ما هي عملية تفتت الصخور؟ ولماذا تتفتت الصخور؟

تفتت الصخور

تُعرّف عملية تفتت الصخور بعملية التجوية (بالإنجليزية: Weathering) وهي عملية تكسير أو إذابة الكتل الصخرية أو المعادن وتحويلها إلى قطع صخرية أصغر تنفصل فيما بعد عن جسم الصخرة بواسطة عملية التعرية (بالإنجليزية: Erosion)، مما يؤدي إلى تغيّر معالم الأرض السطحية.^[١]

لماذا تتفتت الصخور؟

تتفتت الصخور متأثرة بمجموعة من العوامل المحيطة بها، منها: المياه، والتجمد، والأحماض، وجذور النباتات، والتغيّر في درجات الحرارة، والحيوانات المُحيطة بها، وغيرها، ومن الجدير بالذكر أنّ الصخور السطحية أكثر عرضة للتفتت من الصخور الجوفية الموجودة تحت السطح؛ لأنّ الصخور السطحية تتعرض وبشكل مباشر للعوامل التي ذُكرت سابقًا.^[١]

أنواع التجوية

هناك نوعان رئيسان للتجوية تمّ اعتمادهما بناءً على المسببات أو العوامل التي أدّت إلى تفتت الصخر، وهما:^[٢]

التجوية الميكانيكية

تُسمى التجوية الميكانيكية (بالإنجليزية: Mechanical Weathering) أيضًا بالتجوية الفيزيائية (بالإنجليزية: Physical Weathering) وهي عملية تفتت الصخور إلى قطع أصغر منها حجمًا دون المساس بتركيبها الداخلي، أي يبقى التركيب المعدني والعضوي للصخر الكبير هو ذاته للقطع الصخرية الصغيرة الناتجة من عملية التفتت، ويحدث هذا النوع من التجوية بفعل عدة عوامل، منها:^[٢]

• إسفين الجليد: إسفين الجليد (بالإنجليزية: Ice Wedging) هي عملية تشكل الجليد داخل فراغات وشقوق الصخر بسبب انخفاض درجات الحرارة ليلًا إلى ما دون نقطة التجمد أو حولها في مناطق محددة من العالم، فيتمدد الجليد ويذوب بفعل التغيّر في درجات الحرارة، ما يتسبب في إضعاف الصخر، ومع تكرار هذه العملية يتفتت الصخر.
• الكشط: الكشط (بالإنجليزية: Abrasion) هو عملية تفتت الصخور الناتجة عن اصطدام القطع الصخرية ببعضها البعض، والمحمولة بواسطة الماء، أو الرياح، أو المتحركة بفعل الجاذبية، أو الأنهار الجليدية، ومن الجدير بالذكر أنّ عملية التفتت هذه تجعل الصخر الذي يمتلك حواف حادّة وخشنة يصبح دائريًا وناعمًا.
• نمو النباتات والنشاط الحيواني: يُمكن للنباتات القيام بعملية التجوية الفيزيائية، فعندما تنمو جذورها في شقوق وفراغات الجسم الصخري، وتستمر في النمو يتشكل ضغط على جوانب الشقوق؛ مما يؤدي إلى اتساعها، وبالتالي تضعُف قوة الصخر ويتفتت، وتحدث هذه العملية بشكل بطيء وتستغرق فترة زمنية طويلة، بينما تقوم الحيوانات بعملية التجوية عندما تلجئ إلى الاختباء داخل شقوق الصخور، أو عند حفرها في الصخر لإيجاد أماكن حتى تعيش فيها، أو عند حفرها للصخور بحثًا عن الطعام.

التجوية الكيميائية

التجوية الكيميائية (بالإنجليزية: Chemical Weathering) هي تفاعل مياه الأمطار مع المعادن الموجودة في الصخور؛ لتكوين معادن جديدة، أو إذابة الأملاح الموجودة في الصخر، وغالبًا ما تحتوي هذه المياه على نسبة من الحموضة، ويُعدّ الماء المسبب الأساسي في هذا النوع من التجوية، وتزيد فاعليته مع ارتفاع درجات الحرارة، بالتالي فإنّ المناخ الدافئ والرطب هو الأمثل لحدوث التجوية الكيميائية، ومن الجدير بالذكر أنّ التجوية الكيميائية تمثل المرحلة الأولى لتشكيل التربة وتكوّنها، وهنالك عدة أنواع من التجوية الكيميائية، منها:^[٣]

• المحاليل: تعمل المحاليل الموجودة في الصخور والناتجة عن الأمطار الحمضية على تآكل الصخر وتفتته عندما تتفاعل مع المكونات المعدنية للصخر، ومن أكثر أنواع الصخور تأثرًا بالمطر الحمضي هو الحجر الجيري، إذ يؤدي المطر الحمضي الذي يحتوي على ثاني أكسيد الكربون إلى تفتيت الصخر الجيري من خلال عملية تُعرف بالكربنة (بالإنجليزية: Carbonation).
• التحلل المائي: يُعرّف التحلل المائي (بالإنجليزية: Hydrolysis) بأنّه عملية تجوية الصخور بواسطة الماء الحمضي لتكوين الطين والأملاح القابلة للذوبان.
• الأكسدة: الأكسدة (بالإنجليزية: Oxidation) هي عملية تجوية الصخور أو تفتيتها بواسطة تفاعل الماء والأكسجين الموجود فيه مع الصخور الغنية بالحديد، مما يُسبب تشكل الصدأ على سطح هذه الصخور.

تتمثل العلاقة بين التجوية الميكانيكية، والكيميائية بأنّها علاقة طردية، فكلما زادت التجوية الميكانيكية زادت التجوية الكيميائية؛ ويعود ذلك لأنّ التجوية الميكانيكية تزيد من مساحة سطح الصخر عندما تحوّله إلى قطع أصغر حجمًا؛ مما يزيد من مساحة السطح الذي يُمكن للتجوية الكيميائية وتفاعلاتها أن تحدث عليه.^[٢]

العوامل التي تتحكم في معدل التجوية

هنالك العديد من العوامل التي تحدد معدل التجوية الذي يتعرض له الصخر، منها:^[٤]

خصائص الصخر الأصلي

يؤثر التركيب المعدني وهيكل صخر الأصل الذي تعرض للتجوية في قابلية الصخر للتفتت، مثلًا تميل معادن السيليكات المافية (بالإنجليزية: Mafic Silicates) مثل الأوليفين والبيروكسين إلى التعرض لعمليات التجوية بشكل أكبر من المعادن الفلزية مثل الكوارتز، والفلسبار؛ ويعود ذلك إلى القابلية المختلفة لذوبان المعادن في الماء، كما تتحكم بنية الصخر بدرجة تأثر الصخر بالعوامل الخارجية الجوية، مثلًا صخر الغرانيت أقل تأثرًا بالعوامل المحيطة من الصخور الرسوبية؛ ويعود ذلك إلى قلة مناطق الضعف في صخر الغرانيت وكثرتها في الصخور الرسوبية.

المناخ

تتحكم درجات الحرارة وغزارة سقوط الأمطار في عملية التجوية، إذ يزيد وجود الماء، وارتفاع درجات الحرارة من معدل التجوية الكيميائية؛ مما يسبب تفتت أسرع وأكبر للصخور، فعلى سبيل المثال، تتعرض الصخور الموجودة في المناطق الاستوائية -التي تتميز بدرجات حرارة مرتفعة وكميات أمطار غزيرة- للتجوية الكيميائية بشكل أكبر من الصخور الموجودة في المناطق الباردة والجافة.

التربة

تتعرض الصخور المغطاة بالتربة لمعدلات تجوية أعلى من الصخور المعرضة للهواء وغير المغطاة بالتربة؛ لأنّ وجود التربة فوق الصخر سيوفر بيئة رطبة تكون لديها القدرة على الاحتفاظ بالماء؛ مما يزيد من عملية التجوية الكيميائية، كما يوفر وجود التربة محتوى من البكتيريا والكائنات الدقيقة التي تشكل بيئة حمضية؛ تُسبب حدوث التجوية للصخور الموجودة أسفلها.

مدة التعرض

تتحكم مدة تعرض الصخر لعوامل التجوية المختلفة في معدل التفتت التي يتعرض له الصخر، فعند تعرض الصخور لعوامل التجوية لفترة زمنية أطول تقل قوة الصخر، وتزيد من تفتته، لذا، فإنّ الصخور التي تُدفن سريعًا بعد تشكلها تتعرض لمعدل أقل من التجوية.