مقدمة عن علم الأرض (الجيولوجيا)
الجيولوجيا
مفهوم علم الأرض (الجيولوجيا)
الجيولوجيا هي كلمة تتكون من مقطعين هما (Geo) وتعني الأرض، و(Logus) وتعني علم؛ أي أن كلمة جيولوجيا تعني علم الأرض.
وهو العلم الذي يتناول كل ما له علاقة بالأرض من حيث مكوناتها وحركاتها وتاريخها وظواهرها وثرواتها.
الظواهر الطبيعية التي يفسرها علم الجيولوجيا (علم الأرض):
١ - تكون سطح الأرض من :
- قارات مختلفة في تضاريسها من مكان لآخر ففي بعض الأماكن نجد سلاسل جبال لها امتداد خاص وأماكن أخرى نجد فيها السهول والوديان.
- محيطات وبحار بعضها ضحل نسبياً وبعضها الآخر عميق حيث يصل العمق أحياناً إلى ١١٠٠٠ متر.
٢ - حدوث البراكين في نطاقات معينة حيث يخمد بعضها لفترة ثم يبدأ نشاطه فجأة ويخرج منها الصهير.
٣ - حدوث الزلازل التي قد تدمر قرى ومدن بأكملها.
٤ - استخراج المعادن والخامات الاقتصادية والبترول والمياه الجوفية من باطن الأرض أو بالقرب من سطحها.
فروع علم الجيولوجيا (علم الأرض)
١ - الجيولوجيا الطبيعية (Physical Geology)
تتمثل أهميتها في دراسة العوامل الخارجية والداخلية وتأثير كل منهما على صخور كوكب الأرض.
٢ - علم المعادن والبلورات Mineralogy and Crystallography
يهتم بدراسة أشكال المعادن وصور أنظمتها البلورية وخصائصها الفيزيائية والكيميائية.
٣ - جيولوجيا المياه الأرضية (الجوفية) (Hydrogeology)
تهتم بدراسة كل ما يتعلق بالمياه الأرضية (الجوفية) وكيفية استخراجها للاستفادة منها في الزراعة واستصلاح الأراضي.
٤ - الجيولوجيا التركيبية (Structural Geology)
تختص بدراسة التراكيب والبنيات الجيولوجية المختلفة التي تتواجد عليها الصخور الناتجة من تأثير كل من القوى الخارجية والداخلية التي تعمل باستمرار وبدرجات قوة متباينة على الأرض.
٥ - علم الطبقات (Stratigraphy)
يهتم بدراسة القوانين والظروف المختلفة المتحكمة في تكوين الطبقات الصخرية بدءاً من تفتيتها ونقلها بواسطة العوامل الطبيعية المختلفة ثم ترسیبها.
٦ - علم الأحافير القديمة (Paleontology)
يهتم بدراسة بقايا الكائنات الحية الفقارية واللافقارية والنباتية المتواجدة في الصخور الرسوبية والتي تفيد في تحديد العمر الجيولوجی لهذه الصخور وظروف البيئة التي تكونت فيها.
٧ - علم الجيوكيمياء (Geochemistry)
يختص بدراسة الجانب الكيميائي للمعادن والصخور وتوزيع العناصر في القشرة الأرضية وتحديد نوع ونسبة الخامات المعدنية في القشرة الأرضية.
٨ - علم الجيولوجيا الهندسية (Engineering Geology)
يقوم بدراسة الخواص الميكانيكية والهندسية للصخور بهدف إقامة المنشآت الهندسية المختلفة، مثل السدود والأنفاق والكباري العملاقة وناطحات السحاب والأبراج.
٩ - جيولوجيا البترول (Petroleum Geology)
يختص بدراسة كل العمليات التي تتعلق بالبترول أو الغاز الطبيعي من حيث نشأته وهجرته وتخزينه في الصخور.
١٠ - علم الجيوفيزياء (Geophysics)
يهتم بالبحث عن أماكن تواجد الثروات البترولية والخامات المعدنية وكل ما هو تحت سطح الأرض بعد الكشف عنها بالأجهزة الكاشفة الحساسة.
أهمية علم الجيولوجيا في حياتنا
يقوم التطور الصناعي والاقتصادي على الجيولوجيا لأنه يعتمد على ما يتم استخراجه من ثروات من باطن الأرض واستغلاله لهذه الثروات، لذلك فمن أهم فوائد الجيولوجيا ما يلي :
الطاقة : تساهم الجيولوجيا في الكشف عن مصادر الطاقة المختلفة، مثل الفحم والبترول والغاز الطبيعي والمعادن المشعة.
التعدين : تساعد في التنقيب عن الخامات المعدنية، مثل الذهب والحديد والفضة وغيرها.
البناء : تساعد في البحث عن مواد البناء المختلفة، مثل الحجر الجيري والطفل والرخام والجبس وغيرها.
الصناعات الكيميائية : تساهم في البحث عن المواد الأولية المستخدمة في الصناعات الكيميائية، مثل الصوديوم والكبريت والكلور لتصنيع أسمدة ومبيدات حشرية وأدوية.
الزراعة : يمكنها الكشف عن مصادر المياه الأرضية التي نعتمد عليها في استصلاح الأراضي.
تخطيط المشاريع العمرانية : تساعد في بناء مدن جديدة وسدود وأنفاق وشق طرق آمنة من الأخطار والكوارث.
المجال العسكري : يمكنها المساهمة في إنجاح العمليات العسكرية.
مكونات كوكب الأرض
يتكون كوكب الأرض من ٦ مكونات رئيسية :
- القشرة الأرضية.
- الوشاح.
- النواة أو اللب.
- الغلاف الجوي.
- الغلاف المائي.
- الغلاف الحيوی.
أولاً - القشرة الأرضية (Crust)
تتكون من غلاف رقيق السمك والذي يتكون من صخور نارية ورسوبية ومتحولة.
كما أنه في حالة من التوازن الدائم رغم اختلاف الكثافة بين صخور القشرتين المحيطية والقارية.
تنقسم القشرة الأرضية إلى :
١ - القشرة القارية : والتي يبلغ سمكها حوالي ٦٠ كم في القارات وتتكون من صخور السيال الجرانيتية المكونة من سيليكا وألومنيوم، وأما كثافة القشرة القارية فهي منخفضة.
٢ - القشرة المحيطية : يتراوح سمكها ما بين ٨ : ١٢ كم تحت البحار المفتوحة والمحيطات، وتتكون من صخور السيما البازلتية المكونة من سيليكا وماغنيسيوم، كما أن كثافة القشرة المحيطية عالية.
ثانياً - الوشاح (Mantle)
يمتد من أسفل القشرة الأرضية ليصل إلى حوالي ۲۹۰۰ کم، ويكون أكثر من ٨٠% من حجم صخور الأرض، كما أنه يتكون من بعض أكاسيد الحديد والماغنيسيوم والسيليكون في صورة صخور صلبة ما عدا الجزء العلوي منه (الأسينوسفير).
الأسينوسفير (Asthenosphere)
هو الجزء العلوي من الوشاح ويبلغ سمكه حوالي ۳۰۰ کم، ويتكون من صخور لدنة مائعة تتصرف مثل السوائل تحت ظروف خاصة من الضغط ودرجة الحرارة، وتسمح بانتشار دوامات تيارات الحمل فيها والتي تساعد على حركة القارات فوقها. وتعتبر حركة القارات هي مثال لظاهرة جيولوجية يتسبب في حدوثها الجزء العلوي من الوشاح.
ثالثاً - النواة أو اللب (Core)
نصف القطر : حوالي ٣٤٨٦ کم.
الحجم : سدس حجم الأرض.
الكتلة : ثلث كتلة الأرض لأنه يتكون من مواد عالية الكثافة.
الضغط : كبير جداً يصل لملايين من الضغط الجوي.
درجة الحرارة : أعلى من ٥٠٠٠ درجة مئوية.
تقسیم لب (نواة) الأرض : أثبتت نتائج تحليل الموجات التي تنتشر في جوف الأرض عند حدوث الزلازل أن لب الأرض ينقسم إلى لب خارجي و داخلي (مرکزي).
١ - اللب الخارجي
السمك : حوالي ۲۱۰۰ کم.
التكوين : مصهور الحديد والنيكل.
الكثافة : حوالی ۱۰ جرام لكل سنتيمتر مكعب.
الضغط : يوازي ۳ ملیون ضغط جوی.
٢ - اللب الداخلي (المركزي)
نصف قطره : حوالي ١٣٨٦ کم.
التكوين : صخور صلبة.
الكثافة : عالية حوالي ١٤ جرام لكل سنتيمتر مكعب.
أهمية معرفة تركيب لب الأرض :
تمكن العلماء من تفسير أصل المجال المغناطیسي للأرض؛ وذلك بسبب وجود لب خارجي من مواد مصهورة تدور حول لب داخلي صخري صلب.
رابعاً - الغلاف الجوي
نشأة الغلاف الجوي
أثناء تكوين بنية كوكب الأرض استطاعت بعض العناصر والمركبات الكيميائية التي كانت تصاحب كتلة المواد المنصهرة أن تظل منفردة في حالتها الغازية لتكون على مر السنين الغلاف الجوي الذي يحيط بالأرض إحاطة كاملة.
أي أنه غلاف غازي يحيط بالكرة الأرضية من جميع الجهات.
خصائص الغلاف الجوي
السمك : يرتفع عن سطح اليابسة مخترقاً الفضاء الكوني لمسافة أكبر من ۱۰۰۰ کم.
الكثافة : تقل كثافته بالارتفاع إلى أعلى مما يسبب انخفاض الضغط الجوي.
الضغط الجوي : ينخفض إلى نصف قيمته لكل ارتفاع قدره ٥,٥ کم حتی ينعدم تقريباً في طبقاته العليا.
مكونات الغلاف الجوي
١ - غاز النيتروجين : حيث يكون ٧٨% من حجم الهواء تقريباً.
٢ - غاز الأكسجين : يكون ۲۱% من حجم الهواء تقريباً. كما تقل نسبته كلما ارتفعنا عن سطح البحر، لذلك يحدث اختناق للإنسان عند الارتفاعات الشاهقة.
٣ - غازات أخرى بنسبة ضئيلة لا تتعدى في مجموعها ۱% أهمها (الهيدروجين والهيليوم والأرجون والكريبتون والزينون، مع كميات متغيرة من بخار الماء وثاني أكسيد الكربون والأوزون).
مما سبق يتضح أن غازي النيتروجين والأكسجين أساس تركيب الغلاف الجوي.
خامساً - الغلاف المائي
نشأة الغلاف المائي
أثناء وبعد تكون كل من اليابسة والغلاف الجوي، تكثفت بشدة كميات هائلة من بخار الماء (الناتج من الثورات البركانية القديمة) مكونة أمطار غزيرة أخذت تنهمر على اليابسة لتملأ الفجوات والثغرات والأحواض الضخمة التي تكونت على سطح الأرض أثناء تصلبها وتحجرها مكونة الغلاف المائي.
مكونات الغلاف المائي
١ - المسطحات المائية (مياه أحواض البحار والمحيطات والأنهار والبحيرات) التي تغطي حوالی ۷۲% من مساحة سطح الأرض.
٢ - المياه الأرضية التي تملأ الفجوات البينية في التربة والصخور الموجودة في باطن الأرض.
موقع الغلاف المائي
يحيط بالكرة الأرضية من جميع جهاتها مكوناً ما يعرف بمستوى سطح البحر، وهو مستوى سطح الماء الذي يحيط بالكرة الأرضية من جميع الجهات وهو متعارف عليه دولياً.
وأما أهميته فتنسب إليه ارتفاعات الظواهر الطبوغرافية المختلفة كالجبال والسهول والهضاب والوديان وغيرها من الظواهر التي تتشكل منها صخور القشرة الأرضية.
سادساً - الغلاف الحيوي
هو الحيز الذي توجد فيه الحياة على سطح الأرض ويمتد في المسافة بين أكبر عمق في البحار حتى أعلى ارتفاع في الجبال توجد بينهما حياة ولا يزيد أقصى سمك له عن ١٤ كم تقريباً.