بحث حول التجوية الكيميائية والتجوية الميكانيكية أنواع التجويه العوامل المؤثرة فى التجوية:
1 – التجوية الميكانيكية: Mechanical Weathering
2– التجوية الكيميائية : Chemical Weathering
العوامل المؤثرة فى التجوية:
مرحباً بكم متابعينا الأعزاء طلاب وطالبات العلم في موقعنا النورس العربي منبع المعلومات والحلول الذي يقدم لكم أفضل الأسئله بإجابتها الصحيحه من شتى المجالات التعلمية من مقرر المناهج التعليمية والثقافية ويسعدنا أن نقدم لكم حل السؤال الذي يقول........ بحث حول التجوية الكيميائية والتجوية الميكانيكية أنواع التجويه العوامل المؤثرة فى التجوية
الإجابة هي كالتالي
ما هي التجوية
إن سطح الأرض جسم ديناميكى وبالتالى يتغير مع الزمن؛ حيث تقوم القوى الداخلية ببناء تضاريس سطح الأرض سواء كانت تضاريس موجبة أو سالبة تنتج عن النشاط البركانى أو الالتواء أو الانكسار، وبمجرد أن تظهر التضاريس الموجبة تهاجمها القوى الخارجية وتقوم بإعادة تشكيلها؛ حيث تقوم هذه القوى الخارجية بتحريك المواد المفككة من المرتفعات العليا إلى الأجزاء المنخفضة، وتنقسم هذه القوى الخارجية إلى ثلاثة قوى هى:
1 – التجوية: والتى تنقسم إلى تجوية ميكانيكية ـ وأخرى كيميائية.
2 – الانهيارات الأرضية: وهو انتقال الصخور والتربة إلى قاعدة السفح بفعل الجاذبية الأرضية.
3 – التعرية: إزالة طبيعية للمواد بواسطة عوامل الحركة (النقل) المائية، الهوائية (الرياح) الجليدية … الخ.
أولاً:التجوية:
تتعرض كل مواد سطح الأرض للتجوية، و تحدث التجوية عندما يتشظى الصخر ميكانيكياً أو يتحلل كيميائياً، أى أنها تنقسم إلى نوعين من التجوية: التجوية الميكانيكية والتجوية الكيميائية، وإن كنا سنناقش كل عملية منها منفصلة عن الأخرى إلا أنهما فى الطبيعة لا تعملان منفصلين عن بعضهما البعض.
1 – التجوية الميكانيكية: Mechanical Weathering
وتعنى التجوية الميكانيكية تكسير الصخر إلى قطع أصغر وأصغر، مع احتفاظ كل قطعة بخصائص المادة الأصلية، ومع زيادة التكسر تكثر أسطح المفتتات مما يساعد على نشاط التجوية الكيميائية، وتنقسم التجوية الميكانيكية إلى أربعة عمليات هى:
أ – تجوية الصقيع : Forst Wedging
والتى تعرف أحيانا باسم التوتد الصقيعى، وتحدث مع توالى عمليات التجمد والذوبان، وترجع هذه العملية إلى أن المياه السائلة عند تجمدها تتمدد ويزيد حجمها بمقدار 9 ٪ ، وذلك لأن جزيئات المياه فى البللورات المنتظمة المكونة للجليد Ice تتباعد عن بعضها أكثر من تباعدها فى الماء السائل، ونتيجة لذلك فالماء المتجمد فى فراغ ذو مساحة محددة يولد ضغط هائل على الحوائط الخارجية للإناء الذي به السائل، وهذا ما يجعل زجاجة المياه الغازية المغلقة بإحكام عند تجمدها تتكسر.
عندما تتجمد المياه داخل هذه الشقوق تتمدد وتوسع الشقوق، ومع توالى دورات التجمد والذوبانFreeze-Thaw Cycles يتكسر الصخر إلى شظايا غير منتظمة، وتكثر هذه العملية فوق المرتفعات التى تتعرض لعملية التجمد ـ الذوبان يومياً، وهنا تكثر المواد المنفصلة بعملية التوتد وربما تنهار إلى أسفل فى شكل ركامات سفوح Talus Slopes عند قاعدة السفوح شديدة الانحدار.
ب – تخفيف الثقل: Unloading
عندما تتعرض كتل كبيرة من الصخور النارية خاصة الجرانيت للتعرية تبدأ الشرائح المرتكزة أعلاها فى التفكك بالتكسر، وهذه العملية تسمى أيضا التصفح Sheeting، والتى يعتقد أنها تحدث ولو جزئياً بسبب التقليل الكبير فى الضغط عندما تُنحت الصخور العليا وتنقل بعيداً، تبدأ الطبقات الخارجية فى التمدد أكثر من الصخور أسفلها، وهذا ما يجعل الطبقات العليا تنفصل عن جسم الصخر
. تسبب التجوية المستمرة أخيراً انفصال شرائح Slabs وتتشظى وينتج عنها قباب التقشر Exfoliation Domes والتى تمثلها قمة جبل ستون فى جورجيا.
كما يساعدنا التعدين بعيدا عن سطح الأرض في التعرف على تخفيف الضغط ، حيث تنفصل شرائح صخرية كبيرة من حوائط أنفاق المناجم الجديدة بسبب تقليل الضغط فجأة ، ومع أن كثير من التكسر ينتج عن التمدد، فإن بعضه الآخر ينتج عن التقلص أثناء تبلر الماجما ، وبعضها ينتج بواسطة القوى التكتونية أثناء بناء الجبال.
جـ – التمدد الحرارى : Thermal Expansion
تُضعف دورة الحرارة اليومية تماسك الصخور خاصة فى الصحارى الحارة، حيث يصل المدى الحرارى اليومى إلى ما يزيد عن 35 مئوية؛فيتمدد الصخر بالتسخين و يتقلص وينكمش بالتبريد، ويولد التمدد والانكماش المتكرر للمعادن- والتي تختلف معدلات تمددها- بعض الضغوط على القشرة الخارجية للأرض، ومع أن هذه العملية كان يعتقد أنها هامة جداً فى تحطيم الصخر، لكن التجارب المعملية أثبتت عكس ذلك، حيث أجريت تجربة تسخين الصخور غير المجواة تحت درجات حرارة أعلى بكثير من التى تتعرض لها هذه الصخور فى الطبيعة ثم بُردت فجأة، وتكررت هذه التجربة عدة مرات لتعادل ما يتعرض له الصخر أثناء التجوية فى مئات السنين، وجاءت النتيجة أن التغير الذى حدث للصخور كان طفيف جداً.
يحمل الحصى فى المناطق الصحراوية دليل تكسر ناتج عن تغيرات الحرارة، ويرى بعض الجيولوجيين أن تفسير ذلك يرجع إلى أن الصخور تتعرض للتجوية الكيميائية لتضعف الصخر قبل أن يتكسر بالنشاط الحرارى، ويمكن أن يضاف إلى هذه العملية التبريد السريع بالأمطار الصحراوية الفجائية.
د– النشاط البيولوجى: Biological Activity
يتمثل هذا النشاط البيولوجى فى النباتات والحيوانات الحافرة والإنسان، فعندما تبحث جذور النباتات عن المواد الغذائية والمياه فى الشقوق، تنمو وترفع الطبقة السطحية من الصخر إلى أعلى،
أما عن دور الحيوانات الحافرة، فإنها تحفر أنفاق فى داخل الصخر وتخرج المفتتات أمام الجحور حيث تبدأ فى التفكك إما بالتجوية الحرارية أو الكيميائية، ويعمل الإنسان كذلك فى تفكيك الصخر ميكانيكياً أثناء البحث عن المعادن فى المناجم، أو أثناء تفجير المناطق الجبلية لشق الطرق، ومع ذلك فإن دور الحيوانات الحافرة يسبق دور الإنسان.
2– التجوية الكيميائية : Chemical Weathering
تشتمل على عمليات معقدة تغير محتوى الصخر و تركيبه المعدنى، وهنا إما أن يتبدل المحتوى المعدنى لتتكون معادن جديدة أو تتبدد فى البيئة المحيطة، وفى أثناء هذا التحول تتحلل الصخور الأصلية إلى المواد التى تستقر على السطح، وتعتبر المياه أهم عوامل التجوية الكيميائية، وإن كانت المياه النقية فقط مذيب جيد فإنه يزيد النشاط الكيميائى بواسطة محاليل التجوية إذا أضيفت مادة ذائبة صغيرة إلى المياه، وتتمثل التجوية الكيميائية فى: الإذابة ، الأكسدة ، التموء ، التحلل المائى.
أ – الإذابة : Dissolution
ربما تعتبر الإذابة أسهل نمط للتحلل، وتذوب بعض المعادن فى الماء كما يذوب السكر فيه، وأهم هذه المعادن القابلة للذوبان فى الماء الهاليت، والذى يتركب من أيونات الصوديوم والكلوريد، ويذوب الهاليت فى الماء لأن الأيونات المنفردة تحمل شحنات، وعلاوة على ذلك فأن جزيئات المياه قطب حيث يملك طرفى جزئى الأكسوجين شحنة سالبة صغيرة جداً، بينما يملك طرف جزئى الهيدروجين شحنة موجبة صغيرة، ولأن جزيئات الماء عندما تلامس الهاليت فإن طرفها السالب يقترب من أيونات الصوديوم، بينما تتجمع أطرافها الموجبة مع أيونات الكلوريد، فيمزق ذلك القوى الجاذبة فى بلورة الهاليت وتنطلق الأيونات فى محلول الماء.
ومع أن معظم المعادن لا تذوب فى الماء النقى، فإن وجود كمية ولو صغيرة من الحمض يزيد قوة الماء في تجوية الصخور (يحتوى المحلول الحمضى أيون الهيدروجين المتفاعلH +)، ويتكون الحمض فى الطبيعة بعدة عمليات؛ كمثال أن ينتج حمض الكربونيك عندما يذوب ثانى أكسيد الكربون فى الغلاف الجوى فى قطرات المطر، وعندما ينفذ ماء المطر الحمضى إلى الأرض يزيد ثانى أكسيد الكربون الموجود فى التربة حمضية محلول التجوية، وتنطلق أيضاً أحماض عضوية متنوعة إلى التربة لأن الأحماض العضوية وحمض الكبرينيك تنتج بواسطة تجوية البيريت ومعادن الكبريتيد الأخرى.
بصرف النظر عن مصدر الحمض، فإن هذه المادة شديدة التفاعل تحلل معظم الصخور وينتج عنها نواتج محددة وتزيد تكوين محلول مائى حمضي؛ كمثال معدن الكالسيت Ca Co3 الذى يكون أحجار البناء الشائعة الرخام Marble والحجر الرملى Limestone ويهاجمه المحلول الحمضى الضعيف، وأثناء هذه العملية تنتقل كربونات الكالسيوم اللاذائبة إلى نواتج ذائبة فى الطبيعة، وتستغرق هذه العملية فترات تزيد عن آلاف السنين، وتذوب كميات ضخمة من الحجر الجيرى وتُحملها المياه الجوفية بعيداً، مما يؤدى إلى تخفيض مستوى سطح الأرض، وقد تنشأ كهوف فى صخور الحجر الجيرى.
ب – الأكسدة : Oxidation
يرى كل منا الأشياء الصلبة والحديدية التى تصدأ عندما تتعرض للماء، ويمكن أن يحدث نفس الشىء للمعادن الغنية بالحديد، وتحدث عملية الصدأ عندما يتحد الأكسوجين مع الحديد ليكونا أكسيد الحديد على النحو التالى: الحديد + الأكسوجين = أكسيد حديد (هيماتيت)
يسمى هذا النمط من التفاعل الأكسدة، ويحدث عندما تفقد الإلكترونات من عنصر واحد أثناء التفاعل، وفى هذه الحالة يفقد الحديد الإلكترونات لحساب الأكسوجين عند أكسدته. تحدث أكسدة الحديد ببطء شديد جداً فى البيئات الجافة، وتزيد المياه التفاعل بدرجة كبيرة في المناطق الرطبة.
إن الأكسدة هامة فى تحلل معادن مثل الحديد الماغنسيومى مثل الأولفين Olivine، البيروكسين Pyroxene والهورنبلند Hornblende، يتحد الأكسوجين مع الحديد فى هذه المعادن ليكون أكسيد حديد بنى محمر، ويسمى الهيماتيت Hematite، وفى حالات أخرى يكون الصدأ مصفراً ويسمى ليمونيت Limonite، إن هذه النواتج مسئولة عن لون الصدأ على سطح الصخور النارية الداكنة مثل البازلت عندما تصيب التجوية هذه الصخور، وعلى أية حال يمكن أن تبدأ عملية الأكسدة بعد أن يطلق الحديد مركب السيليكات عن طريق عملية التميؤ.
وتحدث الأكسدة بطريقة آخري وذلك عندما تتحلل معادن الكبريتيد مثل البيريت، وتمثل معادن الكبريتيد المحتوى الأعظم فى كثير من الخامات المعدنية، ويرتبط البيريت بإرسابات الفحم أيضاً فى البيئات الرطبة، وفي هذه العملية يتخلى البيريت (FeS 2) ـ وفى أثناء التجوية الكيميائية ـ عن حمض الكبريتيك (H2SO4) وأكسيد الحديد (FeO).
وفى كثير من مواقع التعدين تخلق عملية التجوية هذه خطراً بيئياً شديداً؛ خصوصاً فى المناطق الرطبة، حيث تتم إزالة المواد المتخلفة بعد عملية التعدين، وتسمى هذه العملية حمض التعدين، حيث تُحمل المواد المتخلفة إلى المجارى المائية وتُقتل الأحياء المائية العضوية.
جـ ـ التموء:Hydration
اتحاد بعض العناصر المعدنية مع الماء لتكون ما يسمى بالمعادن المائية، وفى هذه العملية يحدث تغير فى حجم المعادن، مما يؤدى إلى تُولد إجهادات فيزيائية Physical Stresses، تعمل على تفكك الصخر ميكانيكيا؛ ومن أمثلة هذه العملية تحول معدن كبريتات الكالسيوم Calcium Sulphate (الأنهيدريت Anhydrite) إلى كبريتات كالسيوم متموء (الجبس) على النحو التالى :
أنهيدريت + ماء = جبس. =
CaSO4+2hO Co SO4 + 2Ho
أما فى حالة السليكات ومعادن الأكاسيد، فتتحول نتيجة عملية التموء إلى سيليكات أو أكاسيد مائية، وفى حالة السيليكات عادة ما نجد أن عملية التموء يصاحبها تحلل مائى، ومن أمثلة هذا التموء ما يتم من تحول أكاسيد الحديد إلى هيدروكسيد الحديد Iron Hydroxide، وما يعنينا من كل ما سبق هو التعرف على أن المعادن المتمؤة عادة ما تكون أقل مقاومة لعمليات التعرية من المعادن الأصلية غير المتموئة .
يتبع في الأسفل