يوضح الدرس كيف تتغير الصخور الصلبة بفعل القوى، وكيف يعتمد التشوه على نوع الصخر ونوع الإجهاد والحرارة والزمن، لينتج عن ذلك صدوع أو طيات وتراكيب جيولوجية مختلفة.
آخر تحديث:
تبدأ التجربة الاستهلالية بمقارنة عصا خشبية رقيقة مع أسطوانة معجون. عند التأثير بقوى متشابهة لا يكون السلوك واحدا: مادة قد تنثني قليلا ثم تعود، وقد تنكسر إذا زاد التأثير، ومادة أخرى قد يتغير شكلها من غير كسر مباشر. هذه الفكرة تمهد لسلوك الصخور في القشرة الأرضية.
التشوه: تغير في شكل الصخر أو حجمه أو كليهما وهو في الحالة الصلبة نتيجة قوى خارجية أو داخلية.
تسمى المظاهر الناتجة من هذه القوى التراكيب الجيولوجية. لذلك لا ننظر إلى الصدع أو الطية كأشكال منفصلة فقط، بل كأثر لقوة وإجهاد وسلوك صخري محدد.
الإجهاد هو القوة المؤثرة في وحدة المساحة من الصخر، وتقاس بوحدة N/m2. أما المطاوعة فهي استجابة الصخر لهذا الإجهاد: تغير في الشكل، أو الحجم، أو كليهما. قبل حد المرونة تسلك الصخور الهشة واللدنة سلوكا مرنا، أي يمكن أن تعود إلى وضعها الأصلي بعد زوال الإجهاد.
حد المرونة ليس نقطة الكسر دائما: بعد حد المرونة لا تعود الصخور إلى وضعها الأصلي. الصخر الهش ينكسر غالبا، أما الصخر اللدن فيتغير شكله أولا ثم قد ينكسر إذا زاد الإجهاد كثيرا.
تتأثر استجابة الصخور بأربعة عوامل رئيسة: نوع الصخور، نوع الإجهاد، درجة الحرارة، والزمن. الصخور الهشة مثل البازلت والصوان تنكسر عند تجاوز حد المرونة، ويسمى ذلك التشوه الهش. أما الصخور اللدنة مثل الصخور الطينية والغضار فتنثني عند تجاوز حد المرونة، ويسمى ذلك التشوه اللدن.
الفكرة من العصا والمعجون: العصا تشبه السلوك الهش، والمعجون يشبه السلوك اللدن. نوع المادة نفسه يغير نتيجة القوة حتى لو تشابه اتجاهها.
أنواع الإجهاد ثلاثة بحسب اتجاه القوة: الضغط قوتان متعاكستان باتجاه الجسم الصخري في مستوى واحد، والشد قوتان متعاكستان متباعدتان عن الجسم الصخري في مستوى واحد، والقص قوتان متعاكستان تتحركان بصورة متوازية في الجسم الصخري وتؤثران في مستويين مختلفين.
يوضح نشاط أثر الإجهاد أن الصخور الهشة تنكسر عند تعرضها للضغط أو الشد أو القص، وأن التراكيب الناتجة تسمى صدوعا. أما الصخور اللدنة فتتغير بطرق مختلفة: الضغط والقص قد ينتجان طيات، والشد يؤدي إلى اتساع وتقليل السمك في الوسط وانتفاخ الأطراف.
اربط الإجهاد بالتركيب: في الصخور الهشة توقع صدوعا. في الصخور اللدنة توقع طيات عند الضغط أو القص، وتشوه استطالي عند الشد.
درجة الحرارة والزمن يمكن أن يغيرا السلوك. صخور قريبة من السطح قد تبدو هشة، لكنها في باطن الأرض ومع ارتفاع الحرارة بزيادة العمق قد تسلك سلوكا لدنا. كذلك فإن بقاء الصخور مدة طويلة تحت إجهاد دون حد المرونة قد يعدل سلوكها ويجعلها أكثر لدونة.
سؤال الحرارة: إذا سُئلت عن أثر درجة الحرارة، فالجواب: ارتفاع الحرارة مع العمق يعدل سلوك الصخور الهشة لتصبح أكثر لدونة.
صوّر هذا الجدول وسمِّعه:
| المصطلح/المفهوم | الدلالة |
|---|---|
| التشوه (Deformation) | تغير يحدث في الصخور وهي في الحالة الصلبة، في شكلها أو حجمها أو كليهما بسبب قوى خارجية أو داخلية. |
| التراكيب الجيولوجية (Geological Structures) | المظاهر أو التشوهات التي تحدث في الصخور نتيجة القوى المؤثرة فيها. |
| الإجهاد (Stress) | القوة المؤثرة في وحدة المساحة من الصخر، ويقاس بوحدة N/m2 أو الباسكال. |
| المطاوعة (Strain) | استجابة الصخر للإجهاد، مثل تغير شكله أو حجمه أو كليهما. |
| التشوه الهش (Brittle Deformation) | تشوه يحدث عندما تنكسر الصخور الهشة بعد تجاوز حد المرونة. |
| التشوه اللدن (Plastic Deformation) | تشوه يحدث عندما تنثني الصخور اللدنة أو يتغير شكلها بعد تجاوز حد المرونة من غير أن تنكسر مباشرة. |
تنتج عند تعرّض صخور القشرة الأرضية لقوى مختلفة، ومن الأمثلة على هذه التراكيب: الصدوع، والطيّات.
تتعرض صخور القشرة الأرضية إلى قوى قد تغيّر من شكلها أو حجمها أو كليهما معاً، ويعتمد هذا التغيّر على عوامل عدة، منها: نوع الإجهاد.
تظهر الصدوع في صخور القشرة الأرضية بأشكال مختلفة؛ اعتماداً على ميل مستوى الصدع، والحركة النسبية بين الكتلتين الصخريتين على جانبي مستوى الصدع.
تنتج الطيّات من تعرّض الطبقات الصخرية إلى إجهادات، منها إجهاد الضغط، فتتقوس نحو الأعلى، أو نحو الأسفل. وتُصنّف الطيّات اعتماداً على أسس عدة منها: اتجاه التقوس، وزاوية ميل المستوى المحوري.
أحد أنواع الإجهادات التي تتعرض لها الطبقات الصخرية وتؤدي إلى تكوّن الطيّات.
المستوى الوهمي الذي يقسم الطية إلى نصفين متماثلين قدر الإمكان، ويصل بين نقاط الانحناء الأعظم (خط المفصل) على طول الطية؛ تُصنَّف الطيات بحسب زاوية ميل هذا المستوى.
القوة المؤثرة في وحدة المساحة من الصخر، وتقاس بوحدة N/m2 (الباسكال).
استجابة الصخر للإجهاد، وتتمثل في تغيّر شكله أو حجمه أو كليهما.
الحد الذي إذا تجاوزه الإجهاد، لا يعود الصخر إلى وضعه الأصلي بعد زوال الإجهاد.
تشوه يحدث عندما تنكسر الصخور الهشة بعد تجاوز حد المرونة.
تشوه يحدث عندما تتغير الصخور اللدنة في شكلها أو حجمها بعد تجاوز حد المرونة من غير أن تنكسر مباشرة.
قوتان متعاكستان متباعدتان عن الجسم الصخري في مستوى واحد؛ يؤدي في الصخور اللدنة إلى استطالتها وتقليل سمكها في الوسط.
اشرح الفكرة الرئيسة في قسم "ما التشوه. وكيف تقاس استجابة الصخور"؟
تبدأ التجربة الاستهلالية بمقارنة عصا خشبية رقيقة مع أسطوانة معجون. عند التأثير بقوى متشابهة لا يكون السلوك واحدا: مادة قد تنثني قليلا ثم تعود، وقد تنكسر إذا زاد التأثير، ومادة أخرى قد يتغير شكلها من غير كسر مباشر. هذه الفكرة تمهد لسلوك الصخور في القشرة الأرضية. تغير في شكل الصخر أو حجمه أو كليهما وهو في الحالة الصلبة نتيجة قوى خارجية أو داخلية. تسمى المظاهر الناتجة من هذه القوى التراكيب الجيولوجية. لذلك لا ننظر إلى الصدع أو الطية كأشكال منفصلة فقط، بل كأثر لقوة وإجهاد وسلوك صخري محدد.
اشرح الفكرة الرئيسة في قسم "العوامل وأنواع الإجهاد"؟
تتأثر استجابة الصخور بأربعة عوامل رئيسة: نوع الصخور، نوع الإجهاد، درجة الحرارة، والزمن. الصخور الهشة مثل البازلت والصوان تنكسر عند تجاوز حد المرونة، ويسمى ذلك التشوه الهش. أما الصخور اللدنة مثل الصخور الطينية والغضار فتنثني عند تجاوز حد المرونة، ويسمى ذلك التشوه اللدن. العصا تشبه السلوك الهش، والمعجون يشبه السلوك اللدن. نوع المادة نفسه يغير نتيجة القوة حتى لو تشابه اتجاهها. أنواع الإجهاد ثلاثة بحسب اتجاه القوة: الضغط قوتان متعاكستان باتجاه الجسم الصخري في مستوى واحد، والشد قوتان متعاكستان متباعدتان عن الجسم الصخري في مستوى واحد، والقص قوتان متعاكستان.
ما خطوات الحل أو الفكرة التي يوضحها مثال "مقارنة الصخر الهش والصخر اللدن"؟
قبل حد المرونة: كلاهما يسلك سلوكا مرنا ويمكن أن يعود إلى وضعه الأصلي. 2. بعد حد المرونة: الصخر الهش ينكسر. 3. بعد حد المرونة: الصخر اللدن يتغير شكله أو حجمه من غير كسر مباشر. 4. إذا زاد الإجهاد كثيرا حتى يتجاوز نقطة الكسر، ينكسر الصخر اللدن أيضا.
ما خطوات الحل أو الفكرة التي يوضحها مثال "تمييز أنواع الإجهاد"؟
الضغط: قوتان متعاكستان باتجاه الجسم الصخري. 2. الشد: قوتان متعاكستان مبتعدتان عن الجسم الصخري. 3. القص: قوتان متعاكستان متوازيتان في مستويين مختلفين. 4. بعد تحديد النوع، اربطه بالصخر: الهش ينتج كسرا، واللدن قد ينتج طيا أو تغيرا في الشكل.
ما خطوات الحل أو الفكرة التي يوضحها مثال "أثر الحرارة والزمن"؟
قرب السطح يكون الصوان هشا غالبا. 2. في باطن الأرض ترتفع درجة الحرارة مع زيادة العمق. 3. الحرارة تعدل سلوك الصخور الهشة وتجعلها أكثر لدونة. 4. الزمن الطويل تحت الإجهاد يساعد أيضا على السلوك اللدن.
بطاقات مهمة
القوة المؤثرة في وحدة المساحة من الصخر.
التغير الناتج في شكل الصخر أو حجمه نتيجة الإجهاد.
الحد الذي إذا تجاوزه الإجهاد، لا يعود الصخر لوضعه الأصلي.
انكسار الصخور عند تجاوز حد المرونة (يحدث غالباً في الصخور الصلبة والقريبة من السطح).
انثناء الصخور دون كسرها (يحدث في الأعماق حيث الحرارة والضغط مرتفعان).
نصائح للمراجعة
موضوعات أخرى في الوحدة