Part 1: Geology PDF

‫الباب األول‬ ‫علم الجيولوجيا‬ ‫‪1‬‬  ‫الجيولوجيا‪ :‬كلمة من مقطعين هما ‪ Geo‬ويعني األرض و‪ Logos‬ومعناه علم أي أنها تعني علم‬ ‫األرض وهو العلم الذي يتناول كل ما له عالقة باألرض‬...

‫الباب األول‬ ‫علم الجيولوجيا‬ ‫‪1‬‬  ‫الجيولوجيا‪ :‬كلمة من مقطعين هما ‪ Geo‬ويعني األرض و‪ Logos‬ومعناه علم أي أنها تعني علم‬ ‫األرض وهو العلم الذي يتناول كل ما له عالقة باألرض‬ ‫ويفسر عدد كبير من الظواهر الطبيعية مثل‬ ‫سطح األرض يتكون من‬ ‫قارات‪ :‬تختلف القارات في تضاريسها من مكان آلخر ففي بعض األماكن جد سالسل جبال لها امتداد‬ ‫خاص وأماكن أخرى نجد فيها السهول والوديان‪.‬‬ ‫محيطات وبحار‪ :‬البحار فبعضها ضحل نسبيا واآلخر عميق حيث يصل العمق أحيانا إلى‬ ‫‪۱۱٫۰۰۰‬متر‬ ‫حدوث براكين أو زالزل‬ ‫البراكين‪ :‬تحدث في نطاقات معينة بعضها يخمد لفترة ثم يبدأ نشاطه فجأة‪ ،‬ويخرج الصهير منها أو‬ ‫الزالزل‪ :‬تدمر قرى ومدن بأكملها‪.‬‬ ‫كما أن استخراج المعادن والخامات االقتصادية والبترول والمياه الجوفية بالقرب من سطح األرض أو في‬ ‫األعماق ظاهرة معروفة ومستغلة منذ أمد بعيد‪.‬‬ ‫ويتفرع علم الجيولوجيا إلى عدة أفرع كل منها يبحث في ناحية معينة‪ ،‬ومنها ما يلي‪ :‬‬ ‫الجيولوجيا الطبيعية ‪:Physical Geology‬‬ ‫يختص أساسا بدراسة العوامل الخارجية والداخلية وتأثير كل منهما على صخور هذا الكوكب‪.‬‬ ‫علم المعادن والبلورات ‪:Mineralogy and Crystallography‬‬ ‫الذي يبحث في دراسة أشكال المعادن وخصائصها الفيزيائية والكيميائية وصور أنظمتها البلورية‪.‬‬ ‫جيولوجيا المياه األرضية (الجوفية) ‪:Hydrogeology‬‬ ‫فرع يبحث عن كل ما يتعلق بالمياه األرضية والكيفية التي يتم بها استخراج هذه المياه لالستفادة منها في‬ ‫الزراعة واستصالح األراضي‬ ‫الجيولوجيا التركيبية ‪:Structural Geology‬‬ ‫تختص بدراسة التراكيب والبنيات المختلفة التي تتواجد عليها الصخور الناتجة من تأثير كل من القوى‬ ‫الخارجية والداخلية التي تعمل باستمرار وبدرجات قوة متباينة على األرض‪.‬‬ ‫‪2‬‬  ‫علم الطبقات ‪:Stratigraphy‬‬ ‫يختص بدراسة القوانين والظروف المختلفة المتحكمة في تكوين الطبقات الصخرية وأماكن ترسيبها بعد‬ ‫تفتيتها ونقلها بواسطة عوامل طبيعية مختلفة‬ ‫علم األحافير القديمة ‪:paleontology‬‬ ‫يختص بدراسة بقايا الكائنات الفقارية والالفقارية والنباتية التي تتواجد في الصخور الرسوبية ومنها‬ ‫نستطيع أن نحدد العمر الجيولوجي لهذه الصخور وظروف البيئة التي تكونت فيها‬ ‫الجيوكيمياء ‪:Geochemistry‬‬ ‫تختص بدراسة الجانب الكيميائي للمعادن والصخور وتوزيع العناصر في القشرة األرضية وتحديد نوع‬ ‫ونسبة الخامات المعدنية في القشرة األرضية‬ ‫‪:‬‬ ‫الجيولوجيا الهندسية‬ ‫يختص بدراسة الخواص الميكانيكية والهندسية للصخور بهدف إقامة المنشآت الهندسية المختلفة مثل‬ ‫السدود واألنفاق والكباري العمالقة وناطحات السحاب واألبراج‬ ‫جيولوجيا البترول ‪:Petroleum Geology‬‬ ‫يختص بكل العمليات التي تتعلق بنشأة البترول أو الغاز وهجرته وتخزينه في الصخور‬ ‫علم الجيوفيزياء ‪:Geophysics‬‬ ‫الذي يبحث عن أماكن تواجد الثروات البترولية والخامات المعدنية وكل ما هو تحت سطح األرض بعد‬ ‫الكشف عنها باألجهزة الكاشفة الحساسة‬ ‫أهمية الجيولوجيا في حياتنا‪:‬‬ ‫إن التطور الصناعي واالقتصادي قائم على الجيولوجيا حيث نعتمد على ما يتم استخراجه من ثروات من‬ ‫باطن األرض واستغالل هذه الثروات ومن أهم فوائد علم األرض‪:‬‬ ‫‪ -１‬التنقيب عن الخامات المعدنية كالذهب والحديد والفضة وغيرها‬ ‫‪ -２‬الكشف عن مصادر الطاقة المختلفة مثل الفحم والبترول والغاز الطبيعي والمعادن المشعة‬ ‫‪ -３‬البحث عن مواد البناء المختلفة مثل الحجر الجيري والطفل والرخام والجبس وغيرها‪.‬‬ ‫‪ -４‬تساعد في تخطيط المشاريع العمرانية كبناء مدن جديدة وسدود وأنفاق وشق طرق آمنة من األخطار والكوارث‬ ‫‪ -５‬البحث عن المواد األولية المستخدمة في الصناعات الكيميائية كالصوديوم والكبريت والكلور التصنيع أسمدة‬ ‫ومبيدات حشرية وأدوية‬ ‫‪ -６‬الكشف عن مصادر المياه األرضية نعتمد عليها في استصالح األراضي‬ ‫‪ -７‬تسهم في انجاح العمليات العسكرية‬ ‫مكونات كوكب األرض‬ ‫‪ -1‬القشرة األرضية‬ ‫‪ -3‬النواه اللب‬ ‫الوشاح‬ ‫‪-2‬‬ ‫‪ -4‬الغالف الجوي‬ ‫‪ -6‬الغالف الحيوي‬ ‫‪ -5‬الغالف المائي‬ ‫‪3‬‬  ‫ا‪ -‬القشرة األرضية ‪Crust‬‬ ‫وصخور القشرة األرضية (النارية والرسوبية ومتحوله) ورغم اختالف الكثافة بين صخور القشرتين اال‬ ‫انهما في حاله من التوازن الدائم‬ ‫‪-2‬الوشاح‬ ‫يكون أكثر من ‪ ٪ 80‬من حجم صخور األرض ويمتد من أسفل القشرة ليصل إلى حوالي ‪ 2900‬کيلومتر‬ ‫ويتكون من بعض أكاسيد الحديد والماغنسيوم والسليكون في صورة صخور صلبة ما عدا الجزء العلوي‬ ‫منه االسينوسفير (‪ )Asthenosphere‬بسمك يصل الى حوالی ‪ ۳۵۰‬کيلومترا فهو يتكون من صخور‬ ‫لدنه مائعة تتصرف تصرف السوائل تحت ظروف خاصة من الضغط ودرجة الحرارة وتسمح بانتشار‬ ‫دوامات تيارات الحمل فيها والتي تساعد على حركة القارات فوقها‪.‬‬ ‫‪ -3‬النواة أو اللب ‪Core‬‬ ‫ولقد أثبتت النتائج التي حصل عليها العلماء من تحليلهم للموجات التي تنتشر في جوف األرض عند‬ ‫حدوث الزالزل أن النواة أو اللب يمكن تقسيمه إلى‪:‬‬ ‫‪4‬‬  ‫*وبذلك تمكن العلماء من تفسير أصل المجال المغناطيسي لألرض بسبب وجود لب خارجي من مواد‬ ‫مصهورة تدور حول لب داخلي صخري صلب‪.‬‬ ‫*الضغط كبير جدا يصل الى ماليين الضغط الجوي‬ ‫اهم النتائج التي حصل عليها العلماء من تحليلهم للموجات التي تنتشر في جوف االرض عند حدوث *‬ ‫الزالزل هي تقسيم النواه او اللب الى لب خارجي مصهور ولب داخلي صلب‬ ‫حركه اللب الخارجي المنصهر حول اللب الداخلي الصلب هي المسؤولة عن مغناطيسيه االرض وبذلك‬ ‫تمكن العلماء في منتصف القرن الماضي من ان يجدوا جوابا معقوال ومناسبا للسؤال الذي حير الكثير منهم‬ ‫حيث كانوا يبحثون عن أصل المجال المغناطيسي لألرض‬ ‫‪ -4‬الغالف الجوي‪:‬‬ ‫هو الغالف الغازي المحيط بالكره األرضية إحاطة كامله وهو دائم الحركة ويؤثر على جميع سطح كوكب‬ ‫االرض ويعتقد انه تكون على مر السنين واثناء بنية الكوكب استطاعت بعض العناصر والمركبات‬ ‫الكيميائية التي كانت تصاحب كتله المواد المنصهرة ان تظل بصوره منفردة في حالتها الغازية ومن اهم‬ ‫مميزاته‬ ‫يرتفع عن سطح اليابسة مخترقا الفضاء الكوني الى مسافة أكثر من ‪ 1000‬كيلو متر (سمكه)‬ ‫‪5‬‬ ‫تقل كثافه الغالف الجوي ويتخلخل وينخفض الضغط الى نصف قيمته لكل ارتفاع قدره (‪ 5.5‬كم) حتى ينعدم‬ ‫تقريبا علل لصغر عمود الهواء (عالقة عكسية)‬ ‫تركيب الغالف الجوي‬ ‫يتكون من غاز النيتروجين الذي يكون ‪ % 78‬من حجم الهواء وغاز االكسجين الذي يكون ‪ % 21‬من‬ ‫حجمه تقريبا‬ ‫وبه غازات اخرى ضئيلة ال تتعدى في مجموعها ‪ % 1‬اهمها‬ ‫الهيدروجين والهيليوم واالرجون والكريبتون والزينون مع كميات متغيرة من بخار الماء وثاني اكسيد‬ ‫الكربون واالوزون‬ ‫يحدث لإلنسان اختناق عند االرتفاعات الشاهقة (علل) الن نسبه االكسجين تقل كلما ارتفعنا الى اعلى‬ ‫مالحظه‬ ‫الضغط الجوي على سطح األرض = ‪ 1‬ض‪.‬ج = ‪ 76‬سم‪/‬زئبق‬ ‫‪6‬‬  ‫‪-5‬الغالف المائي‬ ‫النشأة‬ ‫يمكن القول بانه بعد واثناء تكون كل من اليابسة والغالف الهوائي اخذت كميات هائلة من بخار الماء‬ ‫الموجودة اصال نتيجة الثورات البركانية القديمة في التكثيف الشديد محدثه امطار غزيره اخذت تنهمر على‬ ‫اليابسة لتمال الفجوات والثغرات واالحواض الضخمة التي كانت قد تشكلت على سطحها اثناء تصلبها‬ ‫وتحجرها مكونه الغالف المائي‬ ‫مكوناته‬ ‫يتمثل حاليا في مياه احواض البحار والمحيطات واالنهار والبحيرات والتي تغطي حوالي ‪ % 72‬من جمله‬ ‫سطح االرض‬ ‫باإلضافة الى المياه األرضية التي تمال الفجوات البينية في التربة والصخور الموجودة في باطن االرض‬ ‫والغالف المائي يحيط بالكره األرضية من جميع جهاتها مكونا ما يعرف بمستوى سطح البحر‬ ‫مستوى سطح البحر‬ ‫هو مستوى سطح الماء الذي يحيط بالكره األرضية من جميع جهاتها وهو المتعارف دوليا‬ ‫اهميته‬ ‫هو المستوى الذي تنسب اليه ارتفاعات الظواهر الطبوغرافية المختلفة كالجبال والسهول والهضاب‬ ‫والوديان وغيرها من هذه الظواهر التي تتشكل منها صخور القشرة األرضية‬ ‫الغالف الحيوي‬ ‫سيتم دراسته في الجزء الثاني علوم بيئة‬ ‫التراكيب الجيولوجية في صخور القشرة األرضية‬ ‫ان صخور القشرة األرضية خاصه الرسوبية منها ال تبقى على الحالة التي نشأت عليها عند تكونها ولكنها‬ ‫تتعرض دائما ومن وقت ألخر لقوى داخليه وخارجيه من انواع ما تجعلها تتخذ اوضاع واشكال جديده‬ ‫تسمى التراكيب الجيولوجية‬ ‫وتنقسم هذه التراكيب الى‬ ‫التراكيب الثانوية التكتونية‬ ‫التراكيب األولية‬ ‫‪7‬‬  ‫التراكيب الجيولوجية األولية‬ ‫هي االشكال التي تتخلف بالصخور تحت تأثير العوامل المناخية والبيئية خاصه مثل الجفاف والحرارة‬ ‫وتأثير الرياح والتيارات المائية وغيرها وبدون اي تدخل يذكر من جانب القوى والحركات األرضية امثله‬ ‫التدرج الطبقي‬ ‫التطبق المتقاطع‬ ‫عالمات النيم‬ ‫التشققات الطينية‬ ‫التراكيب الجيولوجية الثانوية ‪:Secondary structures‬‬ ‫والتي يسميها البعض تراکيب جيولوجية تكتونية نظرا لكونها بنيات تكونت بفعل القوى المنبعثة‬ ‫من باطن األرض وهي التشققات والتصدعات الضخمة وااللتواءات العنيفة ويتسبب عنها حدوث‬ ‫الزالزل وهياج البحار والمحيطات وتقدم مياهها أو انحسارها عن اليابسة وزحزحة القارات‬ ‫وحركتها حول بعضها البعض‬ ‫‪8‬‬  ‫انواع التركيب التكتونية‬ ‫أوال‪ :‬الطيات أو الثنيات ‪Folds‬‬ ‫هي انثناء او تجعد في صخور القشرة األرضية وقد تكون بسيطة اي ثنيه واحده او غالبا ما تكون من عده‬ ‫ثنيات متصلة وهي تنشا نتيجة تعرض سطح القشرة األرضية لقوى ضغط‬ ‫تعتبر الطيات من اهم انواع التراكيب الجيولوجية تكتونية االصل والسبب في ذلك اهميتها االقتصادية‬ ‫والعلمية‬ ‫ألنها تشكل المكان او المصايد التي يتجمع فيها زيت البترول الخام والخامات المعدنية والمياه الجوفية‬ ‫يستدل منها على احداث جيولوجية‬ ‫تحديد العالقة الزمنية من حيث االقدم واالحدث بين الصخور‬ ‫الخصائص الجيولوجية للطيات‪:‬‬ ‫أ) تشغل مساحات متباينة من القشرة األرضية تتراوح بين بضعة أمتار وعشرات من الكيلومترات‬ ‫المربعة في المنطقة الواحدة‬ ‫ب) نادرا أن تجد طية واحدة منفردة في الطبيعة ولكن غالبا ما تجد عدة طيات متصلة معا‪.‬‬ ‫ج) نادرا ما تتواجد الطيات أو تستمر في الطبيعة في نظم وأشكال ثابتة وذلك ألن الطيات غالبا ما تعاني‬ ‫من تكرار الطي فنجد أن الغالبية العظمى منها قد تعقد شكلها بالكسور والتشققات‪.‬‬ ‫د) تتواجد بصور أكثر وضوحا في الصخور الرسوبية التي تظهر على شكل طبقات تختلف في سمكها‬ ‫وامتدادها في الطبيعة من مكان ألخر‬ ‫عناصر الطية‪:‬‬ ‫توصف الطيات على اختالف أحجامها وأنواعها بعدة عناصر تركيبية أساسية منها‪:‬‬ ‫‪ -١‬المستوى المحوري للطية‪ :‬هو المستوى الوهمي الذي يقسم الطية بكل طبقاتها المختلفة إلى‬ ‫نصفين متماثلين ومتشابهين تماما من جميع الوجوه‪.‬‬ ‫‪ -2‬جناحي الطية‪ :‬يتمثل أساسا في كل من كتلتي الصخور الموجودتين على جانبي المستوى‬ ‫المحوري للطية‪.‬‬ ‫‪ -۳‬محور الطبة ‪ :‬هو الخط الوهمي الذي ينتج عند تقاطع المستوى المحوري للطية مع أي سطح من‬ ‫أسطح طبقاتها المختلفة‪.‬وحيث أن الطية تحتوي عادة على أكثر من طبقة مطوية واحدة لكل منها‬ ‫محورها الخاص بها فإن المستوى المحوري للطية البد وأن يكون شامال لهذه المحاور جميعها‬ ‫تصنيف الطيات ويتم على األسس اآلتية‪:‬‬ ‫‪9‬‬  ‫أ‪ -‬المظهر الذي تنكشف عليه الطيات في الحقل‪.‬‬ ‫ب‪ -‬األوضاع التي تتخذها العناصر التركيبية للطية في الطبيعة‪.‬‬ ‫ج‪ -‬نوعية وطبيعة القوى التكتونية التي أثرت على الصخور أثناء عملية الطي الميكانيكية‪.‬وأكثر‬ ‫أنواع الطيات شيوعا هی‪:‬‬ ‫والطيات المقعرة‬ ‫الطيات المحدبة‬ ‫ثانيا‪ :‬الفوالق ‪Faults‬‬ ‫الفوالق واحدة من أهم التراكيب التكتونية األصل وتعرف بأنها كسور وتشققات في الكتل الصخرية التي‬ ‫يصاحبها حركة نسبية للصخور المتهشمة على جانبي مستوى الكسر‪.‬‬ ‫عناصر الفالق‪:‬‬ ‫ا‪ -‬مستوى الفالق‪ :‬هو المستوى الذي تتحرك على جانبيه الكتل الصخرية المتهشمة بحركة نسبية‬ ‫ينتج عنها إزاحة‪.‬‬ ‫‪ -۴‬صخور الحائط العلوي ‪ :‬وهي كتلة الصخور الموجودة أعلى مستوى الفالق‬ ‫‪ -۳‬صخور الحائط السفلى ‪ :‬وهي كتلة الصخور الموجودة أسفل مستوى الفالق‬ ‫تحديد نوع الفالق‪:‬‬ ‫ولمعرفة نوعية الفالق سواء كان فالقا عاديا أو فالقا معكوسا فإنه يجب أوال أن نحدد االتجاه الذي تحركت‬ ‫فيه مجموعة من الصخور الموجودة على أحد جانبي مستوى الفالق بالنسبة التجاه حركة نفس هذه‬ ‫المجموعة الصخرية على الجانب اآلخر‪.‬‬ ‫‪10‬‬ ‫انواع الفوالق‬ ‫‪11‬‬  ‫أهمية الفوالق) الظواهر التي تصاحب الفوالق( ‪:‬‬ ‫ا‪ -‬تعتبر الفوالق مصايد للبترول والغاز الطبيعي والمياه الجوفية‬ ‫‪ -2‬أماكن تصاعد مياه ونافورات ساخنة على مستوى الفالق كما في منطقة عيون حلوان بحلوان والعين‬ ‫السخنة على الساحل الغربي لخليج السويس وحمام فرعون على الساحل الشرقي لخليج السويس والتي‬ ‫تستخدم للسياحة والعالج‪.‬‬ ‫‪ -۳‬ترسيب معادن الكالسيت والمنجنيز والنحاس وخامات القصدير ذات القيمة االقتصادية نتيجة صعود‬ ‫مياه معدنية في الشقوق على طول مستوى الفالق‪.‬‬ ‫‪ -4‬انصقال جوانب الفالق مع وجود خطوط موازية لحركة الصخور على مستوى جانبي الفالق‬ ‫‪ -5‬وجود بريشيا الفوالق وهي فتات من الصخور المهشمة ذات حواف حادة‬ ‫ويالحظ‪ :‬أن تراكيب الطيات والفوالق تظهر في الصخور النارية والمتحولة ولكن بصورة أقل وضوحا من‬ ‫ظهورها من الصخور الرسوبية وذلك ألن الصخور الرسوبية ذات طابع طباقي التكوين نتيجة اختالف‬ ‫الصخور الرسوبية عن بعضها البعض من حيث السمك‪.‬اللون‪.‬التركيب المعدني والكيميائي‪ ،‬المادة‬ ‫الالحمة‪ ،‬النسيج والمحتوى الحفري‪.‬‬ ‫ثالثا‪ :‬الفواصل ‪Joints‬‬ ‫تراکيب جيولوجية تكتونية األصل وهي عبارة عن كسور متواجدة في الصخور المختلفة النارية‬ ‫والرسوبية والمتحولة ولكن بدون اية إزاحة ولقد وجد أن المسافة بين كل فاصل وأخر تختلف من عدة‬ ‫سنتيمترات إلى عشرات األمتار ويعتمد ذلك على نوع الصخر وسمك الصخر وطريقة استجابته للقوى‬ ‫المؤثرة عليه‪.‬‬ ‫ويجدر اإلشارة هنا إلى أن قدماء المصريين استفادوا من وجود هذه الفواصل في الصخور في بناء‬ ‫معابدهم ومقابرهم وكذلك في عمل المسالت‪.‬‬ ‫‪12‬‬  ‫الجيولوجيا التاريخية –‬ ‫إن الهدف األساسي لعلم الجيولوجيا هو استنتاج تاريخ األرض والذي يستطيع الجيولوجي تحديده من‬ ‫خالل دراسة الصخور عامة والرسوبية خاصة وما تحتويه من حفريات‬ ‫‪ -‬ورغم االجازات الكبيرة التي حققها علم الجيولوجيا في العديد من المجاالت إال أن أهمها للمعرفة‬ ‫اإلنسانية هوانجاز التقويم الجيولوجي المسمى بالسلم الجيولوجي أو التقويم الزمني حيث توضع األحداث‬ ‫الجيولوجية في مكانها الصحيح وهذا السلم الجيولوجي ال يوجد في مكان واحد کامال وانما يوجد انقطاع‬ ‫حيث تختفي بعض الطبقات وذلك بسبب عمليات التعرية أو انقطاع الترسيب لفترة زمنية وهو ما يسمى )‬ ‫بأسطح عدم التوافق (‬ ‫وقد استخدمت وسائل متعددة لتقدير عمر األرض ومنها خلل المواد المشعة والتي قدرت عمر األرض‬ ‫بحوالي ‪ 4.6‬بليون سنة (‪ 4100‬مليون سنة) وتطور الحياة التي تعتمد على حفرية ذات انتشار جغرافي‬ ‫واسع ومدى زمني محدود وتسمى بالحفرية المرشدة‬ ‫وبدراسة السجل الجيولوجي ثبت وجود تقدم للبحر على اليابس وتراجع له فتكونت فترات ترسيب‬ ‫وفترات انقطاع ترسيب أو تعرية مما أدى إلى تكون تراکيب جيولوجية هي تراكيب عدم التوافق‪.‬‬ ‫‪13‬‬ 14  ‫تراكيب عدم التوافق ‪Unconformity‬‬ ‫سطح عدم التوافق هو سطح تعرية أو سطح عدم ترسيب واضح وميز يفصل ما بين مجموعتين‬ ‫صخريتين ويدل على غياب الترسيب لفترات زمنية تصل إلى عشرات الماليين من السنين‪.‬‬ ‫الشواهد التي تدل على وجود عدم التوافق‬ ‫ا‪ -‬وجود طبقة من الحصى المستدير (الكونجلوميرات) تقع فوق سطح عدم التوافق مباشرة‬ ‫عدم التوافق المتباين‬ ‫‪ -٢‬تغير مفاجئ في تتابع المحتوى الحفري بين الطبقات‬ ‫‪ -۳‬اختالف ميل الطبقات على جانبی سطح عدم التوافق‬ ‫‪ -4‬وجود تراکيب جيولوجية أو العروق في إحدى الطبقات وعدم وجودها في الطبقات األخرى‬ ‫أنواع عدم التوافق‬ ‫‪15‬‬ 16