القوات الديناميكية تعيد تشكيل عالمنا

سطح الأرض ليس ثابتاً، على مر الزمن الذي يُقزّمُ الخيال البشريّة (#8212)...

وتدرس هذه المادة كل عملية بعمق، وتستكشف الآليات التي تدفعها، وتبين كيف تعمل معاً كدورة واحدة متكررة شكلت الأرض منذ تشكيلها.

الطقس: كسر أسفل الصخرة

إن التخثر هو مجموعة من العمليات التي تفكك وتفكك الصخور على سطح الأرض أو بالقرب منه، وهي الخطوة الأولى في الدورة الجيولوجية، وهي اللحظة التي يبدأ فيها الصخر الصلب تحوله إلى الرواسب والتربة والأيون المذوبة، ويحدث التخثر بالمكان حسب النوع 8212، ولا تتحرك المواد المكسورة أثناء الطقس نفسه، وهذه العملية تحركها قوى مادية، وتفاعلات كيميائية،

آليات التخصيب المادي

كما أن الطقس الفيزيائي، الذي يسمى بالطقس الميكانيكي، يكسر الصخور إلى شظايا أصغر دون تغيير تركيبها الكيميائي، وأكثر الآليات انتشاراً هي الترسب الفاسد، الذي يحدث عندما تتحول المياه إلى شق في الصخور وتتجمد وتتوسع، ويمارس التوسع قوة كافية لتوسيع الشقوق، ويقطع دورات التجميد المتكررة في نهاية المطاف الصخرة، وهذه العملية نشطة بشكل خاص في بيئة ملئبة وشديدة.

وتشمل آليات الطقس المادي الأخرى الإجهاد الحراري الناجم عن التدفئة والتبريد المتكررين اللذين يخلقان ضغوطا داخلية في المعادن؛ ونمو البلورات الملحية، حيث يترك الماء المتدفق البلورات الملحية التي تتوسع في الأماكن القطبية؛ وعزل طبقة الصخور الخارجية كالمواد المفرطة، وضغطها، وفي المناطق القاحلة، يمكن أن يؤدي التحلل من التسخين الشمسي المكثف إلى قطع أسطح.

▪ الرش الكيميائي في العمل

ويغير طقس المواد الكيميائية التركيبة المعدنية للصخور، ويحول المعادن غير المستقرة إلى أشكال أكثر استقرارا، فالماء هو العامل الرئيسي الذي كثيرا ما يتعزز بثاني أكسيد الكربون المذاب الذي يشكل حمضا كربونيا ضعيفا، وهذا الحمض يدفع إلى حل حجر الجير وغيره من الصخور الكربونية، ويخلق الكهوف والكولات والمناظر الطبيعية الكارستية، وتأكل هذه العملية ببطء في المعادن الغرينية، ويحول المطاطس.

إن الاختناق هو مسار رئيسي آخر لطقس المواد الكيميائية، إذ إن المعادن التي تولدها الحديد تتفاعل مع الأكسجين لتشكل أكاسيد الحديد والهيدروكسيدس(#8212)؛ والمركبات التي تُحتوي على رواسب والتي تعرض الكثير من التربة والروكز هيأها الفوقية أو الصفراء، والهيدروليس، وردود المعادن بالماء، والتحلل الحراري، والارتفاع في درجة الحرارة الباردة، تسهم إسهاما قويا في الهياكل المعدنية.

المساهمات البيولوجية في عمليات الاستنشاق

فالحيوانات الحية تؤدي دورا هاما في الطقس الفيزيائي والكيميائي، وتنمو جذور النباتات إلى شقوق وخيوط، وتمارس ضغوطا تتسع نطاقها بمرور الوقت، وتنتج الفونغي والليشن الأحماض العضوية التي تفصل المعادن مباشرة، وتحلل المادة العضوية وتصدر حمضات تسهم في طقس المواد الكيميائية، وتجلب الحيوانات البور شظايا صخرية جديدة إلى السطح حيث تكون عرضة للعوامل الأخرى التي تعمل في مجال الطقس.

ويكتسي التجويع البيولوجي أهمية خاصة في تكوين التربة، إذ إن التفاعل بين الجذور والميكروبات والجسيمات المعدنية يخلق المصفوفة العضوية - المعدنية المعقدة التي تدعم النظم الإيكولوجية الأرضية، فبدون الطقس البيولوجي، سيبطئ معدل إنتاج التربة بشكل كبير، مما يحد من قدرة المناظر الطبيعية على الحفاظ على حياة النباتات.

العوامل التي تحكم عمليات الرش

وتختلف معدلات التخصيب اختلافا كبيرا عبر الكوكب، فالمناخ هو السيطرة المهيمنة: فالمناطق الدافئة الرطبة مثل المناطق المدارية تشهد تطفو كيميائي سريع يمكن أن يقلل من الربيانات إلى الغليان في بضع مئات من السنوات، بينما تتجه المناطق القطبية والصحراء إلى التجوُّل بوتيرة جليدية، كما أن التكوينات الصخرية تؤدي بسرعة إلى إحداث حرارة سطحية مثل صخرية مقاومة للطقم، كما أن تتسارع حرارة الصخري.

نقل مواد الأرض

والتآكل هو إزالة ونقل المواد التي تُعرض جواً من مصدرها، وفي حين أن الطقس يخلق الرسوبيات، فإن التحات يحركها، كما أن نفس العوامل التي تدفع التآكل إلى 8212؛ والمياه والرياح والجليد والجاذبية(622)؛ كما أن الانتقال إلى الوسطيات، وحمل الرواسب عبر البيئات الوديعة، والتآكل عملية انتقائية: إن الجسيمات العالية الترميز تنقل بسهولة أكبر.

الماء - التآكل

Fluvial Erosion and Landscape Evolution

الماء الخفيف هو أكثر العوامل اندفاعاً على النطاقات الزمنية البشرية، وأجهزة الريندب التي تضرب التربة العارية يمكنها أن تفصل الجسيمات عن تأثيرها، و تتحول إلى تآكل حتى قبل أن يبدأ تدفق المياه إلى الأنهار، و ترتفع الطاقة الكهربائية بشكل كبير، و تهبط الأنهار والمجاري إلى أسرتها، وتعميق الوادي، وتخضّص مضارب الكبريت

ويعمم التحات الفلوري من خلال ثلاث آليات: العمل الهيدروليكي (قوة نقل الجسيمات المهوية)، والنهب (الترسب الذي يحمله الماء الذي يغطس السرير والمصارف)، والحل (الحلول الكيميائي المباشر للصخور الملوّنة) ويتوقف معدل التآكل على سرعة التيار، وحمولة الرسوبية، ومقاومة الصخرة الأساسية المرتفعة.

السواحل والبحار

فالخطوط الساحلية من بين أكثر البيئات التحاتية دينامية، إذ أن الرطل المتحرك ضد المنحدرات، وضغط الهواء في الشقوق وكسر الصخور، والأثر البشع للرمل والزجاجات التي تُشَدَّ في موجات تعجل العملية، وتخفض المنحدرات وتتسبب في انهيارها، وتُنقِّل تيارات طول الساحل مواداً متآكلة على طول الساحل، وتُشِّي شاطئ في بعض المناطق بينما تُطِّعِّدُها في مناطق أخرى.

ويضاعف ارتفاع مستوى سطح البحر من تآكل السواحل بإتاحة وصول موجات إلى المناطق النائية من الأراضي والهجوم على ارتفاع ارتفاع خط الساحل، وتفيد الإدارة الوطنية لدراسة المحيطات والغلاف الجوي ] بأن نحو 40 في المائة من الساحل الأمريكي يعاني من تآكل مزمن، مع ما يترتب على ذلك من آثار كبيرة على الممتلكات والهياكل الأساسية والنظم الإيكولوجية الساحلية.

Wind Erosion in Arid Environments

وفي الصحراء وغيرها من المناطق الجافة، تصبح الرياح هي العامل المهيمن للتحات، ويعمم تآكل الرياح من خلال آليتين: الانكماش، ورفع وإزالة الجسيمات العالقة، وتآكل الجسيمات التي تحملها الرياح، وتخفض الانكماش من جميع المناظر الطبيعية عبر الزمن، وتترك وراءها مواصف الصحراء من الحصى المكبوتة بشدة.

إن تآكل الرياح أكثر فعالية حيث يكون الغطاء النباتي جافاً، ويمكن للعواصف الدافئة أن تنقل الجسيمات الدقيقة آلاف الكيلومترات من مصدرها، وتودعها كودائع مسلّحة قد تصبح فيما بعد بعضاً من أخصّص التربة الزراعية في العالم.

الانحطاط الجليدي والهرب البري

فالأنهار الجليدية هي من أقوى العوامل التحاتية على الأرض، ويحمل غلام التدفق حطاماً مثبتة في ثلجها البازائي، مستخدماً ذلك مثل الرملي في طحن حجر الأساس، وهذه العملية، التي تسمى الحرق، تنتج أسطح صخرية مُهذبة، وتُنتج مفترقات تُسجل اتجاه التدفق الجليدي.

ويؤدي التحات الجليدي إلى ظهور صور متمايزة: الوديان المزروعة، والسيرك، والبروخ، والزهور، وتتجاوز الطاقة المزروعة الجليدية إلى حد بعيد المياه؛ وخلال العصر الجليدي الأخير، تغذي الجليد جميع النطاقات الجبلية، وتعميق الوديان، وإعادة تشكيل المناظر الطبيعية في المناطق الشاسعة من أمريكا الشمالية وأوروبا وآسيا، رغم أن هذه التراجعات لا تزال تتحول بسرعة إلى مشهد.

التسرب: جاذبية كعميل جيمورفي

وتشمل هذه الحركات جميع حركة الصخور والتربة المتخلفة تحت تأثير الجاذبية المباشر، وتتراوح هذه الحركات بين زاحف التربة الذي يكاد يكون غير قابل للتأثر، الذي يذوب ببطء السياج والأشجار، والانهيالات الأرضية المفجعة والهزات التي يمكن أن تدمر مجتمعات بأكملها، ويحدث الهدر الجماعي عندما تتغلب قوة الجاذبية على قوة مقاومة المواد المتخلفة.

وتنتقل تدفقات الديون، والانهيالات الطينية، والأحياء الفقيرة، إلى أحجام ضخمة من المواد المتخلفة، وغالبا ما تُوصل الرواسب مباشرة إلى قنوات التلال حيث تصبح متاحة للنقل المفلونفي، وفي المناطق الجبلية، تمثل الهدر الجماعي الآلية الرئيسية التي تنقل المواد المطهرة من المنحدرات إلى قاعات الوديان، وتغذي سلسلة الرواسب التي تدفع إلى التطور في المناظر الطبيعية.

الترسب: بناء أرض جديدة

الترسب هو عملية نقل المواد التي تتحول إلى الراحة عندما تنخفض طاقة النقل المتوسط إلى ما دون العتبة المطلوبة لإبقاء الجسيمات تتحرك، يتم التخدير، وتحدد بيئة الترميز خصائص سجل الأرض الناتج عن ذلك)٢٨٢( وحجم الحبوب، والفرز، والفرز، والتربية، والهياكل الرسوبية، وطول الوقت الجيولوجي، وتراكم الرواسب الأرضية

الديناميات الخاصة بنقل الرواسب

فالترسب ينتقل عبر مشهد من النبضات، وقد يُطهق حبة واحدة من الرمل من منحدر غرانيت، ينتقل بواسطة مجرى لبضع كيلومترات، ويُودع على ممسحة رملية، ويُستخرج من الفيضانات، ويُنقل في نهاية المطاف إلى حوض دلتا أو محيطات، وتتوقف المسافة بين مركبات الجسيمات على حجمها وكثافةها، وتُطَر طاقة النقل المتوسط.

إن مفهوم الكفاءة (الحجم الأقصى للجسيمات يمكن أن يحمله التدفق) والقدرة (الحجم الكلي للتدفق يمكن أن ينتقل) هو أمر أساسي لفهم نقل الرواسب، إذ أن سرعة الحركة الجبلية لها كفاءة عالية ولكنها محدودة؛ وأن النهر الكبير البطيء الحركة له قدرة عالية ولكن أقل كفاءة، وهذه العلاقة تفسر سبب تراكم الرواسب بالقرب من مصدرها بينما تسافر الرواسب الغرامة بعيدا إلى أحواض.

البيئات الوديعة عبر الغلوبي

وتتراكم الرواسب في طائفة واسعة من البيئات، وكلها ذات توقيع مميز، وترسب النظم الفلوفية الرواسب في القنوات، والفيضانات، والتخيلات الغريبية، مما يخلق تسلسلاً متحركاً حيث ترتفع مقبرة الأرز في درجات القاعدة إلى الرمال والطين، وتظهر دلتا حيث تدخل الأنهار المياه الدائمة، وتبني رواسب مطبقة كثيراً تحتوي على طبقة مياه جوفية وجزرية مائية هامة.

وتتراكم بيئات بحرية عميقة تربوات محمومة تستقر ببطء من خلال عمود المياه، إلى جانب المناظر الطبيعية المزروعة)٢٨٢١(؛ وتنتج بيئات الرمال تحت الماء التي يمكن أن تنقل الرمال إلى أعماق المحيط، وتنتج بيئات غلامية غير مصن َّفة جيدا، وتنتج بيئات الصحراء التي تتراكم في الكثبان الرملية المبلورة الرياح والمنسوة.

من "الوس" إلى "صخرة صلبة"

ويسمى تحويل الرواسب إلى صخرة رسوبية بالليزين، ويحدث ذلك من خلال عمليتين: الاصطدام والإسمنت، وينتج الارتداد عن وزن الرواسب المفرطة، والحبوب المُلحة معاً، وطرد المياه القطبية، وفي الرسوبيات الدقيقة مثل الطين، يمكن للارتباط وحده أن يقلل من السمية من 80 في المائة إلى أقل من 20 في المائة.

شكل الرواسب يعتمد على تركيب الرواسب الأصلي، نماذج الرواسب من الحبوب ذات الحجم الرملي، عادةً الكبريت، أشكال شايل من الطين والحيلة،

The Interconnected Geological Cycle

ولا يعمل التخثر والتحات والرواسب في عزلة، بل يشكلان حلقة مستمرة: تعطل الطقس الصخرة في الرواسب، ونقل التحات إلى الرواسب، وودائع الرواسب، ويمكن أن ترفع الصخر الرسوبي، بعد إيداعه وتحريمه، بواسطة قوى التكتونية، التي تتعرض للسطح، وتُتعرض مرة أخرى، بداية الدورة الكبرى.

ويوضح المورد الجغرافي الوطني في دورة الصخور كيف تتواصل هذه العمليات، وقد يكمل قطر واحد من الرواسب دورات عشرات المرات خلال تاريخ الأرض، وكل تردد يسجل الظروف البيئية المتغيرة، وتجد الآن الرواسب التي تشكل في أعالي البحار أعلى نطاقات الجبال، ويرفعها التلالات الكيميائية ويعرضها للتجديد.

والمعدلات التي تسير فيها هذه العمليات تحدد سرعة تغير المشهد، ففي المناطق التي تنشط فيها الأمطار المرتفعة، يمكن أن تكون الدورة سريعة(6212)؛ وترتفع الجبال وتتآكل في غضون بضعة ملايين سنة، وفي المناطق المستقرة ذات المناخ الجاف، تباطأت الدورة إلى شبه التجمد، وتظل المناظر الطبيعية مستمرة لمئات الملايين من السنوات دون تغيير تقريبا، وهذه الاختلافات تخلق التنوع غير العادي للأرض التي نشهدها اليوم.

التأثير البشري على العمليات الجيولوجية

وقد أدت الأنشطة البشرية إلى تعجيل التحات وتغيير تسليم الرواسب عبر جزء كبير من الكوكب، وإزالة الغابات من الغطاء النباتي الذي يحمي التربة من آثار الأمطار وشبكات الجذور التي تربط التربة في مكانها، وتكشف الزراعة التربة الخالصة عن تآكل الرياح والمياه، وتُقدر الأمم المتحدة أن معدلات تآكل التربة الزراعية أعلى من معدلات الخلفيات الطبيعية بنسبة تتراوح بين 10 و 100 مرة، وتؤدي أعمال التشييد والتعدين وبناء الطرق إلى إزعاج التربة والصخور بصورة مباشرة.

ويؤدي بناء السدود إلى حدوث آثار عكسية هائلة: فمستودعات الرواسب التي ستسافر إلى أسفل المجرى، أما المسح الجيولوجي في الولايات المتحدة، فهو تقديرات تشير إلى أن سد السدود يضخ نحو 25 في المائة من حمولة الرواسب العالمية التي ستصل إلى المحيطات، وهذا التجويع الناجم عن الترسب يؤدي إلى تآكل في مجرى السدود، مع إعادة فتح قنوات الأنقاض

ويزيد تغير المناخ من حدة العديد من هذه الآثار، إذ تزيد أحداث سقوط الأمطار حدة معدلات التآكل، وتتسارع مستويات سطح البحر في تآكل السواحل، وتكشف مسببات الجليد عن الرواسب الجديدة للنقل، وتغير أنماط التهطال المتغيرة تسليم الرواسب إلى الأنهار، ويُعتبر فهم التفاعل بين العمليات الجيولوجية الطبيعية والتعديلات البشرية أمرا أساسيا لإدارة موارد التربة، وتصميم الهياكل الأساسية، والتكيف مع كوكب متغير.

خاتمة

التخثر والتحات والرواسب هي العمليات الأساسية التي تشكل سطح الأرض، ويجهز التخثر الصخرة للنقل، ويحركه التحات، ويودع الرواسب، ويشكّل معا نظاما عالميا يعيد تدوير قشرة الأرض، ويبني أشكالا جديدة من الأرض، ويخلق التربة التي تدعم الحياة الأرضية، نفس العمليات التي تُقدّم الكنزي اليوم.

وبالنسبة للعلماء والمهندسين ومديري الأراضي، فهم هذه العمليات ليس مجرد عمل أكاديمي، بل يسترشد بالقرارات بشأن كيفية بناء الطرق والجسور، وكيفية حماية المجتمعات الساحلية، وكيفية الحفاظ على إنتاجية التربة، وكيفية تفسير السجل الجيولوجي الذي يحتوي على سيرة الأرض، ومع تزايد الضغوط البشرية على الكوكب، فإن الحاجة إلى فهم هذه النظم الطبيعية والعمل معها لم تكن أبدا أكبر، فالقوى التي شكلت الأرض لمليارات السنين(22).