الدرس 1: تشوُّه الصّخور

الوحدة 2: التّراكيب الجيولوجيّة

أتأمّل الصّورة

الأصل في الصّخور الرسوبيّة أن تتوضّع في الطبيعة على شكل طبقات أفقيّة، إلا أنها قد تتعرّض لقُوى  تشوّهها، ما يؤدي إلى مَيلها أو طيّها أو كسرِها .

• فما المقصود بتشوّه الصّخور؟ 

الإجابة: يُسمّى التغيُّرٌ في شكل الصّخور أو حجمها، أو الاثنين معًا وهي في الحالة الصُّلبة نتيجة تعرُّضها لقوى خارجيّة، أو قوى داخليّة مع مرور الزمن تشوهًا.

• وماذا نسمّي التشوّهات التي تحدث للصّخور نتيجة تعرُّضها لقُوى معيّنة؟

الإجابة: التراكيب الجيولوجية.

---

تجربة استهلالية

كيف تؤثّر القُوى المختلفة في صخور القشرة الأرضيّة؟

تتخد الصّخور في الطبيعة أشكالا مختلفة، إلا أنها لا تبقى على حالها إذ تتغيّر بفعل القُوى المختلفة التي تتعرّض لها.

 الموادّ والأدوات: عصًا خشبيّة رقيقة، معجون أطفال ( صَلصال).

إرشادات السّلامة:

• الحذَر في أثناء كسر العصا عند تنفيذ خطوات التجربة.

خطوات العمل:

1. أُمسِك العصا الخشبيّة، ثم أُثني طرفيها نحو الداخل قليلا وبلطف، ثم أتركها، وأدوِّن ملاحظاتي.
2. أُمسِك العصا الخشبيّة، ثم أُثني طرفيها نحو الداخل بقوّة وبسرعة أكبر، وأدوِّن ملاحظاتي.
3. أُشكِّل أسطوانة من قطعة المعجون بسُمك العصا الخشبيّة الرقيقة وطولها.
4. أكرِّر الخُطوتين السابقتين ( 1، 2)  باستخدام أسطوانة المعجون، ثم أدوِّن ملاحظاتي.

التحليل والاستِنتاج:

1.  أقارِن بين التغيّر الذي حصل على شكل العصا الخشبيّة الرقيقة عند دفع طرفيها باتجاهين متعاكسين نحو الداخل في الخطوتين (2،1).

الإجابة: 

• في الخطو رقم (1) عندما ثنيت العصا بلطف نحو الداخل تقوست نحو الأسفل أو نحو الأعلى و لكنها عندما تركت عادت لوضعها الطبيعي الذي كانت عليه قبل ثنيها.
• في الخطوة رقم (2) عندما ثنيت العصا الخشبية بقوة وسرعة أكبر نحو الداخل تقوست نحو الأسفل أو نحو الأعلى ثم كسرت، ولا يمكن حينها أن تعود لوضعها الأصلي الذي كانت عليه.

2. أستنتِج نوع القوّة التي أثّرت بها على العصا الخشبيّة وأسطوانة المعجون.

الإجابة: أثرت نحو العصا الخشبية وقطعة المعجون قوة باتجاهين متعاكسين تسمى الضغط.

3. أفسِّر سبب اختلاف سلوك العصا الخشبيّة، وسلوك أسطوانة المعجون بالرّغم من تشابُه نوع القوّة المؤثّرة عليهما.

الإجابة: يعود سبب اختلاف سلوك العصا الخشبية وقطعة المعجون عندما أثر فيها بقوة ضغط إلى طبيعتهما حيث أن العصا الخشبية تعد مادة هشة، وقطعة المعجون تعد مادة لدنة.

 4. أتوقّع: هل تسلُك صُخور القشرة الأرضيّة المختلفة في الطبيعة سلوكَ العصا الخشبيّة الرقيقة، وسلوك أسطوانة المعجون عندما تتأثر بالقُوى المختلفة؟   

الإجابة: نعم قد تنكسر بعض الصخور في الطبيعة نتيجة تعرضها للقوى المختلفة، وقد ينثني بعضها ويعتمد ذلك على نوعها هشة أم لدنة.

الدرس 1: تشوُّه الصّخور

الفكرة الرئيسة:

تتعرّض صخور القشرة الأرضيّة إلى قُوى قد تغِيّر من شكلها أوحجمِها أو كليهما معًا، ويعتمد هذا التغيّرُ على عواملَ عدّة منها نوعُ الإجهاد.

 

التراكيب الجيولوجيّة  

ما المقصود بتشوه الصخور؟ 

• تعلّمتُ في صفوف سابقة أن صُخور القشرة الأرضيّة بأنواعها المختلفة تتوضَّعُ بأشكال مختلفة معيّنة عند تكوُّنِها، إلا أنها مع مرور الزمن قد تتعرّض لقُوى خارجيّة، أو قُوى داخليّة  تُغيّر من شكلها أو حجمها أو الاثنين معا.
• ويُسمّى هذا التغيّر الذي يحدث على الصّخور وهي في الحالة الصُّلبة التشوُّهَ. 

ما هي التراكيب الجيولوجيّة؟

وتُسمّى المظاهرُ أو التشوّهاتُ التي تحدث في الصّخور نتيجة تلك القُوى  التراكيبَ الجيولوجيّةَ . أنظر الشكل (1) الذي يمثل أحد التراكيب الجيولوجية.

---

الشكل (1): أحد التراكيب الجيولوجيّة الناتجة من تشوُّه الصّخور الرسوبية غرب قرية
دلاغة جنوب الأردن.

أصِف التركيب الجيولوجيّ في الصّخور الرسوبية؟

الإجابة: يوجد في الشكل طبقات صخرية تتقوس نحو الأعلى وطبقات مائلة على الجانبين.

---

 ولكن على ماذا يعتمد تشوُّه الصّخور، وتكوُّن التراكيب الجيولوجيّة المختلفة؟

الإجهاد والمطاوَعة         Stress and Strain       

• تُسمّى القوّةُ المؤثِّرةُ على وحدة المساحة من الصّخر الإجهادَ. 
• ويُقاسُ الإجهادُ بوحدة (N/m²)، وما يحدث للصّخور من استجابة له كالتغيّر في شكلها أو حجمِها أو كليهما معًا تُسمّى المطاوَعة.

 وتعتمِد مطاوَعة الصّخور  على:

1.   مقدار الإجهاد المؤثّر على الصّخور وعلى نوعه.
2.  مطاوَعة الصّخور.

كيف تختلف مطاوَعة الصّخور في الطبيعة؟

وتختلف مطاوَعة الصّخور في الطبيعة تبَعا إلى نوعها؛ إذ تسلك الصّخور الهشّة والصّخور اللّدِنة عند تعرّضهما لإجهاد أقلَّ من حدّ المرونة - وهو الحدّ الذي لا يمكن للصّخور بَعدَه أن تعود إلى وضعها الأصلي الذي كانت عليه قبل تأثّرها بالإجهاد - سلوكًا مرِنًا؛ أي تعود إلى وضعها الأصلي الذي كانت عليه عند زوال الإجهاد عنها.

وعند زيادة الإجهاد على الصّخور الهشّة على حدّ المرونة، فإنها تنكسر. أما في الصّخور اللّدِنة، فإن زيادة الإجهاد المؤثّر فيها عن حدّ المرونة يؤدي إلى تغيير شكلها وحجمها من غير كَسْرِها، وعند زيادة الإجهاد فيها حدًّا يتجاوز نقطة الكسر تنكسر.

أنظر الشكل (2) الذي يوضح سلوك الصّخر الهشّ والصّخر اللَّدِن.

الرّبط بالفيزياء
يُشار إلى وحدة قياس الإجهاد N/m2( ( بوحدة الباسكال.

الشكل (2): الإجهاد والمطاوَعة في الصّخور الهشّة واللّدِنة.

• الصّخر الهشّ (أ) والصّخر اللّدِن (ب) يسلكان سلوكا مرِنًا عند زيادة الإجهاد المؤثر فيهما قبل حدّ المرونة.
• أما بعد حدّ المرونة، فإن الصّخر (أ) ينكسر، والصّخر (ب) ينثني، ثم بزيادة الإجهاد عليه ينكسر.

 

أبيِّن ماذا يحدث للصّخور اللّدِنة بعد استمرار تعرُّضها للإجهاد الذي يزيد على حدّ المرونة.

الإجابة: عند استمرار تعرُّض  الصّخور اللّدِنة للإجهاد الذي يزيد عن حدّ المرونة  تنثني ولا تعود إلى وضعها الأصلي عند إزالة الإجهاد عنها،  وبزيادة الإجهاد أكثر تنكسر.

العوامل التي يعتمِد عليها تشوّه الصّخور ما هي العوامل التي يعتمِد عليها تشوُّهُ الصّخور؟ تؤثّر مجموعة من العوامل في استجابة الصّخور للإجهادات المختلفة المؤثّرة فيها  وتشوُّهها، ما يؤدي إلى اختلاف التراكيب الجيولوجيّة الناتجة منها وهي:  نوع الصّخور نوع الإجهاد درجة الحرارة الزمن 1. أنواع الصّخور عرفتُ سابقًا أن الصّخور في الطبيعة تختلف في مطاوَعتها، فقد تكون صُخورًا هشّة، أو صُخورًا لَدِنة، وأن: الصّخور الهشّة  تنكسر عند زيادة الإجهاد المؤثّر فيها على حدّ المرونة، ويُسمّى تشوُّهُ الصّخور الهشّة عند كسرها التشوَّهَ الهشَّ. ومن الأمثلة عليها: صُخورُ البازلت وصُخورُ الصوّان. أنظر الشكل (3/أ). الشكل (3): (أ): صخور رسوبيّة يظهر فيها التشوّه الهشّ؛ نتيجة زيادة الإجهاد المؤثّر فيها على حدّ المرونة.  الصّخور اللّدِنة، فهي تنثني عند زيادة الإجهاد المؤثّر فيها عن حدّ المرونة ، ويسمّى تشوُّهُ الصّخور اللّدِنة التشوّه اللّدِن. ومن الأمثلة عليها: الصّخورُ الطينيّةُ، وصُخورُ الغَضار.أنظر الشكل (3/ب). (ب): صخور رسوبيّة يظهر فيها التشوّه اللّدِن؛ نتيجة زيادة الإجهاد المؤثّر فيها على حدّ المرونة.

 

أُفكِّرُ

متى يمكن أن تعود الصّخور إلى وضعها الأصليّ الذي كانت عليه بعد زوال الإجهاد المؤثّر فيها؟

الإجابة: يمكن أن تعود الصّخور إلى وضعها الأصليّ الذي كانت عليه بعد زوال الإجهاد المؤثّر عليها قبل حد المرونة، أما في حال تجاوزها هذا الحد قد تنثني أو تنكسر ولا تعود إلى وضعها الأصلي.

---

2. أنواع الإجهاد  

ما أنواع الإجهاد المؤثرة على الصّخور الهشّة والصّخور اللّدِنة؟ 

تختلف التراكيب الجيولوجيّة  الناتجة من مطاوَعة الصّخور الهشّة والصّخور اللّدِنة باختلاف نوع الإجهاد المؤثّر فيها، إذ إن للإجهاد ثلاثةَ أنواع؛ اعتمادا على اتّجاه القوّة المؤثّرة على الصّخر وهي:

1. الضّغط
2. التوتّر
3. القصّ.

أنظر المخطَّط المفاهيمي الوارد في الشكل (4). الذي يبيّن أنواعًا
مختلفة من الإجهاد.  

أنواع الإجهاد
الضّغط	الشّد	القصّ
قوّتان متعاكِستان باتّجاه الجسم الصّخري تؤثّران في مستوى واحد.	قوّتان متعاكِستان متباعدتان عن الجسم الصّخري تؤثّران في مستوى واحد.	قوّتان متعاكِستان تتحرّكان نحو الجسم الصّخري تؤثّران في مستويين مختلفين.

الشكل (4): أنواع الإجهاد.

 

أقارِن بين إجهاد الضّغط، وإجهاد القصّ من حيث اتّجاه القوّة المؤثّرة على الصّخور.

الإجابة:

نوع الإجهاد	إجهاد الضّغط	إجهاد القصّ
اتّجاه القوّة المؤثّرة في الصّخور.	قوتان متعاكِستان باتّجاه الجسم الصّخري تؤثّران في مستوى واحد. .	قوتان متعاكِستان تتحركان بصورة متوازية في  الجسم الصّخري تؤثّران في مستويين مختلفين.

 

 

 

 

 

• ولتعَرُّف أثر أنواع الإجهاد في الصّخور الهشّة، والصّخور اللّدِنة أنفذ النشاط الآتي:

نشاطٌ

أثر أنواع الإجهاد في الصّخور المختلفة

يوضّح الجدول الآتي أثر أنواع الإجهاد المختلفة في كلّ من الصّخور الهشّة، والصّخور اللّدِنة.
أدرسُ الأشكال في كلّ منها، ثم أجيب عن الأسئلة التي تليها:

نوع الإجهاد	ضغط	شد	قصّ
الصّخور الهشّة	(س) كسر بسبب الضّغط	(ص) كسر بسبب الشّد	(ع) كسْر بسبب القصّ
الصّخور اللّدِنة	(ل) طيّ بسبب الضّغط	(م) اتساع وتقليل السُّمْك في الوسط وانتفاخ الأطراف في الصّخور	طيّ بسبب القصّ

 

التّحليل والاستِنتاج:
1 . أحدِّد نوع الإجهاد المؤثّر في الصّخور الهشّة (س، ص).

الإجابة:

الصّخور الهشّة	نوع الإجهاد المؤثّر
(س)	إجهاد ضغط
(ص)	إجهاد شد

2 . أوضِّح تأثير أنواع الإجهاد في الصّخور الهشّة.

الإجابة: تؤدي أنواع الإجهاد المختلفة إلى كسر الصخور الهشة عندما تتجاوز حد المرونة.

3 . أصِف أثر أنواع الإجهاد المختلفة في الصّخور اللّدِنة (ل، م، ن).

الإجابة:

الصّخور اللّدِنة	أثر أنواع الإجهاد
(ل)	طيّ بسبب الضّغط
(م)	اتساع وتقليل السمك في الوسط وانتفاخ الأطراف في الصخور
(ن)	طيّ بسبب القص

 

4 . أوضِّح تأثير إجهاد الشّد في كلّ من: الصّخور الهشّة والصّخور اللّدِنة.

الإجابة:

نوع الإجهاد	الصّخور الهشّة	الصّخور اللّدِنة
إجهاد الشد	كسْر بسبب الشد	اتساع وتقليل السمك في الوسط وانتفاخ الأطراف في الصخور

 

 

 

 

5 . أتوقّع: ماذا تسمّى التراكيبُ الجيولوجيّةُ الناتجةُ من إجهاد الضّغط في الصّخور الهشّة والصّخور اللّدِنة؟

الإجابة:

نوع الصخر	التركيب الجيولوجي الناتج عن إجهاد الضغط
الصّخور الهشّة	صدع
الصّخور اللّدِنة	طيه

توصّلت من النشاط السابق إلى أن:

• نوع الإجهاد يحدّد نوع التركيب الجيولوجيّ الناتج منه، فالصّخور الهشّة عندما تتعرّض للإجهادات تنكسر بحسب نوع الإجهاد المؤثّر فيها.
• وتُسمّى التراكيبُ الناتجةُ عن الإجهادات المختلفة المؤثّرة في الصّخور الهشّة الصُّدوعَ. أما الصّخور اللّدِنة عندما تتعرّض للإجهادات، فإنها تنثني أو تقل سماكتها في الوسط بحسب نوع الإجهاد المؤثّر عليها.
• تُسمّى التراكيبُ الجيولوجيّةُ الناتجةُ من إجهادَيِ الضّغط والقصّ المؤثّرين في الصّخور اللّدِنة الطيّاتِ.

---

3. درجة الحرارة  

تسهم درجة الحرارة في تعديل سلوك الصّخور الهشّة؛ ليصبح سلوكا لدِنًا. فصُخور القِشرة الأرضيّة التي توجد بالقرب من سطح الأرض يتغيّر سلوكُها فيصبح سلوكا لدِنًا إذا كانت في باطن الأرض؛ لارتفاع درجة الحرارة بزيادة العُمق بفعل المَمال الحراريّ الأرضيّ. أنظر الشكل (5).

الشكل (5): تسلك صُخور الصوّان الهشّة سلوكًا لدِنًا؛ نتيجة تأثّرها بعامل درجة الحرارة.

أحدِّد نوع التركيب الجيولوجيّ في صُخور الصوّان.

الإجابة:يمثل الشكل  تركيب جيولوجي يسمى الطية.

---

4. الزّمن

 يعدّل الزّمن  سلوك الصّخور الهشّة؛ ليصبح سلوكًا لدِنًا؛ بسبب بقاء الصّخور مُدَدًا زمنيّة طويلة تحت تأثير الإجهاد، دون حدّ المرونة.

---

أتحقّق:

أُبينِّ أثرَ درجة الحرارة في سلوك الصّخور الهَشّة.

الإجابة: تسهم درجة الحرارة في تعديل سلوك الصّخور الهشّة؛ ليصبح سلوكًا لدِنًا.