أسباب اختلاف التجوية
تختلف التجوية ـ كما وكيفا ـ أى من حيث النوع والمقدار باختلاف عاملين أساسيين على النحو التالى :
أولاَ : اختلاف التضاريس
1- المناسيب العالية :
تتميز الجبال العالية بوجود الجليد على قممها مما يعطى الفرصة الأكبر لاتساع الشقوق والفواصل بسبب تمدد الجليد .
2- المنحدرات الشديدة :
إن الميول الحادة للتلال والجبال تهئ الفرصة لنواتج التجوية من الحطام والفتات الصخرى إلى سقوط أسفل هذه التلال والجبال بفعل الجاذبية وبذلك تتعرض أسطح جديدة للتجوية .
3- السهول والمناسب المنخفضة :
إن الغطاء النباتى الذى يغطى السهول والمناسيب المنخفضة هو غطاء يقى التربة من تأثير عوامل التجوية وإن كان هذا لا يمنع من أن النبات يساهم إلى حد ما فى توسيع الشقوق والفواصل عن طريق تغلغل الجذور فى التربة . لذا فإن التجوية ذات أثر محدود فى هذه المناطق .
ثانيا : اختلاف نوعية الصخور :
ليست التجوية على حد سواء فى الصخور إذ يختلف تأثيرها حسب المحتوى المعدنى للصخور فالمعادن يتفاوت تأثير التجوية عليها باختلاف خصائصها الفيزيائية والكيميائية .
ولأن المعادن جمعيها تختلف فى سرعة استجابتها للتجوية الكيميائية ( التحلل ) فقد تمكن الباحثون فى هذا المجال من وضع دليل لقياس سرعة التجوية Weathering Potential Index بالنسبة لمعادن السيليكات ويمثل هذا الدليل المقاومة النسبية للتجوية بدءا من معدن الكوارتز الذى أعطى الرقم (1) وهو أكثر المعادن مقاومة للتجوية بينما تعتبر المعادن التى تمتلك رقم أعلى من (1) قابلة للتجوية . ( الكوارتز ـ الأرثوكليز ـ المسكوفيت ـ البلاجيوكليز ـ البيوتيت ـ الهيورنبلند ـ البيروكس ـ الأوليفين) . إذن فالكوارتز هو أكثرها مقاومة بينما الأوليفين هو أقلها فى المقاومة .
وفيما يلى أمثلة لتجوية أنواع الصخور : ـ
1- تجوية الصخور النارية :
على الرغم من أن مكونات الصخور النارية من المعادن الأساسية لا تتعدى ـ فى مجموعها ـ ستة أنواع من المعادن إلا أنه يوجد تفاوت نسبى فى تجوية كل من الصخور النارية الحمضية والصخور النارية القاعدية . فالصخور النارية الحمضية والتى من أشهرها الجرانيت تتكون من الكوراتز ـ الفلسبار( أرثوكليز وبلاجيوكليز ) ميكا ( مسكوفيت ـ بيتوييت ) .
فالكواتز يبقى على حالة دون تحلل ليكون فيما بعد حبيبات من الرمل .
أما الفلسبار فتتحلل مكونة سيليكات الومنيوم مائية ( معادن طينية ) بالاضافة إلى أكاسيد البوتاسيوم والصوديوم والكالسيوم وهى مواد قابلة للذوبان على هيئة كربونات وكلوريدات .
أما الميكا ولا سيما البيوتيت والمسكوفيت من أشد المعادن مقاومة للتحلل فتبقى على حالها كرقائق وقشور بينما يستجيب معدن البيوتيت للتحلل مكونا بدوره سيليكات ألومنيوم مائية وأكاسيد مغنسيوم وحديد وهى مواد قابلة للذوبان على هيئة كربونات وكلوريدات . وفى حالة الصخور النارية القاعدية والتى يمثلها الجابرو والذى يتكون من البلاجيوكليز والبيروكسين فإن التحلل المائى يتسبب فى تحطيم هذين المعدنين إلى سيليكات ألومنيوم مائية ( معادن طينية ) وأكاسيد صوديوم وكالسيوم ومغنسيوم وحديد وهى مواد قابلة للذوبان على هيئة كربونات وكلوريدات .
2- تجوية الصخور الجيرية :
تتكون الصخور الجيرية أساسا من معدن الكاليست وقد تحتوى أحيانا على الكوارتز ( التى قد يكون أحيانا على هيئة سيليكات غير متبلورة ) ومعدن البيريت ومن خلال عملية التكربن فإن الكالسيت الذى يتكون من الكربونات الكالسيوم يتحول إلى بيكربونات الكالسيوم التى تذوب فى الماء أى أنه يتم إزالة الكالسيوم على شكل أيونات ذائبة فى الماء . بينا يتراكم الكوارتز على هيئة حبيبات رملية . أما البيريت فيتأكسد إلى ليمونيت وكبريت وقد يتحول هذا الكبريت إلى حمض الكبريتيك الذى يتفاعل مع الكالسيت ليكون معدن الجبس CaSO4 .2H2O.
3- تجوية الصخور الرملية :
من المعروف أن الصخور الرملية تتكون أساسا من حبيبات رملية تتماسك مع بعضها البعض بوسطها مادة الحمة مثل الكالسيت أو أكاسيد الحديد . ولأن حبيبات الرمل ( ثانى أكسيد السيليكون ) من أشد المواد مقاومة للتجوية فتبقى على حالها دون تأثر بيما ينصب تأثير التجوية على المواد اللاحمة فقط .
نواتج التجوية :
ليست التجوية بنوعيها الفيزيائى والكيمائى ظاهرة جيولوجية فحسب بل أنها ذات أهمية قصوى للحياة البشرية إقتصاديا وحياتيا فلو ظلت الصخور منذ نشأتها على حالها كما هى لما كونت التربة ولما صلحت للزراعة وكانت أقرب ما تكون إلى صخور القمر والمريخ .. ومن أهم نواتج التجوية نذكر .. التربة - اللاتيريت والبوكسيت - ركام السفوح - حقول الجلاميد : ـ
1- التربة Soil :
على الرغم من أن التربة مصطلح عام يقصد به الطبقة السطحية من أديم الأرض والناتج من حصيلة عمليات التجوية إلا أنه فى نفس الوقت هناك أكثر من تعريف لها ومن تلك التعريفات أنها الطبقة السطحية المفككة التى تمثل الوشاح الصخرى ولا يتعدى سمكها عدة مترات وتتكون من خليط من معادن مختلفة قد نتجت من تجوية المكونات الصخرية بالإضافة إلى الدبال Humus وهو المواد العضوية المتراكمة نتيجة الأنشطة الزراعية .
ومهما كان من أمر تعدد التعريفات بشأن التربة فإن من المتفق عليه أنه توجد خمسة عوامل تتحكم فى تكونها وهذه العوامل هى : ـ
1- الصخر الأم :
وخاصة فيما يتعلق بالمحتوى المعدنى والعناصر الداخلة فى هذا المحتوى ومن الثابت أن التربة تدين ببعض خصائصها إلى الصخر الأم الذى اشتقت منه مكونات التربة وعلى سبيل المثال فهناك تربة جيرية وتربة رملية وتربة حصوية … الخ .
2- المناخ :
وهو من أهم عوامل تكوين التربة باعتبار أنه يتحكم فى نوع وشدة عمليات التجوية المختلفة . كما يؤثر على نوع وكمية الكائنات العضوية فى التربة وبالتالى يتحكم فى سرعة تحللها . ليس هذا فحسب بل قد ثبت وجود علاقة بين تكوين بعض المعادن الطينية والظروف المناخية فى الأقاليم المختلفة فعلى سبيل المثال فإن كميات أكاسيد الحديد والألومنيوم المائية تزداد فى وجود الأمطار الغزيرة التى تعمل على إزالة السيليكا من التربة الأمر الذى يؤدى إلى تكوين التربة الحمراء لوجود كميات كبيرة من أكاسيد الحديد وتعرف هذه التربة باسم اللاتيريت Laterite .
3- الكائنات الحية :
وتشمل كلا من الغطاء النباتى والمواد العضوية مثل الدبال Humus والبكتريا Bacteria والأحماض العضويةAcids Organic ويعتقد الكثيرون من علماء التربة أن عمليات تكون التربة لا تبدأ إلا عندما يتدخل النشاط العضوى بين الصخر الأم والبيئة المحيطة به . وتتحكم نوعية النباتات فى سمك المواد العضوية وعلى سبيل المثال فإن الأقاليم الاستوائية التى تتميز بالغابات الكثيفة تكون تربتها ذات سمك قليل من المواد العضوية الدبالية على عكس المناطق العشبية التى تتميز بسمك كبير من المواد العضوية هذا العضوية هذا الإضافة إلى تدخل النشاط البشرى سواء فى إزالة الغابات أو إضافة أراضى زراعية جديدة .
4- الوضع الطبوغرافى :
يتحكم الوضع الطبوغرافى للتربة إلى حد كبير فى خصائصها فالسفوح الشديدة الانحدار لا تصل التربة فيها إلى مرحلة النضج لأن عوامل النقل المختلفة تزيل مخلفات التجوية أولا بأول فتتكون فى هذه الحالة تربة ناقصة قد أزيل منها نطاق أو نطاقين علويين . كما يؤثر الوضع الطبوغرافى أيضا على درجة التصريف وموضع وشكل مستوى المياه الباطنية . وللدلالة على أهمية الوضع الطبوغرافى فإن السهول والمناطق القليلة الانحدار تتميز بوجود تربة سميكة إذ أن الميل البسيط لهذه المناطق يجعلها تستقبل الرسوبيات والفتات الصخرى المنقول الذى سبق تجويته .
5- الزمن :
والمقصود به هنا الفترة الزمنية التى استغرقها عمليات تكوين التربة . وبطبيعة الحال فإن الزمن يتحكم فى سمك ودرجة نضج نطاقات التربة باعتبار أن عمليات التجوية ترتبط ارتباطا وثيقا بالزمن .
نطاقات التربة :
يتألف القطاع الرأسى فى التربة من ثلاث نطاقات رئيسية موازية فى اتجاهاتها لسطح التربة فى الغالب وقد استخدمت الحروف A,B,C لرمز الدلالة على هذه النطاقات .
النطاق A : وهو الجزء السطحى من التربة Topsoil وهو خليط من الدبال والرمل والسلت Silt والمعادن الطينية والمواد العضوية المتحللة بفعل البكتريا وأيضا المواد العضوية غير المتحللة وهو النطاق المستغل فى الزراعة .
النطاق B: ويعرف أحيانا بنطاق تحت التربة Subsoil وهو نطاق انتقالى بين النطاق A والصخر الأم الذى تمت تجويته Weathered Parent rock الذى يقع فى أسفل هذا النطاق ، وقد تمتد إلى هذا النطاق جذور الأشجار كما توجد به أيضا المواد العضوية .
النطاق C : ويقع أسفل النطاق B ويتكون تدريجيا من الصخر الذى تمت تجويته جزئياPartially Weathered rock حتى ينتهى إلى الصخر الأصلى الذى لم تتم تجويته ويتميز هذا النطاق بقلة المواد العضوية .
2- اللاتيريت والبوكسيت Laterite & Bauxite :
وهما مادتان طبيعيتان يختلفان فى المحتوى الكيميائى بينما يتفقان فى النشأة باعتبارهما من نواتج التجوية الشديدة فى نفس المناطق . إلا أنهما يختلفان فى نوعية الصخور التى اشتقت منهما .
فاللاتيريت مادة حمراء أو تميل للاحمرار وهى غنية بأكاسيد الحديد وقد استخدمت هذه المادة قديما فى صناعة القرميد المستخدم فى البناء ومن هنا جاءت التسمية اللاتيريت من الكلمة اللآتينية Later بمعنى قرميد .
وينشأ اللاتيريت من جراء التجوية الشديدة فى الأقاليم الاستوائية وشبه الاستوائية Sub-Tropical نتيجة لتجوية الصخور النارية القاعدية الغنية عادة بعنصرى الحديد والمغنسيوم حيث يتكون اللاتيريت عادة من نسب مختلفة من أكاسيد الحديد المائية وهيدروكسيد الألومنيوم وقد يوجد أكاسيد المنجنيز والتيتانيوم والسيليكا غير المتبلورة . حيث أن العامل الأساسى لهذا المناخ فى تلك الأقاليم هو التجوية الكيميائية .
وفى نفس الظروف المناخية تتم تجوية الصخور النارية الحمضية الغنية بأكسيد السيليكون والألومنيوم لينتج البوكسيت الذى يتكون بصفة أساسية من أكاسيد الألومنيوم المائية وقد اشتق الأسم من مدينة بو Baux الفرنسية حيث تم التعرف عليه لأول مرة .
وعلى الرغم من أن كلا من اللاتيريت والبوكسيت . يصنعان عادة من الصخور إلا أنهما ذوا أهمية خاصة على المستوى الإقتصادى فالبوكسيت هو الخام الرئيسى للألومنيوم بينما يستخدم اللآتيريت كأحد مصادر الحديد. بالإضافة إلى كونه أيضا كمصدر ثانوى لكل من عنصرى النيكل والكوبلت اللذين يتلازمان فى الصخور النارية القاعدية .
3- ركام السفوح Scree :
وهو الحطام والفتات الصخرى الناتج من تأثير عوامل التجوية الطبيعية سواء أكان هذا التأثير من اختلاف درجات الحرارة أو من تأثير تجمد المياه فى الفواصل والشقوق الصخرية وسرعان ما ينزلق هذا الحطام بفعل الجاذبية إلى أسفل التلال والجبال مكونا ما يسمى بركام السفوح ويتميز بكونه عبارة عن قطع صخرية غير منتظمة الشكل ، متفاوتة فى أحجامها ذات حواف مدببة .
4- حقول الجلاميد Boulder Fields :
والجلاميد عادة عبارة عن درنات كروية أو شبه كروية ذات أحجام مختلفة ، وتعتبر التجوية الكيميائية سببا مباشرا فى ظهور حقول الجلاميد ، إذ أن الصخور الجيرية عادة ما تحوى بداخلها درنات سيليسية ، والذى يحدث أن الصخور الجيرية تذوب بفعل حمض الكربونيك تاركة وراءها هذه الدرنات السيليسية التى لا يؤثر فيها هذا الحمض .
التعريـة بالريـاح
ينحصر تأثير الرياح على الصخور فيما تحمله من رمال وغبر بينما الرياح الخالية منها فتأثيرها محدود إن لم يكن معدوما إذ تحمل الرياح الرمال والفتات الصخرى بوجه عام الناتج من التجوية وتضرب بها الصخور فتبريها شيئا فشيئا . ومن الرياح تترسب حبيبات الرمال فى مستويات واطئة ، لتملأها إذ تتراكم فيها وبذلك ينخفض بالتآكل ما علا من سطح الأرض ، ويرتفع بالترسب والتراكم ما انخفض منه ، الأمر الذى تتبسط به التضاريس ، ويستوى به السطح إلى سهل منبسط من الرمال ، وهو الفكرة الشائعة عن شكل الصحراء . وتتآكل الصخور المحملة بالرياح على ثلاث مراحل : التذرية والبرى والسحج . وهى على التوالى : إفراغ بعض الأماكن مما بها من رمل. ومسح الصخور بما تحمله الرياح من رمل، وانسحاق حبات الرمل التى تحملها الرياح بالاحتكاك ، وبالعملتين الأخيرتين . تزود الريح بما يدق من حبات صخر الأديم . ومما تحمله من رمال فى يدها تضرب بها وجه الصخور من جديد .
(1) التذرية ( تخوية ) Ablation (Deflation) :
وفى هذه العملية تحمل الرياح ما انساب وانفرط ، بما تفكك من جزئيات غطاء صخر الأديم ، كالرمل والغرين والغبار . وتنقلها من مكان إلى آخر . ويكون ذلك على أشده إذا ما دقت الحبيبات وصغر حجمها وقل وزنها حيث تكون الرياح أقدر على حمل تلك الحبيبات . وتتوقف المسافة التى يحمل إليها الرمل على : موضعه الأصلى قبل إنتقاله وحجم جزئياته ووزنها . وقوة الريح واستمرارها ، بلغة الرياضيات تتوقف قدرة الرياح على حمل المواد الصخرية المفككة على كمية حركتها التى هى حاصل ضرب الكتلة × السرعة والمواد المنقولة إما أن يحملها الهواء معلقة بين طبقاته وإما أن تدفعها الرياح على سطح الأرض دون أن ترتفع فى الهواء .
وفى مقدور الرياح أن تحمل الرمال مرتفعة بها ضد الجاذبية الأرضية . وعبر المساحات الواسعة من الماء ، فإذا ما عصفت الريح ، ساقت أمامها كسفا ثقيلة من الرمل وكانت بذلك مصدر خطر داهم على من يرتاد الصحراء . وحتى فى الجو الهادى ، إذا سخن الهواء بملامسته سطح الأرض الحار ، أرتفع فى أعاصير Whirls ودوامات Eddies حاملا معه التراب والرماد فى أعمدة طويلة تتحرك ببطء عبر السهول والوديان .
(2) البرى أو السحج Abrasion :
وتعنى هذه العملية برى الصخور عن طريق احتكاك الرمل بها ويعزى هذا الأثر إلى صلادة حبات الرمل وقوتها ، حيث يتكون معظمها من معدن الكوارتز العالى الصلادة .
والظروف التى تساعد الريح فى بريها بصخور كثيرة أهمها : ـ
أ – القحولة الشديدة ، وبالتالى انعدام الغطاء النباتى الذى يحمى الصخور .
ب ـ الرياح القوية الدائمة الهبوب .
ج ـ كثرة حبات الرمل الصلدة ، التى تحملها الرياح .
د ـ طبيعة الصخر نفسه فكلما كان الصخر ضعيفا أو غير متماسك كلما كان أسهل انفراطة وتفككه .
فحيث يظهر صخر الأديم على سطح تراه قد نعم أو تنخرب فى حزوز وأخاديد ، بقدر كبير أو صغير ، حسب بنية الصخر الأصلية فأحجار الجير وإن كانت رخوة فإنها كذلك مندمجة قوية البنيان . ولذا فإنها تصقل وتخطط بفعل حبات الرمل المستمر ، أما الجرانيت المصمت العنيد ، فنراه قد نعم وثقب بينما النيس والشيست قد حززت Furrowed وضلعت Ribbed بخطوط موازية لمستوى تورقها Foliation Plane .
قانون البنية والتركيبLaw of Structure :
ومما تجب ملاحظته أن فعل الريح على سطح الصخر إنما هو فعل اختياري . حيث تعمل حبات الرمل كآلة حفر أو نحر تأتى على الرخو من الصخور ولا تقوى كثيرا على الصلب منه ، فتعمل بذلك على إظهار الاختلاف فى صلابة الصخور . وبهذا تبقى الدرنات الصخرية Concretions والعقد Nodules والحصى والأحافير الصلبة . بارزة فوق سطح الصخر الرخو الذى يحتويها ، حتى تسقط فى النهاية تاركة محلها فراغا يبقى شاهدا على سابق وجودها فى الصخر . وباستمرار التجوية يندثر مع الزمن هذا الأثر .
والصخور التى تتفاوت درجات تماسكها وصلابتها تعتريها الخطوط والثقوب والحفر فى أشكال غريبة ، قد تحاكى أشكالا لبعض الكائنات الحية والجمادات . وكثيرا ما تتدخل التجوية التجوية الآلية الكيميائية فى تكيف هذا التشكل .
فقد يتشكل سطح الصخر إلى ما يشبه الجدار قد شقنته صفوف من فتحات كأنها النوافذ Windows ، أو إلى أعمدة Columns وقوائم كالمسلات Needles ، أو إلى ما يشبه عيش الغراب Mashroom أو المظلة Umbrella تبرز منها أهداب كأنها الإبر . أو إلى ما يشبه قرص عسل النحل Honeycomb بعيونه المتجاورة ، وغير ذلك كثير مما يعد من غرائب وعجائب الموجودات .
النحت السفلى Undercutting :
بديهى أن حبات الرمل إذ تحملها الرياح ، يرتفع الخفيف الدقيق منها ويبقى الثقيل الغليظ منها قرب سطح الأرض .وبالتالى يظهر فعل التآكل بالريح أجلى ما يكون قرب سطح الأرض ويقل هذا الأثر مع العلو بعيدا فوق سطح . وعلى هذا فإن الجروف والمرتفعات تتآكل من أسفلها أكثر من أن تتآكل من أعاليها . وبذلك تنحت قواعدها فى شكل كهوف ومغارات . وبهذا تحتفظ الطبيعة للجروف بوعورتها وشدة انحدارها .
وإذا ما اختلفت اتجاهات الرياح أثناء عملية النحو السفلى هذه . فإن الصخر القاتم يتآكل أسفله من جهات عدة ، وبذلك يتشكل الصخر فيما يشبه عيش الغراب أو الزهريات . وخصوصا إذا ما كانت أعالى الصخر أصلب من أسفله .
