ما الصخور النارية؟
انظر إلى بداية الفصل حول الصخور النارية. الصخور النارية تتكون عندما تبرد المواد المنصهرة في باطن الأرض أو على سطحها ثم تتبلور. تخيل البركان الذي تشاهده في الأفلام: الصهاهرة التي توجد تحت سطح الأرض تسمى صهارة، وإذا تدفقت على سطح الأرض تسمى اللابة. تمكن العلماء من صهر الصخور في المختبر بتسخينها بين درجات حرارة 800 و 1200 درجة مئوية. مصدر هذه الحرارة هو الطاقة المتبقية من تكون الأرض وطاقة التحلل الإشعاعي. يعتمد نوع الصخر الناري على مكونات الصهارة، وهي خليط من صهر مصهور وغازات مذابة وبلورات معدنية. العناصر الشائعة فيها هي نفسها العناصر الرئيسة في القشرة الأرضية مثل الأكسجين والسيليكون والألومنيوم والحديد والكالسيوم والصوديوم والبوتاسيوم والماغنيسيوم، وتعد السيليكا أكثر المركبات شيوعا وتأثيرا في خصائصها.
تتكون الصخور النارية عندما تبرد المواد المنصهرة في باطن الأرض أو على سطحها ثم تتبلور. تعتمد أنواع الصخور النارية على مكونات الصهارة التي تتشكل نتيجة عوامل رئيسية في الستار والقشرة الأرضية، وهي: الحرارة، والضغط، والمحتوى المائي، والمحتوى المعدني. تنصهر المعادن وتتبلور عند درجات حرارة مختلفة، مما يؤدي إلى عمليات مثل الانصهار الجزئي والتبلور الجزئي وتَرسب البلورات. فعلى سبيل المثال، تصنف الصهارة بناء على محتواها من السيليكا إلى بازلتية وأنديزيتية وريوليتية، وكل نوع يمتلك خصائص ودرجات انصهار مختلفة.
الفكرة الأساسية
تتكون الصخور النارية عندما تبرد المواد المنصهرة وتتبلور إما في باطن الأرض أو على سطحها.
الشرح
تنشأ الصهارة بفعل أربعة عوامل رئيسية في الستار والقشرة الأرضية: درجة الحرارة، والضغط، والمحتوى المائي، والمحتوى المعدني. ترتفع درجة الحرارة كلما تعمقنا في الأرض وفق الممال الحراري الذي يقدر بحوالي في القشرة الأرضية وتهبط بشدة إلى في الستار. كما يزداد الضغط مع زيادة العمق نتيجة وزن الصخور العلوية مما يرفع درجة الانصهار. أما المحتوى المائي فيغير درجة انصهار الصخور بحيث تقل بازدياد المحتوى المائي.
تصنف الصهارة اعتمادا على محتواها من السيليكا إلى ثلاثة أنواع رئيسية حسب الجدول :
- صهارة بازلتية: تحتوي على سيليكا، ومثالها حرات المدينة المنورة.
- صهارة أنديزيتية: تحتوي على سيليكا، ومثالها جبال الأنديز.
- صهارة ريوليتية: تحتوي على أكثر من سيليكا، ومثالها متنزّه يلوستون في أمريكا.
تنصهر المعادن وتتبلور عند درجات حرارة مختلفة. نظرا لأن الصخور تتكون من عدة معادن لكل منها درجة انصهار خاصة، تحدث عملية الانصهار الجزئي حيث تنصهر أجزاء الصخر عند درجات حرارة منخفضة بينما تبقى معادن أخرى صلبة. وفي المقابل، عندما تبرد الصهارة تحدث عملية التبلور الجزئي وتَرسب البلورات بترتيب عكس ترتيب انصهار المعادن، مما يؤدي إلى انفصال البلورات المبكرة عن الصهارة لتصبح الصهارة المتبقية غنية بالسيليكا.
مثال محلول خطوة بخطوة
لو كانت لديك صهارة بازلتية تحتوي على نسبة سيليكا تتراوح بين و، وعرفت أن الصهارة تنصهر عند درجات حرارة عالية نسبيا لأنها تحتوي على نسب أقل من السيليكا مقارنة بصخور الجرانيت التي تنصهر عند درجات حرارة أقل لاحتوائها على ماء أكثر ومعادن ذات درجات انصهار أقل، فما المتوقع لمظهر الصخر الناتج إذا تعرض لعملية التبلور الجزئي وترسب البلورات في قاع جسم ناري مثل عتبة باليسيد في نيويورك ونيوجيرسي؟
الخطوة الأولى: لاحظ أن الأجزاء الخارجية للعتبة بردت بسرعة أكبر مكونة بلورات صغيرة نظرا لقربها من نطاق التبريد. الخطوة الثانية: مع بدء تبريد الصهارة، تتبلور المعادن ذات درجات الانصهار الأعلى أولا مثل الأوليڤين وتستقر في القاع نظرا لترسب البلورات. الخطوة الثالثة: تتكون طبقات مختلفة في العتبة، حيث توجد طبقة أوليڤين في القاع، تليها طبقات تحتوي على بلاجيوكليز وبيروكسين ولا تحتوي على أوليڤين، وصولا إلى النطاقات الخارجية ذات البلورات الصغيرة.
أخطاء شائعة
- الاعتقاد بأن جميع معادن الصخر تنصهر أو تتبلور عند نفس درجة الحرارة، والصحيح أن لكل معدن درجة انصهار وتبلور خاصة به.
- الخلط بين اللافا والصهارة؛ فالصهارة توجد تحت سطح الأرض بينما اللافا هي صهارة تدفقت على سطح الأرض.
- الظن بأن محتوى السيليكا لا يؤثر على سرعة تدفق الصهارة أو درجة انصهارها، بينما الحقيقة أن محتوى السيليكا يؤثر بشكل مباشر في درجة انصهارها وسرعة تدفقها.
سؤالان للتدريب مع الإجابة
السؤال الأول: ما العوامل الأربعة الرئيسية التي تؤثر في تكون الصهارة في القشرة الأرضية أو الستار؟ الإجابة: درجة الحرارة، والضغط، والمحتوى المائي، والمحتوى المعدني.
السؤال الثاني: قارن بين الصهارة واللافا من حيث مكان التواجد. الإجابة: الصهارة توجد تحت سطح الأرض، أما اللافا فهي صهارة تدفقت على سطح الأرض.