الباب الأول – مقدمة
مقدمة
- علوم الأرض- علم الجيولوجيا- : العلم الذي يهتم بمعارف الأرض مثل تاريخها و نشأتها و شكلها ومكوناتها و العوامل التي أثرت و تؤثر عليها و كذلك العمليات الجيولوجية التي تعمل داخلها و على سطحها و خاصة التي تسبب مخاطر للبيئة و الإنسان.
- الجيولوجيا و موقعها من العلوم الأخرى
تاريخ علم الجيولوجيا
- بداء علم الجيولوجيا علم غيب عند الامم القديمة عدا ملاحظات ارسطو بوجود اسباب طبيعية للعمليات الجيولوجية و الذي لاحظ التشابه بين احافي الجيال و شواطئ البحار و أيده بذلك دافنشي في القرون الوسطى
- حدثت طفرة في علم الجيولوجيا على يد العالم الدنمركي ستينو(القرن 17 ) حيث وضع قانون تعاقب الطبقات(الطبقة السفلى اقدم من الطبقة التي تعلوها) و قانون ثبات الزوايا لبلورات المعادن (كل معدن له تركيب بلوري محددا و مميزا له)
- في القرن التاسع عشر و ضع هوتون قانون(نظرية) الوتيرة الواحدة و الذي مؤداه ان الحاضر هو مفتاح الماضي أي اننا نفهم كيف حدثت العمليات الجيولوجية في العصور القديمة، منذ مئات الملايين من السنين عندما نفهم كيف تتم ألان و اثبتت هذه النظرية مصداقيتها امام نظرية التكون بالكوارث للعالم الفرنسي كوفية.
- نظرية العصور الجليدية
- نظرية دورات النشاط الجيولوجي
- نظرية حركة الالواح – العلم الالماني فاجنر 1912 - القارات و المحيطات تشبه الالواح التي تطفو على صهير الوشاح في باطن الارض.
الارض و مكوناتها
- "و الارض و ما دحاها" – شكل بيضوي او اهليجي
تركيب الارض
- ارتداد الموجات الصوتية او الزلزالية عند الحدود الفاصلة بين وسطين مختلفين قي الكثافة ادى لمعرفة التركيب الداخلي للكرة الارضية
- ثلاتة اغلفة تحت السطح:
1- القشرة الارضية
2- الوشاح
3- اللب
- اربعة اغلفة تحيط بسطح الارض
1- الغلاف الصخري
2- الغلاف المائي
3- الغلاف الجوي
4- الغلاف الحيوي
القشرة الارضية:
- عليها و منها يعيش الانسان
- متوسط كثافتها 2.7
- 8 عناصر تشكل 98% من كتلتها: الاكسجين 46.6% ثم السلكون، الومنيوم، حديد، كالسيوم، صوديوم، بوتاسيوم، ماغنيسيوم. و تكون على هيئة معادن
- تنقسم القشرة الارضية الى:
1- القشرة القارية: تتكون من صخور الجرانيت
2- القشرة المحيطية: تتكون من صخور اليازلت (اكثر كثافة من القارية)
- تطفو صخور القشرة الارضية و المكونة من عدة الواح على الجزء العلوي من صخور الوشاح المنصهرة و الحد الفاصل بينهما يعرف بحد موهو
مقطع للكرة الارضية:
- قشرة ارضية رقيقة جدا
- الوشاح و سمكه 2900 كم مادة متصلبة ما عدا الجزء الخارجي الملامس للقشرة فهي شبه منصهرة و كثافة الوشاح تتراوح بين 3.3 و 6 غم/سم3 و يغلب الجديد و الماغنسيوم على تركيبها
- اللب: اللب الخارجي و سمكه 2225 كم و له كثافة 10 و اللب الداخلي و هو مركز الارض و سمكه 1275 كم و كثافة 13 و الحرارة 6650 درجة و يتكون في الغالب من النكل و الحديد
تيارات الحمل: تتوزع الحرارة داخل الارض بواسطة هذه التيارات و تدفعها الى السطح، مصدر الحرارة هو النشاط الاشعاعي لعناصر مثل اليورانيوم و الثوريوم.
تركيب الارض
- تكاثف مادة السديم الاولية( غازات و اغيرة)
- دوران لمادة السديم ادى لتشكل الارض(اهليجي) و الكواكب الاخرى
- ظروف ادت الى تكون الجاذبية الارضية و المجال المغناطيسي
- انجذاب غازات كانت جزء من السديم نحو الارض و كونت الغلاف الجوي الاولي الذي كان يختلف عما هو عليه الان
- تعدلت نسب غازات الغلاف الجوي بحيث سهل لانماط الحياه ان تزدهر
استكشاف التمنطق داخل الارض الصلبة:
- مشاهدات فلكية: سقوط النيازك(اجسام صخرية فضائية)، حيث ان تركيبها يتشابه مع صخور ارضية معينة و يختلف مع اخرى
- مشاهدات حيوفيزيائية:
- زيادة كثافة الارض مع العمق، كثافة القشرة 2.65 غم/سم3 ، و كثافة العمق 13 ، و كثافة الارض ككل 5.5
- الموجات الزلزالية، تسري في الصخور بسرعات تعتمد على معاملات المرونة و الكثافة لهذه الصخور
- من هذه المشاهدات يمكن الاستنتاج ان هناك تمنطق داخل الارض و اغلفة صخرية تختلف عن بعضها في التركيب الكيميائي و المعدني و في الخواص الفيزيائية
نطق الارض المختلفة:
1- القشرة الارضية: قشرة خارجية و قشرة سفلية ويفصلهما انقطاع كونراد، ويفصل القشرة الارضية عن الوشاح انقطاع موهو
2- الوشاح: وشاح علوي صلب، وشاح اوسط لين او سائل له نفس تركيب الوشاح العلوي الكيميائي(يتميز بعدم قدرة بعض المعادن على تحمل الحرارة و الضغط فتنصهر)، وشاح سفلي صلب قادر على تحمل الحرارة و الضغط
3- اللب: ينقسم الى لب خارجي يفصله عن الوشاح انقطاع جوتنبرج، و يتكون من الحديد و النيكل بالإضافة الى نسبة من معادن السيليكا الغير قادرة على تحمل الحرارة و الضغط السائد تجعل من هذا النطاق صهير دائم الحركة بحركة الارض مما ينتج عنها المجال المغناطيسي الارضي
الاغلفة غير صلبة للارض:
1- الغلاف الهوائيAtomsphere : يرتفع الى اكثر من 600 كم ، ويتكون من غازات ثاني اكسيد الكربون و النيتروجين و الاكسجين و الارجون و غازات اخرى، و يتكون من المطق التالية:
- التروبوسفير Troposphere : يحتوي بخار الماء و تحدث به التغيرات الجوية و يرتفع الى 10 كم
الاستراتوسفير Stratosphere: تتأصل فيها التغيرات الجوية، جافه و ليس بها بخار ماء و تصل حتى ارتفاع 50 كم، و فيه طبقة الازون
- الميزوسفير : تتناقص درجة الحرارة ال –60 درجة مئوية وترتفع الى 80 كم
- الايونوسفير Ionosphere : تصل حرارة ال 1000 درجة مئوية و ترتفع الى 600 كم، بها الكترونات و ايونات حرة تعمل كمظلة واقية للارض من الاشعة الضارة
- النطاق الخارجي Exosphere :
2- الغلاف المائي
3- الغلاف الحيوي
حركة القارات
- القارات و المحيطات تشبه الالواح التي تطفو على صهير الوشاح في باطن الارض.
- حركة القارات تسببت في الاحداث الكبرى قي تاريخ الارض
- قارة الجندوانا او البانجيا و فاجنر هو اول من شرح نظرية حركة القارات من خلال كتابه " اصل القارات و المحيطات" عام 1915
براهين حركة القارات
تكامل شكل شواطىء القارات
التشابه في التتابعات الضخرية
الازمان الجليدية
التشابه و الاختلاف في المحتوى الحفري تبعا لالتصاق و انفصال القارات عن بعض
اتساع قاع المحيط
المغناطيسية القديمة: المغناطيسية قد عكست بصورة متكررة
العلاقة بين الالواح
- حركة اتساع المحيط
- اصطدام بين لوح قاع محيطي و لوح قاري يودي الى نشوء سلاسل جبلية مثل جبال روكي غرب أمريكيا الشمالية و جبال الانديز غرب امريكا الجنوبية
- الاصطدام بين لوحيين قاريين يودي لنشوء سلاسل جبلية كجبال الهمالايا
الرصد بواسطة تقنيات الاستشعار عن بعد
صخور الارض
_ الصخور النارية: تتكون من الصهيرة
1_1 صخور نارية متداخلة : تتكون بعيدا عن سطح الارض، تتبلور نتيجة تبرد بطيىء للصهارة، بلوراتها كبيرة و جيدة التكوين.
1_2 صخور نارية بركانية: تتكون نتيجة لصعود الصهارة المفاجىء، وتتبرد بشكل سريع و بلوراتها صغيرة الحجم
2_ الصخور الرسوبية : تتكون نتيجة ترسيب مواد صلبة من وسط غازي(الهواء) أو وسط مائي أو وسط صلب. و تقسم الى مجموعتين:
2_1 صخور رسوبية فتاتية او ترابية:تتكون نتيجة عمليات التجوية ثم النقل ثم الرسيب
2_2 صخور رسوبية غير فتاتية: تتكون نتيجة التبلور من محاليل مائية، وهذه تكون:
- صخور رسوبية عضوية الاصل: الحجر الجيري
- صخور رسوبية كيميائية الاصل: الجبس و الاملاح
3_ الصخور المتحولة : تتكون نتيجة تأثير كل من الضغط و الحرارة على الصخور النارية أو الرسوبية أو المتحولة
الدورة الصخرية: تتحول الصخور الارضية من شكل الى أخر نتيجة لعوامل داخلية و خارجية مثل الضغط و الحرارة و التجوية
الثروات الارضية
1_ خامات فلزية: مثل الحديد و الرصاص و الذهب
2_ خامات لا فلزية: مثل احجار مواد البناء
اهم ثروات الارض:
1_ الحديد: يتواجد مصاحبا للصخور النارية و الرسوبية و المتحولة ، يمتاز بثقله و كثرة انتشاره ويدخل قي معظم الصناعات، من اهم خامات الجديد معدن المجنيتايت و معدن الهيماتيت
2_ الالومنيوم: يمتاز بخفة الوزن و التوصيل الكهربائي و مقاومة الأكسدة و اهم خاماته معادن البوكسيت و اللاتيريت
3_ التيتنيوم: يمتاز بمقاومة العالية للضغط و الحرارة مع خفة الوزن و يتواجد في معادن الروتيل و الالمينيت
4_ الكروم: اسود ثقيل الوزن مقاوم للصدأ و التآكل يتواجد في الطبيعة على هيئة معدن الكروميت المصاحب لصخور السربنتين ( موجودة في الجبال الشرقية )
5_ الذهب: يمتاز بمقاومة العالية للاكسدة و يتواجد في الطبيعة على صورته الفلزية مستقلا او مشتركا مع فلزات اخرى مثل البلاتين و الفضة
6_ مواد البناء:
- مواد بناء طبيعية: أحجار البناء
- مواد بناء صناعية: الاسمنت ( خلط الحجر الجيري و الطفلة و الجبس) و الطوب الحراري
7_ الاسبستوس: يمتاز بنسيجة الليفي و مقاومة للتأكل و للاحماض و موصل رديء للحرارة و الكهرباء
ثروات الارض و المجتمع
-ثروات غير متجددة
- ازدياد الاستهلاك-ارتفاع الاسعار-مشاكل بيئية-عواقب اقتصادية و سياسية
- زيادة معدل الاستهلاك و اعادة دورة التصنيع
مقياس الزمن و التطور و الانقراض
- عمر الارض حوالي 4.6 الف مليون سنة و اثار الحياة السابقة عمرها 600 مليون سنة
- تاريخ الارض يقسم الى:
- احقاب ما قبل الكمبري
- احقاب الحياة الظاهرة، و التي تقسم بدورها الى:
دهر الحياة القديمة
دهر الحياة المتوسطة
دهر الحياة الحديثة
طرائق تقدير الاعمار لصخور الارض
عمر الارض 4.6 الف مليون سنة (?)
عمر البشرية اكثر من نصف مليون سنة (?)
تقسم طرق تقدير الاعمار الى قسمين:
1- تقدير العمر النسبي و ذلك باستخدام احدى القواعد التالية:
1.1 – مبداء تعاقب الطبقات
1.2 – ظاهرة القاطع و المقطوع
1.3 - ظاهرة المضاها بين الصخور
2- تقدير العمر المطلق و اهم الطرق المتبعة:
2.1 - التقدير الشجري
2.2 - التقدير بالرواسب
2.3 - الطرق الإشعاعية
الطرق الإشعاعية
تعتمد على ظاهرة الاشعاع الذري لجسيمات الفا وبيتا و جاما من بعض الانوية الغير ثابتة مثل اليورانيوم و الثوريوم.
الاشعاع: خروج طاقة من الانوية الغير مستقرة حتى تتخلص من الطاقة أو المادة الزائدة حتى يمكنها بلوغ حالة الاستقرار( العنصر المشع او النظير المشع). يحدث ذلك من خلال سلسلة للتحلل.
فترة نصف العمر: الفترة الزمنية اللازمة لتحلل نصف مادة النظير المشع و تتراوح بين جزء من الالف من الثانية الى عدة الاف الملايين من السنين.
- معدل التحلل ثابت و يبداء اعتبارا من لحظة تكون المعدن ( الساعة الصخرية)
1- طريقة الكربون 14
- تستخدم لتقدير اعمار قصيرة نسبيا: الاثار و المحيطات و التربة
- نسبة الكربون 12 (الثابت) الى الكربوون 14 (الغير ثابت و المشع) في الغلاف الجوي و الغلاف المائي هي نسبة ثابتة.
- من عيوب هذه الطريقة:
- قصر فترة العمر 5730 سنة
- تغير نسبة نظائر الكربون لاسباب غير التحلل
- المؤثرات الحرارية في باطن الارض قد تحرق الكربون بنوعية و بالتالي تشوه بصمة الكربون
2- طريقة البوتاسيوم – أرجون
- يتحلل البوتاسيوم الى غاز الأرجون و يقاس الزمن بقياس نسبة الأرجون داخل المعدن.
- من عيوب هذه الطريقة تحرر غاز الأرجون عند تعرضة للهواء او التسخين الى درجة حرارة اكثر من 125 مئوية
- فترة نصف عمر البوتاسيوم يساوي 11,900 مليون سنة و تستعمل لتقدير اعمار صخور تصل الى اكثر من 3000 مليون عام
3- طريقة الروبيديوم – استرونشيوم
- تعتمد على تحلل الروبيديوم – 87 المشع الى استرونشيوم – 87
- لا يتأثر بالتعرض للهواء او التسخين
- فترة نصف العمر للروبيديوم حوالي 50000 مليون عام
4- طرق الثوريوم – 230
- ملائمة لتقدير اعمار الرواسب البحرية (عمرها حوالي 300000 عام)
- فترة نصف العمر 80 الف عام
5- طرق الرصاص:
- تعتمد على تحلل العناصر المشعة طويلة نصف العمر مثل اليورانيوم – 238 الذي يتحلل الى رصاص –206
- تصلح لقياس اعمار صخور ما قبل الكبري او تقدير عمر الارض
- فترة نصف العمر لليورانيوم 238 تساوي 4,6 ألف مليون عام
الديناصورات
عمرها اكثر من 200 مليون سنة و سادت في عصور الترياسي الجوراسي و الطباشيري، و انقرضت في نهاية العصر الطباشيري
350 نوع
اكتشفت في القرن التاسع عشر على يد العالم ريتشار اوين
الانقراض الكبير
حقائق الانقراض
1- احداث درامية في نهاية العصر الطباشيري: سقوط اجسام سماوية مثل النيازك
2- انقرضت الديناصورات خلال فترة قصيرة و متزامنة مع سقوط الاجسام السماوية على الارض
3- سيادة المناح البارد في نهاية الطباشيري ادى لنقص النباتات الغذاء الرئيسي للديناصورات
نظريات اخرى لانقراض الديناصورات؟
نظرية النشاط البركاني المكثف – خلال نهاية العصر الطباشيري -
1- ادى الى خروج رماد و دخان بركاني كثيف غطى الارض جميعا
2- انخفاض درجة الحرارة نتيجة حجب اشعة الشمس
3- نقص الغطاء النباتي
4- قتل الديناصورات لعدم لعدم وجود غذاء و لعدم ملائمة المناخ و لعدم قدرتها على الهجرة الى اماكن اكثر ملائمة
الملامح الجيولوجية لدولة الامارات العربية المتحدة
بيئتان جيولوجيتان رئيسيتان سادتا في المنطقة
1- الدرع العربي و يتكون من صخور نارية و متحولة
2- الهضبة العربية و تتكون من صخور روسوبية مثل الحجر الرملي و الجبري
الملامح الجيولوجية لدولة الامارات
1- السلاسل الجبلية الرسوبية: فى الشرق و الشمال الشرقى للدولة، من الحجر الجيري و الدولوميت
2- السلاسل الجبلية المنقولة:
1- صخور السربنتين (البريدوتيت) او الافيوليت- نارية حمضية التركيب
2- الكنجلوميرات ذات لون احمر لاحتوائها على نسبة من الحديد
3- الحجر الجيري على هيئة طبقات غنية بالاحافير
3- الكثبان الرملية: منها الهلالي و السيفي، و قد تختزن المياه، و كذلك تستعمل في اعمال البناء
4- السبخات : تتميز بترسيب كميات من الاملاح المختلفة( كلوريدات الصوديوم و المغنيسيوم و الكالسيوم)، مثال ذلك سبخة مطي
5- القباب الملحية: و هي مصائد بترولية و تمثل العديد من الجزر بالخليج العربي و مثال ذلك جزيرة صير بنى ياس
6- البترول
الباب الثاني
ثروات الأرض و التنمية
البلورات
تعريف البلوره:
البلورة عبارة عن جسم متجانس، لها تركيب كيميائي، تكونت بفعل عوامل طبيعية، تحت ظروف مناسبة من الضغط و درجة الحرارة، يحدها خارجيا اسطح مستوية تسمى أوجه بلورية تعكس الترتيب الذري الداخلي المنتظم.
و تنقسم البلورة من حيث تشكل الاوجه الى :
1- بلورة عديمة الاوجه
2- بلورة ناقصة الاوجة
3- بلورة مكتملة الاوجه
خواص البلورة:
1- الأوجه البلورية: الاسطح الخارجية المستوية التي تحدد شكل البلورة
2- الأحرف البلورية: التقاء وجهين بلورين متجاورين
3- الزوايا المجسمة: التقاء اكثر من وجهين بلورين
4- الشكل البلوري: مجموعة من الاوجه البلورية المتساوية و المتشابهة في الشكل و الوضع و المساحة. و يقسم الشكل البلوري الى:
1- شكل بلوري مقفول، حيث تتكون البلورة من شكل بلوري واحد يشغل بمفرده حيزا معينا من الفراغ
2- شكل بلوري مفتوح، حيث تتكون البلورة من عدة اشكال بلورية مركبة يسمى كل واحد منها شكل بلوري مفتوح لأنه لا يتم لأي واحد منها منفردا ان تشغل حيز معين من الفراغ.
تماثل البلورة
هو العملية التي ينتج عنها أن تأخذ مجموعة من الأوجه المتشابهة نفس المكان الذي تشغله إحداها إذا أديرت البلورة دورة كاملة. ويحدث التكرار لأي ظاهرة موجودة على البلورة كالأحرف و الزوايا المجسمة.
عناصر تماثل البلورة:
1- مستوى التماثل: المستوى الذي يمر بمركز البلورة و يقسمها الى نصفين متساويين و متشابهين
2- محور التماثل : هو الخط الذي لو دارت البلورة حوله دورة كاملة و بدون ازاحة لتكرر وضع البلورة عددا من المرات متخذا في كل مرة نفس المكان و الوضع، ويحدد عدد تكرار الظاهرة درجة المحور(درجة التماثل)، و محاور التماثل هي: ثنائية او ثلاثية او رباعية او سداسية فقط و هي وحدها القادرة على التكرار في الفراغ دون ظهور الفراغات البينية
3- مركز التماثل ( مركز البلورة): نقطة داخل البلورة، تتميز بانه لو تم التحرك منها في اتجاهين متضادين متساويين لوجدنا نفس الضاهرة
المحاور البلورية: وهي الابعاد الداخلية للبلورة و يمكن اجازها كم يلي:
1- المحور الرأسي: من اعلى الى اسفل و يرمز له – ج -
2- المحور الأفقي الجانبي: من اليمين الى اليسار و يرمز له – ب –
3- المحور الأفقي الأمامي: من الخلف الى الامام و يلرمز له – أ -
بعض البلورات تحوي ثلاثة محاور أفقية نرمز لها – أ1 ، أ2 ،ا3 –
الزوايا البلورية: يرمز للزاوية بين المحورين أ و ب: α و يرمز للزاوية بين المحورين ب و ج : β ، و يرمز للزاوية بين المحورين أ و ج : γ
الفصائل البلورية:
وفقا لدرجة التماثل وللابعاد النسبية فان البلورات تقسم الى النظم او الفصائل التالية: المكعب، الرباعي، المعين القائم، آحادى الميل، ثلاثي الميل، سداسي و ثلاثي
المعادن
المعدن: هو الوحدة الاساسية المكونة للصخور – وهو مادة طبيعية، صلبة، متجانسة، تكونت بطريقة غير عضوية و لها تركيب كيميائي محدد.
الخواص الطبيعية للمعادن:
1- خواص بصرية:
1-1 اللون: ثابتة اللون – متغيرة اللون
1-2 المخدش: لون مسحوق المعدن
1-3 الشفافية : شفافة، شبه شفافة، او معتمة
1-4 البريق: قدرة المعدن على عكس الأشعة الضوئية الساقطة علية
1-4-1 بريق فلزي: الذهب
1-4-2 بريق لافلزي: ماسي، زجاجي (الكوارتز)، صمغي(كبريت)، لؤلؤي(التلك)، حريري(الاسبستوس،الجبس)، ترابي(بوكسيت).
2- خواص تماسكية:
2-1 الصلادة: هي المقاومة التي يبدبها المعدن للخدش، وتتبع مقياس موه للصلادة: تلك(1)، جبس(2)، كالسيت(3)، فلوريت(4)، آباتيت(5)، ارثوكليز(6)، كوارتز(7)، توباز(
، كورندم(9)، الماس(10)
2-2 الانفصام (التشقق):قابلية المعدن للانفصام عند مستويات منتظمة(مستويات الانفصام) و متوازية عند طرقها طرقا خفيفا، و تقسم الى انفصام واضح- في اتجاه أو اكثر- و انفصام غير واضح
2-3 الانفصال:تفتت أو تكسر المعدن نتيجة عوامل خارجية
2-4 المكسر: شكل سطح المعدن عند كسره صناعيا في اتجاهات غير تلك التي ينفصم عندها
2-5 قوة الطرق و السحب: امكانية تشكيل المعدن
2-6 الوزن النوعي
3- الخواص الحسية: الرائحة، المذاق، الملمس
4- خواص أخرى:
4-1 الاشعاع الذري
4-2 المغناطيسية
4-3 الكهربائية
4-4 درجة حرارة الانصهار
التصنيف الكيميائي للمعادن
1- المعادن العنصرية: الذهب و الفضة و النحاس و الجرافيت و الالماس
2- الكبريتيدات: البيريت و الجالينا
3- الاكاسيد: الكوارتز و الماجنيتيت و الهيماتيت و الكروندم
4- الهاليدات: الفلوريت- الهاليت
5- الفوسفات: الاباتيت
6- الكربونات: الكالسيت و الدولوميت و الماجنيزيت
7- الكبريتات: الجبس و الباريت و انهيدريت
8- السيلكات: مجموعة الفلسبارات، مجموعة البيروكسين، مجموعة لامفيبول، مجموعة الميكا، الكوارتز، اوليفين، موسكوفيت، التلك
نشأت المعادن
طرق تكون المعادن نتيجة للعمليات التالية:
1- النشاط الناري
أ- التبلور من السائل الصهاري
ب- التبلور من المحاليل الحارة
2- عمليات الترسيب
أ- التبلور من المركبات الملحية لمياه البحار و المحيطات
ب- تكون بعض المعادن في صورة خامات معدنية رسوبية لمنشأة
3- عمليات التحول
أ- تكون معادن جديدة بتأثير عوامل التحول مثل الجرافيت(من الفحم)
ب- التكون بتركيز الغازات قرب فوهات البراكين
-تغير ألوان المعدن: وجود شوائب، بالإضافة الى التسخين او التعرض للاشعاع الذري
-الكوارتز: الوفرة(الرمال)، رقائقه تستعمل في صناعة الاجهزة الحديثة
-الذهب: معدن عنصري، غالي الثمن، الندرة، غير نشط كيميائيا(لا يصداء و لا يتأكل)، يندمج مع عناصر اخرى مثل النحاس
الأحجار الكريمة:
هي معادن تتميز بالجمال و المتانة و الندرة، وتقسم إلى نفيسة و شبه نفيسة
الخواص الضوئية للأحجار الكريمة:
1- القدرة على كسر الضوء
2- درجة اللون
3- درجة تلاعب الالوان: التغير اللوني مع تغير الاتجاه
4- البريق
وسائل التعرف على الأحجار الكريمة:
1- جهاز معامل الانكسار
2- جهاز التحلل الطيفي
3- جهاز قياس الكثافة
4- جهاز قياس الصلادة
5- جهاز أشعة الحيود السينية
6- القدرة على احداث انكسار للضوء:
- معادن ذات انكسار مزدوج مثل الياقوت و الزمرد و اللؤلؤ
- معادن ذات انكسار منفرد مثل الماس و العقيق و المرو
الأحجار الكريمة الصناعية(شبه النفيسه):هي المعادن التي تمتلك الصفات الكيميائية و التركيبية للمعدن الطبيعي و لكنها محضرة صناعيا
الأحجار الكريمة الزائفة: مواد زائفة لها شكل خارجي يماثل الأحجار الكريمة(بلاستيكية)
صقل الأحجار الكريمة: تتم عملية الصقل بهدف إظهار جمال الحجر الكريم أو إخفاء عيوبه
صلادة الحجر الكريم: ليس بالضرورة أن يتمتع الحجر الكريم بصلادة عالية (مثل اللؤلؤ و المرجان و التركواز)
الصخور
الصخر: مزيج من معادن مختلفة تبلورت أو تجمعت في ظروف جيولوجية خاصة، و هي نارية أو رسوبية أو متحولة
الصخور النارية
هي تلك الصخور التي تكونت نتيجة تصلب المادة المنصهرة، اما في اعماق سحيقة مكوتة الصخور النارية الجوفية، او عند اعماق ضحلة فتتكون الصخور تحت السطحية او على سطح الارض مباشرة فتتكون الصخور البركانية.
الخصائص العامة للصخور النارية:
1- توجد على هيئة كتل لها اشكال مختلفة
2- تتكون في معظم الاحوال من مغادن متبلورة
3- وجود خامات معدنية
4- لا تحوي حفريات
أشكال الصخور النارية
1- السد: يتكون بتداخل السائل الصهاري موازيا لاسطح الطبقات
2- القاطع: ينشاء بتداخل السائل الصهاري في شكل الواح رآسية قاطعة اسطح الطبقات
3- الكتل العميقة: كتل ضخمة تشكل جذور سلاسل الجبال و تمتد لمئات الكيلومترات
4- الدعامة: كتل عميقة تعتبر اجزاء من الكتل العميقة
5- البراكين: ينشأ بتخارج الصهارى على سطح الارض مكونة اشكال قمعية
التركيب المعدني للصخور النارية: و تقسم الى نوعين:
1: معادن ابتدائية: تتكون مباشرة من السائل الصهاري اثناء برودتة:
1- معادن اساسية:معادن فلسية(الكوارتز، الفلسبارات، الفلسباثويد)، مافية(اوليفين، البيروكسين، الامفيبول، الميكا)
2- معادن اضافية (اباتيت، زركون)
2: معادن ثانوية: ناتجة من تغير او تحول المعادن الابتدائية مثل كاولين و كلوريت
نسيج الصخور النارية : الشكل الناتج عن تراص الحبيبات المكونة للصخر و تقسم الى
خشن التحبب جدا، خشن التحبب، متوسط التحبب، دقيق التحبب
تصنيف الصخور النارية
نسبة المعادن المافية(اللون)
فاتح اللون ( <30 %)
متوسط اللون (30-60%)
قاتمة اللون (60-90%)
فوق قاتمة اللون(>90%)
نسبة السلكا
حامضية(>66%)
متوسطة (52-66%)
مافية (42-52%)
فوق مافية ( < 42%)
مكان التكوين و درجة التحبب
صخور بركانية (دقيقة التحبب)
ريوليت
انديزيت
بازلت
صخور جوفية (خشنة التحبب)
جرانيت
ديوريت
جابرو
بريدوتيت، دونيت
الصخور الرسوبية
تنشأالصخور الرسوبية من ترسيب المواد المفتتة أو الذائبة في الماء والتي تنتج من تعرض الصخور المختلفة لعوامل التجوية وتؤدي التعرية الطبيعية الى التفتت المكانيكي للصخور.
الخصائص العامة للصحور الرسوبية:
1- صخور هشة
2- الطبقات
3- وجود حفريات
4- تتكون من حبيبات مستديرة او من بلورات معدنية
5- تحوي كثير من الخامات المعدنية
6- ألوان فاتحة
7- لها تراكيب خاصة : علامات النيم، شقوق الطين
تصنيف الصخور الرسوبية
1- صخور رسوبية ميكانيكية التكوين: تتكون من حبيبات المعادن الناتجة من التفتت الميكانيكي لجميع أنواع الصخور، و نقل المواد المفتتة بفعل المياه أو الهواء أو الجليد الى احواض الترسيب.و تقسم على اساس حجم الحبيبات:
1- الكونجلمرات: و حجم حبيباتها يتراوح بين 2 مم و 250 مم، و منها البريشيا (حبيباتها ذات اجزاء مدببة)
2- الحجر الرملي: و قطر حبيباتها بين 2 و 1/16 مم
3- الجر الغريني : و قطر حبيباتها بين 1/16 و 1/256
4- الحجر الطيني: حبيباتها اقل من 1/256 ، و اذا تشكل الحجر الطيني على شكل رقائق متوازية تولدت بالضغط الواقع عليها سمي (طفلة)
2- صخور رسوبية كيميائية التكوين: تتكون نتيجة ترسيب بعض المركبات الذائبة في المحاليل المائية بعمليات التبخر، او نتيجة تغير الوسط الكيميائي الحاوي لها:
1- الصخور الرسوبية الجيرية: الحجر الجيري و الدولوميت
2- الصخور الرسوبية الملحية:مثل ملح الطعام و الجبس(كبريتات الكالسيوم و الانهدريت (كبريتات الكالسيوم اللامائية)
3- الصخور الرسوبية السليكية: ترسيب مادة السليكا من المحاليل الغروية مثل حجر الصوان (الفلنت)
3- الصخور الرسوبية الكيميائية-المكانيكية التكوين: مزيج من مواد كيميائية النشأة (كربونات الكالسيوم) مع مواد ميكانيكية النشأة(الغرين)، مثل(المارل)
4- صخور رسوبية عضوية التكوين: تراكم بقايا المواد العضوية التي خلفتها الحيوانات أو النباتات التي تعيش في البحار أو اليابسة، و كذلك عمليات التحلل( تفحم النباتات و تحلل بقايا الهياكل الحيوانية). ومن هذه الصخور:
1- الحجر الجيري العضوي او المرجاني: هياكل الحيوانات البحرية المكونة من كربونات الكالسيوم
2- الفوسفات: تراكم و تحلل الهياكل الحيوانية البحرية (فوسفات الكالسيوم)
3- الفحم: ينتج عن تفحم النباتات التي تتعرض للدفن السريع فيمنع من تفاعلها مع الاكسجين الجوي و بالتالي يتم الاحتفاظ بالكربون.
تراكيب الصخور الرسوبية:
1- التطبق: ميل مكونات الصخور ان تأخذ وضع افقي في شكل طبقات
2- التطبق المتدرج: الحبيبات الكبيرة تكون لأسفل ثم تعلوها الاصغر حجما
3- التطبق المتقاطع: تقاطع مستويات التطبق مع مستوى الترسيب(مع اتجاه التيار)
4- التصفح: وجود الصخر على شكل رقائق متوازية بسماكة تقل عن 2 مم
5- علامات النيم: تموجات على سطح الرسوبيات نتيجة تعرضها للرياح او الماء
6- شقوق الطين: عند تعرض الرسوبيات الطينية لفترة جفاف بعد فترة بلل
الصخور المتحولة
هي صخور كانت في الاصل نارية أو رسوبية، حدث لها تغير في الشكل او التركيب المعدني او كليهما- صخور متحولة- وذلك نتيجة تأثير الضغط العالي او الحرارة الشديدة او كلاهما او تاثير المحاليل الكيميائية، عمليات التحول تحدث للصخر و هو في حالته الصلبة.
الخصائص العامة:
1- تحمل بعض الخصائص و التراكيب الاصلية قبل التحول (التطبق، الحفريات)
2- ظهور معادن جديدة
3- التورق : اعادة تشكيل و ترتيب المعادن (المسطحة)بحيث تكون اكثر توازيا
4- تتواجد في الاماكن النشطة تكتونيا
5- اشكال والوان متعددة
عوامل التحول:
1- الحرارة
2- الضغط
3- المحاليل النشطة كيميائيا
أنواع التحول:
1- التحول الحراري:مثل تحول الرخام من الدلومايت و تحول الهورنفلس من الصخور الجيرية، وهو محدود الانتشار
2- التحول الديناميكي: ناتج عن الضغط الذي يؤدي الى تكسير او تراص الصخور مثل الميلونيت
3- التحول الدناميكي- الحراري( الاقليمي): يحدث بتأثير مشترك لكل من الضغط و الحرارة مثل النيس و االشيست، ويكون واسع الانتشار
4- التحول الذاتي: ينتج بفعل النشاط الكيميائي للسوائل الحارة و الغازات مثل صخور السربنتبنبت
نسيج التحول: الشكل الناتج عن وجود الحبيبات او البلورات المطونة للصخر بطريقة خاصة بجانب بعضها، و للصخور المتحولة 3 أنسجة رئيسية:
1- النسيج الغير متورق: ينتج من التحول الحراري الذي يؤدي الى اعادة تبلور المكونات المعدنية للصخر الاصلي قبل التحول دون تغير شكل الحبيبات
2- النسيج المتورق: ينتج من التحوب الاقليمي، يتميز بوجود صفوف من بلورات تتراص على هيئة رقائق او احزمة متوازية، الشستوزي –النيسوزي
3- نسيج الضغط الديناميكي: ينتج من تاثير الضغط الموجه، و نظرا لعدم تجانس التركيب الصخري، ينتج من ذلك نسيج فتاتي دقيق او خشن او نسيج على شكل عدسات طولية عامود على اتجاه الضغط
دور مصادر الطاقة الاحفورية
الطاقة الاحفورية: انماط من الطاقة المحفوضة داخل مكامن خاصة في جوف الارض خلال طبقات لها صفات معينة(النفط، الغاز، الفحم، المعادن المشعة).
نظريات الاصل غير العضوي للبترول:
1- ان البترول تكون في باطن الارض عن طريق التفاعل بين الماء و كربيدات العناصر المختلفة، عند درجات حرارة عالية، و الذي ينتج غاز الاستيلين و الذي بدوره يتكاثف بعملية البلمرة ليكون جزيئات الهيدروكربونات التي توجد في زيت البترول.
و الاعتراض على هذه النظرية يكمن في:
1- الكربيدات موجودة بكميات ضئيلة و في الصخور النارية التي يندر وجود البترول فيها
2- عجزت هذه النظرية عن تفسير وجود مواد كثيرة في زيت البترول المستخرج
2- ان البترول كان من اصل كوني: تكون خارج الارض ثم سقط على شكل امطار من السديم الاساسي الذي كون المجموعة الشمسية
نظريات الاصل العضوي للبترول:
- المواد المستخرجة من البترول لها ما يشبهها من الاحياء
- البترول موجود فقط في الصخور الرسوبية
- المواد التي بمكن ان تترسب داخل بيئة الترسيب و التي حدثت لها عمليات تحويلية بالضغط و الحرارة لتتم عملية التحلل بمعزل عن الهواء للمواد العضوية التي دفنت مع الرسوبيات تتحول لتكون البترول او الفحم
التشابه بين البترول و الفحم
- يعتقد بوجود تشابه في الاصل بين الفحم الحجري و زيت البترول
1- اعتقاد ان الفحم و البترول يتكون من نفس المواد و لكن تحت ظروف تكوين (فيزيائية و كيميائية) مختلفة
2- اعتقاد ان الفحم و البترول يتكون من مواد مختلفة و لكن تحت ظروف تكوين واحدة
3- تواجد الغاز الطبيعي مصاحبا للفحم الحجري و لزيت البترول ادى الى:
- الاعتقاد السائد ان الفحم و الغاز المصاحب له نتج من تحول النباتات التي دفنت سريعا و ذلك بمعزل عن الهواء الجوي، و تحت ظروف حرارة و ضغط على امتداد ملايين السنين.
- و ان زيت البترول و الغاز المصاحب له تكون بنفس الطريقة(الدفن السريع بمعزل عن الهواء الجوي) و لكن بتحول النباتات و الحيوانات البحرية و بوجود عوامل كيميائية كانت سائدة في بيئة الترسيب تساعد في تكوين سائل البترول
هجرة البترول
- هجرة البترول تكون من اماكن التكوين الى مكامن التخزين او المصائد البترولية، و ذلك يستلزم ان يكون ضغط مكامن التخزين اقل من ضغط مكامن التكوين.
- مكامن الخزين تكون اما تركيبية او استرتجرافية(طبقية) او مشتركة
- اماكن تكوين الزيت يجب ان تكون مسامية و قادرة على انفاذ السوائل بسهوله الى مكان اخر.
- لابد ان يكون للمصيدة غطاء علوي غير منفذ
- في مكامن التخزين(المصائد) يكون الغاز في الاعلى ويكون تحته البترول ثم الماء
دور مصادر الطاقة الاحفورية
- وسائل المواصلات - الكهرباء
- صناعات البتروكيماويات - اخرى
تطور تاريخي
بداية انتاج البترول و تميزه كاحد العلوم منذ قرن من الزمان
مرت خمس فترات من التطور و الان المرحلة السادسة
1- فترة ما قبل التطبيقات الجيولوجية – 1842- 1901
كانت اكتشافات البترول بالرشح السطحي. و ظهور نظرية الطيات الحاوية للبترول في قمم تلك الطيات
2- فترة 1901 –1925
استكشاف بترول تكساس.
نجاح نظرية الطيات البترولية في الكشف عن البترول في اماكن اخرى مثل ايران.
تطور اساليب البحث و التنقيب كنتيجة لزيادة الطلب.
3- فترة 1925 – 1945
تطور اساليب الحفر
4- فترة 1945 – 1960
زيادة الحاجة للبترول.
اكتشاف المخزون البترولي الضخم في النصف الشرقي للكرة الارضية.
تضاعف اعمال الحفر الاستكشافي في امريكا و تطور علم الجيولوجية السطحية.
بداية التنقيب عن البترول في المناطق البحرية الضحلة- المكسيك-
استخدام الوسائل الجيوفيزيائية في اعمال التنقيب
5- بعد عام 1960
التقدم التكنولوجي و تطوير وسائل التنقيب الجيوفيزيائي.
ارتفاع اسعار البترول و انتقال مركز الانتاج من امريكا الى منطقة الخليج العربي.
معلومات احصائية عن البترول
1- عدد الجيول
