جيولوجيا
Geology
Geology
كلمة معرَّبة مكونة من مقطعين يونانيين هما «جيو Geo» وتعنى الأرض، و«لوجيا» من Logos بمعنى علم، فكلمة جيولوجيا تعنى علم الأرض. وتضم الأفرع الكلاسيكية لعلم الجيولوجيا أربع مجاميع من العلوم الاختصاصية، تعالج كل مجموعة منها جانباً خاصاً من الأرض: علوم خاصة بمكونات القشرة الأرضية هي علم البلورات Crystallography وعلم المعادن Mineralogy وعلم الصخور Petrology وعلم الجيوكيمياء Geochemistry. وعلوم تختص بدراسة التراكيب الجيولوجية، وهي: الجيولوجيا البنائية Structural geology، وعلم الحركات الأرضية (جيوتكتونيك) Geotectonics. وهناك علوم خاصة بتاريخ تطور القشرة الأرضية، هي: علم الحفريات Paleontology، وعلم الطبقات (استراتجرافيا) Stratigraphy، وعلم البيئة القديمة Paleoecology، وعلم الجغرافيا القديمة Paleogeography، والجيولوجيا التاريخية Historical geology. وتختص المجموعة الرابعة من الأفرع الكلاسيكية لعلم الجيولوجيا بدراسة تضاريس سطح الأرض، وتشمل علم الجيومورفولوجيا Geomorphology، وعلم المساحة Surveying، والجيولوجيا الفيزيائية Physical geology.
بعد التطور الكبير في العلوم عامة، وفي الجيولوجيا بفروعها الكلاسيكية، ظهرت مجموعة من العلوم الجيولوجية التطبيقية، تعتمد على الأسس النظرية لفروع الجيولوجيا الكلاسيكية، وجيولوجيا النفط Petroleum geology، وجيولوجيا المياه Hydrogeology، وجيولوجيا المناجم Mining geology، والجيولوجيا الهندسية Engineering geology، وعلم الزلازل Seismology، وعلم البراكين Volcanology، وعلم المحيطات Oceanography، وجيولوجيا البحار Marine geology، وعلم المناخ Climatology، وعلم التربة Pedology، والجيولوجيا الكونية Cosmic geology، وعلم الكواكب Planetology، وعلم الفك Astronomy، وجيولوجيا الفضاء Space geology، والاستشعار من البعد Remote sensing، والجيولوجيا البيئية Environmental geology، والجيولوجيا الشرعية Forensic geology، والجيولوجيا الطبية Medical geology.
بعد التطور الكبير في العلوم عامة، وفي الجيولوجيا بفروعها الكلاسيكية، ظهرت مجموعة من العلوم الجيولوجية التطبيقية، تعتمد على الأسس النظرية لفروع الجيولوجيا الكلاسيكية، وجيولوجيا النفط Petroleum geology، وجيولوجيا المياه Hydrogeology، وجيولوجيا المناجم Mining geology، والجيولوجيا الهندسية Engineering geology، وعلم الزلازل Seismology، وعلم البراكين Volcanology، وعلم المحيطات Oceanography، وجيولوجيا البحار Marine geology، وعلم المناخ Climatology، وعلم التربة Pedology، والجيولوجيا الكونية Cosmic geology، وعلم الكواكب Planetology، وعلم الفك Astronomy، وجيولوجيا الفضاء Space geology، والاستشعار من البعد Remote sensing، والجيولوجيا البيئية Environmental geology، والجيولوجيا الشرعية Forensic geology، والجيولوجيا الطبية Medical geology.
الجيولوجيا عند العرب:
كانت جماعة إخوان الصفا (941 ـ 982 م)، في البصرة أول جمعية علمية معروفة في التاريخ، وكانوا رواداً في إشارتهم إلى السطح التحااتي erosional surface فهم الذين أطلقوا عليه اسم «صفصف»، ونسبت هذه الفكرة بعد ذلك بعدة قرون إلى العالم الأمريكي دافيز (Davis 1909م). وقد تناول إخوان الصفا في رسائلهم ظاهرة تطور البحيرات وعمليات النقل بفعل عوامل الرياح والأنهار، وتطرقوا إلى التجوية وعواملها ومما جاء في رسائلهم «الأودية والأنهار كلها تجرى من الجبال والتلال وتمر في مسيلها وجريانها نحو البحار والآجام والغدران» وجاء أيضاً في رسائلهم أن «الجبال من شدة إشراق الشمس والقمر والكواكب عليها بطول الزمن والدهور تنشف رطوبتها وتزداد جفافاً ويبساً وتتقطع وتتكسر وتصير أحجاراً أو صخوراً أو حصى ورمالاً ثم إن الأمطار والسيول تحط تلك الصخور والرمال إلى بطون الأودية والأنهار، ويحمل ذلك شدة جريانها إلى البحار والغدران والأجسام. ومن أهم إنجازات جماعة إخوان الصفا ما جاء في رسالتهم التاسعة عشرة بشأن أنواع الجبال، ففي هذه الرسالة أول تقسيم للجبال بحسب تكوينها الصخرى، وقد كان لهذا الاتجاه في تقسيم الجبال أهمية كبرى في تحديد مجرى الفكر الجيولوجي في القرن الثامن عشر في أوروبا.
الجيولوجيا في العصر الحديث:
ابتدأ التفكير الجدّي في المسائل الجيولوجية في منتصف القرن السابع عشر حينما قدم الطبيب الدانمركي الذي كان يعيش في مدينة فلورنسا في إيطاليا نيقولا ستينو Nicolaus Steno (1638 ـ 1686 م) أفكاره فيما يتعلق بالجبال وتكونها، وكان هذا العالم يعتبر أن هناك ثلاثة أنواع من الجبال هي الجبال البركانية والجبال المتكونة عن عوامل التعرية والجبال التي تكونت نتيجة لحركات رفع وانهيار للطبقات الأرضية أي الجبال التي تكونت نتيجة للتصدع.
أما العالم الإيطالي جيوفاني أردوينو Giovanni Arduino (1714 ـ 1795 م) فكان يقسم الجبال إلى ثلاثة مجاميع، والصخور المكونة للأرض إلى أربعة أنواع بما فيها المجاميع الثلاثة من الجبال، وكان أردوينو يميز الجبال بحسب الصخور التي تكونها وتعتبر النتائج التي توصل إليها أردوينوهي الأساس في التسمية المستعملة حتى الآن عند بعض الجيولوجيين في تقسيم الزمن الجيولوجي إلى الحق الأول Primary Era والحقب الثاني Secondary Era والحقب الثالث Tertiary Era والحقب الرابع Quaternary Era. وتعتبر دراسات أردوينو نقطة انتقال مهمة في تطوير علم الجيولوجيا.
ثم انتقل مركز ثقل الأبحاث الجيولوجية من إيطاليا إلى ألمانيا وانجلترا، وكان في ألمانيا عدد من الجيولوجيين البارزين مثل يوهان جوتلوب لهمان Johann Gottlob Lehmann (1719 ـ 1767) وبيترسيمون بالاس Peter Simon Pallas (1741 ـ 1811) الفرنسي الأصل الألماني الجنسية، وجورج كريستيان فوكسيل George Christian Fuchsel (1722 ـ 1776) وقد أضافوا ملاحظات هامة لتقسيم الصخور الذي كان يتبعه العالم أردوينو. وبرز أيضاً العالم الألماني إبراهام جوتلوب فيرنر Abraham Gottlob Werner (1750 ـ 1817)، وقد حوِّر فيرنر تقسيم أردوينو وأتباعه للصخور وكشف عن خمسة أنواع من الجبال المنقولة والجبال البركانية. وقد اشتهر فيرنر وأتباعه في تاريخ علم الجيولوجيا باسم النيتونيين Neptunists إشارة إلى نبتيون إله البحر عند الإغريق، لأنهم كانوا يعتقدون أن معظم الصخور أصلها من البحر. وكان العالم الاستكتلندي جيمس هاتون James Hutton (1726 ـ 1797) من أبرز الشخصيات الجيولوجية، وكانت ملاحظاته هي الأساس التي تمكن بواسطتها من وضعه لنظرية الوتيرة الواحدة Uniformitarianism التي تنص على أن الحاضر مفتاح الماضي، وهذه النظرية هي الشرارة التي فتحت وعى العلماء لوضع الأسس الحديثة لفهم تاريخ الأرض.
ويعتبر العالم الفرنسي البارون جورج ليوبولدكوفييه Baron Georges Cuvier (1769 ـ 1832) مؤسس علم تصنيف الفقاريات والحفريات الفقارية، وشيفالييه جان باتست دو لامارك Chevalier Jean Baptiste De Lamarck (1744 ـ 1829 م) مؤسس علم الحفريات اللافقارية.
ويعتبر المساح البريطاني وليم سميث William Smith (1769 ـ 1839 م)، أول من فكر في استخدام الحفريات لمعرفة طبقات الأرض وقد نتج عن ذلك تقسيم صخور القشرة الأرضية إلى نظم أو مجموعات، كل نظام يمثل صخوراً تكونت في فترة زمنية محددة من تاريخ الأرض. وتمكن الجيولوجيون الأوروبيون في الفترة من 1822 إلى 1879 م من ترتيب معظم صخور القشرة الأرضية الحاوية للحفريات في عمود جيولوجي Geologic Column.
ويعتبر حسن صادق (1891 ـ 1949 م) رائد الجيولوجيا في مصر في العصر الحديث. وكان إماماً وحجة في الجيولوجيا المصرية وله فيها مؤلفات وبحوث وخرائط لا تزال من أثمن المراجع للمؤلفين والباحثين.
أما العالم الإيطالي جيوفاني أردوينو Giovanni Arduino (1714 ـ 1795 م) فكان يقسم الجبال إلى ثلاثة مجاميع، والصخور المكونة للأرض إلى أربعة أنواع بما فيها المجاميع الثلاثة من الجبال، وكان أردوينو يميز الجبال بحسب الصخور التي تكونها وتعتبر النتائج التي توصل إليها أردوينوهي الأساس في التسمية المستعملة حتى الآن عند بعض الجيولوجيين في تقسيم الزمن الجيولوجي إلى الحق الأول Primary Era والحقب الثاني Secondary Era والحقب الثالث Tertiary Era والحقب الرابع Quaternary Era. وتعتبر دراسات أردوينو نقطة انتقال مهمة في تطوير علم الجيولوجيا.
ثم انتقل مركز ثقل الأبحاث الجيولوجية من إيطاليا إلى ألمانيا وانجلترا، وكان في ألمانيا عدد من الجيولوجيين البارزين مثل يوهان جوتلوب لهمان Johann Gottlob Lehmann (1719 ـ 1767) وبيترسيمون بالاس Peter Simon Pallas (1741 ـ 1811) الفرنسي الأصل الألماني الجنسية، وجورج كريستيان فوكسيل George Christian Fuchsel (1722 ـ 1776) وقد أضافوا ملاحظات هامة لتقسيم الصخور الذي كان يتبعه العالم أردوينو. وبرز أيضاً العالم الألماني إبراهام جوتلوب فيرنر Abraham Gottlob Werner (1750 ـ 1817)، وقد حوِّر فيرنر تقسيم أردوينو وأتباعه للصخور وكشف عن خمسة أنواع من الجبال المنقولة والجبال البركانية. وقد اشتهر فيرنر وأتباعه في تاريخ علم الجيولوجيا باسم النيتونيين Neptunists إشارة إلى نبتيون إله البحر عند الإغريق، لأنهم كانوا يعتقدون أن معظم الصخور أصلها من البحر. وكان العالم الاستكتلندي جيمس هاتون James Hutton (1726 ـ 1797) من أبرز الشخصيات الجيولوجية، وكانت ملاحظاته هي الأساس التي تمكن بواسطتها من وضعه لنظرية الوتيرة الواحدة Uniformitarianism التي تنص على أن الحاضر مفتاح الماضي، وهذه النظرية هي الشرارة التي فتحت وعى العلماء لوضع الأسس الحديثة لفهم تاريخ الأرض.
ويعتبر العالم الفرنسي البارون جورج ليوبولدكوفييه Baron Georges Cuvier (1769 ـ 1832) مؤسس علم تصنيف الفقاريات والحفريات الفقارية، وشيفالييه جان باتست دو لامارك Chevalier Jean Baptiste De Lamarck (1744 ـ 1829 م) مؤسس علم الحفريات اللافقارية.
ويعتبر المساح البريطاني وليم سميث William Smith (1769 ـ 1839 م)، أول من فكر في استخدام الحفريات لمعرفة طبقات الأرض وقد نتج عن ذلك تقسيم صخور القشرة الأرضية إلى نظم أو مجموعات، كل نظام يمثل صخوراً تكونت في فترة زمنية محددة من تاريخ الأرض. وتمكن الجيولوجيون الأوروبيون في الفترة من 1822 إلى 1879 م من ترتيب معظم صخور القشرة الأرضية الحاوية للحفريات في عمود جيولوجي Geologic Column.
ويعتبر حسن صادق (1891 ـ 1949 م) رائد الجيولوجيا في مصر في العصر الحديث. وكان إماماً وحجة في الجيولوجيا المصرية وله فيها مؤلفات وبحوث وخرائط لا تزال من أثمن المراجع للمؤلفين والباحثين.
الأحجار الكريمة وشبه الكريمة
FGemstones Semi-precious
هي المعادن والصخور النادرة الوجود التي تتميز بقوة الاحتمال والخمول الكيميائي، والجمال اللافت للنظر، ومعظمها له درجات صلادة تقع بين 7 و10 حسب مقياس «موه» لقياس الصلاة. وتتميز الأحجار الكريمة بخاصية مهمة هي اللون Colour وعرض الألوان Play of colours. وبهذه الخاصية يصدر المعدن ألواناً مختلفة في تتابع سريع عندما يدار المعدن ببطء أو عندما نحرك العين بالنسبة إلى المعدن ذات اليمين أو ذات اليسار، مثال ذلك معدن الألماس الذي يعطى عرضاً للألوان نتيجة لقوة التشتت الضوئي dispersion في معدن الألماس. وتتميز الأحجار الكريمة كذلك بخاصية الأوبالية Opalescence التي يظهرها معدن الأوبال، وتنتج الألوان المتلألئة من الانعكاس الداخلي للمعدن، وكذلك خاصية عين الهر Chatoyancy التي تظهر في معدن الأجيت agate، وهي ظهور بريق متموج يتغير لونه وتتغير شدته باختلاف اتجاه النظر. وبعض الأحجار الكريمة لها خاصية التضوء Luminscence أي أن المعدن يصدر عنه ضوء، وخاصية التفلور Fluorite الذي تبدى بعض أنواعه هذه الخاصية. أما إذا استمرت ألوان الضوء عقب زوال المؤثر فإنها تعرف باسم التفسفر Phosphorescence. وقد لوحظت خاصية التفسفر عندما تعرضت بعض المعادن لضوء الشمس، فلما نقلت إلى حجرة مظلمة أظهرت ألواناً ساطعة جذابة. ومعظم الأحجار الكريمة، الذي يترتب عليه انعكاس كمية من الضوء الساقط على أوجه البلورة أكثر من تلك التي تنعكس على أوجه البلورات ذات معامل الانكسار المنخفض، وتعد صناعة قطع الأحجار الكريمة من الفنون العلمية الراقية التي تتطلب ذوقاً رفيعاً. وهناك أحجار شبه كريمة Semi- precious، ليست لها القيمة التي للألماس، ومنها الياقوت الأصفر (التوباز) Topaz. ومعظم التوباز الذي يبيعه تجار المجوهرات ليس توبازا حقيقيا لكنه ضرب من الكوارتز الأصفر، ويميز بينه وبين التوباز الحقيقي: أن الأخير له خاصية التكهرب بالاحتكاك، كما أنه أعلى صلادة من الكوارتز وأكبر كثافة كذلك. وأشهر مواطن استخراج التواباز البرازيل وجبال الأورال في روسيا.
وهناك أيضاً التورمالين Tourmaline، ودرجة صلادته 5ر7 تقريباً وتوجد منه ثلاثة ضروب هي: الزبرجد السيلونى وهو التورمالين الأصفر Cylonese peridot، والزمرد البرازيلي ولونه أخضر Brazilian emerald، وهناك ضرب لونه بني. وأهم مواطن استخراج التورمالين البرازيل ومدغشقر وسيلان. ومن أهم الأحجار شبه الكريمة العقيق الأحمر (الجارنت Garnet)، وصلادته حوالي سبعة، ومعامل انكسار الضوء فيه 75ر1، والبلورات الكاملة لها قيمة كبيرة، وقد تتخذ البلورات ألواناً عديدة، منها الأخضر والأصفر والأحمر، لكن أشهرها على الإطلاق الجارنت الأحمر. ومن الأحجار شبه الكريمة الزبرجد Peridot وتركيبه الكيميائي سليكات المغنسيوم والحديد، وصلادته حوالي 7، ومعامل انكسار الضوء فيه 7ر1، وهو ضرب من معدن الأوليفين المعروف، لكن لونه صاف جميل نتيجة لوجود الحديد به في حالة الحديدوز، ويوجد الزبرجد في جزيرة سان جونز أو جزيرة الزبرجد بالبحر الأحمر، كذلك يوجد في منطقة جبل زبارا جنوب مدينة القصر بالصحراء الشرقية المصرية.
أما الفيروز Turquoise الذي تبلغ صلادته 6، فيوجد في نيسابور بإيران كما يوجد بالمكسيك وأريزونا وروسيا. ويوجد في مصر في بعض صخور الحجر الرملي من العصر الكربوني في عدة أماكن من وسط سيناء، حتى أن شبه جزيرة سيناء كانت تسمى قديماً أرض الفيروز.
هناك أيضاً حجر القمر Moonstone الذي يعتبر ضرباً من معدن الميكروكلين، وحجر اللازورد Lapis-lazuli الذي يوجد على هيئة حبيبات دقيقة منتشرة في بعض الأحجار الجيرية المتبلورة المتحولة، وأحسن عيناته تأتي من أفغانستان ومن سيبريا.
وهناك أيضاً التورمالين Tourmaline، ودرجة صلادته 5ر7 تقريباً وتوجد منه ثلاثة ضروب هي: الزبرجد السيلونى وهو التورمالين الأصفر Cylonese peridot، والزمرد البرازيلي ولونه أخضر Brazilian emerald، وهناك ضرب لونه بني. وأهم مواطن استخراج التورمالين البرازيل ومدغشقر وسيلان. ومن أهم الأحجار شبه الكريمة العقيق الأحمر (الجارنت Garnet)، وصلادته حوالي سبعة، ومعامل انكسار الضوء فيه 75ر1، والبلورات الكاملة لها قيمة كبيرة، وقد تتخذ البلورات ألواناً عديدة، منها الأخضر والأصفر والأحمر، لكن أشهرها على الإطلاق الجارنت الأحمر. ومن الأحجار شبه الكريمة الزبرجد Peridot وتركيبه الكيميائي سليكات المغنسيوم والحديد، وصلادته حوالي 7، ومعامل انكسار الضوء فيه 7ر1، وهو ضرب من معدن الأوليفين المعروف، لكن لونه صاف جميل نتيجة لوجود الحديد به في حالة الحديدوز، ويوجد الزبرجد في جزيرة سان جونز أو جزيرة الزبرجد بالبحر الأحمر، كذلك يوجد في منطقة جبل زبارا جنوب مدينة القصر بالصحراء الشرقية المصرية.
أما الفيروز Turquoise الذي تبلغ صلادته 6، فيوجد في نيسابور بإيران كما يوجد بالمكسيك وأريزونا وروسيا. ويوجد في مصر في بعض صخور الحجر الرملي من العصر الكربوني في عدة أماكن من وسط سيناء، حتى أن شبه جزيرة سيناء كانت تسمى قديماً أرض الفيروز.
هناك أيضاً حجر القمر Moonstone الذي يعتبر ضرباً من معدن الميكروكلين، وحجر اللازورد Lapis-lazuli الذي يوجد على هيئة حبيبات دقيقة منتشرة في بعض الأحجار الجيرية المتبلورة المتحولة، وأحسن عيناته تأتي من أفغانستان ومن سيبريا.
الألماس
Diamond
Diamond
أشهر الأحجار الكريمة على الإطلاق، وهو معدن يتكون من عنصر الكربون الحر يتبلور على صورة ثماني الأوجه octahedron أو ذي الأثني عشر وجها Dodecahedron في فصيلة المكعب cubic. والهند وجنوب أفريقيا والبرازيل أكبر المصادر العالمية لإنتاج الألماس. وبجانب أهمية الألماس بوصفه حجراً كريماً، فإن له استخدامات مهمة في الصناعة في كونه مادة ثاقبة وقاطعة. وترجع روعته بجانب صلادته العالية إلى معامل انكسار الضوء العالي فيه؛ إذ يبلغ أكثر من 2,4 بينما في الزجاج يساوي 1,5، وهذه الخاصية هي التي تسبب لمعان الألماس وبريقه الخاطف. وهناك نماذج من القطع الصناعي للألماس أشهرها قطع البرلنتى Brilliant cut، والقطع المتدِّرج Step-cut. وأثمن عينات الألماس هي التي يكون لها لون ضارب إلى الزرقة الخفيفة وتليها فيالقيمة الأنواع الشفافة. ويعد اللون الأصفر الخافت أكثر العيوب التي تقلل من قيمة الألماس، وأقل أنواعه قيمة هي الأنواع الرمادية أو السوداء.
هناك ألماسات مشهورة على مستوى التاريخ والعالم، لعل أكثرها قيمة وشهرة ألماسة المغول الكبيرة Great Mongul، وهذه الألماسة ضخمة ولا يعرف وزنها تماماً، وكانت في حوزة أباطرة الهندستان وفقدت، ولم يعثر لها على أثر حتى الآن. أما بلّورة جبل النور Koh-i- noor التي تزن 108 قراريط، والتي استخرجت من الهند فقد توارثها أباطرة كثيرون حتى آلت أخيراً إلى بريطانيا وأصبحت دُرّة التاج البريطاني. هناك أيضاً ألماسة نجم الجنوب Star of South ويبلغ وزنها 108 قراريط، واستخرجت من مناجم البرازيل. أما أضخم ألماسة معروفة فهي الكولنيان The Kullinian التي استخرجت من مناجم جنوب أفريقا ويبلغ وزنها 3250 قيراطاً (رطل وست أوقيات)، وقطعت إلى ألماستين فريدتين إحداهما تزن 530 قيراطاً والأخرى 317 قيراطاً إلى جانب مائة ألماسة صغيرة.
هناك ألماسات مشهورة على مستوى التاريخ والعالم، لعل أكثرها قيمة وشهرة ألماسة المغول الكبيرة Great Mongul، وهذه الألماسة ضخمة ولا يعرف وزنها تماماً، وكانت في حوزة أباطرة الهندستان وفقدت، ولم يعثر لها على أثر حتى الآن. أما بلّورة جبل النور Koh-i- noor التي تزن 108 قراريط، والتي استخرجت من الهند فقد توارثها أباطرة كثيرون حتى آلت أخيراً إلى بريطانيا وأصبحت دُرّة التاج البريطاني. هناك أيضاً ألماسة نجم الجنوب Star of South ويبلغ وزنها 108 قراريط، واستخرجت من مناجم البرازيل. أما أضخم ألماسة معروفة فهي الكولنيان The Kullinian التي استخرجت من مناجم جنوب أفريقا ويبلغ وزنها 3250 قيراطاً (رطل وست أوقيات)، وقطعت إلى ألماستين فريدتين إحداهما تزن 530 قيراطاً والأخرى 317 قيراطاً إلى جانب مائة ألماسة صغيرة.
البازلت
Basalt
Basalt
صخر بركاني دقيق التحبب يرتكب أساساً من البلاجيوكليز الكلسى (غالباً لابرادوريت)، والبيروكسين وكمية ضئيلة نسبياً من المعادن القاتمة (ماجنتيت وإلمنيت) . وقد يحتوي الصخر على كميات متفاوتة من الأوليفين أو النيفيلين أو الكوارتز أو السبينل. ويتميز البازلت بأنسجة البورفيرى والأوفيتى وتحت الأوفيتى والفاريوليتى. وصخر البازلت أكثر الصخور انتشاراً على سطح الأرض ويوجد في البيئات التكتونية التالية:
1ـ سلاسل الجبال المغمورة في قعور المحيطات ووسطها التي تعرف باسم الأعراف المحيطية Mid ocean Ridge Basins. وأحياناً تظهر بعض القمم البركانية فوق سطح البحر مكونة جزراً، وأشهرها وأكبرها جزيرة أيسلند البازلتية.
2 ـ الجزر المحيطة Oceanic Islands، مثل جزر هاواي والكنارى البازلتية.
3 ـ الحدود القارية الأوروجينية وأقواس الجزر Orogenic continental areas # island arcs، مثال ذلك جزر اليابان والفلبين وإندونيسيا.
4 ـ البراكين القارّية داخل القارات والبعيدة عن نُطُق الانزلاق Continental basalts. وهذه الصخور تنتشر في جنوب أفريقيا وجنوب أمريكا وشمال استراليا. كما توجد أيضاً في مناطق الأخاديد مثل أخاديد شرق أفريقيا وأوسلو والراين.
5 ـ البازلت الأركى Archaean basalt حيث تغطى صخور البازلت مساحات كبيرة من دروع الحق الأركى مثل الدرع الأفريقي والدرع الكندى ودائماً تكون هذه الصخور متحولة إلى مرتبة الجرين شست أو الأمفيبوليت وتعرف بأحزمة الصخور الضخراء Greenstone belts.
وينقسم البازلت على أساس تركيبه المعدني ثلاثة أقسام رئيسية هي:
1 ـ الثولييت Tholeiite أو البازلت الثولييتى Tholeiitic basalt الذي يتركب من البلاجيوكليز الكلسى والبيروكسين الفقير في الكالسيوم.
2 ـ البازلت الأوليفينى القلى Alkali olivine basalt يتركب من الللاجيوكليز الكلسى والبيروكسين الكلسى (الأوجيت) والأوليفين والنيفيلين بالإضافة إلى معدنى الماجنتيت والإلمنيت ويتميز هذا الصخر باحتوائه على كمية كبيرة نسبياً من العناصر القلوية خاصة الصوديوم.
3 ـ البازلت الغنى بالألومينا High - Alumina basalt الذي يتميز باحتوائه على كمية كبيرة من البلاجيوكليز والألومينا.
وبالإضافة إلى أن البازلت يغطى معظم أجزاء القشرة المحيطية وأجزاء من القشرة القارية فإنه يغطى أيضاً مساحات كبيرة من سطح القمر وأسطح بعض الكواكب مثل الزهرة وعطارد، كما يدخل البازلت في تركيب بعض النيازك Meteorites. وعلى هذا فإن البازلت يعد أكثر الصخور شيوعاً على الإطلاق.
1ـ سلاسل الجبال المغمورة في قعور المحيطات ووسطها التي تعرف باسم الأعراف المحيطية Mid ocean Ridge Basins. وأحياناً تظهر بعض القمم البركانية فوق سطح البحر مكونة جزراً، وأشهرها وأكبرها جزيرة أيسلند البازلتية.
2 ـ الجزر المحيطة Oceanic Islands، مثل جزر هاواي والكنارى البازلتية.
3 ـ الحدود القارية الأوروجينية وأقواس الجزر Orogenic continental areas # island arcs، مثال ذلك جزر اليابان والفلبين وإندونيسيا.
4 ـ البراكين القارّية داخل القارات والبعيدة عن نُطُق الانزلاق Continental basalts. وهذه الصخور تنتشر في جنوب أفريقيا وجنوب أمريكا وشمال استراليا. كما توجد أيضاً في مناطق الأخاديد مثل أخاديد شرق أفريقيا وأوسلو والراين.
5 ـ البازلت الأركى Archaean basalt حيث تغطى صخور البازلت مساحات كبيرة من دروع الحق الأركى مثل الدرع الأفريقي والدرع الكندى ودائماً تكون هذه الصخور متحولة إلى مرتبة الجرين شست أو الأمفيبوليت وتعرف بأحزمة الصخور الضخراء Greenstone belts.
وينقسم البازلت على أساس تركيبه المعدني ثلاثة أقسام رئيسية هي:
1 ـ الثولييت Tholeiite أو البازلت الثولييتى Tholeiitic basalt الذي يتركب من البلاجيوكليز الكلسى والبيروكسين الفقير في الكالسيوم.
2 ـ البازلت الأوليفينى القلى Alkali olivine basalt يتركب من الللاجيوكليز الكلسى والبيروكسين الكلسى (الأوجيت) والأوليفين والنيفيلين بالإضافة إلى معدنى الماجنتيت والإلمنيت ويتميز هذا الصخر باحتوائه على كمية كبيرة نسبياً من العناصر القلوية خاصة الصوديوم.
3 ـ البازلت الغنى بالألومينا High - Alumina basalt الذي يتميز باحتوائه على كمية كبيرة من البلاجيوكليز والألومينا.
وبالإضافة إلى أن البازلت يغطى معظم أجزاء القشرة المحيطية وأجزاء من القشرة القارية فإنه يغطى أيضاً مساحات كبيرة من سطح القمر وأسطح بعض الكواكب مثل الزهرة وعطارد، كما يدخل البازلت في تركيب بعض النيازك Meteorites. وعلى هذا فإن البازلت يعد أكثر الصخور شيوعاً على الإطلاق.
البترول (النفط)
يعتبر زيت البترول من أهم مصادر الطاقة في هذا العصر، بل هو واحد من أهم مقومات الحضارة الحديثة للإنسان؛ فهو يستخدم وقوداً في مختلف الصناعات ويستعمل في تسيير وسائل النقل والمواصلات، كما يستعمل في الزراعة وفي التدفئة وفي توليد الكهرباء. كذلك تستخدم بعض مكونات البترول في صناعة عشرات من المواد الكيميائية المهمة مثل اللدائن والأصباغ والأدوية والألياف الصناعية.
وقد عرف الإنسان زيت البترول منذ قديم الزمان، فعرفه الفرس منذ نحو 4000 سنة مضت، واستخدموا الأسفلت الناتج منه في تثبيت أحجار المعابد وأسوار المدن. ويعتقد أن «نار المجوس» نتجت عن اشتعال بعض أبخرة البترول والغاز الطبيعي عند خروجها من بعض الشقوق وفي قشرة الأرض، ولذلك اعتبرها المجوس ناراً مقدسة لا تطفىء أبداً. ويحدثنا الرحالة الإيطالى الشهير «ماركو بولو» أنه شاهد وهو في طريقه إلى الصين زيتا أسود يخرج من الأرض في منطقة باكو، وقد أصبحت هذه المنطقة فيما بعد من أغنى مناطق البترول. كذلك ذكر المستكشفون الأوال لقارة أمريكا الشمالية أنهم وجدوا زيتا أسود يخرج من شقوق في سطح الأرض ويكون بركا ضحلة كريهة الرائحة. وقد عرف العرب البترول منذ زمن بعيد وأطلقوا عليه اسم «النفط» لأنه كان يحدث بثوراً في جلد الإنسان.
وقد تم حفر أول بئر في الولايات المتحدة عام 1806، وكان الهدف من حفرها هو الحصول على المياه الجوفية، ولكن القائمين على الحفر فوجئوا بخروج زيت أسود مع الماء، وضاقوا به لأنه كريه الرائحة ويلوث الماء وكان ما يحيط بهم. ولم يكن الناس يعرفون إلا نوعين من الوقود هما الخشب والفحم. ولم يكن هناك وقود سائل إلا بعض الزيوت التي تنتج من تقطير الفحم، وكانت تعرف باسم كيروسين، وهي مشتقة من كلمة «Kero» في اللغة الإغريقية وتعنى الشمع. وقد تبين بعد ذلك أن زيت البترول قابل للاشتعال، وأن الطاقة الناتجة منه تعادل الطاقة الناتجة من كيروسين الفحم ولذلك ازداد الطلب على البترول. وقد كانت أغلب الآبار التي يستخرج منها هذا الزيت تقع حول مدينة «تيتوس فيل» بولاية بنسلفانيا ـ وقد تم بعد ذلك حفر أول بئر إنتاجية بها عام 1859 بواسطة «إدوين دريك»، وكان ذلك بمثابة مولد صناعة البترول. وكان عمق الآبار لا يزيد على 20 متراً، وبلغ إنتاج الولايات المتحدة من البترول عام 1860 نحو ألفي برميل، وهو رقم لا يقارن بما يتم إنتاجه اليوم من البترول والذي يصل إلى عدة ملايين من البراميل في اليوم الواحد.
المواد الأولية المستخرجة من البترول والغاز الطبيعي:
يتم تقطير البترول، وفصل مكوناته في معامل التكرير بعملية تسمى التقطير التجزيئي، والجدول التالي يوضح النواتج الرئيسية لتكرير البترول.
تلاحظ من الجدول أن كل ناتج من نواتج عملية التقطير هو عبارة عن مخلوط من عدة مركبات (لاحظ مدى عدد ذرات الكربون ودرجة الغليان)، لذلك تجري عملية تقطير مرة أخرى للنواتج السابقة لفصل مكونات كل منها، فمثلاً يمكن إعادة تقطير الجازولين (مخلوط أولي) إلى مكونات شبه نقية حيث نحصل على الإيثر البترولي، والبنزين، واللجروين.
بعد فصل المكونات الرئيسة للبترول والغاز الطبيعي، يحتاج كثير من هذه المركبات إلى معالجة حرارية للحصول على مواد أخرى أكثر استخداماً في مجال الصناعة. وإذا ما أجريت هذه العملية على الألكانات سميت (بالتكسير الحراري). كما يمكن معالجة الإيثان والبروبان حرارياً لتكوين بعض الألكينات مثل الإيثين والبروبين.
وقد عرف الإنسان زيت البترول منذ قديم الزمان، فعرفه الفرس منذ نحو 4000 سنة مضت، واستخدموا الأسفلت الناتج منه في تثبيت أحجار المعابد وأسوار المدن. ويعتقد أن «نار المجوس» نتجت عن اشتعال بعض أبخرة البترول والغاز الطبيعي عند خروجها من بعض الشقوق وفي قشرة الأرض، ولذلك اعتبرها المجوس ناراً مقدسة لا تطفىء أبداً. ويحدثنا الرحالة الإيطالى الشهير «ماركو بولو» أنه شاهد وهو في طريقه إلى الصين زيتا أسود يخرج من الأرض في منطقة باكو، وقد أصبحت هذه المنطقة فيما بعد من أغنى مناطق البترول. كذلك ذكر المستكشفون الأوال لقارة أمريكا الشمالية أنهم وجدوا زيتا أسود يخرج من شقوق في سطح الأرض ويكون بركا ضحلة كريهة الرائحة. وقد عرف العرب البترول منذ زمن بعيد وأطلقوا عليه اسم «النفط» لأنه كان يحدث بثوراً في جلد الإنسان.
وقد تم حفر أول بئر في الولايات المتحدة عام 1806، وكان الهدف من حفرها هو الحصول على المياه الجوفية، ولكن القائمين على الحفر فوجئوا بخروج زيت أسود مع الماء، وضاقوا به لأنه كريه الرائحة ويلوث الماء وكان ما يحيط بهم. ولم يكن الناس يعرفون إلا نوعين من الوقود هما الخشب والفحم. ولم يكن هناك وقود سائل إلا بعض الزيوت التي تنتج من تقطير الفحم، وكانت تعرف باسم كيروسين، وهي مشتقة من كلمة «Kero» في اللغة الإغريقية وتعنى الشمع. وقد تبين بعد ذلك أن زيت البترول قابل للاشتعال، وأن الطاقة الناتجة منه تعادل الطاقة الناتجة من كيروسين الفحم ولذلك ازداد الطلب على البترول. وقد كانت أغلب الآبار التي يستخرج منها هذا الزيت تقع حول مدينة «تيتوس فيل» بولاية بنسلفانيا ـ وقد تم بعد ذلك حفر أول بئر إنتاجية بها عام 1859 بواسطة «إدوين دريك»، وكان ذلك بمثابة مولد صناعة البترول. وكان عمق الآبار لا يزيد على 20 متراً، وبلغ إنتاج الولايات المتحدة من البترول عام 1860 نحو ألفي برميل، وهو رقم لا يقارن بما يتم إنتاجه اليوم من البترول والذي يصل إلى عدة ملايين من البراميل في اليوم الواحد.
المواد الأولية المستخرجة من البترول والغاز الطبيعي:
يتم تقطير البترول، وفصل مكوناته في معامل التكرير بعملية تسمى التقطير التجزيئي، والجدول التالي يوضح النواتج الرئيسية لتكرير البترول.
تلاحظ من الجدول أن كل ناتج من نواتج عملية التقطير هو عبارة عن مخلوط من عدة مركبات (لاحظ مدى عدد ذرات الكربون ودرجة الغليان)، لذلك تجري عملية تقطير مرة أخرى للنواتج السابقة لفصل مكونات كل منها، فمثلاً يمكن إعادة تقطير الجازولين (مخلوط أولي) إلى مكونات شبه نقية حيث نحصل على الإيثر البترولي، والبنزين، واللجروين.
بعد فصل المكونات الرئيسة للبترول والغاز الطبيعي، يحتاج كثير من هذه المركبات إلى معالجة حرارية للحصول على مواد أخرى أكثر استخداماً في مجال الصناعة. وإذا ما أجريت هذه العملية على الألكانات سميت (بالتكسير الحراري). كما يمكن معالجة الإيثان والبروبان حرارياً لتكوين بعض الألكينات مثل الإيثين والبروبين.
بركان
Volcano
Volcano
جبل أو تلّ مخروطيّ الشكل تكوّن حول فتحة فيالقشرة الأرضية متصلة بغرفة صهارية في باطن الأرض تخرج منها اللابة Lava والغازات والصخور الملتهبة. ويتكوّن البركان من أجزاء، هي المخروط Cone، والفوَّهة Crater، وقصبة البركان neck.
زلزال
Earthquake
Earthquake
هزة أرضية تحدث في مناطق معينة من القشرة الأرضية سببها انتقال موجات زلزالية في الصخور، يعتقد أن سببها المباشر هو الانكسار المفاجىء للصخور نتيجة لتعرضها للضغط أو الشد أو كليهما فيؤدّي ذلك إلى حدّ من الإجهاد يتسبب في تشوه الصخور بالكسر. وينشأ عن الزلزال ثلاثة أنواع من الموجات الزلزالية Seismic waves، هي الموجات التضاغطية السريعة الانتشار. وتسبب تشوهاً مرناً في المواد الصلبة على هيئة نبضات متتالية من التخلخل والضغط في اتجاه انتشار الموجة، وهي أولى الموجات التي تصل إلى أجهزة التسجيل، وتسمى الموجات الأولية ويرمز لها بالحرف الإنجليزي P، والنوع الثاني هو الموجات المستعرضة وتسبب ذبذبات عمودية على اتجاه انتشارها، وتسمى موجات ثانوية ويرمز لها بالحرف الإنجليزي S، والنوع الثالث موجات سطحية تنشأ من انعكاسات الموجات الزلزالية في داخل القشرة غير المتجانسة، وهي موجات بطيئة نسبياً وتصل إلى أجهزة تسجيل الزلازل بعد الموجات الأولية والثانوية. تستخدم لرصد الزلازل أجهزة حساسة تسمى السيزموجراف Seismograph.
وتقاس شدة الزلزال بوحدات مقياس رختر، وهو مقياس لوغارتمى، فمثلاً الزلزال الذي شدته تقابل وحدتين من مقياس رختر يساوي في الشدة عشرة أضعاف الزلزال الذي له شدة تقابل وحدة واحد فقط من مقياس رختر، ويتدرج المقياس في شدته من وحدة واحدة إلى ثماني وحدات.
وينشأ الزلزال من نقطة في باطن الأرض هي بؤرة الزلزال Focus والنقطة الواقعة أعلى البؤرة مباشرة على سطح الأرض تسمى نقطة فوق المركز Epicenter.
وتنتشر موجات الزلازل في جميع بقاع الأرض، لكن مصادرها تتركز في أماكن محدودة يتكرر فيها حدوث الزلازل من وقت لآخر، وهي مناطق الأحزمة الزلزالية. يوجد حزام زلزال حول المحيط الهادي يمتد من شيلي إلى بيرو إلى أمريكا الوسطى ـ المكسيك ـ كاليفورنيا ـ غرب كندا ـ ألاسكا ـ اليابان ـ الفلبين ـ إندونسيا ونيوزلندا. ويشمل الحزام الثاني: شمال أفريقيا ـ أسبانيا ـ إيطاليا ـ اليونان ـ تركيا ـ إيران ـ شمال الهند ـ بورما إلى الصين. وتوجد مناطق نشيطة زلزالياً، لكن أهميتها أقل من الحزامين الزلزاليين الأساسيين، وتنتشر هذه المناطق في المحيط المتجمد الشمالي، والمحيط الأطلسي والهندي ووسط سيبيريا وشمال وشرق أفريقيا. وتحدث الزلازل عادة في مناطق عدم الاستقرار في القشرة الأرضية. والزلازل قد تكون ضحلة، وهي التي تنشأ عند أعماق لا تزيد على ستين كيلومتراً وهي أخطر أنواع الزلازل.
قوة الزلزال بحسب مقياس رخترعدد الزلازل في العام تأثيره على المناطق المسكونة
أقل من 3,480,000لا يسجل إلا بالسيزموجراف
3,5 ـ 4,230,000يشعر به بعض الناس
4,3 ـ 4,84,800يشعر به الكثير من الناس
4,9 ـ 5,41,400يشعر به الجميع
5,5 ـ 6,1500يسبب بعض التلف في المباني
6,2 ـ 6,9100تلف شديد في المباني وتشقق في الجسور
7 ـ 7,315تلف شديد في المباني في شكل دمار جزئي
7,4 ـ 7,94دمار عظيم وانهيار شديد للمباني
اكثر من 8زلزال كل خمسة أو عشرة أعوامدمار عام شامل
وقد تكون الزلازل متوسطة العمق لا تبعد البؤرة فيها عن 300 كيلومتر، أما الزلازل العميقة وهي أقل الأنواع تدميراً وتأثيراً على القشرة الأرضية لأنها تحدث عند أعماق تصل إلى 800 كيلومتر.
ويصاحب حدوث الزلزال ظواهر جيولوجية مثل حدوث شقوق في الأرض، وهبوط في مواقع، وارتفاع في مناطق أخرى. كذلك تحدث الانزلاقات الأرضية والانهيارات الجبلية، وانفجار المياه الأرضية المختزنة في باطن الأرض، كذلك قد يعقب الزلزال تحرك الجبال الثلجية. وفي حالات نادرة قد يعقب الزلزال ثوران البركان، كما حدث في بيرو عام 1992 وكولومبيا 1993.
ويعقب الزلزال عادة عدد من الهزات التي تسمى توابع الزلزال Aftershocks قد تصل في العدد إلى مئات الهزات. وقد يستمر تأثيرها فترة طويلة قد تصل شهوراً عديدة، لكنها غالباً تكون أقل في شدتها من الزلزال الرئيسي الذي حدث أولاً.
وتقاس شدة الزلزال بوحدات مقياس رختر، وهو مقياس لوغارتمى، فمثلاً الزلزال الذي شدته تقابل وحدتين من مقياس رختر يساوي في الشدة عشرة أضعاف الزلزال الذي له شدة تقابل وحدة واحد فقط من مقياس رختر، ويتدرج المقياس في شدته من وحدة واحدة إلى ثماني وحدات.
وينشأ الزلزال من نقطة في باطن الأرض هي بؤرة الزلزال Focus والنقطة الواقعة أعلى البؤرة مباشرة على سطح الأرض تسمى نقطة فوق المركز Epicenter.
وتنتشر موجات الزلازل في جميع بقاع الأرض، لكن مصادرها تتركز في أماكن محدودة يتكرر فيها حدوث الزلازل من وقت لآخر، وهي مناطق الأحزمة الزلزالية. يوجد حزام زلزال حول المحيط الهادي يمتد من شيلي إلى بيرو إلى أمريكا الوسطى ـ المكسيك ـ كاليفورنيا ـ غرب كندا ـ ألاسكا ـ اليابان ـ الفلبين ـ إندونسيا ونيوزلندا. ويشمل الحزام الثاني: شمال أفريقيا ـ أسبانيا ـ إيطاليا ـ اليونان ـ تركيا ـ إيران ـ شمال الهند ـ بورما إلى الصين. وتوجد مناطق نشيطة زلزالياً، لكن أهميتها أقل من الحزامين الزلزاليين الأساسيين، وتنتشر هذه المناطق في المحيط المتجمد الشمالي، والمحيط الأطلسي والهندي ووسط سيبيريا وشمال وشرق أفريقيا. وتحدث الزلازل عادة في مناطق عدم الاستقرار في القشرة الأرضية. والزلازل قد تكون ضحلة، وهي التي تنشأ عند أعماق لا تزيد على ستين كيلومتراً وهي أخطر أنواع الزلازل.
قوة الزلزال بحسب مقياس رخترعدد الزلازل في العام تأثيره على المناطق المسكونة
أقل من 3,480,000لا يسجل إلا بالسيزموجراف
3,5 ـ 4,230,000يشعر به بعض الناس
4,3 ـ 4,84,800يشعر به الكثير من الناس
4,9 ـ 5,41,400يشعر به الجميع
5,5 ـ 6,1500يسبب بعض التلف في المباني
6,2 ـ 6,9100تلف شديد في المباني وتشقق في الجسور
7 ـ 7,315تلف شديد في المباني في شكل دمار جزئي
7,4 ـ 7,94دمار عظيم وانهيار شديد للمباني
اكثر من 8زلزال كل خمسة أو عشرة أعوامدمار عام شامل
وقد تكون الزلازل متوسطة العمق لا تبعد البؤرة فيها عن 300 كيلومتر، أما الزلازل العميقة وهي أقل الأنواع تدميراً وتأثيراً على القشرة الأرضية لأنها تحدث عند أعماق تصل إلى 800 كيلومتر.
ويصاحب حدوث الزلزال ظواهر جيولوجية مثل حدوث شقوق في الأرض، وهبوط في مواقع، وارتفاع في مناطق أخرى. كذلك تحدث الانزلاقات الأرضية والانهيارات الجبلية، وانفجار المياه الأرضية المختزنة في باطن الأرض، كذلك قد يعقب الزلزال تحرك الجبال الثلجية. وفي حالات نادرة قد يعقب الزلزال ثوران البركان، كما حدث في بيرو عام 1992 وكولومبيا 1993.
ويعقب الزلزال عادة عدد من الهزات التي تسمى توابع الزلزال Aftershocks قد تصل في العدد إلى مئات الهزات. وقد يستمر تأثيرها فترة طويلة قد تصل شهوراً عديدة، لكنها غالباً تكون أقل في شدتها من الزلزال الرئيسي الذي حدث أولاً.
علم التعدين
Metallurgy
يعنى هذا العلم بتركيز الخامات واستخلاص الفلزات منها وتنقيتها، ومن الجدول التالي نجد أن الفلزات توجد في خاماتها على صورة مركبات كيميائية، فالفلزات الواقعة في المجموعة الأولى والثانية في الجدول الدوري لا توجد إلا في صورة مركبات وأكثرها نشاطاً يوجد في صورة أملاح كالكلوريدات والكبريتات والكربونات وغيرها. أما الألومنيوم والفلزات الثقيلة فتوجد غالباً في صورة أكاسيد أو كبريتيدات، أما بعض الفلزات الواقعة في مجموعة العناصر الانتقالية فهي غير نشطة كيميائياً، لذلك فغالباً ما توجد في الطبيعة منفردة، أي بشكلها العنصري أكثر من وجودها في صورة مركبات، ومن أمثلتها الذهب والفضة ومجموعة البلاتين.
وتحتوي الخامات غالباً على كميات كبيرة من مواد أرضية غير مرغوب فيها كالسليكات والطفل والصخور النارية، ولكي يكون استخلاص فلز ما من خاماته ممكناً من الناحية الكيميائية وغير مكلف من الناحية الاقتصادية فلابد من تركيز الخام بالقدر المناسب، وهذا يختلف من فلز لآخر.
وتحتوي الخامات غالباً على كميات كبيرة من مواد أرضية غير مرغوب فيها كالسليكات والطفل والصخور النارية، ولكي يكون استخلاص فلز ما من خاماته ممكناً من الناحية الكيميائية وغير مكلف من الناحية الاقتصادية فلابد من تركيز الخام بالقدر المناسب، وهذا يختلف من فلز لآخر.
للامانة منقول للافادة
