عوامل التجوية الميكانيكية

تعريف التجوية الميكانيكية 

التجوية الفيزيائية أو الميكانيكية تعني تفكك الصخور إلى قطع أصغر، وتحدث غالبا بسبب التغيرات الجوية مثل الحرارة أو درجات الحرارة المتجمدة، وينتج عن التجمد الصقيع عندما يتجمد الماء ويتوسع في الشقوق، مما يؤدي إلى تكسير الصخور. كما يمكن أن تحدث التجوية بسبب التغيرات الشديدة في درجات الحرارة، مثل التسخين والتبريد السريع، حيث يتسبب ذلك في تمدد وانكماش الصخور. وتتسبب النباتات في التجوية عندما تنمو الجذور على الصخور أو تحتها وتكسرها تدريجيا، وتعتبر الحيوانات مثل القوارض وديدان الأرض والحشرات قوى أخرى تسبب تعطيل وتفتيت الصخور عن طريق الحفر. كما تعتبر الرياح قوة أخرى تسبب التجوية الكاشطة عن طريق نفخ الرمال على وجوه الصخور

عوامل التجوية الميكانيكية هي

• تقلبات درجة الحرارة
• الرياح
• الضغط
• الصقيع وانخفاض درجة الحرارة
• نمو الملح البلوري وارتفاع دراجات الحرارة
• الأنشطة النباتية والحيوانية
• الانشطة البشرية

تقلبات درجة الحرارة :  عادةً، تخضع المعادن لعملية تمدد وانكماش بسبب تقلب درجات الحرارة، وهذه العملية تسمى التمدد الحراري، وبما أن الصخور تتكون من معادن مختلفة التمدد والانكماش، فإنها تتفاعل بمعدلات مختلفة عندما تتعرض لتغيرات سريعة في درجات الحرارة.

تؤدي التقلبات في درجات الحرارة إلى إجهاد وتشققات صغيرة في الصخور، مما يؤدي تدريجياً إلى تكسير الصخور. Grus هو مثال كلاسيكي على عملية التمدد الحراري، وهي عبارة عن رواسب الشظايا الخشنة والسائبة التي تبقى بعدالتجوية، ويعد Grus نتيجة مباشرة للضعف الجسدي وتفكك الصخور مع مرور الوقت.

الرياح :  يمكن تكسير الصخور بالاحتكاك والتأثير المستمر مع القطع الصخرية الأخرى أثناء النقل بالرياح ، وبالتحديد قطعة صخرية تُحمل في التيارات الهائجة لنهر تحك نفسها باستمرار بأجزاء أخرى وقاع النهر ، وفي النهاية يتفكك الجزء إلى قطع صغيرة ، يحدث هذا النوع من التجوية الميكانيكية أيضًا أثناء نقل الرياح والجليد الجليدي.

الضغط :  عند تعرية الصخور العلوية بسبب التآكل والتعرية الأخرى، يتم تكسير الصخور الكامنة الموازية للسطح وتمددها، وبالتالي يتم تحرير الضغط في تلك الصخور.

مع مرور الوقت، تقشر صفائح الصخور بعيدًا عن الصخور المكشوفة وتتحلل إلى أجزاء أصغر على طول الكسور، ويُعرف هذا العملية باسم التقشير. يحدث ذلك عندما تتكسر الصخور الموازية لسطح الأرض نتيجة لانطلاق الضغط أثناء التآكل أو نتيجة ارتفاعات في الصخور أو تراجع الجليد النهري فوقها.

الصقيع وانخفاض درجة الحرارة :  صقيع التجوية وكما هو معروف التوتيد الجليد ، إنه المصطلح الجماعي للعمليات المختلفة التي تنطوي على الجليد ، وتشمل العمليات: تجميد الذوبان – الصقيع التوتيد – تحطم الصقيع

تحدث ظاهرة الصقيع بشكل شائع في المناطق الجبلية حيث تكون درجات الحرارة قريبة من تجمد الماء، وتتجمد أنواع مختلفة من التربة التي تتعرض للصقيع وتتمدد مع هجرة المياه من خلال تحركها الشعري لتشكل عدسات جليدية قرب نقطة التجمد. يحدث هذه العملية أيضا داخل المسام في الصخور، حيث تتراكم الثلوج بشكل متزايد بسبب استمرارها في استخلاص الماء السائل من المسام المحيطة، مما يضعف الصخور بشكل مستمر ويؤدي في النهاية إلى تفككها

التجوية الصقيعية شائعة في البيئات الرطبة، وغالبا ما تتأرجح درجات الحرارة تحت نقطة التجمد وفوقها. تعتبر مناطق جبال الألب ومحيطها عرضة بشكل خاص لهذا النوع من التجوية، والطباشير هو نوع من الصخور المعرضة لتأثير الصقيع، وتحتوي على فجوات تسمح بتشكل بلورات الجليد. تعتبر تشكيلات النتوءات في دارتمور مثالا نموذجيا لتأثير الصقيع على الطباشير، حيث يتجمد الماء الذي يصل إلى المفاصل ويضغط الجليد على جدران المفاصل، مما يؤدي إلى تعميقها وتوسيعها.

يمكن أن تتدفق الماء أكثر إلى الصخر عندما يذوب الجليد ، تؤدي دورات التجميد أو الذوبان المتكررة إلى ضعف الصخور بمرور الوقت ، مما يؤدي في النهاية إلى تفتيتها على طول المفاصل إلى شظايا زاوية ، تتراكم الشظايا عند سفح المنحدر لتشكيل منحدر صخري أو منحدر عظم الكاحل ، تتخذ الشظايا أشكالًا مختلفة اعتمادًا على هيكل الصخرة.

نمو الملح البلوري وارتفاع دراجات الحرارة :  تُعرف نمو بلورات الملح باسم الهالوكلاستي أو التجوية الملحية، وهي العملية التي تدخل فيها المحاليل الملحية إلى الشقوق في الصخور وتبخر، مما يؤدي إلى ترسب بلورات الملح.

عندما ترتفع درجات الحرارة في البيئة، يتم تسخين البلورات المتراكمة، مما يؤدي إلى تمددها وإطلاق الضغط على الصخر، مما يتسبب في تكسيره.

يمكن أيضا أن تتكون بلورات الملح عند تشكل الصخور مثل الحجر الجيري محاليل ملحية مثل كبريتات الصوديوم أو كربونات الصوديوم. تتشكل هذه المحاليل بلورات عندما يتبخر الماء منها، ويمكن أن تتمدد الأملاح أكثر من ثلاث مرات. تحدث هذه العملية بشكل شائع في المناطق الجافة والساخنة

الأنشطة النباتية والحيوانية :  تتميز جذور النباتات بالقوة الشديدة ويمكنها النمو في شقوق الصخور، ومع استمرار نمو الجذور في الشقوق، تعمل كإسفين وتضغط على الصخر حتى يتشقق أكثر ويتفكك في النهاية إلى أجزاء أصغر.

بالمقابل، تحفر بعض الحيوانات مثل الأرانب والشامات وجرذان الأرض ثقوبا في التربة، والتي يمكن أن تتعرض الصخور الأساسية لعوامل التجوية، وبفضل هذه الثقوب، يستطيع الماء والعوامل الميكانيكية الأخرى الوصول إلى الصخور التي كانت مغطاة مسبقا، ويبدأ عملية التجوية الميكانيكية بالتسارع

الانشطة البشرية : يتسبب الإنسان في زيادة الأمطار الحمضية والتلوث ، مما يزيد من كمية عوامل التجوية في الهواء والماء ، ثم على الأرض  يمكن أن تؤثر الأنشطة الأخرى مثل التعدين في الشريط والزراعة على قدرة الأرض على امتصاص المطر ، وزيادة التعرية والجريان السطحي ، وزيادة المواد الكيميائية في المياه الجوفية ، مما يزيد من التجوية.

من آثار التجوية الميكانيكية على سطح الأرض 

• التفريغ والتقشير
• تآكل الصخور
• تحطيم الصخور وخدشها

التفريغ والتقشير : تتكون طبقات عديدة من الصخور تحت الأرض تحت ضغط شديد، وتتعرض للضغط من الصخور الأعلى أو الجليد، وإذا تم تآكل الصخور العلوية أو ذاب الجليد فوقها، فإن إزالة هذا الضغط يؤدي إلى تمدد الصخور وتشققها في القمة، ويتم التفريغ عندما يتم إزالة الوزن الزائد، وفي حال تمدد الصخرة وتشققها بهذه الطريقة، قد ينفصل الجزء العلوي من الصخرة إلى صفائح تنزلق عن الصخرة المكشوفة، وهذه العملية تسمى التقشير، وتؤدي إلى التجوية دون تغيير في المكونات الكيميائية للصخور، وهذا هو الفرق بين التجوية الكيميائية والفيزيائية

تآكل الصخور : يحدث تآكل الصخور عندما يتعرض سطحها للماء أو الرياح، حيث تحمل هذه العناصر جزيئات صغيرة من الرواسب أو الصخور التي تصطدم بعد ذلك بسطح الصخر. عندما تحتك هذه الجسيمات بسطح الصخر، تقطعه وتؤدي إلى تموجه وتنعيمه بشكل تدريجي على مر الزمن

تحطيم الصخور وخدشها :  تتسبب العمليات الفيزيائية الدراماتيكية والمفاجئة في التجوية الميكانيكية، مثل الانهيار الأرضي أو الانهيار الجليدي، في حدوث خدوش أو تحطيم الصخور داخل وتحت السقوط. تنكسر الصخور المتساقطة بواسطة الاصطدام بالصخور الموجودة في الأسفل، أو تصبح ناعمة عن طريق التدحرج ضد الصخور الأخرى، مشابهة لعملية التآكل، وهذه هي واحدة من النتائج التي تنتج عنها التجوية الميكانيكية