أثر المياه الجارية على سطح الأرض
تقدر كيفية المياه على سطح الكرة الأرضية بحوالى 1.36بليون كيلومتر مكعب ، تستأثر المحيطات وحدها بالجزء الأكبر من حصة هذه الكمية إذ وصل نصيب المحيطات حوالى 97.5% من مجموع كمية المياه . بينما يبلغ نصيب الجليد حوالى 2.5% أما النسبة الباقية والتى تصل حوالى 0.65% فتمثل كمية لمياه الموجودة فى البحيرات والأنهار والمياه الجوفية بالإضافة إلى بخار الماء الموجود فى الغلاف الجوى ، وعلى الرغم من ضآلة هذه الكمية إلا أنها ذات أثر كبير للغاية فى تشكيل سطح القشرة الأرضية ولاسيما الأنهار .
نشأة الأنهار :
عندما تسقط الأمطار أو يذوب الجليد فى منطقة ما من المناطق المرتفعة فإن المياه تنحدر مكونة ما يعرف بالمسيلات وهى مجارى مائية صغيرة غير محدودة الجوانب يأخذ الإتجاه العام لها اتجاه انحدار سطح المنطقة . وتتلاقى المسيلات بعضها البعض متجمعة فى مجارى مائية محدودة الجوانب ثم تتلاقى هذه المجارى فى مجارى مائية أكبر تعرف بالروافد Tributaries التى تصب فى نهاية المطاف فى المجرى الرئيسى وهو النهر .
وبنظرة عكسية أى إذا تتبعنا مجرى النهرى من المصب إلى المنبع سوف نجد أن وادى النهر تتصل به أودية أخرى أقل منه حجما وقوة ، تمده بالمياه والرواسب بعد سقوط الأمطار وتسمى هذه الأودية روافد . والوادى فى هذه الحالة أقرب ما يكون إلى جذع شجرة وفروعها حيث يمثل الجذع الوادى الرئيسى وتمثل الفروع الروافد التى تتصل به من جوانبه المختلفة . وكل رافد من الروافد تتصل به أيضا مجموعة من الروافد الأقل طولا وحجما وقوة . مهمتها تغذيته بالمياه والرواسب . ويستمر هذا الوضع حتى نصل إلى أصغر الروافد والذى قد لا يتعدى طوله عدة أمتار وقد يكون عمقه بسيطا لا يزيد عن عشرات السنتيمترات.
ويطلق على الوادى وروافده المختلفة فى الأطوال والإحجام أسم شبكة التصريف Drainage Network حيث أن كل الروافد تصرف مياهها فى اتجاه الوادى الرئيسى وهو المجرى الأكبر الذى تتجمع فيه المياه التى تنقلها الروافد حيث ينقلها فى اتجاه النصب الذى غالبا ما يكون فى نهاية المطاف فى البحار .
التعرية النهرية :
تلعب المياه الجارية ممثلة فى الأنهار بارزا فى تشكيل معالم سطح الأرض وذلك فيما يعرف بالتعرية النهرية . ويشمل مصطلح التعرية ثلاث عمليات متداخلة مع بعضها البعض هى على التوالى النحت والنقل والترسيب .
أولاً : النحت Erosion :
عندما تسقط الأمطار على المنحدرات الجبلية فإنها تجرف أمامها الفتات الصخرى الناتج من عمليات التجوية المختلفة مكونة الروافد التى تصب فى المجرى الرئيسى وهو النهر . وتقوم المياه الحاملة لهذا الفتات بعملية نحت لكل من جانبى وقاع النهر وذلك حسب طبيعة الفتات الصخرى وضغط المياه على قاع وجوانب المجرى المائى بطرق ثلاث :
1- التحات Abrasion :ويقصد به تآكل الصخر ميكانيكيا بتأثير الاحتكاك بصخر آخر وفى هذه العملية يتم نحت وتآكل الصخور بفعل ما تحمله المياه من حصى وفتات صخرى ، حيث تعمل هذه المواد أثناء انتقالها عن طريق المياه كمعاول هدم ، عندما تقوم بالاحتكاك بقاع وجوانب المجرى وبالتالى تتفتت أجزاء منها يتم نقلها عن طريق مياه النهر . وتتوالى هذه العملية طالما تسمح بذلك سرعة التيار .
كذلك فإنه مع زيادة السرعة يحدث ما يسمى بالدوامة eddy والتى تدور فيها فى شكل حركة مغزلية ، ومع دخول بعض مكونات الفتات الصخرى دائرة هذه الدوامة وتكوين حفر عميقة يطلق عليها أسم الحفر الوعائية كما سبق ذكره ومع انتشار هذه الحفر وتوالى الحركة وتوسيعها لها ، يمكن أن تتصل ببعضها مما يعنى تآكل أجزاء واسعة من قاع المجرى .
2- الفعل الهيدروليكى Hydraulic action :ويقصد بها حركة مكونات التربة والصخر وتآكلها عن طريق قوة اندفاع المياه فى المجرى . ويزيد تأثير الفعل الهيدروليكى مع زيادة سرعة التيار ، كما قد تحدث الدوامات edies مع السرعات العالية .
3- الإذابة Solution :
وهى العملية التى تؤدى إلى ذوبان الصخور القابلة للذوبان . وكثيرا ما يحدث هذا على قاع وجوانب المجارى التى تتكون من صخور لديها القابلية للتفاعل مع المياه ومن تلك النوعية من الصخور الحجر الجيرى والصخور الكلسية بوجه عام . وتؤدى المياه إلى إذابة هذه المكونات الصخرية من القاع والجوانب وتنقلها معها .
والعمليات الثلاث السابقة وهى التحات والفعل الهيدروليكى والإذابة هى المسؤلة عن تعميق وتوسيع وإطالة المجرى المائى .
ثانيا : النقل Transportation :
وفى هذه العملية يتم نقل المواد الصخرية المفتتة الناتجة من عمليات النحت السابقة وتشكل حموله النهر أنواع ثلاث ، حمولة القاع وحمولة عالقة وحمولة مذابة .
1- حمولة القاع Bed load :
ويتم فيها تحريك ونقل المواد الكبيرة الحجم الثقيلة الوزن وبالنظر إلى ثقل وزنها فإنها تتحرك على قاع المجرى بطريقتين :
أ ـ الجر Traction :
وهو انتقال المواد الكبيرة الحجم مثل الجلاميد Boulders على قاع المجرى عن طريق دفع لها فتنزلق أو تتدحرج Rolling دون أن تفارق القاع .
ب ـ القفز Saltation :
حيث تتحرك المواد الأقل حجما ووزنا خاصة حبيبات الرمال وبعض الحصى عن القفز . وفيها تقفز الحبيبة تحت ضغط الماء الواقع عليها لترتفع لأعلى ولكن نظرا لعدم قدرة المياه على حملها باستمرار فإنها تعود لتهبط على القاع ثم تعود للقفز مرة أخرى تحت نفس الظروف وتنتقل بنفس الطريقة لمسافات طويلة . وقد يستمر التعلق فى الماء طويلة ، بعد قفزها لأعلى ، كما قد تستقر أيضا طويلة على القاع لتتحرك عن طريق الجر أو الدحرجة كما فى أشكال حمولة القاع الأخرى . ويتوقف ذلك على التغاير فى سرعة الجريان وإضطرابة من ناحية وعلى حجم الحبيبة وشكلها من ناحية أخرى كما يجب أن تلعب درجة خشونة القاع دورا فى هذه العملية .
2- الحمولة العالقة Suspended Load :
وهى تلك المواد الناعمة أو الدقيقة التى تستطيع المياه حملها بسهولة . وهى التى تعطى مياه الفيضانات اللون الداكن muddy وتعتبر الرمال الناعمة Fine Sand والطين mud والطمى Silt أهم المواد التى تحملها مياه الفيضانات وتعلق بها . ونظرا لصغر حجم الحبيبات فإن دورها فى عملية النحت والتآكل يكاد يكون معدوما .
3- الحمولة الذائبة Dissolved load :
وهى المواد الناتجة من التأثير الكيميائى لمياه مثل أيونات الصوديوم والكالسيوم والبوتاسيوم والبيكربونات والكلوريدات والكبريتات . ويتم ترسيب هذه الأيونات على هيئة أملاح إذا ما تبخرت المياه خاصة إذا كان الوادى يصب فى منخفض داخلى على اليابس وليس داخل البحر . ويساعد على ذلك ارتفاع الحرارة فى المناطق الصحراوية وتؤدى هذه العمليات إلى تكوين الملاحات الطبيعية على قيعان المنخفضات الصحراوية .
ثالثاً : الإرساب Deposition :
قد يحدث أن تقل سرعة التيار إما لقلة انحدار المجرى أو انخفاض كمية المياه أو كنتيجة لزيادة حمولة الوادى أو النهر فإن مياه النهر تبدأ فى التخلص من جزء من حمولتها حيث تقوم بإرساب جزء من المواد التى تحملها ، وقد يلقى النهر هذا الجزء أو بكل حمولته على طول المجرى أو عند نهايته . ويبدأ النهر أو الوادى عادة فى التخلص من المواد الخشنة أولا، وغالبا ما يكون ذلك على قيعان المجارى . ومع تناقص سرعته يتخلص من المواد المتوسطة الخشونة ثم بعد فترة طويلة من الهدوء والسكون يبدأ فى التخلص من الحمولة المذابة وترسيبها .
تطور الأنهار
للأنهار حياة وأعمار كما هو الحال فى البشر فالنهر ـ أى نهر ـ يمر بفترة شباب ونضج وأخيرا يمر بمرحلة الشيخوخة ، وتختص كل فترة من فترات عمر النهر بجزء منه يمثل تلك الفترة ، ففترة الشباب يمثلها المجرى الأعلى وفترة النضج يمثلها المجرى الأوسط وفترة الشيخوخة يمثلها المجرى الأدنى .
وفيما يلى عرض لتطوير مراحل النهر :
1- مرحلة الشباب Youth Stage :
ويهتم النهر فى مرحلة الشباب بالحفر الرأسى لتعميق مجراه وشق طريق على سطح الأرض عن طريق النحت فى قاع المجرى ليصل إلى مستوى سطح البحر أو مستوى القاعدة المحلى إذا كان يصب فى بحيرة داخلية أو فى نهر آخر . ويتميز مجرى النهر هنا بأنه على شكل رقم 7 أى له جوانب شديدة الانحدار والناتجة من سرعة جريان التيار فى هذه المرحلة مما يسبب ضيق المجرى .
ظاهرات مرحلة الشباب :
1- الخوانق Canyons :
وهو جزء من مجرى نهر شديد الانحدار فى جوانبه حيث يتغلب النحت الرأسى على النحت الجانبى ، ومعظم المجارى العليا هى بمثابة خوانق ، وخصوصا عندما تجرى على امتداد نطاق ضعف أصابه التكسر ، ومثل هذه الخوانق نجدها بكثرة فى المناطق الجبلية ومنها مرتفعات الألب .
وتنشأ الخوانق عادة فى الصخور الصلبة ، حتى تبقى جوانبها قائمة شديدة الانحدار دون أن تنهار ، وقد تنشأ أحيانا عندما تقل الأمطار ، فيقل فعل عوامل التجوية فى جوانبها ومن ثم تتراجع ببطء ، ومن أشهر الخوانق، الخانق العظيم Grand Canyons بولاية كلورادو بالولايات المتحدة ويبلغ طول خانق الكلورادو العظيم زهاء 500 كم وعمقه ما يقرب من 2 كم وهو يشق طريقة خلال طبقات صخرية أفقية ووصل نحته الرأسى إلى الصخور النارية السفلى التى تنتمى إلى حقب ما قبل الكمبرى .
2- الحفر الوعائية Porholes :
وهى عبارة عن منخفضات مستديرة الشكل توجد فى قاع النهر . وتنشأ من تحرك الكتل الصخرية على القاع حركة دائرية متأثرة بقوة الدوامات المائية التى يكونها تيار النهر . وتؤدى هذه الحركة الدائرية إلى تآكل قاع النهر وإلى تكوين فجوات فيه .
3- ثنيات الشباب :
وتتكون عندما يكون النحت الرأسى على أشده فى تعميق الوادى ، ويتفادى النهر فى جويانه العقبات الصخرية الصلبة تصادفه ، فيتثنى ويتلوى من حلولها منشأ لتلك المنعطفات ، ويشتد النحت فى ضفافها المقعرة مكونا لجروف شديدة الانحدار ، بينما يقل النحت أو ينعدم على الضفاف المحدبة المقابلة فيترك سفوحا هيئة الانحدار Slip – off Slope .
4- الجنادل Cataracts :
وتنشأ إختلاف فى طبيعة الصخور التى يتركب منها قاع المجرى النهرى . فالصخور الصلبة تقاوم عملية النحت بجميع صوره بنما تتآكل الصخور اللينة ، ومن ثم تبقى الصخور الصلبة بارزة تعترض سيير المياه مثال ذلك الجنادل التى تعترض مجرى النيل الخرطوم وأسوان . فقد نحت نهر النيل مجراه رأسيا فى الحجر الرملى النوبى إلى أن وصل فى بعض المواقع إلى الصخور الصلدة من جراء عملية النحت النهرى ، فظهرت بارزة من القاع مكونه ما يشبه الجزر الصخرية الصغيرة تقسم مجرى النيل عندها إلى أكثر من مجرى.
5- المساقط المائية أو الشلالات Water-Falls وتنشأ نتيجة لأسباب عديدة أهمها :
أ ـ انحدار مجرى النهر من جهة مرتفعة إلى أخرى منخفضة ، كأن ينحدر من فوق هضبة تشرف على السهول من حولها بحافت حادة .
ب ـ اعتراض طبقة صخرية صلبة مقاومة للتعرية لمجرى النهر ، تقع أسفلها أو حولها طبقات رخوة أقل مقاومة للتعرية . فيتكون الشلال ، لأن مياه النهر تنحت فى الطبقات اللينة أكثر مما تنحت فى الطبقات الصلبة ، مما ينشأ عن ذلك اختلاف فى منسوب المجرى ، فتسقط المياه من مستوى مرتفع وهوابقة الصلبة ، إلى مستوى منخفض وهو مستوى الطبقة اللينة التى تعرض للتآكل كما تعمل المياه الساقطة بقاعدة الشلال على نحت الصخور اللينة السفلى ، بينما تبقى الطبقة الصخرية الصلبة بارزة ومعلقة فوقها ثم لا تلبث أن تسقط نتيجة لثقلها وضغط المياه عليها وتتكرر عملية النحت السفلى وسقوط أجزاء من الطبقة الصلبة باستمرار ، ولهذا نجد أن الشلالات تتراجع دائما نحو المنبع .
2- مرحلة النضج Maturity Sage :
ويمثل الوادى المجرى الأوسط فى هذه المرحلة التى تتميز باتساع الوادى الناتج من زيادة النحت الجانبى بالإضافة إلى تناقص سرعة التيار لقلة الانحدار . وإذا كان مجرى النهر فى مرحلة الشباب يمثل رقم 7 فإن المجرى يزداد إنفراجا كما أن النحت الجانبى قد كون واديا عريضا تغطيةالرواسب تمهيدا لتكوين ما يعرف بالسهل الفيضى الذى يتكون فى المراحل الأخيرة من حياة النهر . ومن أهم الظاهرات المصاحبة لمرحلة النضج ما يعرف بالمنعطفات Maenders فعندما يصل النهر أقصى مداه نحت قاع مجرى النهر بحيث لا يقوى بعد ذلك على النحت فيتحول نشاطه إلى النحت الجانبى . فحيثما ينحرف مجرى النهر استقامته لأى سبب من الأسباب ، سرعان ما يرتطم تيار النهر بالجانب المقعر من المنحنى ويقتحمه بقوة ، بحيث يتآكل ساحل النهر حول جانبه المحدب من المنحنى حيث يترسب الفتات الصخرى والرواسب العالقة من جراء عملية النحت وهكذا باستمرار هذه العملية مع الزمن ، يترحزح بالتدريج مجرى النهر عن موضعه الأصلى ، ويزداد مقدار إنحناء النهر .وبتكرار هذه العملية فى أماكن مختلفة من النهر ، يرى النهر وقد التوى مساره فى نسق من الثنيات والالتوءات تسمى المنعطفات أو التعرجات النهرية المعروفة بـ " المياندرز" Meanders . وفى كثير من الحالات تبلغ شدة المنعطفات مبلغا كبيرا ، وتتعقد الانثناءات ، بحيث أن المسافة بين أى نقطتين من مجرى النهر قد تكون قصير جدا إذا قيست بخط مستقيم ، بينما تطول كثيرا هذه المسافة إذا ما قيست بخط منحن يتبع مجرى النهر فى إنحنائه وعلى ذلك فإن الانعطاف المتعدد الواضح فى مجرى النهر يعتبر شاهدا على تقدم عمر النهر .
3- مرحلة الشيخوخة Old Stage :
وفى أثناء انحدار الماء فى مجرى النهر يحل وينقل كثيرا من المواد منها الذائب ومنها العانق . ويختلف حجم هذه المواد العالقة من الذرات الدقيقة جدا كما فى الصلصال والطفل والطين إلى الحبيبات الكبيرة من الرمال والحصى .
وأخير يضعف النهر وببطء انحدار مجراه وتقل مقدرته على حمل الرواسب فيبدأ فى التخلص منها فى قاعة أو على جوانبه أو عند مصبه فى البحر .
ظاهرات مرحلة الشيخوخة :
1 - البحيرات القوسية OX-Bows :
عندما يشتد إنحناء النهر قد يحدث أحيانا أن يندفع التيار فيخترق البرزخ الضيق بين الطرفين المتقابلين من مجرد النهر الأصلى، فيمتد المجرى مستقيما تاركا الجزء المنحنى من مجراه . هذا الجزء المهجور من مجرى النهر يصبح بحيرة مقوسة .
2- السهول الفيضية Flood Plains :
عنما يتم توسيع الوادى فى المجرى الأوسط فى مرحلة النضج من تأثير النحت الجانبى للمجرى وعندما تقل سرعة التيار فى مرحلة الشيخوخة فإن النهر يتخلص من حمولته من الفتات الصخرى والمواد العالقة بترسيبها على الجوانب المحدبة للثنيات والمنحنيات النهرية الأمر الذى يكون معه ضفاف ترسبيهة وباستمرار تحرك المنحنيات تتغطى جميعها بغطاء من الرواسب الطينية مكونة السهل الفيضية .
2- المدرجات ( الشرفات النهرية ) :
عندما يترك النهر على جوانبه البعيدة مخلفاته من الرواسب الطينية وبسبب تغيير مستواه وقلة مياهه مثلا أو تعمق مجراه ووصوله إلى مستوى القاعدة العامة يأخذ النهر مجرى أعمق من الأول ولا تصل مياهه إلى الجوانب البعيدة التى كان يصلها فى الماضى تاركا بذلك مدرجا قديما ليبنى مدرجا جديدا وهكذا …. ولهذه المدرجات فوائد عديدة لرجال التاريخ والآثار والجيولوجيا والمناخ لما تكشف عنه من صور الماضى وأوضاع .
3- الدالات Deltas :
بطبية الحال عندما يستوى النهر فى مجراه وتنتاقص سرعة جريانه شيئا فشيئا فإنه يصب حمولته فى نهاية المطاف فى البحار والمحيطات إذ تتجمع رواسب النهر على هيئة سهل منخفض يأخذ شكل جرف دلتا (∆) فى اللغة الإغريقية ونتيجة لحدوث عمليات الترسيب عند مصب النهر فإنه يتفرع إلى قنوات عديدة وهذه تنفرع بدورها قنوات أصغر تعرف بالقنوات الثانوية إو الفروع Distribtaries بحيث تاخذ فروع الدلتا شكلا شعاعيا وأحيانا تأخذ شكل الأقواس Arc Shaped .
