إعداد الجيولوجي: محمد حسين
الجيولوجيا أو علم الأرض أو الإِرَاضَة هو العلم الذي يبحث في خصائص الأرض من ناحية تركيبها وكيفية تكوينها والحوادث التي وقعت في نشأتها الأولى وكذلك البحث في حالة عدم الاستقرار والتغير المستمر الذي يحدث للكتلة الصلبة للأرض نتيجة تأثير عمليات وقوى مختلفة سواء كانت هذه القوى من خارج الكتلة الصلبة للأرض مثل (التعرية والتجوية) أو من داخلها (كالزلازل والبراكين) كما يبحث في نتائج التغيير.
لا يقتصر علم الجيولوجيا على علوم الأرض والطبقات الصلبة والمناخ، وإنما تبحث الجيولوجيا الحيوية في ظهور كائنات حية على الأرض، و تطورها عبر مئات ملايين السنين حتى ظهور أشباه الإنسان قبل نحو 5و1 مليون سنة، ثم ظهور الإنسان العاقل الذي يسمى هومو سابينز ثم ظهور الإنسان العاقل الحديث.
من أشهر الجيولوجيين العالم الشهير أبو الريحان البيروني والروسي اناتولي مالاخوف والعالم الإيطالي جيوفاني أردوينو Giovanni Arduino )1714 ـ 1795 م) ينقسم علم الجيولوجيا إلى فروع كثيرة ، مثل جيولوجيا الأرض، وجيولوجيا حيوية، وعلم المعادن، وجيولوجيا النفط، وغيرها(انظر أسفله).
أصل الكلمة
مشاريع شقيقة ابحث عن جيولوجيا في ويكاموس.
أصل كلمة جيولوجيا مشتقة من اللغة اليونانية القديمة، والمصطلح مكون من كلمتين حيث أن γῆ (جي) تعني «أرض»، وλόγος (لوجيا) تعني «دراسة».
المواد الجيولوجية
تأتي غالبية البيانات الجيولوجية من البحوث المتعلقة بالمواد الأرضية الصلبة، والتي تندرج عادة من فئتي الصخور والمواد السائبة.
الصخور ترتبط معظم البحوث الجيولوجية بدراسة الصخور، حيث أن الصخور هي السجل الأساسي للتأريخ الجيولوجي للأرض، وذلك لكون الصخور هي الوحدة الأساسية في بناء الأرض حيث تتكون من تشكيلات تحتوي على مجموعة من المعادن المتواجدة في الطبيعة، وتكون جزءا أساسيا في تركيب القشرة الأرضية. وعلى هذا يكون الصخر ذو خاصية مميزة تفرقه عن صخر آخر وتجعله وحدة قائمة بذاتها. وكما أن الصخر هو الوحدة الأساسية في بناء الأرض، فالمعدن هو وحدة الصخر نفسه. وتختلف الصخور عن بعضها البعض من حيث أنواع المعادن المكونة لها وعلاقة هذه المعادن ببعضها البعض في الصخر الواحد، وهناك ثلاث أنواع من الصخور وهي الصخور النارية والصخور الرسوبية والصخور المتحولة، وهناك عمليات بيئية توثر على الصخور تؤدي إلى تغير نوع الصخر من ناري إلى متحول أو العكس، أو من رسوبي إلى ناري أو العكس أو من متحول إلى رسوبي أو العكس؛ وتعرف هذه العمليات بالدورة الصخرية.
تتكون الصخور النارية بشكل مباشر من عمليات التبريد التي تحدث للماغما وذلك بعد تبلورها، حيث توجد الماغما داخل القشرة الأرضية في مكان يدعى حجرة الماغما، وعندما تبدأ عملية تبريد الماغما يستقر أولا المعدنان الأكثر كثافة من غيرهما وهما معدن الأوليفين والبلاجيوكليس الكلسي إلى قاع حجرة الماغما، فيتكون البيريدوتايت وهو صخرة نارية جوفية غنية بالحديد والمغنيسيوم والكالسيوم وفقيرة بالسليكون والألمنيوم والصوديوم، ثم تخرج الماغما المتبقية من حجرة الماغما عبر الشقوق ويمكن أن تستقر في حجرة جديدة حيث يتبلور معدنا البايروكسين والبلاجيوكليس الكلسي الصودي، وبتراكمهما في قاع الحجرة يتبلور صخر الغابرو، وإذا استمرت عملية انتقال الماغما إلى أماكن أخرى في القشرة الأرضية وتبلورها فيها يمكن أن يتبلور صخر الديورايت وصخر الغرانيت في نهاية العملية.
أما الصخور الرسوبية فتتكون بفعل عمليات الترسيب لفتات الصخر ودفنه وتصخره، حيث تحمل الأنهار عند سريانها أجزاء من صخور مكسورة تصل إلى بحر أو بحيرة، وتستقر الحمولة المنقولة في قاع البحر أو البحيرة، ثم تتراكم على شكل طبقات، فتسمى رسوبيات، وزن الرسوبيات التي في القمة يؤدي إلى هرس الرسوبيات التي في القاع، فيؤدي ذلك إلى عصر الماء وخروجه من قطع الصخور وبلورات الأملاح، تقوم البلورات بتكوين نوع من الصمغ يلصق أجزاء الصخور ببعضها، فينتج الصخر الرسوبي وتتميز الصخور الرسوبية عن الصخور النارية بأنها تنشأ فوق سطح الغلاف الصخري نتيجة لتأثير العوامل الظاهرة (عوامل التعرية) وفعل الكائنات العضوية.
الصخور المتحولة تتكون بفعل الضغط والحرارة المؤثرَين في أنواع الصخور المختلفة سواء نارية أو رسوبية، حيث تكون تحت أطنان من الضغط مما يؤدي إلى ارتفاع ضخم في الحرارة، وهذا ما يؤدي بها إلى التغير في السمات الأصلية للصخر، وهذه العملية تحدث أيضا للصخور المتحولة مسبقا..
المواد السائبة
يتدارس الجيولوجيون أيضا المواد الغير متصلبة والتي هي عبارة عن مواد فضفاضة تتراوح أحجامها بين الطين والرمل والحصى. والتي تستطيع المياه الجوفية أن تسير بين حبيباتها لمسافات تختلف مع اختلاف حجم حبيبات التربة، وتُعرف دراسة المواد السائبة بدراسة العصر الرباعي وتشمل تلك الدراسة لعلم الرواسب ومورفولوجيا الأرض وعلم المناخ القديم.
البنية الكاملة للأرض في ستينات القرن العشرين أكتُشف أن الغلاف الصخري للأرض والذي يتكون من القشرة الأرضية والجزء العلوي الصلب من طبقة الوشاح يتم فصله كألواح فوق الغلاف الموري، ويعد السبب الرئيسي لنشوء فكرة حركة الألواح هو التصوير المقطعي الثلاثي الأبعاد للزلازل التوزيع العالمي للتضاريس ووضوح الإنجراف القاري إضافة إلى تمدد قاع البحر أدى كل ذلك لطرح نظرية الصفائح التكتونية
حسب مفهوم نظرية الإنجراف القاري فإن الغلاف الصخري للأرض ينقسم إلى عدد من الصفائح التكتونية. ففي الأرض، هناك سبع أو ثمان صفائح كبرى (يتوقف عددها على كيفية تعريف الصفيحة الكبرى) إضافة إلى العديد من الصفائح الصغرى. وعندما تلتقي الصفائح، فإن حركتها النسبية تحدد نوع الحدود ما إذا كانت تقاربية أو تباعدية أو متحولة. تحدث الزلازل والبراكين وتتشكل الجبال والخنادق المحيطية على حدود الصفائح التكتونية. تتراوح الحركة الجانبية النسبية للصفائح عادة من صفر إلى 10 سم سنويًا.
تتكون الصفائح التكتونية من غلاف صخري محيطي وغلاف صخري قاري أكثر سمكًا، يعلو كل منهما قشرة أرضية خاصة بكليهما. على طول الحدود التقاربية، تغطس الصفائح إلى الدثار؛ وتعوض المادة المفقودة بتكوين قشرة محيطية جديدة عند الحدود التباعدية الناتجة عن تمدد قاع البحر. وبهذه الطريقة، تبقى مساحة الكرة الأرضية الكلية ثابتة. وبذلك تشبه آلية تلك النظرية مبدأ عمل السير الناقل. في حين، افترضت بعض النظريات القديمة (التي لا زال لها بعض الأنصار) التقلص التدريجي (الانكماش) أو التمدد التدريجي للعالم. للصفائح التكتونية قدرة على التحرك لأن الغلاف الصخري للأرض أقوى من الغلاف الموري الذي يرتكز عليه، كما أن كثافة الدثار تتغير نتيجة تيارات حمل. ويعتقد أن حركة الصفائح ترجع إلى عدة عوامل وهي حركة قيعان البحار بعيدًا عن الرصيف القاري (نتيجة التغير في طبوغرافيا وكثافة القشرة الأرضية الناتجين عن تغيرات قوى الجاذبية الأرضية) والمقاومة المائية والشفط أسفل مناطق الاندساس. ثمة تفسير مختلف، يكمن في القوى المختلفة التي تنتج عن دوران الكرة الأرضية وقوى المد والجزر للشمس والقمر، إلا أن دور كل من تلك العوامل غير واضح، ولا يزال موضوع نقاش.
بنية الأرض تعد بنية الأرض من أهم إن لم تكن الأهم في الدراسات الجيولوجية؛ تتكون البنية الداخلية للأرض من طبقات هيكلية كروية تشبه أجزاء البيضة. ويمكن التعرف على هذه الطبقات إما من خلال الخصائص الكيميائية أو خصائص التسيل الخاصة بها. تحتوي الأرض على قشرة خارجية من السيليكات الصلبة وغطاء كثير المسام ولب خارجي سائل أقل مسامية من الغطاء ولب داخلي صلب. يعتمد الإدراك العلمي للبنية الداخلية للأرض على الملاحظات الطوبوغرافية وقياس الأعماق للصخور في البروز، وهي عينات تم إحضارها إلى السطح من أعماق كبيرة بسبب الأنشطة البركانية، وتحليل الموجات الزلزالية التي تمر عبر الأرض، بالإضافة إلى قياسات حقل الجاذبية للأرض وتجارب الأجسام البلورية الصلبة عند مستويات الضغط ودرجات الحرارة الخاصة بالعمق الداخلي للأرض.
التأريخ الجيولوجي
يعود تاريخ نشأة كوكب الأرض قبل أربعة ونصف بليون عام تقريبا، وذلك عندما انفجرت نجوم قديمة ضخمة الحجم لتقابل نهاية عمرها، وطبخت هذه الانفجارات النجمية العناصر الكيمائية المعروفة الآن بما فيها الحديد، الكربون، والذهب، والعناصر المشعة مثل اليورانيوم، وبمرور الوقت سيطرت الجاذبية على الموقف وانهارت كتلة غبار النجوم هذه على نفسها لتكون قرصاً دوراً هائلاً أو ما يسمّى بالغيمة السديمية الشمسيةّ، وفي مركز هذا القرص ارتفعت الحرارة وزاد الضغط ونجم ولد وهو كوكب الأرض، وبعد خمسين عاماً من ولادة الأرض ظهر القمر حيث بدأ في مدار أقرب للأرض حوالي ثلاثمائة وخمسين ألف كيلومتر من مداره الحالي وبدأ في السماء أكبر أضعاف أضعاف حجمه الآن.
