الصخور المتحولة والصفائح التكتونية

الصخور المتحولة والصفائح التكتونية

تشاهد كيف تتكون أنواع الصخور المتحولة المختلفة تبعاً لإحدى نماذج الصفائح التكتونية . تشاهد في هذا النموذج كيف تغوص صفيحة محيطية أسفل صفيحة قارية حيث تتكون سلاسل الجبال وما يصاحبها من عمليات تحول عند نطاق الغوص .
ويمكنك ملاحظة أنه يتكون ثلاثة أنواع من الصخور:
المتحولة: فالبقرب من الأخدود البحري تغوص شريحة من الصفيحة المحيطية الباردة وما يعلوها من رسوبيات أسفل الصفيحة المحيطية . وتمتاز هذه المنطقة بضغط عالٍ ودرجة حرارة منخفضة لأن الصخور موصل رديء للحرارة . وفي هذه البيئة تتكون صخور متحولة تدعى الشيست الأزرق لوجود معدن الأمفيبول الأزرق الذي يدعىالغلاوكوفين(Glaucophane) .
وبغوص الصفيحة المحيطية بداخل الأستينوسفير أسفل الصفيحة القارية تزداد درجة الحرارة تدريجياً حتى تبدأ الصفيحة المحيطية الغاطسة بالإنصهار الجزئي وتبدأ الماغما بالتكون . ولأن كثافة الماغما الصاعدة أقل ودرجة حرارتها أعلى فإنها تعمل على تحويل صخور الصفيحة القارية التي تخترقها بطريقة التماس الحراري.

إذاً ينتج في مناطق القارة البعيدة عن الأخدود البحري صخور متحولة تكونت بفعل درجة الحرارة المرتفعة والضغط المنخفض كما تشاهد . ومن أمثلتها الكواتزايت والرخام الذي يشبه الهورنفليس .
أما النوع الثالث من الصخور المتحولة فينشأ عميقاً في مناطق الغوص حيث تصل الصفيحة المحيطية الغاطسة إلى عمق تكون فيه درجة الحرارة والضغط كلاهما مرتفعة كما تشاهد . وهنا تتكون صخور متحولة متورقة ( تبعاً للضغط الموجه العالي) تحتوي على معادن تبلورت عند درجات حرارة مرتفعة مثل الغارنت عالي الحرارة والسيليمانيت . ومن أمثلتها غارنت نايس وسيليمانيت نايس.
الدورة الصخرية
تجوية الصخور
ماذا يحدث للصخور النارية أو المتحولة أو حتى الرسوبية عندما تتعرض للغلاف الجوي حيث تختلف الظروف الكيميائية والفيزيائية عن ظروف تكونها؟
سوف تتفاعل المعادن المكونة لهذه الصخور مع الماء والغازات الموجودة في الغلاف الجوي وتتجاوب مع تقلبات درجات الحرارة مما يؤدي إلى حدوث تغيرات كيميائية وفيزيائية لهذه المعادن أو ما يسمى تجوية الصخور.
يمكن تعريف التجوية: هي مجمل التغيرات الفيزيائية والكيميائية التي تحدث للصخور عند تعرضها لعوامل الغلاف الجوي.
وتقسم التجوية إلى نوعين: تجوية فيزيائية . وتجوية كيميائية
التجوية الفيزيائية أو الميكانيكية:
هي تفتيت أو تكسر الصخور إلى أجزاء صغيرة بدون تغير تركيبها الكيميائي, وتتم التجوية الفيزيائية بفعل عوامل عديدة منها:

وتد الصقيع:
يدخل ماء المطر إلى الشقوق في الصخور ويملؤها , وعندما تنخفض درجات الحرارة إلى ما دون الصفر يتجمد هذا الماء. و يتحول إلى جليد, من المعلوم أن تجمد الماء يؤدي إلى ازدياد حجمه حوالي( 10%) مما يخلق ذلك ضغطاً على جوانب الشقوق كما تشاهد .
وبتكرار تجمد الماء وانصهاره في شقوق الصخور خلال عشرات بل مئات السنوات, يؤدي ذلك إلى تكسر الصخور إلى قطع صغيرة أو تجويتها فيزيائياً. وكما تشاهد, تنتقل نواتج التجوية الفيزيائية بفعل الجاذبية أسفل المنحدر وتتراكم وتكوّن كوماً يدعى منحدر الفتات الصخري.
تقشر الصخور: عند ارتفاع الصخور النارية الجوفية إلى سطح الأرض تتعرض لضغط جوي أقل بكثير من الضغط الواقع عليها وقت تبلورها بداخل القشرة الأرضية. إن نقصان هذا الضغط على هذه الصخور يساعد سطحها الخارجي على التمدد مما يعمل مع الزمن على انفصال سطحها الخارجي على شكل يشبه القشور كما تشاهد ويساعد هذا على تفتيت سطحها الخارجي أو تجويتها فيزيائياً.
التجوية الفيزيائية أو الميكانيكية:
التمدد الحراري : عندما تتعرض معادن الصخور لدرجات حرارة مرتفعة نهاراً وصيفاً فإنها تتمدد بدرجات مختلفة اعتماداً على نوع المعدن. وعند نقصان درجات الحرارة ليلاً وشتاءً فإنها تتقلص بمعدلات أخرى مختلفة, وبتكرار عمليات التمدد والتقلص على مدى مئات بل آلاف السنوات وبوجود الماء الذي يعمل على إضعاف التماسك بين المعادن, تتفتت الصخور إلى حبيبات مكونة من المعادن المختلفة كما هو الحال في الصخور الغرانيتية. أو إلى قطع صخرية صغيرة كما هو الحال في الصحاري.

نشاطات الكائنات الحية: إذا دخلت بذرة نبات إلى شق في الصخور ممتليء بالتربة فإنها وبوجود الماء تنمو وتكبر لتكون نباتاً ناضجاً, يزداد حجم جذوره لتخلق ضغطاً على جوانب الشقوق في الصخور مؤدية إلى تكسيرها كما تشاهد.

وقبل الانتقال إلى التجوية الكيميائية يجب التركيز على أن التجوية الفيزيائية تعمل على زيادة مساحة سطح الصخور عند تفتيتها بشكل يساعد عمليات التجوية الكيميائية المصاحبة أو اللاحقة على إتمام دورها. تشاهد في الرسم أنا لو بدأنا بمكعب من الصخور طول ضلعه 4 سم فإن مجموع مساحة سطوحه الستة هي 96سم2 , وإذا قمنا بقسمة كل وجه إلى أربعة أجزاء حيث ينتج لدينا ثمانية مكعبات طول ضلع كل منها 2سم ومساحة أوجهها الكلية تبلغ 192 سم2 , وبذلك يمكن الاستنتاج أن تفتيت الصخور يزيد مساحة سطوحها الخارجية مما يُفعّل التجوية الكيميائية المصاحبة أو اللاحقة.
تجوية الصخور
التجوية الكيميائية:
هي تفاعل معادن الصخور مع الماء أو الغازات الموجودة في الغلاف الجوي لتنتج معادن جديدة أو إحداث تغيرفي تركيبها الكيميائي.
أما عوامل التجوية الكيميائية فهي ما يلي:


الإذابة: يعتبر الماء مركباً قطبياً يعمل على إذابة المعادن بدرجات متفاوتة . ابتداءً من الإذابة السريعة لملح الطعام ( معدن الهالايت NaCl) إنتهاءً بالإذابة البطيئة جداً لمعدن الكوارتز ( SiO2) تشاهد هنا كيف يعمل الماء على إذابة بلورات من ملح الطعام. إذ يقترب طرف (قطب) الماء الموجب وهو ذرتا الهيدروجين من عنصر الكلور السالب الشحنة وتحيطا به وتعملان على انتزاعه من البلورة ثم امتصاصه بعيداً عنها, حيث تحيط به عدة جزيئات من الماء وبذلك يكون أيون الكلور قد أصبح في الحالة السائلة. وأيضاً تقترب أقطاب الماء السالبة من أيون الصوديوم وتحيد به وتنزعه من البلورة ثم تزيحه بعيداً وتحيط به من جميع الجهات حيث يدخل في الحالة السائلة.
أما المعادن الأخرى فهي غير قابلة للإذابة بشكل فعلي في الماء النقي. ولكن إذا كان الماء حمضي ولو بدرجة بسيطة يعمل على إذابة المعادن ولكن طبعاً بدرجات متفاوتة فلو أخذنا معدن الكالسيت CaCO3 فيمكن إذابته بشكل ملحوظ في الماء الحمضي.
فلو أضفت قطرات من حمض الهيدروكلوريك HCl للماء وصببته فوق معدن الكالسيت فإنك ستلاحظ التفاعل بخروج فقاعات من غاز ثاني أوكسيد الكربون والماء حسب المعادلة التالية :


ويمكنك أن تجرب إضافة قطرات من عصير الليمون ( حمض طبيعي ) إلى الحجر الجيري ( حجر البناء ) المكون من معدن الكالسيت وتشاهد أحد مظاهر التفاعل الواضحة وهو انطلاق غاز ثاني أوكسيد الكربون.

أما المعادن السيليكاتية فهي عموماً ضعيفة أو عديمة الذوبان في الحموض وفي الماء , وهي أيضاً تتفاوت في الذائبية فيما بينها. إذ أن أكثرها ذائبية في الحمض هو معدن الأوليفين وأقلها ذائبية هو معدن الكوارتز كما تشاهد ويأتي معدن البايروكسين بعد الأوليفين في قابليته للإذابة.
وهكذا يمكننا القول أن معدن البايروكسين مقاوم للذوبان أو التجوية الكيميائية بشكل عام أكثر من الأوليفين.
وأن البيوتاتيت مقاوم للتجوية الكيميائية أكثر من الأمفيبول ولكنه أقل استقراراً من معدن الفلسبار البوتاسي.
وبذلك يمكننا الاستنتاج بأن أكثر المعادن السيليكاتية ذائبية في الماء والمحاليل المائية هو أول المعادن المتبلورة في سلسلة باوين التفاعلية وأكثرها مقاومة للتجوية الكيميائية هو آخر المعادن المتبلورة في سلسلة باوين.
التجوية الكيميائية:
الأكسدة: هي تفاعل المعادن مع الأوكسجين وخير مثال على الأكسدة هو أكسدة المعادن المحتوية على الحديد فعنصر الحديد يتأكسد ليعطي معدن الهيماتيت Fe2O3 حسب المعادلة:


ويسرّع وجود الماء في عملية التأكسد هذه . فالمعادن السيليكاتية المحتوية على الحديد مثل الأوليفين والبايروكسين والهورنبلند تتأكسد لتكون معدن الهيماتيت الأحمر اللون.
التميه: هو تفاعل المعدن مع الماء بشكل عام. والذي يقوم بالتفاعل تحديداً هنا هو أيون الهيدروجين (H+ ) الذي ينتج من تفكك الماء إلى البروتون ( H+) والهيدروكسيد (OH-) , أو من إذابة غاز ثاني أكسيد الكربون في الماء ليكوّن حمض الكربونيك H2CO3. وهذا بدوره يتفكك
( يتأين ) ليعطي أيونات الهيدروجين الموجبة (H+) ومجموعة البايكربونات السالبة ( HCO3-).
فلو أخذنا مثالاً على التميه معدن الفلسبار البوتاسي الذي يتفاعل مع الماء بوجود حمض الكربونيك ليعطي معدناً جديداً يدعى الكاؤولينايت ويتحرر ايون البوتاسيوم وأيونات البايكربونات وجميعها في الحالة الذائبة, والسيليكا غير الذائبة كما يظهر في المعادلة التالية.


وما حدث في التفاعل هو أن أيون الهيدروجين قد هاجم البنية البلورية لمعدن الفلسبار البوتاسي وحل محل عنصر البوتاسيوم وبذلك تكون معدن جديد هو معدن الكاؤولينايت وهو من المعادن الطينية.
منــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــير/ع