ما هي أهم الدراسات التجريبية لبعض العمليات الجيولوجية؟
تقوم محاولات منذ زمن بعيد أي منذ القرن الماضي لإعادة بناء بعض العمليات التكتونية مخبرياً مثل شكل الطيات والفوالق والتشققات الصخرية، وبهذا الصدد فإن الدراسات التركيبية للجيولوجيا التجريبية المنفذة في عام 1879 من قبل العالم الجيولوجي A.Daubree بقيت شهيرة حتى الآن.
في المرحلة الأولى بقيت هذه الدراسات نوعية فقد كانت تنفذ موديلات مصغرة للطيات دون الاهتمام بمعرفة فيما اذا كان للطبقات التي يجرب عليها خواص فيزيائية تطابق تلك العائدة للموديل الأصلي، بمعنى أنه لم يكن الاهتمام منصباً على الآلية بقدر ما كان منصباً على الشكل.
ثم فيما بعد وشيئاً فشيئاً جرت محاولات لصنع موديلات تأخذ بعين الاعتبار قواعد التنظار والتشابه، ثم أمكن التوصل تدريجياً لإدخال بعض المعاملات الهامة التي سمحت بالقيام بدراسات رياضية دقيقة للظواهر التكتونية، ولا زال هذا المجال من التكتونيك الكمي يتسع وينتشر.
الدراسات النوعية الجيولوجية:
- تشكل الطيات والفوالق المقلوبة: يكفي من أجل تشكيل طيات أن تضغط جانباً مادة سهلة التشوه مثل الغضار ومختلف المواد التركيبية أو الرمل، ويمكن تعقيد الطي باستخدام طبقات ذات خواص مختلفة وهكذا يتم تشكيل الفتوق، ويمكن تمثيل ثقل الأراضي بإجراء تجارب تحت تأثير سماكات من خردق الرصاص.
ويجدر الذكر أنه في حالة الرمل تتشكل طيات وفوالق مقلوبة، يوافق شكلها مع الشيء النظري أي مع توزع الجهود التي تتشكل في حالة انضغاط، وفي هذه الحالة نكون أمام موديل جيد للبنيات الجيولوجية البسيطة. - تشكل فوالق عمودية: إن التجارب التي تطبق على الرمل تعطي موديلات جيدة للفوالق العمودية يتوافق ميلها مع ما يمكن توقعه نظرياً مع الأخذ بعين الاعتبار زاوية الفرك الداخلي للرمل، في حالة الغضار المتوضع فوق قاعدة صلبة يمكن إزاحتها لإحداث فراغ فإنه من السهل الحصول على موديلات مصغرة للحفر الانهيارية.
فإذا ما استخدم كقاعدة ألواح معدنية قليلة السماكة تنزلق احداها فوق الأخرى، فإننا نحصل على نصف حفرة وأخيراً في حالة انزلاق الغضار فوق مستوى مائل فإننا نحصل على فوالق عمودية منحنية مشابهة تماماً لبعض الشبكات الفالقية كما في حالة شمال الخليج المكسيكي. - تشكل الانزلاقات: تخضع أقراص غضارية فوق شبكة قابلة للتشوه الطولي في الوقت الذي يتم تقصيرها في اجاه عمودي، ويمكن أن تتم هذه العملية مع دوران خارجي أو بدونه، فبدون دوران خارجي نرى حدوث تشوه مستمر بشكل متتاع بحيث يحول الصخور ثم يحصل تشققات وفوالق متجاورة وبالاستمرار يزيد ميل الفوالق المجاورة.
ولا بد من ملاحظة أنه في هذه التجارب يحصل تشوه مستمر هام يسبب دوراناً يعرف بالدوران الداخلي للفوالق، إلا أن هذا التشوه قليل الأهمية في معظم أحزمة الانزلاقات المعروفة، وعليه فإن هذا النوع من الموديلات المصغرة لا يظهر إلا نوعاً خاصاً من الانزلاقات، إن هذه الاختبارات البدائية قد تطورت قليلاً في ألمانيا بفضل بناء طاولة تشوهات تسمح بتطبيق كل أنواع التشوه على الغضار.
الدراسات الكمية الجيولوجية:
هذا النوع من الاختبارات يبذل جهداً للحصول على موديلات مصغرة تمثل تماماً النموذج الأصلي، ومن أجل أن يكون أي موديل أصلي ممثلاً بشكل جيد فإنه يجب أن يخضع لتطور يشابه تماماً ما يحدث في حالة المثال الطبيعي الأصلي، وهذا يتطلب قبل كل شيء تشابهاً هندسياً فإذا كانت النسبة بين الموديلين هي من رتبة 1 إلى مليون، فإنه يجب أن تكون سماكة الطبقات الطبيعية مثلاً كبيرة فإنه لا يمكن صنع موديل بهذا القياس.
ومن هنا تبدأ الصعوبات، ثم يجب أن يكون هناك تشابه حركي مما يعني أن تطور الموديل المصغر زمنياً لذلك يجب حساب مقياس معين متوافق مع الموديل الأصلي.
على الرغم من ذلك اعتبر الجيولوجيين أن الصخور تتصرف على المقياس الجيولوجي كسوائل شديدة اللزوجة، وقد حاول أغلب الجيولوجيين بالعتماد على الموديلات المصغرة توضيح العلاقات التي تربط بين شكل الطي من جهة وسماكة ولزوجة الطبقات من جهة أخرى.
هناك دراسات أكثر تعقيداً حول تطور شكل الالتواء التي بينت أن الطي لا يشتد إلا بوجود تقلصات لزوجية كافية، وهذه النتيجة تتوافق مع ما نلاحظه باستمرار فمثلاً تختفي الالتواءات في بعض النطاقات من القشرة الأرضية التي لا تحتوي على ليتوليجية متنوعة (مثل المجموعات الشيستية).
أو أنها التوت على شروط من الحرارة والضغط لا تسمح بتقلصات لزوجية، هذه الاختبارات تبين أنه يمكن أن نأمل بالاعتماد على العلاقات المدروسة ومعرفة لزوجية صخر من تحديد لزوجية الصخور الأخرى المشاركة له، ومن المهم معرفة بوجود طبقات صخرية ذات لزوجية متباينة.
