ما هي الصخور الرسوبية وما هي الجيولوجيا البيئية؟

تم تعريف الجيولوجيا البيئية على أنها المجال المعني بتطبيق نتائج البحوث الجيولوجية على مشاكل استخدامات الأراضي والهندسة المدنية، ترتبط ارتباطاً وثيقاً بالجيولوجيا الحضرية وتتعامل مع تأثير الأنشطة البشرية على البيئة المادية (مثل تلوث موارد المياه بمياه الصرف الصحي والنفايات الكيميائية السامة).

تشمل الاهتمامات الهامة الأخرى للجيولوجيا البيئية استصلاح الأراضي الملغومة منازل مواقع مستقرة جيولوجيا لبناء المباني ومحطات الطاقة النووية وغيرها من المرافق وتحديد مصادر مواد البناء مثل الرمل والحصى.

أما الصخور الرسوبية فهي الصخور المتكونة على سطح الأرض أو بالقرب منه عن طريق تراكم وتحويل الرواسب (الصخور البترولية) أو عن طريق الترسيب من المحلول عند درجات حرارة السطح العادية (الصخور الكيميائية)، كما أن الصخور الرسوبية هي الصخور الأكثر تعرضاً على سطح الأرض، ولكنها ليست سوى مكون ثانوي من القشرة بأكملها والتي تهيمن عليها الصخور النارية والمتحولة، يتم إنتاج الصخور الرسوبية عن طريق التجوية للصخور الموجودة مسبقاً، وما يتبع ذلك من نقل وترسب لمنتجات التجوية.

تشير التجوية إلى عمليات التفكك الفيزيائي والتحلل الكيميائي التي تحدث عندما تتعرض الصخور الموجودة على سطح الأرض للغلاف الجوي (بشكل رئيسي في شكل هطول أمطار) والغلاف المائي، حيث تنتج هذه العمليات التربة ومخلفات الصخور غير المجمعة والمكونات الذائبة في المياه الجوفية والجريان السطحي.

التآكل هو العملية التي يتم من خلالها نقل منتجات التجوية بعيداً عن موقع التجوية إما كمواد صلبة أو كمكونات مذابة؛ ليتم ترسيبها في النهاية على شكل رواسب؛ أي رواسب غير مجمعة من مادة صلبة متجمدة تشكل رواسب، ومن الممكن أن يتشكل راسب نتيجة ترسب الحبوب من الأجسام المتحركة المائية أو الرياح ومن ذوبان الجليد الجليدي ومن الانحدار (الانزلاق) من الصخور وكتل التربة استجابة للجاذبية، وكذلك عن طريق هطول الأمطار على المنتجات المذابة الناتجة عن التجوية تحت ظروف درجات الحرارة المنخفضة والضغط السائد على سطح الأرض أو بالقرب منه.

إن الصخور الرسوبية هي المكافئ الصخري للرواسب، يتم إنتاجها عادةً عن طريق الإسمنت والضغط والتصلب، بخلاف ذلك للرواسب الموجودة مسبقًا غير المجمعة، ومع ذلك فإن بعض أنواع الصخور الرسوبية تترسب مباشرة في شكلها الرسوبي الصلب ولا تظهر أي وجود متداخل كرواسب، ومن المهم معرفة أن الشعاب العضوية والمتبخرات المبطنة هي أمثلة على هذه الصخور.

ونظراً لاختلاف عمليات التجوية الفيزيائية (الميكانيكية) والتجوية الكيميائية اختلافاً كبيراً، فإنها تولد منتجات مميزة بشكل ملحوظ ونوعين مختلفين تماماً من الصخور الرسوبية، فالنوع الأول هي الصخور الرسوبية الأرضية أما النوع الثاني هي الصخور الرسوبية الكيميائية والتقويمية.

ما هي أنظمة التصنيف للصخور الرسوبية في الجيولوجيا البيئية؟

بشكل عام حاول الجيولوجيون تصنيف الصخور الرسوبية على أساس طبيعي، ولكن بعض المخططات لها آثار وراثية (على سبيل المثال يُفترض معرفة أصل نوع صخر معين)، وتعكس العديد من التصنيفات فلسفة وتدريب وخبرة أولائك الذين تقدم لهم، ولكنه لم يحظ أي مخطط بقبول عالمي وستركز المناقشة هنا على بعض المقترحات.

نُشر كتاب (Rocks and Rock Minerals) من تأليف (Louis V.Pirsson) لأول مرة في عام 1908، وتم تنقيحاته المختلفة، حيث يتم تصنيف الصخور الرسوبية هناك بشكل مبسط إلى حد ما وفقاً للخصائص الفيزيائية والتكوين إلى صخور ديتريتالية وغير متخلفة، وقد تم إجراء العديد من المحاولات الأخرى لتصنيف الصخور الرسوبية.

حدث التقدم الأكثر أهمية في عام 1948 بنشره في مجلة الجيولوجيا لثلاث مقالات نهائية لعلماء الجيولوجيا الأمريكيين فرانسيس جي بيتيجون وروبرت آر شروك وبول دي كرينين، توفر تصنيفاتهم الأساس لجميع المناقشات الحديثة للموضوع، ولقد تم التعرف على ثلاث فئات رئيسية من الصخور الرسوبية: (الصخور الرسوبية الصخرية الأرضية، الكربونات (الحجر الجيري والدولوميت)، الصخور الرسوبية الكيميائية غير الكربونية)، تتكون الصخور الرسوبية الترابية من شظايا من الصخور والمعادن الموجودة مسبقاً، وتعتبر تقليدياً مكافئة للصخور الرسوبية الصخرية بشكل عام، نظراً لأن معظم الكتل غنية بالسيليكا يُشار إليها أيضاً باسم الصخور الرسوبية السيليكية.

يتم تقسيم البلاستيك السيليسي أيضاً على أساس قطر الصخر إلى تكتل وبريشيا وحجر رملي وحجر طيني وصخور طينية أصغر من الطمي (الصخر الزيتي والحجر الطيني والحجر الطيني)، تتكون الكربونات والحجر الجيري والدولوميت من معادن الأراجونيت والكالسيت والدولوميت، إنها تعد صخور رسوبية كيميائية بمعنى أنها تمتلك على الأقل جزئياً فسيفساء بلورية متشابكة من حبيبات معدنية كربونية مترسبة.

ومع ذلك نظراً لوجود حبيبات فردية مثل شظايا القشرة الأحفورية لبعض الوقت كصدوع رسوبية على غرار الكوارتز أو الفلدسبار المنقول، فإن معظم الكربونات تحمل بعض الصلات التركيبية مع الصخور الرسوبية القرمزية، كما تشتمل الصخور الرسوبية الكيميائية غير الكربونية على العديد من أنواع الصخور غير الشائعة في سجل الصخور الرسوبية، ولكنها تظل مهمة إما من وجهة نظر اقتصادية أو لأن ترسبها يتطلب إعدادات غير عادية.

تشمل الأصناف المحددة للصخور الرسوبية التي تمت مناقشتها الصخور السيليسية (الشيرت) وصخور الفوسفات (الفوسفوريت) والمتبخرات والصخور الرسوبية الغنية بالحديد (تكوينات الحديد والحجارة الحديدية) والرواسب العضوية الغنية (الكربونية) في الصخور الرسوبية (الفحم والصخر الزيتي والبترول ).

على الرغم من تنوع الصخور الرسوبية فإن القياس المباشر للوفرة النسبية للأنواع المحددة، بناءً على دراسة التسلسلات المكشوفة يشير إلى أن ثلاثة أصناف فقط تمثل الجزء الأكبر من جميع الصخور الرسوبية وهي: الطين بنسبة 47 في المائة والحجر الرملي بنسبة 31 في المائة وكربونات بنسبة 22%.

لكن الطريقة الأخرى والتي تتضمن مقارنة التركيب الكيميائي لأنواع الصخور الرسوبية الرئيسية مع كيمياء قشرة الأرض القارية، ينتج عنها أرقام مختلفة إلى حد ما وهي: الصخور الطينية بنسبة 79% والحجر الرملي بنسبة 13 في المائة وكربونات بنسبة 8%، يقر معظم علماء الصخور الرسوبية بأن سجل الصخور الرسوبية المحفوظة والمكشوفة داخل الكتل القارية متحيزة بشكل انتقائي لصالح كربونات المياه الضحلة والأحجار الرملية.

يتم نقل الطين بشكل تفضيلي إلى أحواض المحيط، وبالتالي فإن التقديرات غير المباشرة القائمة على الحجج الكيميائية ربما تكون أكثر دقة، حيث إن السمة الفيزيائية البارزة للصخور البطنية الأصلية هي الملمس؛ أي حجم وشكل وترتيب الحبوب المكونة، تحتوي هذه الصخور على نسيج مجزأ من الحبوب المنفصلة على اتصال عرضي مع بعضها البعض.

فعلى سبيل المثال تنقسم الصخور الرسوبية القرمزية الأصلية إلى مزيد من التقسيمات على أساس متوسط ​​قطر الحبيبات الذي يميز معظم الشظايا، وذلك باستخدام حدود الحجم المقبولة عموماً، كما أن تشكل الحبيبات والحصى والصخور والكتل الرواسب البطنية الخشنة جميعها تعتبر رواسب ذات الحجم الرملي (رملي) ورواسب طينية متوسطة وتتكون الرواسب الطينية الدقيقة من مواد بحجم الطمي والطين.

إن أبسط طريقة لتصنيف الصخور الرسوبية الكلسية الخشنة هي تسمية الصخور وتضمين وصف موجز لخصائصها الخاصة، حيث أن التكتلات و(breccias) تختلف عن بعضها البعض فقط في زاوية (clast)، يتكون الأول من فتات خشنة متآكلة مستديرة إلى حد ما، بينما تحتوي الأخيرة على فتحات خشنة زاويّة.