العمليات الخارجية المؤثرة على سطح الأرض
.................
إذا كانت الجبال هى النتيجة المباشرة للعمليات الداخلية فإن هناك أيضاً عمليات خارجية تؤدى دوراً مكملاً للعمليات الداخلية فى تكوين معالم وظواهر سطح الأرض.
ولعل الدور الأكبر الذى تؤديه تلك العمـليات الخـارجية هى إزالة تلك الجبال وجعلها حطاما ونقل هذا الحطام من أماكنه الأصلية إلى أماكن أخرى ثم ترسبيه إياه.
ويطلق على هذه العمـليات أسم شامل لها وهو التعرية Denudation وتشمل كلاً من التجوية weathering والنقل Transportation والترسيب Deposition ولكل منها عوامله ووظائفه ونتائجه.
إذا كانت الجبال هى النتيجة المباشرة للعمليات الداخلية فإن هناك أيضاً عمليات خارجية تؤدى دوراً مكملاً للعمليات الداخلية فى تكوين معالم وظواهر سطح الأرض.
ولعل الدور الأكبر الذى تؤديه تلك العمـليات الخـارجية هى إزالة تلك الجبال وجعلها حطاما ونقل هذا الحطام من أماكنه الأصلية إلى أماكن أخرى ثم ترسبيه إياه.
ويطلق على هذه العمـليات أسم شامل لها وهو التعرية Denudation وتشمل كلاً من التجوية weathering والنقل Transportation والترسيب Deposition ولكل منها عوامله ووظائفه ونتائجه.
أولاً: التجـــوية Weathering
والتجوية هى أولى مراحل تلك العمـليات الثلاث والتى تنتهى بالترسيب مع الأخذ فى الاعتبار أنه لا يوجد فاصل بين عملية وأخرى بل إن العمـليات الثلاث تتداخل فيما بينهما فى معظم الأحيان.
والتجوية ـ من ناحية أخرى ـ ليست ظاهرة جيومورفولوجية فحسب بل أنها من أكثر الظواهر الجيولوجية أهمية لحياة الإنسان لسبب بسيط للغاية وهو أن التربة الزراعية التى لا يستقيم للنبات الحياة بدونها إنما هى من حصيلة التجوية ونتائجها . كما أن بعض نواتج التجوية هى فى الحقيقة الأمر تمثل تجمعاً معدنيا له قيمة اقتصادية فى الحياة البشر.
وهو ما سوف نفصله فيما بعد وتنقسم التجوية إلى قسمين:
(أ) تجوية فيزيائية (ميكانيكية) Physical Weathering ( Mechanical) :
ويقصد بهذا النوع من التجوية ، العمـليات الطبيعية التى تؤدى إلى تحطيم الصخر وتفككه إلى فئات وحطام صخرى دون المساس بالتركيب الكيميائى ويرادف التجوية الفيزيائية مصطلح التفكك (التفتت) Disintegration .
(ب) التجوية الكيمائية Chemical Weathering:
وتنشأ عادة من تفاعل الماء ومكونات الهواء الغازية مع المعادن المكونة للصخور فتحول بعض المعادن إلى معادن أخرى.
ويرادف التجوية الكيميائية مصطلح التحلل Decomposition والتجوية الميكانيكيــة (التفكك) والتجوية الكيميائية (التحلل) تعملان معا فى الغالب وربما سادت أحداهما على الأخرى حسب الظروف المناخية وعلى سبيل المثال فإن التحلل يسود في المناطق الرطبة والدافئة بينما يسود التفكك فى المناطق الصحراوية الجافة.
( أ ) التجوية الفيزيائية Phesical Weathering:
إن المهمة الرئيسية للتجوية الفيزيائية هى تفكك الصخر وبالتالى زيادة مساحة سطحه ومن ثم زيادة فاعلية التجوية الكيميائية.
وفيما يلى عرض لأهم عوامل التجوية الميكانيكية:
1- التمدد والانكماش الحرارى Thermal Expansion and Contraction :
تعتبر الصخور بصفة عامة من المواد الرديئة التوصيل الحرارة و لما كان الصخر ـ أي صخر ـ يتكون من عدة معادن وأن لكل معدن خصائصه الحرارية الخاصة به سواء أكانت هذه الخصائص تتعلق بمعامل التمدد أو الحرارة النوعية. فإن تأثير درجات الحرارة يظهر واضحا على الصخور مع البعد الزمنى الكبير.
فاختلاف درجات الحرارة وهو اختلاف كبير فى المناطق الصحراوية بين الليل والنهار الذى قد يصل فى بعض الأحيان إلى 35مْ في اليوم الواحد وهناك أيضاً الفروق الموسمية بين الفصول المختلفة. كل هذا يؤدى إلى تكرار عملية تمدد المعادن وانكماشها وبالنظر إلى اختلاف معاملات التمدد الحرارى للمعادن فإنها تعمل بمرور الزمن على التفكك من بعضها البعض من خلال الضغوط الناتجة من تمدد المعادن بالحرارة مما يؤدى إلى إجهاد Stress الصخـر وبالتـالى خلخـلة المستويـات العليا من الصخر وكونا غطاء من الفتات الصخرى. وتعرف هذه العلمية باسم التقشر Exfoliation . وعندما يزال هذا الغطاء بفعل الرياح أو المياه الجارية فإن الصخر يصبح معرضا لتكرار نفس التأثير … وهكذا
والتجوية هى أولى مراحل تلك العمـليات الثلاث والتى تنتهى بالترسيب مع الأخذ فى الاعتبار أنه لا يوجد فاصل بين عملية وأخرى بل إن العمـليات الثلاث تتداخل فيما بينهما فى معظم الأحيان.
والتجوية ـ من ناحية أخرى ـ ليست ظاهرة جيومورفولوجية فحسب بل أنها من أكثر الظواهر الجيولوجية أهمية لحياة الإنسان لسبب بسيط للغاية وهو أن التربة الزراعية التى لا يستقيم للنبات الحياة بدونها إنما هى من حصيلة التجوية ونتائجها . كما أن بعض نواتج التجوية هى فى الحقيقة الأمر تمثل تجمعاً معدنيا له قيمة اقتصادية فى الحياة البشر.
وهو ما سوف نفصله فيما بعد وتنقسم التجوية إلى قسمين:
(أ) تجوية فيزيائية (ميكانيكية) Physical Weathering ( Mechanical) :
ويقصد بهذا النوع من التجوية ، العمـليات الطبيعية التى تؤدى إلى تحطيم الصخر وتفككه إلى فئات وحطام صخرى دون المساس بالتركيب الكيميائى ويرادف التجوية الفيزيائية مصطلح التفكك (التفتت) Disintegration .
(ب) التجوية الكيمائية Chemical Weathering:
وتنشأ عادة من تفاعل الماء ومكونات الهواء الغازية مع المعادن المكونة للصخور فتحول بعض المعادن إلى معادن أخرى.
ويرادف التجوية الكيميائية مصطلح التحلل Decomposition والتجوية الميكانيكيــة (التفكك) والتجوية الكيميائية (التحلل) تعملان معا فى الغالب وربما سادت أحداهما على الأخرى حسب الظروف المناخية وعلى سبيل المثال فإن التحلل يسود في المناطق الرطبة والدافئة بينما يسود التفكك فى المناطق الصحراوية الجافة.
( أ ) التجوية الفيزيائية Phesical Weathering:
إن المهمة الرئيسية للتجوية الفيزيائية هى تفكك الصخر وبالتالى زيادة مساحة سطحه ومن ثم زيادة فاعلية التجوية الكيميائية.
وفيما يلى عرض لأهم عوامل التجوية الميكانيكية:
1- التمدد والانكماش الحرارى Thermal Expansion and Contraction :
تعتبر الصخور بصفة عامة من المواد الرديئة التوصيل الحرارة و لما كان الصخر ـ أي صخر ـ يتكون من عدة معادن وأن لكل معدن خصائصه الحرارية الخاصة به سواء أكانت هذه الخصائص تتعلق بمعامل التمدد أو الحرارة النوعية. فإن تأثير درجات الحرارة يظهر واضحا على الصخور مع البعد الزمنى الكبير.
فاختلاف درجات الحرارة وهو اختلاف كبير فى المناطق الصحراوية بين الليل والنهار الذى قد يصل فى بعض الأحيان إلى 35مْ في اليوم الواحد وهناك أيضاً الفروق الموسمية بين الفصول المختلفة. كل هذا يؤدى إلى تكرار عملية تمدد المعادن وانكماشها وبالنظر إلى اختلاف معاملات التمدد الحرارى للمعادن فإنها تعمل بمرور الزمن على التفكك من بعضها البعض من خلال الضغوط الناتجة من تمدد المعادن بالحرارة مما يؤدى إلى إجهاد Stress الصخـر وبالتـالى خلخـلة المستويـات العليا من الصخر وكونا غطاء من الفتات الصخرى. وتعرف هذه العلمية باسم التقشر Exfoliation . وعندما يزال هذا الغطاء بفعل الرياح أو المياه الجارية فإن الصخر يصبح معرضا لتكرار نفس التأثير … وهكذا
2-أثر تجمد المياه Frost Wedging :
وينتج عن تجمد الماء وتحوله إلى جليد زيادة نسبياً فى الحجم تصل إلى 10% وتسبب هذه الزيادة ضغطاً على الشقوق والفواصل والمسام الأمر الذى يؤدى إلى اتساعها وبتكرار عملية التجمد يتفكك الصخر إلى حطام صخرى.
ويتضح تأثير تجمد المياه فى المناطق الباردة ومنحدرات الجبال حيث تكثر بها الفواصل وتعرف نواتج هذا التأثير بالتالوس Talus وهى رواسب من الفئات الصخرى غير منتظم الأجزاء ويتميز بزواياه الحادة والمتراكم حول سفوح التلال والجروف.
ويتضح تأثير تجمد المياه فى المناطق الباردة ومنحدرات الجبال حيث تكثر بها الفواصل وتعرف نواتج هذا التأثير بالتالوس Talus وهى رواسب من الفئات الصخرى غير منتظم الأجزاء ويتميز بزواياه الحادة والمتراكم حول سفوح التلال والجروف.
3- إزالة الحمل Unloading :
من المعروف أن الصخور فى حالة إتزان مع بعضها البعض بمعنى أن الطبقات السفلى من الصخور فى حالة إتزان ـ من حيث الضغط ـ مع الطبقات التى تعلوها لأن الضغط هنا متجانس فى جميع الاتجاهات. فإذا حدث ترسيب بعد ذلك فإن الضغط يزداد على الطبقات السفلى. ولا يحدث لهذه الطبقات أى تشوه ما لم يتعد الضغط الواقع عليها حد المرونة. وكل ما هناك أنه سوف يحدث تغير فى الحجم بحيث تنضغط الطبقات السفلى بتأثير الضغط الناتج من زيادة الحمل.
فإذا أزيل هذا الحمل بسبب عمليات التعرية فإنه سوف يحدث إختلال فى حالة الاتزان القائمة والتي سادت ما بين الضغط الخارجي (من طبقات الصخور العلوية) والضغط الداخلي المضاد لاتجاه الضغط الخارجي (من طبقات الصخور السفلية).
وكرد فعل لهذا الاختلال فى الإتزان فإن الضغط الداخلى سوف يعمل على إعادة الطبقات السفلية ـ التى تقلص حجمها ـ إلى حجمها الأصلي الذي كانت عليه قبل زيادة الحمل مما يؤدي إلى تكوين مجموعة من الشقوق والفواصل موازية للسطح الخارجى للطبقات الصخرية مما يؤدىي إلى عملية التقشر ويختلف سمك هذه القشور أو الصفائح Sheets من عدة سنتيمترات قرب السطح إلى عدة أمتار فى الأعماق.
4- تأثير الغلاف الحيوى Biosphere effect :
ويتلخص تأثير الغلاف الحيوي فى كل من فعل النبات والحيوان والإنسان. وفيما يلي تفصيل لتأثير كل منهما:
أ ) النبات:
عندما يمد النبات جذوره فى التربة أو الشقوق والفواصل الصخرية فإنه الحقيقة يزيد من اتساع تلك الشقوق والفواصل كما أن نمو الجذور يؤدي إلى نشوء قوى ضغط شديدة على الصخور فتعمل على تحطيمها.
ب) الحيوان:
إن الكثير من الحيوانات التي تتخذ من أديم الأرض مأوى لها تساهم إلى حد كبير فى عمليات التجوية الميكانيكية. فالحيوانات الحافرة Burrowing مثل ديدان الأرض والحيوانات القارضة Rodents كالأرانب والفئران وكذلك النمل الأبيض Termites تعمل على تفتيت المواد الصخرية وجعلها حطاماً وفتاتاً من السهل بعد ذلك نقلها بفعل عوامل المختلفة.
ج) الإنسان:
إن النشاط الإنساني قد ساهم إلى حد كبير فى التجوية الميكانيكية فبناء المدن والمجتمعات السكانية وما يتبعها من شق الطرق قد أدى إلى إزالة ما يعترضه من تلال. كما أن أعمال المناجم والمحاجر وحفر الاتفاق قد أدى بالتبعية إلى إزالة الغطاء الصخرى فى سبيل الوصول إلى مواضع الطبقات الحاملة للخدمات.
ولاشك أيضاً أن اقتطاعه أحجار البناء قد أدى إلى تعريض أجزاء جديدة من الصخور لتأثير التجوية بشقيها الميكانيكى والكيمائى.
ولا يجب أن نغفل أثر النشاط البشرى فى تبديد الموارد الطبيعية كالترب والتحكم فى الجريان الطبيعى للأنهار بإقامته السدود الذي ينتج عنها بالتالي إختلاف معدل النحت والترسيب على طول أجزاء المجرى النهري.
ب) التجوية الكيميائية Chemical Weathering :
ومهمتها الأساسية التغيير الكيميائي للمحتوى المعدني لصخور ولا سيما المعادن القابلة للتغيير والتجوية الكيميائية أنشط ما تكون فى المناطق الرطبة الدافئة
ومن أهم عوامل التجوية الكيميائية:
1- الذوبان Dissolution :
على الرغم من قلة المعادن القابلة للذوبان فى الماء إلا أن تأثير الذوبان يكون ذا أهمية خاصة فى المناطق التي تحوي رواسب وصخوراً ملحية (مثل الملح الصخرى Rock Salt). غير أن الماء تزداد فاعليته وتأثيره على الصخور إذا اتحد بغاز ثانى أكسيد الكربون مكوناً حمض الكربونيك الذي يؤثر على الصخور الجيرية التى تتكون أساساً من معدن الكالسيت (لاتذوب فى الماء) إلى بيكربونات كالسيوم Ca(HCO3)2 (تذوب فى الماء) ومعنى هذا انتقال المادة الصخرية إلى محلول مائي تاركه مكانها فراغات وفجوات وقد تكون باستمرار عملية الذوبان مجارى وذوبان وكهوف ومغارات.
2- التميؤ Hydrolysis :
وهى عملية من شأنها اتحاد الماء مع بعض المعادن التي تتكون منها الصخور وينتج عنها ظهور معادن جديدة ذات صفات وخصائص جديدة تماماً.
ومن أشهر الأمثلة الدالة على التميؤ معادن الفلسبار التي ينتج عن اتحادها بالماء تكون معادن طينية Clay Minerals ، وبطبيعة الحالة فإن عملية التميؤ التي تحدث للمعادن تكون أنشط ما يكون فى المناطق الرطبة والاستوائية حيث يقوم الماء بالدور الأساسي فيها.
3- الأكسدة Oxidation :
وهى عملية من شأنها تحويل بعض المعادن إلى معادن أخرى عن طريق اتحاد الأكسجين مع بعض العناصر السريعة الاتحاد به مثل عنصر الحديد وذلك فى وجود الماء كعامل مساعدة. مثل تأكسد معدن البيريت إلى الليمونيت.
وعلى هذا الأساس فإن مركبات الحديدوز فى معظم الصخور النارية تتحول إلى مركبات حديديك حيث تنكسر جزئيات السيليكات المعقدة.
4- التكربن Carbonation :
من المعروف أن غاز ثانى أكسيد الكربون قابل للإتحاد بالماء حيث يكونان معاً حمضاً ضعيفاً هو حمض الكربونيك.
ويتفاعل حمض الكربونيك بدوره مع الصخور الجيرية مكوناً بيكربونات الكالسيوم وهى مادة ذائبة. حيث ينشأ عن هذا التكون ظهور الفجوات والكهوف والمغارات فى الصخور الجيرية.
إن الكثير من الحيوانات التي تتخذ من أديم الأرض مأوى لها تساهم إلى حد كبير فى عمليات التجوية الميكانيكية. فالحيوانات الحافرة Burrowing مثل ديدان الأرض والحيوانات القارضة Rodents كالأرانب والفئران وكذلك النمل الأبيض Termites تعمل على تفتيت المواد الصخرية وجعلها حطاماً وفتاتاً من السهل بعد ذلك نقلها بفعل عوامل المختلفة.
ج) الإنسان:
إن النشاط الإنساني قد ساهم إلى حد كبير فى التجوية الميكانيكية فبناء المدن والمجتمعات السكانية وما يتبعها من شق الطرق قد أدى إلى إزالة ما يعترضه من تلال. كما أن أعمال المناجم والمحاجر وحفر الاتفاق قد أدى بالتبعية إلى إزالة الغطاء الصخرى فى سبيل الوصول إلى مواضع الطبقات الحاملة للخدمات.
ولاشك أيضاً أن اقتطاعه أحجار البناء قد أدى إلى تعريض أجزاء جديدة من الصخور لتأثير التجوية بشقيها الميكانيكى والكيمائى.
ولا يجب أن نغفل أثر النشاط البشرى فى تبديد الموارد الطبيعية كالترب والتحكم فى الجريان الطبيعى للأنهار بإقامته السدود الذي ينتج عنها بالتالي إختلاف معدل النحت والترسيب على طول أجزاء المجرى النهري.
ب) التجوية الكيميائية Chemical Weathering :
ومهمتها الأساسية التغيير الكيميائي للمحتوى المعدني لصخور ولا سيما المعادن القابلة للتغيير والتجوية الكيميائية أنشط ما تكون فى المناطق الرطبة الدافئة
ومن أهم عوامل التجوية الكيميائية:
1- الذوبان Dissolution :
على الرغم من قلة المعادن القابلة للذوبان فى الماء إلا أن تأثير الذوبان يكون ذا أهمية خاصة فى المناطق التي تحوي رواسب وصخوراً ملحية (مثل الملح الصخرى Rock Salt). غير أن الماء تزداد فاعليته وتأثيره على الصخور إذا اتحد بغاز ثانى أكسيد الكربون مكوناً حمض الكربونيك الذي يؤثر على الصخور الجيرية التى تتكون أساساً من معدن الكالسيت (لاتذوب فى الماء) إلى بيكربونات كالسيوم Ca(HCO3)2 (تذوب فى الماء) ومعنى هذا انتقال المادة الصخرية إلى محلول مائي تاركه مكانها فراغات وفجوات وقد تكون باستمرار عملية الذوبان مجارى وذوبان وكهوف ومغارات.
2- التميؤ Hydrolysis :
وهى عملية من شأنها اتحاد الماء مع بعض المعادن التي تتكون منها الصخور وينتج عنها ظهور معادن جديدة ذات صفات وخصائص جديدة تماماً.
ومن أشهر الأمثلة الدالة على التميؤ معادن الفلسبار التي ينتج عن اتحادها بالماء تكون معادن طينية Clay Minerals ، وبطبيعة الحالة فإن عملية التميؤ التي تحدث للمعادن تكون أنشط ما يكون فى المناطق الرطبة والاستوائية حيث يقوم الماء بالدور الأساسي فيها.
3- الأكسدة Oxidation :
وهى عملية من شأنها تحويل بعض المعادن إلى معادن أخرى عن طريق اتحاد الأكسجين مع بعض العناصر السريعة الاتحاد به مثل عنصر الحديد وذلك فى وجود الماء كعامل مساعدة. مثل تأكسد معدن البيريت إلى الليمونيت.
وعلى هذا الأساس فإن مركبات الحديدوز فى معظم الصخور النارية تتحول إلى مركبات حديديك حيث تنكسر جزئيات السيليكات المعقدة.
4- التكربن Carbonation :
من المعروف أن غاز ثانى أكسيد الكربون قابل للإتحاد بالماء حيث يكونان معاً حمضاً ضعيفاً هو حمض الكربونيك.
ويتفاعل حمض الكربونيك بدوره مع الصخور الجيرية مكوناً بيكربونات الكالسيوم وهى مادة ذائبة. حيث ينشأ عن هذا التكون ظهور الفجوات والكهوف والمغارات فى الصخور الجيرية.
