علوم الأرض

تكون الصخور الرسوبية Sedimentary Rocks Formation

تعد الصخور الرسوبية أحد أنواع الصخور التي تتشكل منها القشرة الأرضية.
- تغطي الصخور الرسوبية ثلاثة أرباع سطح اليابسة تقريبًا.

- تشكل نحو % 5 من حجم الصخور الكلي في القشرة الأرضية.

- يمثل وجودها أهمية كبيرة في حياتنا. 

يبدأ تكون الصخور الرسوبية من عملية التجوية التي من شأنها تكسير الصخور والمعادن المكونة لها، وتفتيتها، وتحليلها، أنظرُ الشكل الآتي:

سؤال الشكل (12): أحدد أين تتكون الصخور الرسوبية؟

تتكوَّن الصخور الرسوبية في أماكن الترسيب، مثل: البحار، والبحيرات.

تقسم التجويةِ إلى نوعين رئيسين، هما:

- التجوية الفيزيائية (الميكانيكية): هي التجوية التي ينتج منها فتات صخري مشابه في خصائصه للصخور الأصلية، وتحدث غالبًا في المناطق الصحراوية الجافة.

- التجوية الكيميائية: هي التجوية التي تؤدي إلى تكون معادن جديدة تختلف في خصائصها عن المعادن المكونة للصخر الأصلي، وتحدث غالبًا في المناطق الرطبة ذات درجات المرتفعة.
 

ويؤثر نوع التجوية في نوع الصخر الرسوبي المتكون.

ما دور عملية التعرية في تكون الصخور الرسوبية.

لا تبقى المواد الناتجة من عمليات التجوية في مكانها غالبًا،  إذ تحركها عملية التعرية عن طريق أحد عوامل التعرية، مثل: المياه الجارية، والرياح، والجليديات، وتنقلها إلى أماكن الترسيب (حوض الترسيب)، حيث تُلقي حمولتها بعملية الترسيب، ثم تتراكم الرسوبيات Sediments وتتصخر مكونة الصخور الرسوبية بمرور الزمن.

أتحقق: فيم يختلف أثر التجوية الفيزيائية في الصخور عنها في التجوية الكيميائية؟

التجوية الفيزيائية تعمل على تفتيت الصخر من دون حدوث تغيُّر في التركيب الكيميائي للصخر، أمّا التجوية الكيميائية فتعمل على تحلُّل المعادن المُكوِّنة للصخور، وإنتاج معادن جديدة.

أفكر يُقسِّمُ بعض الجيولوجيين التجوية إلى ثلاثة أنواع: كيميائية، وفيزيائية، وحيوية؛ إذ تسهم الكائنات الحية في تجوية الصخر. ما علاقة الكائنات الحية بالتجوية الكيميائية، والتجوية الفيزيائية؟ أُناقش معلمي وزملائي في النتائج التي أتوصل إليها. تؤثر الكائنات الحية في الصخور، وتعمل على تجويتها تجوية فيزيائية؛ إذ تؤثر جذور النباتات في أثناء نموها في تفتُّت الصخور، وكذلك تفعل الحيوانات في أثناء بناء جحورها. وبالمثل، تعمل بعض الكائنات الحية على تجوية الصخور تجوية كيميائية، مثل إفراز جذور النباتات مواد حمضية تذيب الصخور الجيرية في أثناء نموها. ويؤدي تحلُّل بقايا الكائنات الحية إلى تكوُّن حمض الكربونيك الذي يذيب الصخور، ويحللها.

 

تحول الرسوبيات إلى صخور رسوبية Transform of Sediments into Sedimentary Rocks
كيف تتحول الرسوبيات إلى صخور رسوبية؟

عمليات التصخُّر Lithification: تحدث عندما تتعرض الرسوبيات إلى مجموعة من العمليات، التي تكون الصخور الرسوبية، وهذه العمليات هي:

- التراصِّ Compaction: يحدث عندما تتراكم الرسوبيات فوق بعضها على شكل طبقات، وبعد مضي آلاف السنين أو ملايين منها، يقلص الضغط الناتج من ثقل الرسوبيات الفراغات بين الحبيبات، فتصبح أقل حجما، ويقل سُمْكُ الطبقات.
- الالتحام Cementation: تحدث عندما تتخلل المحاليل المائية الفراغات الموجودة في الرسوبيات، فتترسب بعض المواد المعدنية التي تحملها بين الفراغات، ما يؤدي إلى ترابط الحبيبات، والتحام بعضها ببعض، فتتحول إلى مادة صخرية.

أنظرُ الشكل الآتي الذي يمثل عمليات التصخر.

أتحقق: ما المقصود بعمليات التصخر؟

هي العمليات التي تعمل على تحوُّل الرسوبيات إلى صخر رسوبي، وتشمل عمليتي التراصِّ، والالتحام.

تصنيف الصخور الرسوبية Classification of Sedimentary Rocks
تُصنف الصخور الرسوبية تبعًا لكيفية تكونها إلى ثلاثة أنواع رئيسة، هي:

- الصخور الرسوبية الفتاتية Clastic Sedimentary Rocks: تنشأُ من ترسب الفتات الصخري الناتج من التجوية الفيزيائية.
- الصخور الرسوبية الكيميائية Chemical Sedimentary Rocks: تنشأُ من ترسب المواد الذائبة في أحواض الترسيب، مثل البحار، بعد زيادة تركيزها.

- الصخور الرسوبية الكيميائية الحيوية Biochemical Sedimentary Rocks: تنشأُ من تراكم بقايا الكائنات الحية الصلبة، الحيوانية أو النباتية، وتصخرها.

 

الصخور الرسوبية الفتاتية Clastic Sedimentary Rocks
تنشأُ الصخور الرسوبية الفتاتية بفعل تراكم الفتات الصخري الناتج من عمليات التجوية الفيزيائية للصخور المختلفة المتكشفة على سطح الأرض، وهي تصنف تبعًا لحجم حبيباتها إلى أنواع منَ الصخور، أشهرُها الصخر الرملي. ويبين الجدول الآتي العلاقة بين حجم الحبيبات ونوع الصخر الرسوبي الفتاتي.

من الأمثلة على الصخور الرسوبية الفتاتية التي يزيد حجم الحبيبات فيها على (2mm):

- صخر الكونغلوميريت Conglomerate

- صخر البريشيا Breccia .

يمتاز صخر الكونغلوميريت من صخر البريشيا باستدارة حبيباته، ويعزو الجيولوجيون سبب ذلك إلى نقل الفتات الصخري المكون له مسافة طويلة من مكان تجوية الصخر الأصلي حتى مكان الترسيب، ما يؤدي إلى حت حواف الحبيبات كما في الشكل الآتي:

أما صخر البريشيا فهو ذو حبيبات مزواة، حيث لم تنقل حبيباته، أنظر الشكل الآتي:

الصخر الرملي: يمتاز بحبيباته جيدة الاستدارة، التي يمكن رؤيتها بالعين المجردة كما في الشكل الآتي:

صخر الغضار: لا يمكِن تمييز حبيباته بسبب صِغر حجمها، أنظر الشكل الآتي.

سؤال الشكل (15): أُقارن بين الصخر الرملي وصخر الغضار من حيث حجم الحبيبات.

حجم حبيبات الصخر الرملي أكبر من حجم حبيبات صخر الغضار؛ إذ يتراوح حجم حبيبات الصخر الرملي بين (1/16 mm) و (1/256 mm)، في حين يقل حجم حبيبات صخر الغضار عن 1/256 mm.

الصخور الرسوبية الكيميائية Chemical Sedimentary Rocks
تعرفت سابقا أن من نواتج التجوية الكيميائية إذابة بعض المعادن التي تُكوِّن الصخور، وتأخذ شكل أيونات تنقل مع الماء إلى حوض الترسيب، حيث تتفاعل مع بعضها مكونة مواد جديدة، مثل كربونات الكالسيوم. وعندما يزداد تركيز هذه المواد، ويصبح الماء مشبعًا بها، فإنها تترسب، وتتراكم. وبمرور الزمن تتكون الصخور الرسوبية الكيميائية، التي منها:

- الملح الصخري

- صخر الجبس

-بعض أنواع الصخور الجيرية، مثل: الترافرتين.

 أنظر الشكل الآتي الذي يمثل صخر الجبس.

الربط بالكيمياء

تتفاعل أيونات الكالسيوم (⁺Ca²) مع مجموعة الهيدروكسيد الأيونية (- OH) لتكوين مُركب هيدروكسيد الكالسيوم (Ca(OH)₂) ، إذ يتفاعل مركب هيدروكسيد الكالسيوم وثاني أكسيد الكربون CO₂ لتكوين كربونات الكالسيوم(CaCO₃) والماء(H₂O) وفق المعادلتين الآتيتين:

تترسَّب كربونات الكالسيوم الناتجة في حوض الترسيب (البحر)، وبمرور الزمن تتراكم هذه الرسوبيات، وتتصخر مُكونة صخورًا جيرية، أنظرُ الشكل الآتي:

التجربة 2 الصخور الرسوبية الكيميائية المواد والأدوات: صخور رسوبية كيميائية مختلفة (ملح صخري، جبس، دولوميت، صخر جيري)، وحمض الهيدروكلوريك(HCl) المُخفَّف، وعدسة مُكبرة، ومِطرقة، وقَطارة، وأدوات تحديد القساوة. إرشادات السلامة: - الحذر في أثناء استعمال حمض الهيدروكلوريك المخفف، والمطرقة. - غسل اليدين جيدًا بالماء والصابون بعد تنفيذ التجربة. خطوات العمل: 1 - أتفحص العيِّنات الصخرية بالعين المجردة، وبالعدسة المكبرة، ثم أُدون لون الصخر ونسيجه. 2 - أضع قطرة من حمض الهيدروكلوريك المخفف على كل عينة صخرية، مُلاحظًا ما يحدث، ثم أُدون ملاحظاتي. 3 - أفحص قساوة العينات الصخرية (أيها قاس؟ أيها لين؟) ثم أدون ملاحظاتي. 4- أستخدم شبكة الإنترنت في الحصول على صور لشرائح رقيقة تظهر تحت المجهر المستقطب، وتمثل كل صخر من الصخور التي فُحِصَت. 5 - ألاحظ المعادن المكونة للصخور في هذه الصور من حيث حجومها وألوانها، ثم أدون ذلك. التحليل والاستنتاج: 1 - أستنتج: باستعمال العين المجردة أو العدسة المكبرة، هل يمكن تصنيف الصخور الرسوبية الكيميائية بناء على حجم الحبيبات؟ مبينًا السبب. من الصعب تمييز العيِّنات الصخرية بناء على حجم الحبيبات باستعمال العدسة المُكبرة والعين المجردة؛ لأن حجم الحبيبات صغير جدًّا. 2 - أقارن بين العينات الصخرية؛ أيها تفاعلت مع حمض الهيدروكلوريك المخفف بصورة كبيرة؟ أيها لم تتفاعل مع هذا الحمض؟ الصخر الجيري يتفاعل مع حمض الهيدروكلوريك المخفف بصورة كبيرة، ثم يتفاعل معه الدولوميت بصورة أقل، ثم يتفاعل معه الجبس بصورة أقلَّ ممّا سبق، في حين لا يتفاعل معه الملح الصخري. 3 - أقارن بين العينات الصخرية منْ حيث القساوة. صخر الدولوميت هو الأكثر قساوة، يليه الصخر الجيري، فالملح الصخري، فالجبس. 4 - أفسر: أيهما أكثر دقة: تصنيف الصخور الرسوبية الكيميائية بعد دراستها تحت المجهر أم بالعين المجردة والعدسة المكبرة؟ تصنيف الصخور بعد دراستها تحت المجهر هو أكثر دقة، لأنَّ حبيبات الصخور الرسوبية الكيميائية دقيقة من حيث الحجم، فلا يُمكِن تمييزها بالعين المُجرَّدة أو العدسة المكبرة، أمّا البلورات كبيرة الحجم فتظهر تحت المجهر، وتظهر لها خصائص أُخرى جديدة؛ ما يتيح تصنيف الصخر بدقة أكبر.

تُصنف الصخور الرسوبية الكيميائية تبعًا لتركيبها الكيميائي من المعادن، إذ إن لكل صخر رسوبي كيميائي مكونات معدنية خاصة به، مثل الملح الصخري الذي يتكون بصورة رئيسة من معدن الهاليت. تمتاز الصخور الرسوبية الكيميائية بحبيباتها الصغيرة التي لا يمكن تمييزها بالعين المجردة، وهي تختلف في خصائصها، مثل:

- القساوة

- اللون

- شدة التفاعل مع الحموض.

الصخور الرسوبية الكيميائية الحيوية Biochemical Sedimentary Rocks
تتكون هذه الصخور من رسوبيات نتجت بفعل عمليات حيوية، من خلال:

- تأخذ الكائنات الحية البحرية المعادن الذائبة في الماء لتكون الجزء الصلب من أجسامها.

- عند موت هذه الكائنات، فإن هياكلها الصلبة تترسب في قاع حوض الترسيب.

- بمرور الزمن تتراكم هذه الرسوبيات، وتتصخر مكونة صخورًا رسوبية كيميائية حيوية.
من أهم أنواع هذه الصخور:

- صخر الفوسفات الذي يتكون من تراكم بقايا عظام الكائنات البحرية.

- صخر الفحم الحجري الذي يتكون من تحول بقايا النباتات نتيجة دفنها في أعماق كبيرة.

- صخر الطباشير الذي يتكون في معظمه من بقايا أصداف مجهرية لكائنات حية مكونة من كربونات الكالسيوم.

- صخر الكوكينا الذي يتكون من بقايا أصداف الكائنات الحي.

- صخرُ الصوان الذي ينتج من تجمع أصداف سليكاتية لكائنات حية دقيقة مثل الدياتوم في البيئات البحريةِ، أنظرُ الشكل الآتي الذي يبين صخر الصوان.

معالم الصخور الرسوبية Features of Sedimentary Rocks
تنفرد الصخور الرسوبية بمعالم عدة تميزها من غيرها من الصخور، ويستفيد منها الجيولوجيون في تعرف بيئة تكوينها. من أهم هذه المعالم:

التطبق Bedding
تمتاز الصخور الرسوبية بوجودها على شكل طبقات متتالية مختلفة السمك. ومن أشهر أنواع التطبق: التطبق المتدرج ؛Graded Bedding فكلما اتجهنا إلى أسفل الطبقة، ازداد حجم الحبيبات المكونة لها، أنظر الشكل الآتي الذي يمثل التطبق المتدرج.

المحتوى الأحفوري Fossil Content
تمتاز الصخور الرسوبية من بقية أنواع الصخور الأخرى بقدرتها على الاحتفاظ بالأحافير.

الأحافير: هي بقايا وآثار لكائنات حية عاشت في ما مضى، وقد استفاد منها العلماء في تعرف:

- تاريخ الطبقات الجيولوجي.

- البيئات.

- المناخ السائد وقت تكونها.

علامات النيم Ripple Marks
علامات النيم : هي تموجات صغيرة تكونت بفعل مياه الأنهار، أو الأمواج البحرية، أو الرياح، وحفظت على بعض سطوح طبقات الصخور الرسوبية.

وقد استدل الجيولوجيون من توافر علامات النيم في الصخور الرسوبية على:

- بيئة الترسيب التي سادت المنطقة (هل هي نهرية أم بحرية شاطئية؟).

- على اتجاه  التيار الناقل.

أنظر الشكل الآتي الذي يمثل علامات النيم:

التشققات الطينية Mud Cracks
تنتج التشققات الطينية عندما تجف الرسوبيات الطينية، فتنكمش المعادن المكونة لها مسببة تشققات. وعند ترسب مواد مختلفة عنها تمتلئ الشقوق بتلك المواد، وتحتفظ بشكلها. تشير هذه التشققات إلى تعرض الرسوبيات للجفاف، أنظرُ الشكل الآتي الذي يمثل التشققات الطينية.

أتحقق: ما أكثر المعالم المميزة للصخور الرسوبية؟

تكوّنها على شكل طبقات، واحتوائها على أحافير في داخلها.