العوامل التي يتوقف عليها فعل التجوية في تشكيل تضاريس سطح الأرض

بحث عن التجويه التجوية عوامل التجوية التجوية الفيزيائية التجوية الميكانيكية مقارنة بين التجوية الميكانيكية والكيميائية اثار التجوية الميكانيكية على سطح الارض عوامل التجوية الكيميائية

يؤثر فى درجة التجوية ونوعها عدة عوامل اهمها:

التركيب المعدني للصخور تتركب الصخور من معادن متباينة، وكل معدن يختلف عن الآخر فى درجة تأثره بالتجوية. ولذلك فإن الصخور التي تتكون من معادن مقاومة للتجوية كالجرانيت لا تتحلل بسهولة، بعكس الصخور التي تتألف من معادن قابلة لتجوية (الكربنة) كالصخر الجيري. ومن الممكن تنظيم المعادن التي يشيع وجودها فى الصخور الفلزية على أساس قابليتها للتأثر بالتجوية الكيميائية. وفى القائمة التالية أكثر المعادن تأثرا بالتجوية على رأسها، وأقلها تأثرا بها في نهايتها:

معادن داكنة            معادن فاتحة

أولفين                    ..........

..........                 بلاجيوكلاس جيرى

أوجيت                 ..........

..........                بلاجيوكلاس جيرى صودومى

هونبلد                 ..........              

..........               بلاجيوكلاس صوديومى جيرى

بايوتيت               ..........

                          أورتوكلاس

                         موسكوفيت

                         موارتز

يتضح من القائمة ان المعادن الداكنة هى أكثر المعادن قابلية للتأثر بالتجوية الكيمائية، وهي تدخل فى تركيب الصخور القاعدية والفوق قاعدية بنسب كبيرة، بينما المعادن الفاتحة قليلة التأثير بالتجوية، وهي تدخل فى تكوين الصخور الحامضية، وبناءً هذا فإن الصخور الحامضية أقل من القاعدية تأثراً بالتجوية الكيميائية. ولنتخذ لذلك مثلاً صخر الجرانيت وصخر الجابرو.

فالأول يتركب أساساً من الكوارتز والأورتوكلاس والموسكوفيت والبايوتيت. وبالرجوع إلى القائمة السابقة سنرى أنها جميعاً من المعادن القليلة التأثر بالتجوية الكيميائية. أما الجابرو فيتركب أساسا من الأوجيت والبلاجيوكلاس الجيري الصوديومى، وهما من أكثر المعادن قابلية للتأثر بالتجوية الكيميائية.

ولا يتأثر الكوارتز والموسكوفيت بالتجوية الكيميائية، ومن ثم فإنهما يتفككان من صخر على هيئة حبيبات وشرائح، بينما تتحول المعادن الفلسبارية والحديدية المغنيسية إلى معادن صلصالية. وتبعاً لذلك فإن نتائج تجوية الصخور الجرانيتية يكون عادة أخشن من صخور الجابرو.

ولهذا أثره فى تربة الحطام الصخري الجرانيتي التي تكون عادة أقل خصوبة من تربة الفتات الجابرويدى. فضلاً عن أن الأخيرة تحتوي على نسب أكبر من الكالسيوم.

نسيج الصخر ومظهره: ويقصد بذلك حال التبلور التي يكون عليها الصخر، فيما إذا كان كبير الحبيبات أو دقيقها، بورفيرى المظهر أو زجاجياً، ثم نظام ترتيب البلورات ودرجة اندماجها وتماسكها ببعضها، وعادة ما يكون الصخر الكبير الحبيبات أسرع تأثراً بالتجوية من الصخر الدقيق الحبيبات: وذلك حينما يتماثل الصخران في تركيبهما المعدني. وفى الصخور الكبيرة الحبيبات غالباً ما يترتب على تجوية معدن من مكوناتها تأثيراً أكبر من تجوية نفس المعدن فى الصخور الدقيقة الحبيبات، نظرا لأن الأخيرة تتميز بنسيج أكثر تماسكاً واندماجاً.

د) صلابة الصخور: تتباين الصخور تبايناً كبيراً فى صلابتها، وذلك لاختلاف تركيبها المعدني، وطبيعة تماسكها، ودرجة اندماجها، وتلاحمها التي يكون أحياناً انعكاساً لعمرها فى حالة الصخور الرسوبية المدفونة أسفل سُمك هائل من الصخور لأحدث، ومن ثم يشيع استخدام تعبير "صخور صلبة قديمة".

وصلابة معادن الصخر تقاس بمقياس صلابة نسبى يعرف بمقياس موس "Mohs" الذي يتدرج من رقم (١) الذي يعبر عن المعدن اللين الضعيف جداً، إلى الرقم (١٠) الذي يشير إلى أصلب المعادن. ومن المعادن التي يكثر دخولها فى تركيب الصخور المعادن الأتية مرتبة حسب صلابتها:

الجبس (2)، الكالسيت (3)، الفلسبار الأروثوكلاسى (6)، الكوارتز(7).

ومعظم الصخور النارية تتألف من معادن صلبة، غالبا من الفلسبار الأروثوكلاسى، والبلايوجيوكلاسى والكوارتز، كما أن تلك المعادن قد اندمجت ببعضها اندماجاً شديداً أثناء عملية التبريد والتبلور.

أما الصخور الرسوبية فمعظمها لين، رغم أنها تحوي معادن قد تكون غاية فى الصلابة. فالصخر الرملي مثلا قد يتألف من حبيبات الكوارتز الشديد الصلابة، لكنه قد يكون ضعيفاً جداً، لأن حبيبات الكوارتز تكون ملتحمة ببعضها بمادة لينة مثل كربونات الكالسيوم. لكن إذا ما كانت المادة اللاحمة شديدة التحمل والمقاومة، فإن الصخر يكون بالتالي صلباً.

فالكوارتزيت الذي يتألف من حبيبات الكوارتز الملتصقة ببعضها بمادة السيليكا، من أكثر الصخور مقاومة للتجوية، فهو أكثر صلابة وتحملا من الصخر الجيري المثالي مائة وخمسين مثلاً.

ينبغي أن نشير إلى أن صلابة الصخر ليست العامل المهم فى تقرير مدى مقاومة الصخر لعمليات التجوية كما قد يتبادر إلى الاذهان. فالحقيقة أن صلابة الصخر تأتى فى الترتيب بين العوامل القليلة الأهمية فى مقاومة التجوية، وإن كانت مهمة فى مقاومة التعرية "Erosion"، فهي ضعيفة أمام التجوية الكيميائية، وإن كانت تبطئ فعل التجوية الميكانيكية.

 والمهم هو أن كل الصخور الصلبة تقريباً تحتوي على نقاط ضعف إما فى بنائها كالفواصل والكسور، أو فى تركيبها الكيميائي، مما يجعلها عرضة لعمليات التجوية الميكانيكية.

ومع هذا فهناك من الصخور الصلبة ما يقاوم التجوية الميكانيكية والكيميائية لفترات طويلة من الزمن.. ففي مناطق الصخور الطباشيرية بإنجلترا توجد جلاميد صخرية وحصى صوان تتألف جميعاً من السيليكا، قد قاومت عمليات التجوية بأنواعها المختلقة، وبقيت حتى الآن مند أعصر الزمن الثالث.

د) بناء الصخور: فالصخور تحوي فواصل "Joints" ومنها الصخور النارية، وسطوح انفصال "Bedding Planes" كالصخور الرسوبية الطباقية، أو تتميز بما يشبه الطباقية (النسيج الورقي أو الصفائحى) كالصخور المتحولة. ومثل هده التراكيب الثانوية تساعد عوامل التجوية مساعدة فعالة، لأنها تزيد من مساحة أسطح الصخور المعرضة لعزو العمليات الكيميائية، وتسمح بنفاذ المياه والأوكسجين، وتمثل خطوط ضعف تستغلها العوامل الميكانيكية "كأسافين الجليد.  وكلما كثر وجودها فى الصخر ازداد تأثره بالتجوية.

وفضلاً عن ذلك فإن الصخور التي يصيبها الالتواء والانكسار أكثر تعرضاً للتجوية من غيرها، نظراً لما يحدث بها من تصدع وتفلق يضعفانها.

والفواصل ظاهرة شائعة الوجود فى جميع أنواع الصخور. وهي تنتظم فى مجموعات حيث توجد بوفرة. وإذا وجدت مجموعة واحدة منها فى الصخور فإنها تقسمها إلى كتل صخرية متوازية ذات اتجاه واحد. وعادة ما نجد -على الأقل -مجموعتين واضحتين من الفواصل تتقاطعان بزاوية كبيرة. وينشا من انتظام مجوعتين متقاطعتين أو أكثر ما يعرف بالنظام المفصلي "Joint System". وعدا سطوح الانفصال "Bedding Planes" الطبيعية التي تفصل بين طبقة رسوبية واخرى، نجد النظم المفصلية تقسم الصخور الرسوبية الطباقية إلى كتل صخرية متلاصقة. وكلما كان الصخر دقيق الحبيبات كلما كانت الفواصل أحد، وبالتالي يزداد تحديد الكتل الصخرية وضوحاً (شكل٤).

وهناك عدة أسباب يعزى إليها تكوين الفواصل. فقد تنشأ فى الصخور الرسوبية نتيجة لعمليات الشد الناتجة عن تقلص وانكماش تلك الصخور بسبب تجفيفها حالما تظهر فوق سطح البحر، وقد تتكون نتيجة لعمليات الإنثناء والتقوس التي تصيب الصخور أثناء معاناتها لضغوط القوى الإلتوائية.

وتتكون الفواصل في الصخور النارية بسبب عمليات التقلص والانكماش التي تنشا من تبريد تلك الصخور عقب تحولها من الحالة المنصهرة إلى الحالة الصلبة. وتظهر الفواصل بأشكال عديدة تتوقف على معدل درجة التبريد وعلى حجم وشكل الجسم الناري. فالكتل الجرانيتية الضخمة تتميز بسطوح مفصلية تقطعها وتقسمها إلى كتل صخرية أو منشورات كبيرة.

أما الصخور الدقيقة الحبيبات التي تكون السدود الرأسية والأفقية ومخازن اللاكونيت الصخرية فتقسمها عادة فواصل متجاورة متقاربة الأبعاد إلى قطع صغيرة حادة الحواف.

وهناك نوع خاص من الفواصل ينشأ عن عمليات التقلص التي تحدث فى الصخور النارية عند تبردها يؤدى إلى تكنن المظهر العمداني "columnar Structure" للصخور. ويتضح هذا المظهر ويكثر فى تكوينات السدود الرأسية والأفقية وفى نطاقات اللافا السميكة، حيث نجد العديد من الفواصل المتقاطعة التي تقسم الصخور إلى منشورات متلاصقة، تتميز باختلاف عدد حوافها، ولكنها عادة ما تبدو سداسية الشكل.

وتختلف هده المنشورات فى أحجامها إذ تتراوح أقطارها بين بضعة سنتيمترات إلى عدة أمتار، أما طولها فيصل إلى نحو ١٥٠ متراً. ومثل هده الأشكال المسدسة فى منطقة جيانتس كوزواى "Giant's Couse way" الشهيرة فى شمال إيرلندا. ومثلها أيضاً الأعمدة البازلتية السداسية القطع فى منطقة هيجاو "Hegau" فى مقاطعة الشافهاوزين"Scaff -hausen" فى جنوب ألمانيا.

وهناك أمثلة أخرى لها فى غرب الولايات المتحدة فى منطقة ديفلزبوست بايل Devil’s Post-Pile فى وادي سان جواكين "San Joaquin" بكاليفورنيا، وبرج الشيطان في ولاية ويومنج. وتكون هذه الأعمدة دائما عمودية على مسطح التبريد الرئيسي، ولهذا فإنها تكون رأسية فى السدود الأفقية المستوية وفى أشرطة اللافا، بينما نجدها أفقية في السدود الرأسية.

وفى الصخور البلورية كالجرانيت والنيس يحدث شدد "Dilation" عقب انزياح ضغط ما فوقها من سُمك ضخم من الصخور بواسطة عمليات التعرية.

وفى الصخور البلورية كالجرانيت والنيس يحدث شدد "Dilation"عندما تتمكن عوامل التعرية من اكتساح سُمك ضخم من الصخور التي كانت تغطيها.

فحالما ينزاح ضغط هذا الثقل العظيم من الصخور السطحية فإن كتلة الصخور البلورية ترتد فى اتجاه رأسي إلى أعلى، فتنشأ فواصل موازية للسطح، وهذا ما يسمى بالفواصل الشريطية "Sheet Jointing" وتبدو الكتلة الصخرية حينئذ وقد تفسخت إلى طبقات تشبه فى هيئتها شكل طباقيه الصخور الرسوبية، وتعرف لهذا أحياناً باسم "أسطح الطباقية الكاذبة" "Pseudo-bedding planes".

وتعاون الفواصل عمليات التجوية بطرق متعددة منها:

١ – تتركز التجوية الكيمائية بواسطة ماء المطر الحامضي تم طول الفواصل وسطوح الانفصال الطبقي. وعادة ما يرتبط بالفواصل الرئيسية تكوين الدولينات -Do lines والوديان الجافة، والبالوعات، والكهوف، والمجاري الباطنية في مناطق الصخور الجيرية الرطبة. وتنشأ الكهوف والمغارات فى باطن المناطق الجيرية حيثما تجاورت الفواصل وتكاثفت، واشتدت لذلك فعل الإذابة الكربونية.

وفى المناطق التي تتركب من صخور جرانيتيه، قد ينقسم الصخر إلى كتل شبه مكعبية الشكل نتيجة لفعل التجوية الكيمائية على طول الفواصل الرأسية (التي نشأت عن الانكماش) وعلى امتداد أسطح الانفصال الطبقي الكاذبة الأفقية.

اما فى الأراضي الجرانيتية التي تكثر فيها الفواصل وتتجاور وتتلاصق، فقد تم تجوية الجرانيت كلية، وذلك لأن الفلسبارات والمعادن الحديدية -المغنيسية التي تدخل فى تركيبه غير ثابتة، فتتحول ويتبقى الكاوولين المحتوى على حبيبات الكوارتز. أما حينن تتباعد الفواصل وتتسع ويقل التحلل والتأكد نسبياً، تنشأ تحت السطح جلاميد مستديرة شبه كروية "Spheroidal" نتيجة لتأكل جوانب وهوامش الكتل الصخرية المستطيلة والمكعبية.

وقد ينشأ نسيج صخري مظهري أشبه بنسيج قرص عسل النحل، "Honey comb" حيثما تكون المواد اللاحمة للمكونات الصخر اشد مقاومة للتجوية من مادة الصخر ذاته. فتتحلل مادة الصخر مكونة لحفر تفصل بينها جدران أصلب من المادة السمنتية.

٢-تعاون الفواصل عملية أسفنة الصقيع والجليد "Frost and Ice Wedging" فى الأراضي التي يسودها المناخ الجليدي وشبه الجليدي.

ذلك ان المياه تنفذ بسهولة خلال الفواصل أثناء النهار، وتتحول إلى ثلج أثناء الليل. وحينما يبرد الماء وتنخفض حرارته من ٤ درجة مئوية إلى الصفر المئوي، يزداد حجمه بنسبة العشر (10 %)، وحينئذ تعاني جوانب الفواصل من ضغط هائل يعادل ما يقرب من طن (٠ ٠ ٠ ١ كيلو جرام) على السنتيمتر المربع. وبمرور الزمن يتكسر الصخر إلى كتل زاوية مشكلة لما يعرف بالألمانية باسم بحر الكتل الصخرية Felsenmeer أو فرشات الكتل الصخرية. Block Spreads 

وتعد الفواصل الكثيرة المتجاورة فى الصخور الطباشيرية فى جنوب انجلترا، أحد العو امل الرئيسية فى شدة تأثرها بظروف مناخ هوامش الجليد "Periglacial Conditions"، أثناء عصر البلايوستوسبن، وتحللها وتآكلها مسببة لتراجع شديد للمنحدرات من جهة، ولتراكم كميات ضخمة من رواسب ومخلفات تلك الصخور. رما يزال تأثير التجوية فى تلك الصخور واضحاً جليا حتى تحت تأثير الظروف المناخية الحالية.

٣-تعتمد عملية التقشر "Exfoliation" اعتماداً كبيرا على الفواصل الشريطية Sheet Jointing، التي تنشا عن عمليات التمدد بسبب انزياح الضغط عن الصخور السفلى، عندما تكتسح عوامل التعرية ما فوقها من صخور.

ه) المناخ وهو يؤثر فى الأهمية النسبية لمختلف أنواع التحوية. فالتجوية الميكانيكية تسود فى الاقاليم الجافة، حيث يعظم التباين الحراري بين النهار والليل، وفى الاقاليم الباردة حيث يشتد فعل الصقيع بواسطة تتابع التجمد والانصهار. بينما يسود فعل التجوية الكيمائية فى الأقاليم الرطبة سواء كانت معتدلة أو حارة، وإن كان تأثيرها يشتد كلما ارتفعت الحرارة، ذلك أن كثافة التفاعل الكيميائي تتضاعف مع كل ارتفاع درجات الحرارة مقداره 10 درجة مئوية.

م) الزمن: من البديهي أنه كلما طال الزمن تعرض الصخر للتجوية، كلما أشدد عمقها وزاد تأثر الصخر بها. ومع هذا فمن الممكن أن يكون هناك حد لفعل التجوية ما لم يكتسح نتاجها من فوق الصخر باستمرار. ومن الجيولوجيين من يعتقد ان التربة أو نتاج التجوية يحمى الصخر الذي يرتكز عليه من فعل التجوية.

وإذا صح هذا بالنسبة للتجوية الميكانيكية، فإنه لا يصح تماماً بالنسبة للتجوية الكيميائية. فالتجوية الكيميائية تستطيع النفاذ إلى الصخور والتأثير عليها فيها قبل أن تنكشف للجو، أي أثناء وجودها مدفونة أسفل الحطام الصخري. وكثيراً مما يحدث أن تصبح التربة المسامية نفسها بمثابة إسفنجة مشبعة بالأحماض العضوية التي تؤثر فى الصخور أسفلها فتجويها.