مشروع مادة الجيولوجيا عن عوامل التجرية الطبيعية

المقدمة :-

هل عوامل التجوية تمت وانتهت أم أنها عملية مستمرة ربما تؤدي في المستقبل الى حدوث تغيرات وظواهر جديدة .
لقد
حاول العلماء على مر السنين الإجابة عن هذا التساؤل ولكن حاول أن تجيب
عليه بالبحث والتجريب والتقصي مع زملائك وصفحات الكتاب والمراجع كما يمكنك
البحث عبر الانترنت .
هذا يساعدنا في تخطيط تجاريبنا .




الأهداف من المشروع :-

1- توظيف الطريقة العلمية لتخطيط تجارب بديلة لعوامل التجوية .
2- تنمية مهارات البحث العلمي .
3- الرابط بين معدلات تمدد وانكماش معادن الصخور وتفتيتها .
4- الرابط بين عوامل التجوية وما يحدث من مظاهر في الطبيعة .
5- اكتساب مهارات التواصل بيني وبين زملائي من خلال العمل بشكل مجموعات .





الأدوات والمواد المطلوبة :-

موقد
بنزين ، أحجار صغيرة ، كأس به ماء ، نموذج صفيحة مزدوجة ، لوح زجاجي ،
زجاجة مياه مملؤة تماما بالماء ، بيت ثلج ، حبات حمص جافة ، برطمان زجاجي
، ماسك معدني .



خطوات العمل :-

أولا :

1- مشروع أثر اختلاف درجات الحرارة .

1- اسخن الحجر على لهب موقد البنزين لفترة .
2- القي الحجر في كأس به ماء بارد .
3- ألاحظ على ان الحجر تكسر وتفتت الحجر إلى قطع صغيرة .
4- واستنتج ايضا أن اختلاف درجات الحرارة يؤدي إلى تمدد وانكماش الحجر ثم يتكسر ويتفتت .
5- اسخن الصفيحة المزدوجة على اللهب .
6- ألاحظ ان تنحني الصفيحة المزدوجة .
7- و سبب ما حدث اختلاف معدل تمدد الحراري لمعادن الصخور يؤدي إلى انحناء وتكسر الصخور .



2- مشروع أثر تجمد الماء .

1- أضع زجاجة مياه مملؤة تماما بالماء في بيت الثلج حتى يتجمد الماء .
2- ألاحظ أن زجاجة المياه تتكسر وتتهشم .
3- واستنتج أن يزداد حجم الماء عند تجمده ويؤدي إلى تكسر زجاجة المياه وأيضا تجمد الماء في الطبيعة يؤدي إلى تفتت وتكسر الصخور .



3- مشروع أثر الكائنات الحية .

1- أضع حبات حمص جاف في برطمان زجاجي .
2- اصب ماء بالبرطمان واحكم إغلاقه .
3- ألاحظ بعد مرور يوم تقريبا أن حبات الحمص تمتص الماء وتنتفخ .
4- واستنتج أن الكائنات الحية تفتت وتكسر الصخور وبعضها يحفر أنفاق في التربة .




ثانيا البحوث :-


عوامل التجوية الطبيعية .

أسباب اختلاف التجوية

تختلف التجوية ـ كما وكيفا ـ أى من حيث النوع والمقدار باختلاف عاملين أساسيين على النحو التالى :

أولاَ : اختلاف التضاريس

1- المناسيب العالية :
تتميز الجبال العالية بوجود الجليد على قممها مما يعطى الفرصة الأكبر لاتساع الشقوق والفواصل بسبب تمدد الجليد .

2- المنحدرات الشديدة :
إن
الميول الحادة للتلال والجبال تهئ الفرصة لنواتج التجوية من الحطام
والفتات الصخرى إلى سقوط أسفل هذه التلال والجبال بفعل الجاذبية وبذلك
تتعرض أسطح جديدة للتجوية .


3- السهول والمناسب المنخفضة :
إن
الغطاء النباتى الذى يغطى السهول والمناسيب المنخفضة هو غطاء يقى التربة
من تأثير عوامل التجوية وإن كان هذا لا يمنع من أن النبات يساهم إلى حد ما
فى توسيع الشقوق والفواصل عن طريق تغلغل الجذور فى التربة . لذا فإن
التجوية ذات أثر محدود فى هذه المناطق .

ثانيا : اختلاف نوعية الصخور :
ليست
التجوية على حد سواء فى الصخور إذ يختلف تأثيرها حسب المحتوى المعدنى
للصخور فالمعادن يتفاوت تأثير التجوية عليها باختلاف خصائصها الفيزيائية
والكيميائية .
ولأن المعادن جمعيها تختلف فى سرعة استجابتها للتجوية
الكيميائية ( التحلل ) فقد تمكن الباحثون فى هذا المجال من وضع دليل لقياس
سرعة التجوية Weathering Potential Index بالنسبة لمعادن السيليكات ويمثل
هذا الدليل المقاومة النسبية للتجوية بدءا من معدن الكوارتز الذى أعطى
الرقم (1) وهو أكثر المعادن مقاومة للتجوية بينما تعتبر المعادن التى
تمتلك رقم أعلى من (1) قابلة للتجوية . ( الكوارتز ـ الأرثوكليز ـ
المسكوفيت ـ البلاجيوكليز ـ البيوتيت ـ الهيورنبلند ـ البيروكس ـ
الأوليفين) . إذن فالكوارتز هو أكثرها مقاومة بينما الأوليفين هو أقلها فى
المقاومة .

وفيما يلى أمثلة لتجوية أنواع الصخور : ـ

1- تجوية الصخور النارية :
على
الرغم من أن مكونات الصخور النارية من المعادن الأساسية لا تتعدى ـ فى
مجموعها ـ ستة أنواع من المعادن إلا أنه يوجد تفاوت نسبى فى تجوية كل من
الصخور النارية الحمضية والصخور النارية القاعدية . فالصخور النارية
الحمضية والتى من أشهرها الجرانيت تتكون من الكوراتز ـ الفلسبار( أرثوكليز
وبلاجيوكليز ) ميكا ( مسكوفيت ـ بيتوييت ) .
فالكواتز يبقى على حالة دون تحلل ليكون فيما بعد حبيبات من الرمل .
أما
الفلسبار فتتحلل مكونة سيليكات الومنيوم مائية ( معادن طينية ) بالاضافة
إلى أكاسيد البوتاسيوم والصوديوم والكالسيوم وهى مواد قابلة للذوبان على
هيئة كربونات وكلوريدات .
أما الميكا ولا سيما البيوتيت والمسكوفيت
من أشد المعادن مقاومة للتحلل فتبقى على حالها كرقائق وقشور بينما يستجيب
معدن البيوتيت للتحلل مكونا بدوره سيليكات ألومنيوم مائية وأكاسيد مغنسيوم
وحديد وهى مواد قابلة للذوبان على هيئة كربونات وكلوريدات . وفى حالة
الصخور النارية القاعدية والتى يمثلها الجابرو والذى يتكون من
البلاجيوكليز والبيروكسين فإن التحلل المائى يتسبب فى تحطيم هذين المعدنين
إلى سيليكات ألومنيوم مائية ( معادن طينية ) وأكاسيد صوديوم وكالسيوم
ومغنسيوم وحديد وهى مواد قابلة للذوبان على هيئة كربونات وكلوريدات .

2- تجوية الصخور الجيرية :
تتكون
الصخور الجيرية أساسا من معدن الكاليست وقد تحتوى أحيانا على الكوارتز (
التى قد يكون أحيانا على هيئة سيليكات غير متبلورة ) ومعدن البيريت ومن
خلال عملية التكربن فإن الكالسيت الذى يتكون من الكربونات الكالسيوم يتحول
إلى بيكربونات الكالسيوم التى تذوب فى الماء أى أنه يتم إزالة الكالسيوم
على شكل أيونات ذائبة فى الماء . بينا يتراكم الكوارتز على هيئة حبيبات
رملية . أما البيريت فيتأكسد إلى ليمونيت وكبريت وقد يتحول هذا الكبريت
إلى حمض الكبريتيك الذى يتفاعل مع الكالسيت ليكون معدن الجبس CaSO4 .2H2O.

3- تجوية الصخور الرملية :
من
المعروف أن الصخور الرملية تتكون أساسا من حبيبات رملية تتماسك مع بعضها
البعض بوسطها مادة الحمة مثل الكالسيت أو أكاسيد الحديد . ولأن حبيبات
الرمل ( ثانى أكسيد السيليكون ) من أشد المواد مقاومة للتجوية فتبقى على
حالها دون تأثر بيما ينصب تأثير التجوية على المواد اللاحمة فقط .

نواتج التجوية :

ليست
التجوية بنوعيها الفيزيائى والكيمائى ظاهرة جيولوجية فحسب بل أنها ذات
أهمية قصوى للحياة البشرية إقتصاديا وحياتيا فلو ظلت الصخور منذ نشأتها
على حالها كما هى لما كونت التربة ولما صلحت للزراعة وكانت أقرب ما تكون
إلى صخور القمر والمريخ .. ومن أهم نواتج التجوية نذكر .. التربة -
اللاتيريت والبوكسيت - ركام السفوح - حقول الجلاميد : ـ

1- التربة Soil :
على
الرغم من أن التربة مصطلح عام يقصد به الطبقة السطحية من أديم الأرض
والناتج من حصيلة عمليات التجوية إلا أنه فى نفس الوقت هناك أكثر من تعريف
لها ومن تلك التعريفات أنها الطبقة السطحية المفككة التى تمثل الوشاح
الصخرى ولا يتعدى سمكها عدة مترات وتتكون من خليط من معادن مختلفة قد نتجت
من تجوية المكونات الصخرية بالإضافة إلى الدبال Humus وهو المواد العضوية
المتراكمة نتيجة الأنشطة الزراعية .
ومهما كان من أمر تعدد التعريفات بشأن التربة فإن من المتفق عليه أنه توجد خمسة عوامل تتحكم فى تكونها وهذه العوامل هى : ـ

1- الصخر الأم :
وخاصة
فيما يتعلق بالمحتوى المعدنى والعناصر الداخلة فى هذا المحتوى ومن الثابت
أن التربة تدين ببعض خصائصها إلى الصخر الأم الذى اشتقت منه مكونات التربة
وعلى سبيل المثال فهناك تربة جيرية وتربة رملية وتربة حصوية … الخ .

2- المناخ :
وهو
من أهم عوامل تكوين التربة باعتبار أنه يتحكم فى نوع وشدة عمليات التجوية
المختلفة . كما يؤثر على نوع وكمية الكائنات العضوية فى التربة وبالتالى
يتحكم فى سرعة تحللها . ليس هذا فحسب بل قد ثبت وجود علاقة بين تكوين بعض
المعادن الطينية والظروف المناخية فى الأقاليم المختلفة فعلى سبيل المثال
فإن كميات أكاسيد الحديد والألومنيوم المائية تزداد فى وجود الأمطار
الغزيرة التى تعمل على إزالة السيليكا من التربة الأمر الذى يؤدى إلى
تكوين التربة الحمراء لوجود كميات كبيرة من أكاسيد الحديد وتعرف هذه
التربة باسم اللاتيريت Laterite .

3- الكائنات الحية :
وتشمل
كلا من الغطاء النباتى والمواد العضوية مثل الدبال Humus والبكتريا
Bacteria والأحماض العضويةAcids Organic ويعتقد الكثيرون من علماء التربة
أن عمليات تكون التربة لا تبدأ إلا عندما يتدخل النشاط العضوى بين الصخر
الأم والبيئة المحيطة به . وتتحكم نوعية النباتات فى سمك المواد العضوية
وعلى سبيل المثال فإن الأقاليم الاستوائية التى تتميز بالغابات الكثيفة
تكون تربتها ذات سمك قليل من المواد العضوية الدبالية على عكس المناطق
العشبية التى تتميز بسمك كبير من المواد العضوية هذا العضوية هذا الإضافة
إلى تدخل النشاط البشرى سواء فى إزالة الغابات أو إضافة أراضى زراعية
جديدة .

4- الوضع الطبوغرافى :
يتحكم الوضع الطبوغرافى
للتربة إلى حد كبير فى خصائصها فالسفوح الشديدة الانحدار لا تصل التربة
فيها إلى مرحلة النضج لأن عوامل النقل المختلفة تزيل مخلفات التجوية أولا
بأول فتتكون فى هذه الحالة تربة ناقصة قد أزيل منها نطاق أو نطاقين علويين
. كما يؤثر الوضع الطبوغرافى أيضا على درجة التصريف وموضع وشكل مستوى
المياه الباطنية . وللدلالة على أهمية الوضع الطبوغرافى فإن السهول
والمناطق القليلة الانحدار تتميز بوجود تربة سميكة إذ أن الميل البسيط
لهذه المناطق يجعلها تستقبل الرسوبيات والفتات الصخرى المنقول الذى سبق
تجويته .

5- الزمن :
والمقصود به هنا الفترة الزمنية التى
استغرقها عمليات تكوين التربة . وبطبيعة الحال فإن الزمن يتحكم فى سمك
ودرجة نضج نطاقات التربة باعتبار أن عمليات التجوية ترتبط ارتباطا وثيقا
بالزمن .

نطاقات التربة :
يتألف القطاع الرأسى فى التربة من
ثلاث نطاقات رئيسية موازية فى اتجاهاتها لسطح التربة فى الغالب وقد
استخدمت الحروف A,B,C لرمز الدلالة على هذه النطاقات .

النطاق A
: وهو الجزء السطحى من التربة Topsoil وهو خليط من الدبال والرمل والسلت
Silt والمعادن الطينية والمواد العضوية المتحللة بفعل البكتريا وأيضا
المواد العضوية غير المتحللة وهو النطاق المستغل فى الزراعة .
النطاق
B: ويعرف أحيانا بنطاق تحت التربة Subsoil وهو نطاق انتقالى بين النطاق A
والصخر الأم الذى تمت تجويته Weathered Parent rock الذى يقع فى أسفل هذا
النطاق ، وقد تمتد إلى هذا النطاق جذور الأشجار كما توجد به أيضا المواد
العضوية .

النطاق C : ويقع أسفل النطاق B ويتكون تدريجيا من
الصخر الذى تمت تجويته جزئياPartially Weathered rock حتى ينتهى إلى الصخر
الأصلى الذى لم تتم تجويته ويتميز هذا النطاق بقلة المواد العضوية .

2- اللاتيريت والبوكسيت Laterite & Bauxite :
وهما
مادتان طبيعيتان يختلفان فى المحتوى الكيميائى بينما يتفقان فى النشأة
باعتبارهما من نواتج التجوية الشديدة فى نفس المناطق . إلا أنهما يختلفان
فى نوعية الصخور التى اشتقت منهما .
فاللاتيريت مادة حمراء أو تميل
للاحمرار وهى غنية بأكاسيد الحديد وقد استخدمت هذه المادة قديما فى صناعة
القرميد المستخدم فى البناء ومن هنا جاءت التسمية اللاتيريت من الكلمة
اللآتينية Later بمعنى قرميد .
وينشأ اللاتيريت من جراء التجوية
الشديدة فى الأقاليم الاستوائية وشبه الاستوائية Sub-Tropical نتيجة
لتجوية الصخور النارية القاعدية الغنية عادة بعنصرى الحديد والمغنسيوم حيث
يتكون اللاتيريت عادة من نسب مختلفة من أكاسيد الحديد المائية وهيدروكسيد
الألومنيوم وقد يوجد أكاسيد المنجنيز والتيتانيوم والسيليكا غير المتبلورة
. حيث أن العامل الأساسى لهذا المناخ فى تلك الأقاليم هو التجوية
الكيميائية .
وفى نفس الظروف المناخية تتم تجوية الصخور النارية
الحمضية الغنية بأكسيد السيليكون والألومنيوم لينتج البوكسيت الذى يتكون
بصفة أساسية من أكاسيد الألومنيوم المائية وقد اشتق الأسم من مدينة بو
Baux الفرنسية حيث تم التعرف عليه لأول مرة .
وعلى الرغم من أن كلا من
اللاتيريت والبوكسيت . يصنعان عادة من الصخور إلا أنهما ذوا أهمية خاصة
على المستوى الإقتصادى فالبوكسيت هو الخام الرئيسى للألومنيوم بينما
يستخدم اللآتيريت كأحد مصادر الحديد. بالإضافة إلى كونه أيضا كمصدر ثانوى
لكل من عنصرى النيكل والكوبلت اللذين يتلازمان فى الصخور النارية القاعدية
.

3- ركام السفوح Scree :
وهو الحطام والفتات الصخرى الناتج
من تأثير عوامل التجوية الطبيعية سواء أكان هذا التأثير من اختلاف درجات
الحرارة أو من تأثير تجمد المياه فى الفواصل والشقوق الصخرية وسرعان ما
ينزلق هذا الحطام بفعل الجاذبية إلى أسفل التلال والجبال مكونا ما يسمى
بركام السفوح ويتميز بكونه عبارة عن قطع صخرية غير منتظمة الشكل ، متفاوتة
فى أحجامها ذات حواف مدببة .

4- حقول الجلاميد Boulder Fields :
والجلاميد
عادة عبارة عن درنات كروية أو شبه كروية ذات أحجام مختلفة ، وتعتبر
التجوية الكيميائية سببا مباشرا فى ظهور حقول الجلاميد ، إذ أن الصخور
الجيرية عادة ما تحوى بداخلها درنات سيليسية ، والذى يحدث أن الصخور
الجيرية تذوب بفعل حمض الكربونيك تاركة وراءها هذه الدرنات السيليسية التى
لا يؤثر فيها هذا الحمض