الصخور المتآكلة

محاور الموضوع الأساسية

الجيولوجيا

التجوية

الفيزياء

الكيمياء

مقدّمة

هل سبق لك أن زرت أخدودًا (واديًا ضيِّقًا عميقًا) أو كهفًا وتساءلت كيف تشكّلت تلك التكوينات الصخريّة؟ أو هل سبق لك أن رأيت حجارةً ملساء بضفة نهر أو على شاطئ بحر؟ هذه نتائج عملية تدعى “التجوية”، وهي تآكل الصخر نتيجةَ التعرّض لعوامل الطبيعة. والتجوية لا تخلق صخورًا ملساءَ وكهوفًا وأخاديدَ فحسب، بل تنخر كذلك في موادّ صلبة أخرى تشمل التماثيل والمباني. جرّب تطبيق هذه العملية على مكعّب سكّر، وتأمل كم يمكن للتجوية أن تكون قوية.

معلومات عامة

قد يبدو الصخر دائمًا، لكنه في الواقع يتعرّض باستمرار للتآكل. وقلّما نلحظ هذه العملية لأنها تحدث ببطء شديد. وبمجرّد أن يتعرّض الصخر لعناصر الطبيعة فقد يأخذ بالتآكل من خلال عملية التجوية. ويصنّف العلماء هذه العمليات في فئتين هما: التجوية الفيزيائية، والتجوية الكيميائية.

أما التجوية الفيزيائية (المعروفة كذلك بالتجوية الميكانيكية) فتحدث عندما تؤثر قوًى فيزيائية على نحوٍ متكرر في الصخر. مثال ذلك: تهاوي الصخور بعضها فوق بعض، ما يؤدي إلى تفتُّت قطع منها وتشظّيها. وكثيرًا ما يحدث هذا في الأنهر والصحاري وعلى سفوح الجبال.

أما في حالة التجوية الكيميائية، فإن الصخر يتفكك -أو ربما حتى يتحلل- بسبب تفاعل كيميائي يغيّر تركيبته. ولدى اتصال أنواع محددة من الصخر بمياه الأمطار (التي تكون في كثير من الأحيان حمضيّةً بعض الشيء، خاصةً في وجود تلوّث)، يحدث تفاعل كيميائي، محولًا الصخر ببطء إلى موادّ تنحلّ في المياه. وبتحلُّل هذه المواد تنجرف من مكانها، كما لو كانت الصخرة تكاد أن تتلاشى.

في النشاط العلمي التالي ستمثّلُ كلًّا من التجوية الفيزيائية والكيميائية باستعمال مكعّبات السكر.. كي تراهما يحدثان أمام عينيك.

الموادّ اللازمة

• ما لا يقلّ عن أربعة مكعّبات من السكر.
• ماء.
• ورق أو سطح عمل داكن اللون.
• كوب زجاجي.
• قطّارة.
• منطقة عمل لا تتضرر بالبلل.
• منشفة للمسح (اختيارية).
• صلصال (اختياري).
• زجاجة رش (اختيارية).
• سكر زينة (اختياري).
• مِبرَد أظافر (اختياري).
• صينية أو طبق كبير بحافّة بارزة (اختيارية).

التحضير

• اجمع موادّك في مكان لا يتضرر بالبلل.

الخطوات

• فكّر ببعض الطرق التي يمكنك بها تكسير صخرتك (مكعّب السكر الذي ستستعمله) أو سحقها بالتجوية الميكانيكية.
• جرّب تطبيقها على أحد مكعّبات السكر التي لديك!
• هل سحقته أم حطّمته أم طبّقت عليه قوةً من نوع آخر؟ هل تستطيع سرد أمثلة تبيّن كيف يمكن للصخور أن تنسحق أو تتحطّم في الطبيعة؟

• والآن خذ مكعّبي سكر وافركهما ببعض فوق الورقة أو سطح العمل داكن اللون. ما الذي يحدث؟ هل ترى مسحوق السكر على الورقة أو سطح العمل؟ ما الذي يحدث لصخرتك (مكعّب السكر)؟
• حاول تمليس زوايا مكعّب السكر باتباع الطريقة نفسها. هل تُجْدي الطريقة نفعًا؟
• انظر من جديد إلى ما تبقّى من مكعّب السكر الذي استعملته. كيف يبدو؟ أما زال سكرًا؟
• والآن خذ مكعّب سكر آخر. ما هي بعض الطرق التي يمكنك بها تفتيت صخرتك (مكعّب السكر) بالتجوية الكيميائية؟
• في النشاط العلمي التالي، سنستعمل قطرات الماء لمحاكاة المطر. ضع مكعّب السكر في الكوب الزجاجي.
• املأ القطّارة بالماء، واضغطها برفق فوق مكعّب السكر بحيث تُسقِط عليها بضع قطرات. انظر إلى المكعّب والمسه لتعاين ما سيحدث له.
• ما الذي سيحدث برأيك إن أَسقطت مزيدًا من قطرات الماء فوق مكعّب السكر؟ ما الذي سيحدث برأيك إن أسقطت 10 قطرات أو 100 قطرة (أو أكثر) فوق مكعّب السكر؟ هل سيظل مكعّب سكر؟ هل سيظل سكرًا؟
• أسقط مزيدًا من الماء على مكعّب السكر الذي تستعمله. أين يذهب السكر؟ هل تستطيع أن تجعل المكعّب يختفي تمامًا؟
• تجربة إضافية: ضع بضعة مكعّبات من السكر في كوب زجاجي وغطِّ الكوب بالصلصال. تمثّل مكعّبات السكر طبقةً من الصخر، في حين يمثّل الصلصال تربةً سطحية. اصنع بضعة ثقوب أو شقًّا في الصلصال كي تتيح تسرّب مياه الأمطار إلى الأرض والوصول إلى الطبقة الصخرية. رشّ بعض الماء فوق الكوب لتمثيل مطرٍ يهطل فوق أرضك. ما الذي سيحدث برأيك لطبقتك الصخرية؟ هل هناك إمكانية لتشكُّل كهوف؟ ما مدى اعتماد هذه العملية على وجود موادّ مختلفة في الأرض؟
• تجربة إضافية: اصنع منحوتةً أو تمثالًا من مكعّبات السكر. وللصق المكعّبات بعضها ببعض، بلّل أحد جوانب المكعّب واضغط به مكعّبًا آخر. أما إذا كنت ترغب في صمغ أقوى، فسكّر الزينة يفي بالغرض. احرص على أن تكون لمنحوتتك بعضُ التفاصيل والحوافّ الحادّة. يمكن لمِبرَد أظافر أن يساعدك على نحت المكعّبات. ما الذي سيحدث برأيك لمنحوتتك عندما تتعرّض للمطر؟ ضع منحوتتك على صينية أو طبق بحافّة بارزة، واستعمل زجاجة رشٍّ لمحاكاة هطول مطر على منحوتتك. رشّ المنحوتة بقليل من الماء، ثم بالكثير منه. ما الذي يحدث؟ أمعِن النظر في التفاصيل والحوافّ: هل لاحظت تغيّرًا فيها؟ ما الذي سيحدث في المحصلة بعد هطول الكثير من المطر؟ هذا بالضبط ما يمكن للمطر الحمضي أن يفعله بالتماثيل والمباني بمرور الزمن.

الملحوظات والنتائج

هل كان تكسير مكعّب سكرٍ بالسحق أو التحطيم أو الفرك سهلًا؟ يتفتت الصخر في الطبيعة على نحوٍ مشابه (وإن كان تفتّته يستغرق زمنًا أطول بكثير) بعملية التجوية الفيزيائية أو الميكانيكية هذه. ولقوى الطبيعة، مثل الجاذبية الأرضية، والهواء، بل وحتى ضغط المياه المتجمّدة وجذور النباتات. لهذه القوى تأثيرٌ في الصخور، والتي تؤدي في المحصلة إلى تآكلها. أما النتيجة فهي قطعٌ أصغر من الصخر، تمامًا كما لو أنه تبقّت لديك قطع أصغر من السكر.

ماذا عن اختبار التجوية الكيميائية؟ هل صار مكعّب السكر ذاويًا وتحلل في المحصلة بقطرات الماء؟ هذا ما يحدث كذلك لبعض أنواع الصخر. فبعض العناصر في الصخر يتفاعل مع السوائل أو الغازات، فتظهر موادّ جديدة تكون في كثير من الأحيان أضعف، بل وقد تتحلل في المياه. وبعد أن رششتَ كميةً كافيةً من المياه على مكعّب السكر فالأرجح أنه لم يتبقَّ لديك منه شيء؛ إذ انجرف مع الماء. وكذلك تتحلل الصخور وتنجرف مكوّناتها على نحوٍ مشابه، ما يؤدي إلى تشكّل الكهوف.

إذا حاولت صنع تمثال من السكر وعرّضته للماء، فقد رأيته على الأرجح يختفي. وهذا ما يحدث لبعض التماثيل والمباني. ويحدث ذلك بوتيرة أسرع عندما تكون الأمطار أكثر حمضيةً بسبب التلوّث.