض مغطاة بطبقة سائلة، يتم تعيين إتزان الإزاحة مع الأخذ في الاعتبار أن أي سطح متشوه يظل متساوى الجهد أو المنسوب عند قيمته الأولى (Wo)، وعليه فإن:

 

وباستخدام العلاقات نجد أن المعادلة (8) صحيحة لهذا النوع من الأرض ، حيث

علاوة على ذلك، فبالنسبة لأرض متجانسة وغير متضغطة وكثافتها (م)، يسهل حساب قوى الجهد الخارجي الناتج عن توزيع كتلة سطحية طفيفة متزامنة مع إزاحة وهذا الجهد يعطى بالفعل بالمعادلة رقم (9) والتي تعرف قيمتها بالكمية في حالة 

وعليه فإن في حالة الأرض المتجانسة السائلة أو الصلبة. أما بالنسبة لأرض سائلة متجانسبة وغير منضغطة فإن

 

جهاز قياس التغيير في الميول (تلتيميتر):

يقيس التلتيميتر التغيير في زاوية بين جسم التلتيميتر والرأسي المحلي، والتي تعزى إلى التغير في المد والجزر وهناك أنواع عديدة من أجهزة التلتيميتر.

في حالة البندول الأفقي يثبت محور الدوران عند زاوية صغيرة مع الرأسي ليعطى حساسية كبيرة لتسجيل زاوية الميل. وفي حالة أنبوب المنسوب، والذي يصل طوله إلى عدة مئات من الأمتار، فإن الاختلاف في ارتفاع السائل يقاس عن الطرفين.

وبهذه الطريقة يمكن تعيين الميل على امتداد منطقة كبيرة. ويمثل النبدول الافقي حجما كبيرا كما في جهاز ماروسي في جروتر جيجانتي بتريستا، حيث يصل ارتفاع النبدول إلى 75م. وعموما يستخدم جهازا تلتيميتر عموديان للحصول على زاوية الميل الكلية.

 

في إطار أعداد لوف (h)، (k) يكون لقياسات الميول الأهمية التالية:

على فرض أن قاعدة الأرض نفسها قد ارتفعت مسافة نتيجة لقوى جهد المد والجزر، فإنه في اتجاه الميل الكبر تعطي زاوية ميل قاعدة الأرضبالمعادلة رقم (10):

 

ويكون ميل الأرض الصلبة، والذي تصل قيمة. (h) بالنسبة له حوالي 0,61 أقل من المستوى المحلي (في حالة السائل) للسطح والذي تتعدى قيمة (h) له الواحد الصحيح أي أن h = 1+k وبما أن ميل مستوى السطح هو فإن زاوية الميل الكلية المقيسة تعطي المعادلة رقم (11):

وتبلغ أعلى قيمة لها عندما تكون زاوية الراسي للجرم هي 45°، كما تبلغ قيمتها الصغرى عندما نكون زاوية الرأسي 135° وتبلغ الصفر عند .

ويسمى العنصر قيمة الميل ولكنه بالمقارنة مع ما سبق فإن الجزء الهامل هو فقط وتصل h-k ضعف القيمة المطابقة لها في التثاقل .

 

جهاز قياس الاستطالة (إكتتسو ميتر):

الاكتتسوميتر أو جهاز الإجهاد الخطي، وهو جهاز يقيش التغير في المسافة بين نقطتين محدودتين في تصميم بنيوف، توصل هذه المواقع بواسطة أنبوب من الكوارتز حتى تظل النقطتان على اتصال بغرض القياسات الدقيقة للإزاحة النسبية.

وقد أمكن أيضاً، باستخدام أشعة الليزر إجراء قياسات لمسافات تتعدى الكيلو مترات، إلا أن المقياس الميكانيكي الصغير ما يزال يستعمل حتى الآن، حيث أن منافعه كثيرة بمقارنة تكلفته بالأجهزة الأخرى المماثلة.

 

تساعد محصلة المركبة الأفقية للإزاحة (S) في اتجاه الجرم الصغير في تعريف ثابت التناسب أو عدد شيدا (l) وفقاً للمعادلة رقم (12):

حيث أن (g) هنا هي قيمة التثاقلية المطلقة.

 

والقيمة المطلقة للإزاحة (S) لا يمكن قياسها، ولكن يقاس بدلا منها الإزاحة النسبية بين نقطتين، والتي تسمى بمركبة الإجهاد.

وللوصف النوعي للإجهاد في حالة المواد الصلبة المتجانسة يلزم ستة أعداد، حيث تتلاشى على سطح الأرض الحر مركبتا إجهاد القص وأيضاً مركبتا الإجهاد المصاحبتان لهما. بالإضافة لذلك.

فأن جهاز قياس الإجهاد الافقي لا يقيس الإجهاد الرأسي، ويتبقى فقط في كل الحالات ثلاثة مكونات مؤثرة للإجهاد.

 

لتعيين الإجهاد الأفقي للمساحات (تغير المساحة منسوباً لمساحتها الأولية)، والتي لا تعتمد على السمت، يلزم فقط مركبتا الإجهاد المتعامدتان.

حيث تعتبر مركبتا الإجهاد هاتان كافيتين لتعيين قيمة (h – 31) من أعداد لوف وشيدا. يمكن أيضاً الاستعانة بجهاز ثالث لقياس الإجهاد الأفقي والحصول على كل من (L)، (h) على حدة.

 

طور الإبطاء الفعلي والحقيقي:

يعتبر طور الإبطاء المعين باستخدام الجرافيميتر أو التلتيميتر جزءاً فقط من الإبطاء الزاوي الحقيقي لنبض المد والجزر.

يضبط توازنه بدون فقط، لكن مع فرض أن المحور الواصل لسمت القمر يعمل زاوية صغيرة اللازمة لإحداث عجلة المدار القمري المعروفة. وفي تعريف عوامل السعة المحددة

 

فإن فقد المد والجزر يحدث فقط بواسطة الحدود التي بين الأقواس. وفي حالة أرض صلبة بدون فقط فإن

يوضح الشكل رقم (2أ) العلاقة بين زاوية الطهور المقيسة بواسطة الجيرافيميتر وزاوية إبطاء النبض (هندسيا هي الزاوية بين المحور والخط الواصل لسمت القمر) بالنسبة للزاويا الصغيرة فإن

 

عندما تكون مثل هذه العلاقة بين الإبطاء الحقيقي للنبض وزاوية الإبطاءيمكن رصدها بواسطة جهاز الميل كما هو موضح في شكل (2ب).هنا تكون .عندما تكون.

وبالطبع فإن قياس الإجهاد يسجل مركبات سعة الإجهاد مباشرة، كما يسجل الطور الحقيقي للإبطاء لنبض المد والجزر في احلة النموذج المثالي.

 

المتبقيات:

تعتبر قياسات الجرافيميتر والتلتيميتر أو جهاز قياس الجهد (سترينيميتر) كميات متجهة.

غالباً ما تكتب على هيئة سعات محدودة حيث إن هي زوايا الطور المقيسة. أما المتبقيات

فتعزى إلى الأرض المتجانسة والقياسية وتحتوي جميعها على معلومات ليست هينة ويمكن تحليل هذه المتبقيات عملياً إلى عناصرها الطبقية حيث تظهر كدوال لهذه الترددات المعلومة.

[KSAGRelatedArticles] [ASPDRelatedArticles]