اقرأ في هذا المقال
- ما المقصود بعلم الجيولوجيا الاقتصادية القديم؟
- أهداف الجيولوجيا الاقتصادية
- ما هي كيمياء الأرض وعلاقتها بالجيولوجيا الاقتصادية؟
- طرق الاهتمام بالكيمياء الجيولوجية
- الكيمياء الجيولوجية النظيرية
ما المقصود بعلم الجيولوجيا الاقتصادية القديم؟
يتم الحصول على السلع المعدنية التي تعتمد عليها الحضارة الحديثة بشكل كبير من القشرة الأرضية، ولها مكانة بارزة في دراسة وممارسة الجيولوجيا الاقتصادية، وتتكون الجيولوجيا الاقتصادية بدورها من عدة فروع رئيسية تشمل دراسة رواسب الخام وجيولوجيا البترول وجيولوجيا الرواسب غير المعدنية (باستثناء البترول)، مثل الفحم والحجر والملح والجبس والطين والرمل وغيرها من القيم التجارية ذات القيمة المواد.
أهداف الجيولوجيا الاقتصادية:
- تتميز ممارسة الجيولوجيا الاقتصادية بحقيقة أن أهدافها هي المساعدة في التنقيب عن الموارد المعدنية واستخراجها، وبالتالي فإن الأهداف اقتصادية.
- في جيولوجيا البترول على سبيل المثال يتمثل الهدف المشترك في توجيه برامج حفر آبار النفط، بحيث يتم حفر الآفاق الأكثر ربحية وتجنب تلك التي من المحتمل أن تكون ذات قيمة اقتصادية هامشية أو قاحلة.
- تؤثر فلسفة مماثلة على الفروع الأخرى للجيولوجيا الاقتصادية، بهذا المعنى يمكن اعتبار الجيولوجيا الاقتصادية جانباً من جوانب الأعمال المكرسة لاتخاذ القرارات الاقتصادية.
- إن العديد من الرواسب ذات الأهمية الاقتصادية وخاصة تلك الخاصة بالخامات المعدنية لها أهمية علمية كبيرة في حد ذاتها، ومع ذلك فقد استدعت دراسة مكثفة كانت إلى حد ما بعيدة عن الاعتبارات الاقتصادية.
- توفر ممارسة الجيولوجيا الاقتصادية فرص عمل لعدد كبير من الجيولوجيين، على الصعيد العالمي ربما أكثر من ثلثي هؤلاء العاملين في العلوم الجيولوجية منخرطون في أعمال تتعلق بالجوانب الاقتصادية للجيولوجيا.
ومن بين هؤلاء الجيولوجيين الذين تكمن اهتماماتهم الرئيسية في مجالات متنوعة من العلوم الجيولوجية، على سبيل المثال تجذب صناعة البترول التي تُعد مجتمعة أكبر رب عمل لعلماء الجيولوجيا الاقتصادية والأفراد ذوي التخصصات في علم طبقات الأرض وعلم الصخور الرسوبية والجيولوجيا الهيكلية وعلم الحفريات والجيوفيزياء.
ما هي كيمياء الأرض وعلاقتها بالجيولوجيا الاقتصادية؟
تهتم الكيمياء الجيولوجية على نطاق واسع بتطبيق الكيمياء على جميع جوانب الجيولوجيا تقريباً، ونظراً لأن الأرض تتكون من عناصر كيميائية يمكن النظر إلى جميع المواد الجيولوجية ومعظم العمليات الجيولوجية من وجهة نظر كيميائية، بعض المشاكل الرئيسية التي تنتمي إلى الكيمياء الجيولوجية بشكل عام فهي كما يلي:
- أصل ووفرة العناصر في النظام الشمسي والمجرة والكون (الكيمياء الكونية).
- وفرة العناصر في التقسيمات الرئيسية للأرض بما في ذلك اللب والوشاح والقشرة والغلاف المائي والغلاف الجوي.
- سلوك الأيونات في تركيب البلورات.
- التفاعلات الكيميائية في تبريد الصهارة وأصل وتطور الصخور النارية المتطفلة العميقة.
- كيمياء الصخور البركانية (النقطية) والظواهر التي ترتبط ارتباطاً وثيقاً بالنشاط البركاني، بما في ذلك نشاط الينابيع الساخنة وانبثاق الغازات البركانية وأصل رواسب الخام التي تكونت من المياه الساخنة المشتقة خلال المراحل المتأخرة من تبريد الصهارة النارية.
- التفاعلات الكيميائية التي تشارك في تجوية الصخور التي تتحلل فيها المعادن المتكونة في وقت سابق وتتكون معادن جديدة.
- نقل منتجات التجوية في المحلول عن طريق المياه الطبيعية في الأرض والجداول والبحيرات والبحار.
- التغيرات الكيميائية التي تصاحب ضغط وتدعيم الرواسب غير المجمعة لتشكيل الصخور الرسوبية.
- التغيرات الكيميائية والمعدنية التدريجية التي تحدث عندما تخضع الصخور لعملية التحول.
طرق الاهتمام بالكيمياء الجيولوجية:
أحد الاهتمامات العامة الرئيسية للكيمياء الجيولوجية هو إعادة التدوير المستمر لمواد الأرض، تحدث هذه العملية بعدة طرق، وفيما يلي توضيح هذه الطرق:
- من المعتقد على نطاق واسع أن البازلت المحيطي والقاري تبلور من الصهارة التي تم اشتقاقها في النهاية عن طريق الذوبان الجزئي لوشاح الأرض، يكرس الكثير من الأبحاث الجيوكيميائية لتقدير هذا الاستخراج من مادة الوشاح ومساهمته في نمو القشرة عبر الزمن الجيولوجي في العديد من مراحل تكوين قاع البحر وتكوين الجبال.
- عندما يتم نقل البازلت التي تشكلت في سلسلة التلال الوسطى عبر المحيط من خلال عملية انتشار قاع البحر فإنها تتفاعل مع مياه البحر، وهذا يتضمن إضافة الصوديوم إلى القشرة البازلتية واستخراج الكالسيوم منها.
- تؤكد البيانات الجيوفيزيائية فكرة أن الغلاف الصخري المحيطي يُستهلك على طول مناطق الاندساس الرئيسية للأرض تحت الغلاف الصخري القاري، فعلى سبيل المثال على طول الحافة القارية لسلسلة جبال الأنديز، قد يشمل ذلك رواسب أعماق البحار من قاع المحيط والبازلت المحيطية التي تغيرت عن طريق تبادل مياه البحر والجابروس والصخور فوق المافية وأجزاء من الوشاح الأساسي.
- يعتبر سلوك المواد الذائبة في المياه الطبيعية تحت درجات الحرارة المنخفضة نسبياً التي تسود على سطح الأرض أو بالقرب منه جزءاً لا يتجزأ من دورة القشرة الأرضية، توفر عمليات التجوية المواد المذابة بما في ذلك السيليكا وكربونات الكالسيوم والأملاح الأخرى إلى الجداول والقنوات، تدخل هذه المواد بعد ذلك إلى المحيطات، حيث يظل بعضها في محلول (مثل كلوريد الصوديوم)، بينما تتم إزالة البعض الآخر تدريجياً لتشكيل بعض الصخور الرسوبية بما في ذلك الحجر الجيري والدولوميت.
يعتبر سلوك المواد البيولوجية والتخلص منها لاحقاً من الجوانب المهمة في الكيمياء الجيولوجية، والتي يطلق عليها عموماً الكيمياء الجيولوجية العضوية والكيمياء الحيوية، تشمل المشاكل الرئيسية للكيمياء الجيولوجية العضوية مسألة البيئة الكيميائية على الأرض التي نشأت فيها الحياة على تعديل الغلاف المائي وخاصة الغلاف الجوي من خلال تأثيرات الحياة ودمج المواد العضوية في الصخور بما في ذلك المواد الكربونية في الصخور الرسوبية.
تكمن الطبيعة والتحولات الكيميائية للمواد البيولوجية الموجودة في رواسب الفحم والنفط والغاز الطبيعي في نطاق الكيمياء الجيولوجية العضوية، تؤثر التفاعلات الكيميائية العضوية على العديد من العمليات الجيوكيميائية وذلك مثل: تجوية الصخور وإنتاج التربة والمحلول والترسيب وإفراز المواد المذابة مثل كربونات الكالسيوم وتغيير الرواسب لتشكيل الصخور الرسوبية، تتعامل الكيمياء الحيوية الحيوية بشكل رئيسي مع التدفقات الدورية للعناصر الفردية ومركباتها بين الأنظمة الحية وغير الحية.
الكيمياء الجيولوجية النظيرية:
للكيمياء الجيولوجية النظيرية عدة أدوار رئيسية في الجيولوجيا، أحدهما معني بإثراء أو إفقار أنواع معينة من النظائر التي تنتج عن تأثير الاختلافات في كتلة الجزيئات التي تحتوي على نظائر مختلفة، يمكن استخدام قياسات نسب أنواع مختلفة من النظائر كشكل من أشكال مقياس الحرارة الجيولوجي، تتأثر نسبة الأكسجين -16 إلى الأكسجين -18 في كربونات الكالسيوم التي تفرزها الكائنات البحرية المختلفة من كربونات الكالسيوم في محلول في مياه البحر بدرجة حرارة مياه البحر.
دور آخر للكيمياء الجيولوجية النظيرية هو أن لها أهمية كبيرة في الجيولوجيا هو التأريخ باستخدام القياس الإشعاعي، القدرة على تحديد مقياس الوقت الجيولوجي (أي حتى تاريخ أحداث الماضي الجيولوجي من حيث عدد السنوات) هي إلى حد كبير نتيجة اقتران تقنيات التأريخ الإشعاعي بالطرق الكلاسيكية القديمة لتحديد الأعمار الجيولوجية النسبية، ومن المهم معرفة أن طرق التأريخ الإشعاعي تعتمد على المبدأ العام القائل بأن: نظيراً مشعاً معيناً (أصل مشع أو مادة مصدر) مدمج في مادة جيولوجية يتحلل بمعدل موحد، مما ينتج عنه منتج تحلل.
