التراكيب الجيولوجية

من ويكيبيديا، الموسوعة الحرة

الأصل في الصخور النارية والرسوبية أن تنشأ دون تشويه؛ إلا أنها في الواقع تتشوه – خاصة الصخور الرسوبية – إذا تعرضت لقوى خارجية باتجاه معين، مما يؤدي إلى ظهور سلاسل جبلية تغطي مساحتها آلاف الكيلومترات ذات تراكيب جيولوجية معينة. ومن أمثلة ذلك: جبال الألب وجبال طوروس – زاغروس وجبال الهيملايا.

فهرس 1 أنواع تشوه الصخور (Rock Deformation ) 1.1 مرونة الصخر (Rock Elasticity) 1.2 الزمن (Time) 2 الميل والمضرب (Dip and Strike) 2.1 الميل (Dip) 2.2 اتجاه الميل (Dip Direction) 2.3 المضرب (امتداد الطبقة) 3 الطيات (folds) 3.1 أجزاء الطية 3.2 تصنيف الطيات 3.3 تعرف الطيات في الميدان 3.4 أجزاء الصدع 3.5 ميل مستوى الصدع 3.6 الحركة النسبية لكتل الصخور على جانبي مستوى الصدع:

[تحرير] أنواع تشوه الصخور (Rock Deformation )

حين تتعرض الصخور إلى قوى لا ينتج منها حركة انتقالية أو دورانية، فإنها تعاني تغيراً في شكلها أو في حجمها أو الإثنين معاً؛ ويطلق على هذا التغير اسم المطاوعة (Strain). وتسمى القوى المؤثرة في وحدة المساحة في نقطة معلومة من مقطع الصخر الإجهاد (Stress) .

ويعتمد تفاعل الصخور مع الإجهادات التي تتعرض لها ومدى استجابتها على أربعة عوامل هي:

[تحرير] مرونة الصخر (Rock Elasticity)

تختلف الصخور عن بعضها بعضاً في مرونتها تبعاً لاختلاف محتواها المعدني.

• مادة هشة كالغرانيت والصوان. وهذه تسلك سلوكاً مرناً عند تعرضها إلى إجهاد معين، وتعود إلى وضعها الأصلي بعدزوالـه. لكـن إذا زاد هــذا عـن الإجــهادالحرج* تنكسر، ويسمى التشـوه التشـوه الهش،وتنتج الصدوع (FAULTS) من مثل هذا الوضع.

• مادة لدنة كالصخور الطينية والغضار.

وهذه تسلك سلوكاً مرناً كما في المادة الهشة؛ لكن الزيادة في الإجهاد لا يؤدي مباشرة إلى الكسر، بل إلى نوع آخر من التشوهات يسمى التشوهات اللدنة (Plastic Deformation) لا تعود فيه المادة إلى وضعها الأصلي بعد زوال الاجهاد. ومن أمثلة ذلك: تكون الطيات تحت هذه الظروف. لكن إذا استمر تأثير الإجهاد وتجاوز حداً معيناً (الإجهاد الحرج)، فإن المادة تصل إلى حد الكسر.

[تحرير] الزمن (Time)

يعد عامل الزمن من العوامل المؤثرة في نوع التشوه، إذ يعمل على تعديل السلوك المرن للمواد الهشة نتيجة مرور فترات زمنية طويلة لتأثير الإجهاد الذي لا يصل إلى الإجهاد الحرج، فيحدث لها تشوهات تسمى تشوهات الزحف (Creep Deformation). ومن الأمثلة على ذلك التشوهات التي تحدث للتربة على فترات زمنية طويلة، والتي تشاهد من خلال انحناء جذوع الأشجار ويعد عامل الزمن مهماً جداً لتكون التراكيب الجيولوجية؛ ذلك أن الزمن الجيولوجي طويل.

[تحرير] الميل والمضرب (Dip and Strike)

تعرفت في الفصل السابق أن الطبقات الرسوبية أفقية، وإذا تعرضت هذه الطبقات إلى قوى معينة (بسبب العوامل التكتونية التي سيأتي ذكرها في الوحدة السادسة)، فإنها ستميل عن الوضع الأفقي ويستخدم الجيولوجيون ثلاثة متغيرات لتحديد وضع (توجيه) (attitude of strata) الطبقات، وهي:

[تحرير] الميل (Dip)

هو أكبر زاوية كتصنعها الطبقة المائلة مع المستوى الأفقي. وتقاس هذه الزاوية بجهاز يدعى مقياس الميل (clinometer)، ويوضح الشكل (9-5) حلالات مختلفة من ميل الطبقات.

[تحرير] اتجاه الميل (Dip Direction)

هو الاتجاه الجغرافي لأكبر زاوية ميل تصنعها الطبقة عن المستوى الأفقي؛ كأن تميل الطبقة باتجاه الشمال أو الشرق، أو الشمال الشرقي، وهكذا، ويستدل على اتجاه الميل للطبقة من خلال اتجاه حركة الماء المناسب على سطحها.

ويأتي أهمية اتجاه ميل الطبقة في أنه يساعد على تتبع الطبقات الأحدث والأقدم، ففي الشكل (9-6)، فإذا أردت تتبع الطبقات الأقدم، فعليك أن تمشي في عكس اتجاه الميل.

ثمة فرق بين الميل (Dip) والانحدار (Slope)؛ فالانحدار هو ميلان سطح الأرض؛ أنظر الشكل (9-7)، ولاحظ كيف يمكن أن يكون الميل باتجاه الانحدار أو بعكس اتجاه الانحدار. وتوجد حالة خاصة: حين يتساوى الميل والانحدار؛ عندها يظهر على السطح طبقة واحدة تتكشف فيها. ويجدر بك أن تلاحظ في الشكل (9-6) أن المنظر من أعلى يمثل خريطة جيولوجية (Geologic Map)، بينما لو نظرت مباشرة للشكل فإنك تشاهد مقطعاً عرضياً (Cross Section) .

[تحرير] المضرب (امتداد الطبقة)

إذا أراد الجيولوجي تتبع امتداد طبقة ما في الميدان فعليه أن يمشي باتجاه عمودي على اتجاه ميل الطبقة في المستوى الأفقي. وفي هذه الحالة، لابد من معرفة الاتجاه الذي يجب على أن يسير فيه. من هنا لجأ الجيولوجيون إلى تسمية الخط الذي ينتج بسبب تقاطع سطح الطبقة المائلة مع المستوى الأفقي المضرب . ويقاس المضرب بانحرافه عن الشمال الجغرافي – في المستوى الأفقي – باتجاه عقارب الساعة، باستخدام البوصلة الجيولوجية. وتستخدم رموز خاصة للتعبير عن الميل واتجاه الميل والمضرب، وتوضع عادة على الخريطة الجيولوجية. ولتوضيح ذلك أنظر الشكل (9-8). يمثل الشكل (9-8/أ) خريطة جيولوجية يظهر فيها تكشف لتعاقبت طبقي، بينما مقطع عرضي يبين ميلان هذه الطبقات. تلاحظ في الخريطة الجيولوجية وجود الرمز الذي يمثل المضرب والميل واتجاهه للطبقات. إذ يشير الخط الطويل إلى مضرب الطبقات الذي يبلغ 60ْ – 240ْ من الشمال الجغرافي، والخط الصغير إلى اتجاه ميل الطبقات الذي يكون دائماً عمودياً على اتجاه المضرب ويبلغ هـــنا 150ْ (60+90ْ). بينما يدل الرقم 20ْ على مقدار الميل. أما من الشكل (9-8/ب) فيمكن ملاحظة مقدار ميلان الطبقات واتجاهها.

[تحرير] الطيات (folds)

قلنا إنه إذا أثرت إجهادات ضغط في طبقات من الصخور، فإن الطبقات ستنثني؛ أي تصبح مائلة باتجاهين متعاكسين يوجد بنيهما إما تقوس نحو الأسفل أو تقوس نحو الأعلى. ويسمى هذا التركيب الطية (flod). ويتراوح حجم الطيات من تجعدات مجهرية إلى كيلومترات عدة، وتوجد طيات تمتد مسافة مئات الكيلومترات.

[تحرير] أجزاء الطية

حتى يتسنى لنا معرفة وضع الطية (fold orientation ) وشكلها وامتدادها، فلابد من معرفة اجزائها.

ويوضح الشكل (9-9) أجزاء الطية وهي:

• جناح الطية (fold limb): هو أحد جانبي الطية، ويتكون من طبقات مائلة.
• مفصل الطية (fold hinge):هو خط وهمي يصل بين نقاط تقع على أكبر تكور (curvature) للطية؛ ويشبه الخط الذي يمر بظهر الحصان مثلاً، وقد يكون أفقياً أو مائلاً أو رأسياً.
• محور الطية (fold axis):هو الخط أو الاتجاه الذي يحدد الطي (الخط الذي يجري عليه الطّيّ).
• المستوى المحوري (Axial plane) :هو المستوى الذي يقسم الطية إلى جزأين من مفصل الطية، ويكون محور الطية خطاً فيه.

وقد يكون المستوى المحور أفقياً أو مائلاً أو رأسياً.

[تحرير] تصنيف الطيات

يمكن تصنيف الطيات وفق الأسس الآتية

• اتجاه التقوس: تسمى الطيات التي تتقوس إلى الأعلى وتحوي الصخور الأقدم في وسطها الطيات المحدبة (anticlines) ؛ أما الطيات المقعرة (synclines) فتشبه الوضع المقلوب للطية المحدبة، . لاحظ أن جناحي الطية المحدبة يميلان باتجاهين متباعدين عن المركز؛ والعكس في حالة الطية المقعرة.
• وضع المستوى المحوري: هل وضع المستوى المحوري عمودي أم مائل أم موازٍ لسطح الأرض؟ يوضح الشكل (9-11) أنواعاً من الطيات، وفقاً لوضع المستوى المحوري؛ فتوصف بأنها قائمة إذا كان المستوى المحوري عمودياً على سطح الأرض، أو مائلة إذا كان المستوى المحوري مائلاً (أقل من 90ْ )، أو مقلوبة وهي الحالة التي يكون أحد جناحيها قد دار أكثر من 90ْ ، وهو واضح في الشكل السابق (9-10). أما الطية المضطجعة فهي التي يكون مستواها المحوري موازياً لسطح الأرض.

تعد الطية القائمة بأنها طية متماثلة (Symmetrical fold)؛ أي أن الميل على جانبي المستوى المحوري متساوٍ. أما الطيات المائلة والمقلوبة فتعد طيات غير متماثلة (Asymmetrical folds) لعدم تماثل ميل جناحيها، كما أن المستوى المحوري مائل، أنظر الشكل (9-10).

• وضع مفصل الطية :يوضح الشكل (9-11) أيضاً أنواع الطيات وفقاً لوضع مفصل الطية. فإذا كان مفصل الطية موازياً لسطح الأرض، توصف بإنها أفقية (horizontal)؛ وإذا كان مائلاً توصف بأنها غاطسة (Plunging) . أما إذا كان رأسياً فتوصف بأنها رأسية (vertical).

القبة والحوض (dome and basin) ومن التراكيب الجيولوجية المرتبطة بالطيات القبة، [انظر الشكل (9-12)]. وهي طية محدبة متماثلة، وجميع طبقاتها تميل إلى خارج وسطها في جميع الاتجاهات. والحوض طية مقعرة ويشبه الوضع المقلوب للقبة.

[تحرير] تعرف الطيات في الميدان

لاحظت فيما سبق أن الطيات على اختلاف أنواعها قد تكون صغيرة يمكن مشاهدتها بسهولة؛ لكن عندما تكون كبيرة تمتد إلى كيلومترات عدة أو عشرات الكيلومترات؛ إضافة إلى تعرض صخورها إلى عوامل التعرية، يصبح تعرفها أمراً يحتاج إلى تفكير وخبرة ميدانية.

خريطة جيولوجية ومجسم لطية مقعرة لتوضيح تعرّف الطيات باستخدام المضرب والميل للطبقات.

وفي الميدان يقوم الجيولوجي بأخذ قياسات ميول الطبقات ومضاربها واتجاه ميولها لمعرفة وضع الطبقات؛ وبالتالي معرفة اتجاه التركيب وشكله قبل خضوعه لعملية التعرية. ويـوضـح الشكل (9-13/أ) خريطة جيولوجية تشاهد فيه امتدادات الطبقات على شكل خطوط متوازية تمثل حدودها؛ لكنك لا تلاحظ وأنت على سطح الأرض مقطعاً عرضياً يبين وجود تعاقب للطبقات لتستطيع ترتيبها من الأقدم إلى الأحدث؛ كما أنك لا تلاحظ وجود أي تركيب جيولوجي. إلا أنك لو أنعمت النظر في الشكل (9-13/أ) مرة أخرى، فستلاحظ وجود ميلين للطبقة الواحدة متقاربين نحو المركز. وهذا يدلك على وجود طية مقعرة، كما هو موضح )، ويوضح المقطع العرضي لمجسم الطية ترتيب الطبقات رأسياً حسب الأقدم والأحدث، ويمكنك مشاهدته على جوانب الطرق المقطوعة، أو المحاجر وغير ذلك. وبما أن طبقات الطية تظهر من أعلى على شكل خطوط متوازية، فهي طية أفقية؛ وبذلك توصف الطية بأنها مقعرة أفقية.

من ناحية أخرى، لو شاهدت في الميدان وجود أكثر من ميلين للطبقة الواحدة في اتجاهات متباعدة عن المركز وظهرت الطبقات من أعلى على شكل دوائر إهليلجية فإن ذلك يدل على أن التركيب يكون قبة.

وتجدر الإشارة هنا بالنسبة للطيات الضخمة التي تمتد مئات الكيلو مترات، فإن أفضل طريقة لتعرفها يكون عن طريق الصور الجوية أو مصورات السواتل (الأقمار الصناعية). رابعاً: الصدوع (faults)

إذا تعرضت الصخور إلى إجهادات معينة فإنها تتشوه بالطي كما هو الحال في الطيات، أو تتشوه بالكسر كما هو الحال في الصدوع. فالصدع (أو الفالق) كسر في الصخر، بحيث تتحرك الكتلتان الناتجتان بشكل موازٍ لسطح الكسر.

وتكون الحركة على طول سطح الصدع إما رأسية أو أفقية أو مائلة، مع ملاحظة أن كتلتي الصدع تبقيان متلامستين في معظم الأحيان. وتحدث الصدوع في جميع أنواع الصخور. ولما كانت سهلة التعرف في الصخور الرسوبية، فإنك ستلاحظ رسوم الصدوع محصورة في الصخور الرسوبية.

[تحرير] أجزاء الصدع

لكي يسهل تعرف أنواع الصدوع المختلفة في الميدان، فلابد من معرفة الأجزاء المختلفة للصدع، .

• مستوى الصدع (fault plane ): هو المستوى الذي يحدث عليه انفصال الطبقات وانزلاقها وحركتها. وقد تكون الحركة رأسية أو أفقية أو كلتيهما. ويتراوح مستوى الصدع بين مليمترات إلى عدة كيلومترات.

إذا أردت تتبع مستوى صدعٍ ما في الميدان (إن لم يكن مغطى بالرسوبيات)، وضح كيف يمكنك فعل ذلك؟

• الجدار المعلق (hanging wall): هو ذلك الجزء من الطبقة الصخرية الواقع فوق مستوى الصدع المائل.
• الجدار القدم (foot wall) : هو ذلك الجزء من الصخور الواقع تحت مستوى الصدع المائل من الطبقة الصخرية المتصدعة.
• ميل الصدع (fault dip) : الزاوية المحصورة بين مستوى الصدع والمستوى الأفقي.
• الإزاحة الرأسية (vertical displacement ) :المسافة الرأسية التي تحركها كتلتا الصخور على جانبي مستوى الصدع؛ أو هي المسافة الرأسية بين نقطة على الجدار المعلق والنقطة المناظرة لها من الجدار القدم.
• الإزاحة الأفقية (horizontal displacement)  :المسافة الأفقية الإزاحتين لارأسية والأفقية؛ وتمثل الحركة الفعلية التي تحركتها كتلتا الصخور على جانبي مستوى الصدع.
• تصنيف الصدوع :توجد أسس عدة لتصنيف الصدوع، نذكر منها الأنواع الآتية تبعاً لـ:

[تحرير] ميل مستوى الصدع

• الصـدوع الرأسية: وهي الصدوع التي يكون فيها مستوى الصدع رأسياً (زاوية ميله 90ْ ). وهنا لا يمكن تمييز الجدارالمعلق من الجدار القدم.
• الصـدوع المـائلة: وهــي الصـدوع التي يكون فيها مستوى الصدع مائلاً عن الأفق بزاوية تتراوح بين أكبر من صفرْ

إلى أقل من 90ْ . وهذا النوع من الصدوع هو الشائع في الطبيعة.

[تحرير] الحركة النسبية لكتل الصخور على جانبي مستوى الصدع:

• إذا كانت الحركة النسبية بين الكتلتين رأسية. ففي حالة الصدوع المائلة، تقسم هذه إلى نوعين:

- الصدوع العادية (normal faults): وهي الصدوع التي تنتج من حركة الجدار المعلق إلى الأسفل بالنسبة للجدار القدم ويرافق هذا النوع تمدد وزيادة في طول القشرة الأرضية، وينشأ عن إجهادات توتر، ويمكنتسميته صدعاً توترياً. - الصدوع العكسية (reverse faults): وهي الصدوع التي تنتج من حركة الجدار المعلق إلى الأعلى بالنسبة لجدار القدم . ويرافق هذا النوع نقص في طول القشرة الأرضية، وينشأ عن إجهادات ضـغط، ويمكن تسميته صدعاً ضغطياً.

• إذا كانت الحركة النسبية بين الكتلتين أفقية، فإن الصدع الناتج (سواء أ:ان رأسياً أم مائلاً) تيطلق عليه الصدع المضربي؛

وســمي كذلك لأن الحركة النسبية على سطح الصدع موازية لخطوط المضرب [انظر الشـكل (9-16/أ)]، وينشأ عن إجهادات قص. ويوجد كثير من صدوع المضرب مصاحبة لحدود الصفائح تسمى صدوع التحويل (transform faults)،ويصاحبها إزاحة كبيرة مثل صدع سان أندرياس في الولايات المتحدة، وصدع الأردن التحويلي.

• إذا كانت الحركة النسبية بين الكتلتين وترية، أي أن الحركة رأسية وأفقية في الوقت نفسه على سـطح الصدع، فإنه يطلق

على الصدع اسم الصدع الوتري، صدوع مركبةتوجد الصدوع العادية في الطبيعة على شكل مجموعات؛ فحين تكون متوازية وإزاحاتها المحصلة في اتجاه واحد، تأخذ شكل سلسلة من القوالب (blocks) . ويسمى هذا التركيب الصدوع المدرجة (step faults) [أنظر الشكل (9-17)]. أما عندما تكون الإزاحات المحصلة للصدوع في اتجاهات متوازية وأخرى متقابلة، فإن ذلك يؤدي إلى هبوط الكتل الصخرية التي تقع بين صدعين عاديين متقابلين. وتسمى هذه الكتل الهابطة الأحواض الخسفية (graben) [أنظر الشكل (9-18)]، وهي وديان مستطيلة محاطة بتراكيب بارزة طويلة (الكتل التي ترتفع إلى أعلى ظاهرياً). وتسمى هذه الكتل البارزة الكتل الاندفاعية (Horst)، كما في الشكل (9-18). ومن أمثلة الأحواض الخسفية صدع وادي الأردن والصدع بشرقي إفريقيا