地球与空间科学 · 第 2 册 · 10–12 年级

علوم الأرض والفضاء في المرحلة الثانوية

书籍暂未推出简体中文版——当前显示 العربية 版。

علوم الأرض والفضاء في المرحلة الثانوية · 10–12 年级

17الصخور النارية

على الساحل الشمالي لأيرلندا، تنحدر أعمدة حجرية متراصة جنبًا إلى جنب نحو البحر: إنها جسر العملاق، من بازلت برد من لابة. وفي يوسميتي، في كاليفورنيا، يرتفع جدار إل كابيتان الغرانيتي نحو 900 m900\,\mathrm{m} فوق قاع الوادي، وهو جسم واحد من صخر خشن الحبيبات. وكلاهما تبلور من صهارة. فالبازلت برد على السطح، وبلوراته أصغر من أن تُرى؛ والغرانيت برد عميقًا تحت الأرض، وبلوراته كبيرة بما يكفي لتُرى، ولا يظهر اليوم إلا لأن الصخور التي كانت فوقه قد تآكلت. يقرأ هذا الفصل في حبيبات الصخر مدى سرعة تبرده، وعلى أي عمق برد.

في اليمين: أعمدة البازلت في جسر العملاق، في أيرلندا الشمالية. الصورة: آدم بيشوب (CC BY-SA 3.0). في اليسار: إل كابيتان، يوسميتي، كاليفورنيا، جدار من الغرانيت ارتفاعه نحو 900\, m. الصورة: هيئة المسح الجيولوجي الأمريكية (CC0). في اليمين: أعمدة البازلت في جسر العملاق، في أيرلندا الشمالية. الصورة: آدم بيشوب (CC BY-SA 3.0). في اليسار: إل كابيتان، يوسميتي، كاليفورنيا، جدار من الغرانيت ارتفاعه نحو 900\, m. الصورة: هيئة المسح الجيولوجي الأمريكية (CC0).
في اليمين: أعمدة البازلت في جسر العملاق، في أيرلندا الشمالية. الصورة: آدم بيشوب (CC BY-SA 3.0). في اليسار: إل كابيتان، يوسميتي، كاليفورنيا، جدار من الغرانيت ارتفاعه نحو 900 m900\,\mathrm{m}. الصورة: هيئة المسح الجيولوجي الأمريكية (CC0).

ما تعرفه من قبل

الصهارة صخر منصهر تحت السطح؛ وتنبثق لابةً، بهدوء أو بانفجار (الكتاب 1، الصف 7). والصخر الناري صخر تكوّن حين برد صخر منصهر وتصلب (الكتاب 1، الصف 6). والبازلت صخر بركاني داكن، والغرانيت صخر فاتح يتكون من الفلسبار والكوارتز والميكا (الكتاب 1، الصف 6). وبيريدوتيت الوشاح ينصهر جزئيًا وهو يصعد تحت الظهرة، فيعطي بازلت القشرة المحيطية وغابروها (الفصل 14). والسيليكات المكوّنة للصخور هي الأوليفين والبيروكسينات والأمفيبولات والميكا والفلسبارات والكوارتز؛ والفلسبارات هي فلسبار البوتاسيوم والبلاجيوكليز، وهو سلسلة تمتد من الغني بالكالسيوم إلى الغني بالصوديوم (الفصل 16). وتنتشر الحرارة بالتوصيل على مسافة قدرها نحو κt\sqrt{\kappa t} في زمن tt، حيث κ\kappa هو الانتشارية الحرارية (الفصل 15).

17.1 الصخور البركانية والصخور الجوفية

تعريف 17.1 (الصخر البركاني؛ الصخر الجوفي)

الصخر الناري، المتكوّن بتبلور صهارة، يكون بركانيًا (أو انبثاقيًا) حين تكون الصهارة قد تصلبت على سطح الأرض، لابةً، وجوفيًا (أو متداخلًا) حين تكون قد تبلورت في العمق، داخل صخور أخرى.

يظهر الفرق في حجم البلورات. فالبلورة تنمو بإضافة ذرات تأخذها من السائل المحيط بها، وهذا يستغرق وقتًا. وعلى السطح تفقد اللابة حرارتها في الهواء أو الماء بسرعة: فالمواد المقذوفة في الهواء أو الماء تبرد في ثوانٍ، والمسيل اللابي في أيام إلى أسابيع. أما في العمق فتكون الصخور المحيطة ساخنة وتفقد الصهارة حرارتها ببطء: فالجسم المتداخل الضحل يبرد في أشهر إلى سنوات، وقد يستغرق الجسم الكبير العميق ملايين السنين. والتبرد السريع يعطي بلورات صغيرة كثيرة، أو لا يعطي بلورات أصلًا؛ والتبرد البطيء يعطي بلورات أقل عددًا وأكبر بكثير.

تعريف 17.2 (النسيج)

نسيج الصخر هو حجم حبيباته وشكلها وترتيبها. ويكون الصخر الناري زجاجيًا حين لا تكون فيه بلورات، ودقيق الحبيبات حين تكون بلوراته أصغر من أن تُميَّز بالعين المجردة، وخشن الحبيبات حين تُرى كلها.

اللابة التي تُخمد فجأة قبل أن تنمو أي بلورة تصير زجاجًا: فالأوبسيديان، الأسود الزجاجي، ينكسر بالمكسر المحاري للقارورة. والبازلت دقيق الحبيبات: لا يمكن تعرّف معادنه باليد، وحتى في الشريحة الرقيقة تكون البلورات صغيرة (بازلت الفصل 16). أما الغرانيت والغابرو والديوريت فخشنة الحبيبات: كل حبيبة فيها تُرى.

تعريف 17.3 (البلورة الظاهرة؛ البورفيري)

البلورة الظاهرة بلورة كبيرة مغروسة في كتلة من بلورات أصغر بكثير أو من الزجاج، تسمى الأرضية. والصخر الذي فيه بلورات ظاهرة صخر بورفيري.

يسجّل النسيج البورفيري مرحلتين من التبرد: الأولى بطيئة، في العمق، نمت خلالها البلورات الظاهرة في صهارة كانت لا تزال سائلة في معظمها؛ ثم سريعة، حين صعدت الصهارة وانبثقت، أو حُقنت في صخر بارد، وتجمّد ما بقي من السائل فصار الأرضية.

من اليمين إلى اليسار: الأوبسيديان، وهو زجاج بركاني، بمكسره المحاري المنحني (عرضه 9.5\, cm)؛ وصخر بورفيري، فيه بلورات ظاهرة كتلية من البلاجيوكليز في أرضية أدق (9\, cm)؛ ثم شريحتان رقيقتان بين المستقطبين المتعامدين: غرانيت، حبيباته كلها كبيرة ومتشابكة — بيوتيت بني، ومسكوفيت زاهي الألوان، وبلاجيوكليز مخطط، وكوارتز رمادي وأبيض؛ وأنديزيت، فيه بلورات ظاهرة من البلاجيوكليز والأمفيبول في أرضية دقيقة الحبيبات. الصور: تويلا بيكر ومايك ديفيس ودارلا سوندرول، المكتبة الرقمية لصور الجيولوجيا (CC0). من اليمين إلى اليسار: الأوبسيديان، وهو زجاج بركاني، بمكسره المحاري المنحني (عرضه 9.5\, cm)؛ وصخر بورفيري، فيه بلورات ظاهرة كتلية من البلاجيوكليز في أرضية أدق (9\, cm)؛ ثم شريحتان رقيقتان بين المستقطبين المتعامدين: غرانيت، حبيباته كلها كبيرة ومتشابكة — بيوتيت بني، ومسكوفيت زاهي الألوان، وبلاجيوكليز مخطط، وكوارتز رمادي وأبيض؛ وأنديزيت، فيه بلورات ظاهرة من البلاجيوكليز والأمفيبول في أرضية دقيقة الحبيبات. الصور: تويلا بيكر ومايك ديفيس ودارلا سوندرول، المكتبة الرقمية لصور الجيولوجيا (CC0). من اليمين إلى اليسار: الأوبسيديان، وهو زجاج بركاني، بمكسره المحاري المنحني (عرضه 9.5\, cm)؛ وصخر بورفيري، فيه بلورات ظاهرة كتلية من البلاجيوكليز في أرضية أدق (9\, cm)؛ ثم شريحتان رقيقتان بين المستقطبين المتعامدين: غرانيت، حبيباته كلها كبيرة ومتشابكة — بيوتيت بني، ومسكوفيت زاهي الألوان، وبلاجيوكليز مخطط، وكوارتز رمادي وأبيض؛ وأنديزيت، فيه بلورات ظاهرة من البلاجيوكليز والأمفيبول في أرضية دقيقة الحبيبات. الصور: تويلا بيكر ومايك ديفيس ودارلا سوندرول، المكتبة الرقمية لصور الجيولوجيا (CC0). من اليمين إلى اليسار: الأوبسيديان، وهو زجاج بركاني، بمكسره المحاري المنحني (عرضه 9.5\, cm)؛ وصخر بورفيري، فيه بلورات ظاهرة كتلية من البلاجيوكليز في أرضية أدق (9\, cm)؛ ثم شريحتان رقيقتان بين المستقطبين المتعامدين: غرانيت، حبيباته كلها كبيرة ومتشابكة — بيوتيت بني، ومسكوفيت زاهي الألوان، وبلاجيوكليز مخطط، وكوارتز رمادي وأبيض؛ وأنديزيت، فيه بلورات ظاهرة من البلاجيوكليز والأمفيبول في أرضية دقيقة الحبيبات. الصور: تويلا بيكر ومايك ديفيس ودارلا سوندرول، المكتبة الرقمية لصور الجيولوجيا (CC0).
من اليمين إلى اليسار: الأوبسيديان، وهو زجاج بركاني، بمكسره المحاري المنحني (عرضه 9.5 cm9.5\,\mathrm{cm})؛ وصخر بورفيري، فيه بلورات ظاهرة كتلية من البلاجيوكليز في أرضية أدق (9 cm9\,\mathrm{cm})؛ ثم شريحتان رقيقتان بين المستقطبين المتعامدين: غرانيت، حبيباته كلها كبيرة ومتشابكة — بيوتيت بني، ومسكوفيت زاهي الألوان، وبلاجيوكليز مخطط، وكوارتز رمادي وأبيض؛ وأنديزيت، فيه بلورات ظاهرة من البلاجيوكليز والأمفيبول في أرضية دقيقة الحبيبات. الصور: تويلا بيكر ومايك ديفيس ودارلا سوندرول، المكتبة الرقمية لصور الجيولوجيا (CC0).

17.2 تسمية الصخور النارية

المفتاح الثاني للصخر الناري هو كيمياؤه، وقبل كل شيء محتواه من السيليكا، SiOX2\ce{SiO2}، الذي يتراوح في الصهارات الشائعة من نحو 45 %45\,\% إلى نحو 75 %75\,\% من الكتلة.

تعريف 17.4 (المافي؛ المتوسط؛ الفلسي)

تكون الصهارة، أو الصخر الذي تكوّنه، مافية حين تحتوي على نحو 45 %45\,\% إلى 55 %55\,\% من SiOX2\ce{SiO2} وتكون غنية بالحديد والمغنيسيوم والكالسيوم؛ ومتوسطة بين 55 %55\,\% و65 %65\,\%؛ وفلسية حين تحتوي على نحو 65 %65\,\% إلى 75 %75\,\% من SiOX2\ce{SiO2} وتكون فقيرة بالحديد والمغنيسيوم والكالسيوم لكنها غنية بالصوديوم والبوتاسيوم.

كل نوع من الصهارة يعطي صخرين، أحدهما بركاني دقيق الحبيبات، والآخر جوفي خشن الحبيبات، لهما الكيمياء نفسها. فالبازلت والغابرو هما الزوج المافي، وقد عرفناهما مع القشرة المحيطية؛ والغرانيت هو الصخر الجوفي الفلسي. وثلاثة أسماء تكمل المجموعة.

تعريف 17.5 (الأنديزيت؛ الديوريت؛ الريوليت)

الأنديزيت والديوريت هما الصخر البركاني والصخر الجوفي ذوا التركيب المتوسط، ويتكونان في معظمهما من البلاجيوكليز مع الأمفيبول أو البيروكسين. والريوليت هو الصخر البركاني ذو التركيب الفلسي، المكافئ الدقيق الحبيبات للغرانيت.

تسمية الصخور النارية الشائعة (رسم). الأعمدة: محتوى الصهارة من السيليكا؛ والصفوف: الصخور الدقيقة الحبيبات (البركانية) والخشنة الحبيبات (الجوفية). وفي الأسفل، حيث يشيع كل معدن من المعادن المكوّنة للصخور: الأوليفين والبيروكسين في الصخور المافية مع البلاجيوكليز الغني بالكالسيوم؛ والأمفيبول والبلاجيوكليز في الصخور المتوسطة؛ وفلسبار البوتاسيوم والكوارتز والبلاجيوكليز الغني بالصوديوم والميكا في الصخور الفلسية. والحدود تدريجية.
تسمية الصخور النارية الشائعة (رسم). الأعمدة: محتوى الصهارة من السيليكا؛ والصفوف: الصخور الدقيقة الحبيبات (البركانية) والخشنة الحبيبات (الجوفية). وفي الأسفل، حيث يشيع كل معدن من المعادن المكوّنة للصخور: الأوليفين والبيروكسين في الصخور المافية مع البلاجيوكليز الغني بالكالسيوم؛ والأمفيبول والبلاجيوكليز في الصخور المتوسطة؛ وفلسبار البوتاسيوم والكوارتز والبلاجيوكليز الغني بالصوديوم والميكا في الصخور الفلسية. والحدود تدريجية.

طريقة 17.6 (تسمية صخر ناري)

  1. انظر إلى النسيج: زجاجي، أو دقيق الحبيبات، أو خشن الحبيبات؛ بورفيري أم لا. فدقيق الحبيبات أو الزجاجي يعني بركانيًا (أو جسمًا متداخلًا صغيرًا برد بسرعة)؛ وخشن الحبيبات يعني جوفيًا.
  2. تعرّف المعادن التي يمكن رؤيتها (الطريقة 16.4): فالكوارتز وفلسبار البوتاسيوم يدلان على الفلسي، والأمفيبول مع البلاجيوكليز على المتوسط، والأوليفين والبيروكسين على المافي. وفي الصخر الدقيق الحبيبات، استعمل البلورات الظاهرة، ولون الأرضية — الداكن للمافي، والفاتح للفلسي — بوصفه إشارة، أو تحليلًا كيميائيًا.
  3. اقرأ الاسم عند تقاطع الصف والعمود في المخطط.

مثال 17.7 (بازلتان)

صخر داكن من مسيل لابي دقيق الحبيبات كله؛ وآخر، من البركان نفسه، تظهر فيه حبيبات خضراء من الأوليفين عرضها بضعة مليمترات في أرضية داكنة. كلاهما مافي ودقيق الحبيبات: فكلاهما بازلت. والثاني بازلت بورفيري: فأوليفينه نما أولًا، ببطء، في الصهارة تحت البركان، قبل أن تنبثق اللابة وتتجمد حوله.

الأزواج الثلاثة من الصخور النارية، من المافي إلى الفلسي من اليمين إلى اليسار: البركانية في الأعلى، والجوفية في الأسفل. في الأعلى: بازلت دقيق الحبيبات؛ وأنديزيت، فيه بلورات أمفيبول صغيرة في أرضية دقيقة الحبيبات (نحو 10\, cm)؛ وريوليت وردي. في الأسفل: غابرو (9\, cm)؛ وديوريت، فيه هورنبلند أسود وبلاجيوكليز زجاجي (10\, cm)؛ وغرانيت خشن فيه بلورات كبيرة وردية فاتحة من فلسبار البوتاسيوم، وبلاجيوكليز رمادي، وكوارتز، وبيوتيت، وهورنبلند (10\, cm). الصور: نيسا يول وتويلا بيكر وجوزيف إتش. هارتمان ودارلا سوندرول ودكستر بيركنز، المكتبة الرقمية لصور الجيولوجيا (CC0). الأزواج الثلاثة من الصخور النارية، من المافي إلى الفلسي من اليمين إلى اليسار: البركانية في الأعلى، والجوفية في الأسفل. في الأعلى: بازلت دقيق الحبيبات؛ وأنديزيت، فيه بلورات أمفيبول صغيرة في أرضية دقيقة الحبيبات (نحو 10\, cm)؛ وريوليت وردي. في الأسفل: غابرو (9\, cm)؛ وديوريت، فيه هورنبلند أسود وبلاجيوكليز زجاجي (10\, cm)؛ وغرانيت خشن فيه بلورات كبيرة وردية فاتحة من فلسبار البوتاسيوم، وبلاجيوكليز رمادي، وكوارتز، وبيوتيت، وهورنبلند (10\, cm). الصور: نيسا يول وتويلا بيكر وجوزيف إتش. هارتمان ودارلا سوندرول ودكستر بيركنز، المكتبة الرقمية لصور الجيولوجيا (CC0). الأزواج الثلاثة من الصخور النارية، من المافي إلى الفلسي من اليمين إلى اليسار: البركانية في الأعلى، والجوفية في الأسفل. في الأعلى: بازلت دقيق الحبيبات؛ وأنديزيت، فيه بلورات أمفيبول صغيرة في أرضية دقيقة الحبيبات (نحو 10\, cm)؛ وريوليت وردي. في الأسفل: غابرو (9\, cm)؛ وديوريت، فيه هورنبلند أسود وبلاجيوكليز زجاجي (10\, cm)؛ وغرانيت خشن فيه بلورات كبيرة وردية فاتحة من فلسبار البوتاسيوم، وبلاجيوكليز رمادي، وكوارتز، وبيوتيت، وهورنبلند (10\, cm). الصور: نيسا يول وتويلا بيكر وجوزيف إتش. هارتمان ودارلا سوندرول ودكستر بيركنز، المكتبة الرقمية لصور الجيولوجيا (CC0). الأزواج الثلاثة من الصخور النارية، من المافي إلى الفلسي من اليمين إلى اليسار: البركانية في الأعلى، والجوفية في الأسفل. في الأعلى: بازلت دقيق الحبيبات؛ وأنديزيت، فيه بلورات أمفيبول صغيرة في أرضية دقيقة الحبيبات (نحو 10\, cm)؛ وريوليت وردي. في الأسفل: غابرو (9\, cm)؛ وديوريت، فيه هورنبلند أسود وبلاجيوكليز زجاجي (10\, cm)؛ وغرانيت خشن فيه بلورات كبيرة وردية فاتحة من فلسبار البوتاسيوم، وبلاجيوكليز رمادي، وكوارتز، وبيوتيت، وهورنبلند (10\, cm). الصور: نيسا يول وتويلا بيكر وجوزيف إتش. هارتمان ودارلا سوندرول ودكستر بيركنز، المكتبة الرقمية لصور الجيولوجيا (CC0). الأزواج الثلاثة من الصخور النارية، من المافي إلى الفلسي من اليمين إلى اليسار: البركانية في الأعلى، والجوفية في الأسفل. في الأعلى: بازلت دقيق الحبيبات؛ وأنديزيت، فيه بلورات أمفيبول صغيرة في أرضية دقيقة الحبيبات (نحو 10\, cm)؛ وريوليت وردي. في الأسفل: غابرو (9\, cm)؛ وديوريت، فيه هورنبلند أسود وبلاجيوكليز زجاجي (10\, cm)؛ وغرانيت خشن فيه بلورات كبيرة وردية فاتحة من فلسبار البوتاسيوم، وبلاجيوكليز رمادي، وكوارتز، وبيوتيت، وهورنبلند (10\, cm). الصور: نيسا يول وتويلا بيكر وجوزيف إتش. هارتمان ودارلا سوندرول ودكستر بيركنز، المكتبة الرقمية لصور الجيولوجيا (CC0). الأزواج الثلاثة من الصخور النارية، من المافي إلى الفلسي من اليمين إلى اليسار: البركانية في الأعلى، والجوفية في الأسفل. في الأعلى: بازلت دقيق الحبيبات؛ وأنديزيت، فيه بلورات أمفيبول صغيرة في أرضية دقيقة الحبيبات (نحو 10\, cm)؛ وريوليت وردي. في الأسفل: غابرو (9\, cm)؛ وديوريت، فيه هورنبلند أسود وبلاجيوكليز زجاجي (10\, cm)؛ وغرانيت خشن فيه بلورات كبيرة وردية فاتحة من فلسبار البوتاسيوم، وبلاجيوكليز رمادي، وكوارتز، وبيوتيت، وهورنبلند (10\, cm). الصور: نيسا يول وتويلا بيكر وجوزيف إتش. هارتمان ودارلا سوندرول ودكستر بيركنز، المكتبة الرقمية لصور الجيولوجيا (CC0).
الأزواج الثلاثة من الصخور النارية، من المافي إلى الفلسي من اليمين إلى اليسار: البركانية في الأعلى، والجوفية في الأسفل. في الأعلى: بازلت دقيق الحبيبات؛ وأنديزيت، فيه بلورات أمفيبول صغيرة في أرضية دقيقة الحبيبات (نحو 10 cm10\,\mathrm{cm})؛ وريوليت وردي. في الأسفل: غابرو (9 cm9\,\mathrm{cm})؛ وديوريت، فيه هورنبلند أسود وبلاجيوكليز زجاجي (10 cm10\,\mathrm{cm})؛ وغرانيت خشن فيه بلورات كبيرة وردية فاتحة من فلسبار البوتاسيوم، وبلاجيوكليز رمادي، وكوارتز، وبيوتيت، وهورنبلند (10 cm10\,\mathrm{cm}). الصور: نيسا يول وتويلا بيكر وجوزيف إتش. هارتمان ودارلا سوندرول ودكستر بيركنز، المكتبة الرقمية لصور الجيولوجيا (CC0).

17.3 ترتيب التبلور

لا تتجمد الصهارة عند درجة حرارة واحدة، كما يتجمد الماء. فمعادنها تظهر واحدًا بعد آخر وهي تبرد، كل منها في مجاله الخاص من درجات الحرارة، فيمكن للصهارة المتبردة أن تحوي بلورات وتبقى سائلة في معظمها.

لمحة تاريخية — تجارب بوين

التحق نورمان إل. بوين (1887–1956) بالمختبر الجيوفيزيائي التابع لمعهد كارنيغي في واشنطن عام 1912. وكان يعمل في الغالب على صهارات بازلتية، فيصهر صخرًا في فرن، ويتركه يبرد ببطء حتى درجة حرارة مختارة فتتكوّن بعض المعادن، ثم يُخمده فجأة، فيبرّده بسرعة تجعل السائل المتبقي زجاجًا. وتحت المجهر كانت البلورات تبيّن المعادن التي تكوّنت فوق تلك الدرجة. وبتكرار التجربة عند درجات حرارة أدنى فأدنى، تبيّن الترتيب الذي تظهر به المعادن. ونشر بوين هذا الترتيب سلسلةً تفاعلية عام 1922، ونشر كتابه «تطور الصخور النارية» عام 1928.

الترتيب الذي تتبلور به المعادن من صهارة متبردة (سلسلة بوين التفاعلية، رسم). يتكوّن الأوليفين أولًا؛ ويبدأ البلاجيوكليز تقريبًا عند النقطة التي يبدأ عندها البيروكسين، غنيًا بالكالسيوم في البداية، ثم أغنى فأغنى بالصوديوم. ويتكوّن فلسبار البوتاسيوم والكوارتز وأحيانًا المسكوفيت أخيرًا، مما يتبقى من سائل غني بالسيليكا.
الترتيب الذي تتبلور به المعادن من صهارة متبردة (سلسلة بوين التفاعلية، رسم). يتكوّن الأوليفين أولًا؛ ويبدأ البلاجيوكليز تقريبًا عند النقطة التي يبدأ عندها البيروكسين، غنيًا بالكالسيوم في البداية، ثم أغنى فأغنى بالصوديوم. ويتكوّن فلسبار البوتاسيوم والكوارتز وأحيانًا المسكوفيت أخيرًا، مما يتبقى من سائل غني بالسيليكا.

لكلمة التفاعلية أهميتها. فالأوليفين لا يكون مستقرًا إلا في درجات الحرارة المرتفعة: فحين تبرد الصهارة، تتفاعل بلورات الأوليفين مع السيليكا الموجودة في السائل وتتحول إلى بيروكسين،

MgX2SiOX4+SiOX2→2 MgSiOX3,\ce{Mg2SiO4 + SiO2 -> 2 MgSiO3},

وهكذا نزولًا على امتداد الفرع، ما دامت السيليكا باقية في السائل. وعلى امتداد الفرع الآخر، تواصل بلورات البلاجيوكليز نموها، لكن كل طبقة جديدة تكون أغنى بالصوديوم من سابقتها: فقد تكون بلورة البلاجيوكليز منطّقة، من لب غني بالكالسيوم إلى حافة غنية بالصوديوم، مثل البلورات الظاهرة من البلاجيوكليز في الأنديزيت أعلاه.

السلسلة تفسر المخطط. فالصهارة المافية تنفد منها السيليكا مبكرًا: فهي تبلور الأوليفين والبيروكسين والبلاجيوكليز الغني بالكالسيوم، وتعطي غابرو إن بردت ببطء تحت الأرض، وبازلت إن بردت بسرعة على السطح. ولا تمضي حتى نهاية السلسلة إلا الصهارة الغنية بالسيليكا، فتكوّن فلسبار البوتاسيوم والكوارتز: معادن الغرانيت والريوليت. أما كيف تغيّر الصهارة تركيبها في الطريق، حين تنفصل بلوراتها الأولى عن السائل، فموضوع السنة الجامعية الثانية.

17.4 الأجسام المتداخلة

تصعد الصهارة لأنها أقل كثافة من الصخور المحيطة بها، فتشق طريقها في الكسور وتوسعها. ومعظمها لا يبلغ السطح أبدًا: فهو يتبلور في القشرة أجسامًا متداخلة، لا تُرى إلا بعد أن تزيل التعرية الصخور التي فوقها.

تعريف 17.8 (القاطع؛ العتبة؛ البلوتون)

الجسم المتداخل جسم من الصخر الناري تبلور داخل صخور أخرى. والقاطع صفيحة من الصخر الناري تقطع طبقات الصخور التي تداخلت فيها أو بنياتها؛ والعتبة صفيحة موازية للطبقات، واقعة بينها. والبلوتون جسم متداخل كبير أيًا كان شكله، تكوّن في العمق؛ وكثير من البلوتونات المتصلة معًا تكوّن باثوليثًا (الفصل 22).

يقل عرض القواطع عادة عن 20 m20\,\mathrm{m}، ويقل سمك العتبات عن 50 m50\,\mathrm{m}؛ وغالبًا ما يغذي العتبةَ قاطعٌ. والقواطع والعتبات الضحلة تبرد بسرعة: فهي دقيقة الحبيبات، وأحيانًا بورفيرية. وعلى تماس الصخر البارد الذي تتداخل فيه، تبرد حوافها أسرع من أي جزء آخر فتكون أدق حبيبات من مركزها: إنها الحافة المبردة، علامة جسم كان ساخنًا حين استقر في موضعه. وسييرا نيفادا في كاليفورنيا، حيث تقع يوسميتي، باثوليث: فالصخور الغرانيتية التي قيست كثافتها في الفصل 16 تأتي من نحو مئتين من بلوتوناته.

الأجسام المتداخلة (رسم، ليس بمقياس رسم حقيقي). يتبلور البلوتون في العمق؛ وتقطع القواطع طبقات الصخور التي فوقه، وأحدها يغذي بركانًا؛ وتنبسط عتبة بين طبقتين. ولا تكشف هذه الأجسام على السطح إلا تعريةُ الصخور التي فوقها.
الأجسام المتداخلة (رسم، ليس بمقياس رسم حقيقي). يتبلور البلوتون في العمق؛ وتقطع القواطع طبقات الصخور التي فوقه، وأحدها يغذي بركانًا؛ وتنبسط عتبة بين طبقتين. ولا تكشف هذه الأجسام على السطح إلا تعريةُ الصخور التي فوقها.

كم من الزمن يستغرق جسم متداخل ليتبلور؟ لننظر في صفيحة من الصهارة — قاطع أو عتبة — سمكها bb، تفقد حرارتها بالتوصيل إلى الصخر على الجانبين. والمقداران الوحيدان اللذان يحددان الوتيرة هما السمك bb، بالأمتار، والانتشارية الحرارية κ\kappa، بوحدة m2/s\mathrm{m}^{2}/\mathrm{s}؛ والزمن الوحيد الذي يمكن بناؤه منهما هو b2/κb^2/\kappa.

قضية 17.9 (زمن تبرد صفيحة من الصهارة)

صفيحة من الصهارة سمكها bb تبرد بالتوصيل تتصلب في زمن

t=C b2κ,t = C\,\frac{b^2}{\kappa},

حيث κ\kappa هو الانتشارية الحرارية للصخور وCC عدد تحدده درجتا حرارة الصهارة والصخر المحيط والحرارة المنطلقة حين تتبلور الصهارة. ومضاعفة السمك تضرب الزمن في أربعة. (مقبول دون برهان؛ وقيمة CC مأخوذة من نموذج محسوب.)

لصهارة بازلتية متداخلة عند 1150∘C1150{}^{\circ}\mathrm{C} في صخر عند 50∘C50{}^{\circ}\mathrm{C}، تتبلور كليًا عند 950∘C950{}^{\circ}\mathrm{C} وتطلق 900 MJ900\,\mathrm{MJ} من الحرارة لكل متر مكعب يتبلور، مع κ=1×10−6 m2/s\kappa = 1 \times 10^{-6}\,\mathrm{m}^{2}/\mathrm{s}، يعطي النموذج C≈0.21C \approx 0.21. فتتصلب عندئذ صفيحة سمكها 2 m2\,\mathrm{m} في نحو عشرة أيام، وعتبة سمكها 20 m20\,\mathrm{m} في نحو سنتين ونصف، وأخرى سمكها 100 m100\,\mathrm{m} في نحو خمس وستين سنة. ودون حرارة التبلور، تكون الأزمنة أقصر بثلاث مرات: فالصهارة المتبلورة تحفظ دفأها بنفسها.

صفيحة من صهارة بازلتية تبرد بالتوصيل (نموذج محسوب). في اليسار: الزمن الذي تستغرقه لتتصلب، بدلالة سمكها، على محورين لوغاريتميين: خط مستقيم ميله 2، فالزمن يتناسب مع مربع السمك. في اليمين: درجات الحرارة عبر عتبة سمكها 20\, m (المظللة)، متداخلة عند 1150 C في صخر عند 50 C. تنخفض الحافتان تحت خط التصلب فورًا، أما المركز فبعد نحو سنتين ونصف فقط.
صفيحة من صهارة بازلتية تبرد بالتوصيل (نموذج محسوب). في اليسار: الزمن الذي تستغرقه لتتصلب، بدلالة سمكها، على محورين لوغاريتميين: خط مستقيم ميله 2، فالزمن يتناسب مع مربع السمك. في اليمين: درجات الحرارة عبر عتبة سمكها 20 m20\,\mathrm{m} (المظللة)، متداخلة عند 1150∘C1150{}^{\circ}\mathrm{C} في صخر عند 50∘C50{}^{\circ}\mathrm{C}. تنخفض الحافتان تحت خط التصلب فورًا، أما المركز فبعد نحو سنتين ونصف فقط.

يُظهر النموذج أيضًا تكوّن الحافة المبردة. فالصخر عند التماس يقفز فورًا إلى نحو 690∘C690{}^{\circ}\mathrm{C}، أي أدنى بكثير من خط التصلب: فتتجمد السنتيمترات الأولى من العتبة في أقل من يوم، بينما يبقى مركزها سائلًا سنوات. والأجسام المتداخلة الحقيقية أعقد — فخواص الصخور تتغير مع درجة الحرارة، والماء يدور، والبلوتون العميق يقع في صخر ساخن أصلًا وقد يتغذى مرة بعد مرة — ولهذا تستغرق الأجسام المتداخلة الكبيرة العميقة وقتًا أطول بكثير لتبرد مما يوحي به القانون، مع صخر مضيف بارد.

17.5 تمارين

تمرين 17.1 ★

عرّف الصخر البركاني والصخر الجوفي. اذكر الأزواج الثلاثة من الصخور البركانية والجوفية ذات التركيب نفسه، من المافي إلى الفلسي.

حل

حل التمرين 17.1.

الصخر البركاني تكوّن من صهارة تصلبت على السطح، لابةً؛ والصخر الجوفي تبلور في العمق، داخل صخور أخرى. والأزواج: البازلت والغابرو (المافيان)، والأنديزيت والديوريت (المتوسطان)، والريوليت والغرانيت (الفلسيان).

تمرين 17.2 ★

طابق كل صخر مع نسيجه — زجاجي، دقيق الحبيبات، خشن الحبيبات، بورفيري: (1) الأوبسيديان؛ (2) الغرانيت؛ (3) بازلت فيه بلورات أوليفين خضراء عرضها بضعة مليمترات في أرضية داكنة؛ (4) بازلت لا يُرى فيه أي معدن.

حل

حل التمرين 17.2.

(1) زجاجي. (2) خشن الحبيبات. (3) بورفيري (بلورات أوليفين ظاهرة في أرضية دقيقة). (4) دقيق الحبيبات.

تمرين 17.3 ★

ثلاث صهارات تحتوي على 48 %48\,\% و60 %60\,\% و72 %72\,\% من SiOX2\ce{SiO2}. صنّف كلًّا منها، وسمّ الصخر الذي تعطيه كل منها حين تبرد ببطء في العمق.

حل

حل التمرين 17.3.

48 %48\,\%: مافية، غابرو. 60 %60\,\%: متوسطة، ديوريت. 72 %72\,\%: فلسية، غرانيت.

تمرين 17.4 ★

عرّف القاطع والعتبة والبلوتون. في رسم الأجسام المتداخلة في هذا الفصل، أي جسم غذّى البركان؟

حل

حل التمرين 17.4.

القاطع صفيحة من الصخر الناري تقطع طبقات الصخور التي تداخلت فيها؛ والعتبة صفيحة موازية للطبقات، واقعة بينها؛ والبلوتون جسم متداخل كبير أيًا كان شكله تكوّن في العمق. والقاطع الرأسي الذي يصعد من البلوتون هو الذي غذّى البركان.

تمرين 17.5 ★

في سلسلة بوين التفاعلية، أي معدن يتكوّن أولًا، وأي المعادن تتكوّن أخيرًا؟ وكيف يتغير البلاجيوكليز وهي تبرد الصهارة؟

حل

حل التمرين 17.5.

يتكوّن الأوليفين أولًا؛ وفلسبار البوتاسيوم والكوارتز وأحيانًا المسكوفيت أخيرًا. ويبدأ البلاجيوكليز غنيًا بالكالسيوم ثم يصير أغنى فأغنى بالصوديوم كلما بردت الصهارة.

تمرين 17.6 ★★

يُحلَّل صخران (نسب مئوية كتلية). الصخر A: SiOX2\ce{SiO2} 74، AlX2OX3\ce{Al2O3} 14، FeO\ce{FeO} 3، CaO\ce{CaO} 3، MgO\ce{MgO} 0.5، NaX2O\ce{Na2O} 5، KX2O\ce{K2O} 4. الصخر B: SiOX2\ce{SiO2} 47، AlX2OX3\ce{Al2O3} 14، FeO\ce{FeO} 8، CaO\ce{CaO} 10، MgO\ce{MgO} 8، NaX2O\ce{Na2O} 1، KX2O\ce{K2O} 2. (1) صنّف كلًّا منهما. (2) تحقق من جوابك بالأكاسيد الأخرى. (3) الصخر A دقيق الحبيبات: سمّه. والصخر B خشن الحبيبات: سمّه أيضًا.

حل

حل التمرين 17.6.

(1) A: 74 %74\,\% من SiOX2\ce{SiO2}، فلسي؛ وB: 47 %47\,\%، مافي. (2) A فقير بالأكاسيد FeO\ce{FeO} وMgO\ce{MgO} وCaO\ce{CaO} وغني بالأكسيدين NaX2O\ce{Na2O} وKX2O\ce{K2O}، كما هي الصهارة الفلسية؛ وB غني بالأكاسيد FeO\ce{FeO} وMgO\ce{MgO} وCaO\ce{CaO}، فقير بالأكسيد NaX2O\ce{Na2O}، كما هي الصهارة المافية. (3) A ريوليت؛ وB غابرو.

تمرين 17.7 ★★

يتصلب قاطع سمكه 2 m2\,\mathrm{m} في نحو عشرة أيام. باستعمال القضية الخاصة بزمن التبرد، كم يستغرق قاطع من الصهارة نفسها إذا كان سمكه 1 m1\,\mathrm{m}؟ وعتبة سمكها 20 m20\,\mathrm{m}؟ وأخرى سمكها 200 m200\,\mathrm{m}؟

حل

حل التمرين 17.7.

يتناسب الزمن مع مربع السمك. 1 m1\,\mathrm{m}: 10/4=2.510/4 = 2.5 يوم. 20 m20\,\mathrm{m}: 10×102=100010 \times 10^2 = 1000 يوم، أي نحو 2.7 سنة. 200 m200\,\mathrm{m}: 10×1002=100 00010 \times 100^2 = 100\,000 يوم، أي نحو 270 سنة.

تمرين 17.8 ★★

(1) بيّن أن b2/κb^2/\kappa زمن. (2) احسبه من أجل b=20 mb = 20\,\mathrm{m} وκ=1×10−6 m2/s\kappa = 1 \times 10^{-6}\,\mathrm{m}^{2}/\mathrm{s}، بالثواني وبالسنوات (1 سنة≈3.16×107 s1\text{ سنة} \approx 3.16 \times 10^{7}\,\mathrm{s}). (3) مع C=0.21C = 0.21، كم تستغرق العتبة لتتصلب؟

حل

حل التمرين 17.8.

(1) قسمة m2\mathrm{m}^{2} على m2/s\mathrm{m}^{2}/\mathrm{s} تعطي ثواني. (2) 400/10−6=4×108 s400/10^{-6} = 4 \times 10^{8}\,\mathrm{s}، أي 4×108/3.16×107≈12.74 \times 10^8 / 3.16 \times 10^7 \approx 12.7 سنة. (3) 0.21×12.7≈2.70.21 \times 12.7 \approx 2.7 سنة.

تمرين 17.9 ★★

يُظهر صخر بلورات بلاجيوكليز كتلية طولها نحو سنتيمتر في أرضية لا تُرى حبيباتها. صِف نسيجه، واروِ قصة تبرده على مرحلتين.

حل

حل التمرين 17.9.

إنه بورفيري: بلورات بلاجيوكليز ظاهرة في أرضية دقيقة الحبيبات. فقد بردت الصهارة أولًا ببطء في العمق، ونمت بلورات البلاجيوكليز كبيرة بينما بقي معظم الصهارة سائلًا؛ ثم صعدت وبردت بسرعة، فتبلور السائل المتبقي أرضيةً دقيقة.

تمرين 17.10 ★★

يتفاعل الأوليفين مع السيليكا الموجودة في السائل: MgX2SiOX4+SiOX2→2 MgSiOX3\ce{Mg2SiO4 + SiO2 -> 2 MgSiO3}. (1) تحقق من أن المعادلة موزونة. (2) مع الكتلتين المولية 140.7 g/mol140.7\,\mathrm{g}/\mathrm{mol} (MgX2SiOX4\ce{Mg2SiO4}) و60.1 g/mol60.1\,\mathrm{g}/\mathrm{mol} (SiOX2\ce{SiO2})، ما كتلة السيليكا التي يأخذها 1 kg1\,\mathrm{kg} من الأوليفين من السائل؟ (3) لماذا تحتفظ الصهارة الفقيرة بالسيليكا بأوليفينها؟

حل

حل التمرين 17.10.

(1) في الطرف الأيسر: 2 Mg و2 Si و6 O؛ وفي الطرف الأيمن: 2 Mg و2 Si و6 O. (2) 1 kg1\,\mathrm{kg} من الأوليفين يساوي 1000/140.7≈7.111000/140.7 \approx 7.11 mol\mathrm{mol}، فيأخذ العدد نفسه من مولات السيليكا: 7.11×60.1≈427 g7.11 \times 60.1 \approx 427\,\mathrm{g}. (3) إذا لم تبق سيليكا في السائل، فلا يمكن للتفاعل أن يستمر: فيبقى الأوليفين.

تمرين 17.11 ★★

عتبة سمكها 20 m20\,\mathrm{m} ومساحتها 1 m21\,\mathrm{m}^{2} تبرد من 1150∘C1150{}^{\circ}\mathrm{C} إلى 50∘C50{}^{\circ}\mathrm{C}. (1) سعتها الحرارية 2.5 MJ2.5\,\mathrm{MJ} لكل متر مكعب ولكل درجة: ما الحرارة التي تفقدها بالتبرد؟ (2) وهي تطلق أيضًا 900 MJ900\,\mathrm{MJ} لكل متر مكعب حين تتبلور: فما هذه الحرارة؟ (3) قارن بين الاثنتين.

حل

حل التمرين 17.11.

(1) 2.5×20×1100=55 000 MJ2.5 \times 20 \times 1100 = 55\,000\,\mathrm{MJ}، أي 5.5×1010 J5.5 \times 10^{10}\,\mathrm{J}. (2) 900×20=18 000 MJ900 \times 20 = 18\,000\,\mathrm{MJ}، أي 1.8×1010 J1.8 \times 10^{10}\,\mathrm{J}. (3) حرارة التبلور نحو ثلث الحرارة المفقودة بالتبرد، وربع المجموع: وهذا يكفي لإبطاء التجمد كثيرًا، لأنها تنطلق كلها فوق خط التصلب.

تمرين 17.12 ★★★

في النموذج المحسوب لعتبة سمكها 20 m20\,\mathrm{m}، ينخفض الصخر الواقع على بعد 12.5 cm12.5\,\mathrm{cm} من التماس تحت خط التصلب بعد نحو 0.60.6 يوم، والصخر الواقع على بعد 5 m5\,\mathrm{m} من التماس بعد نحو 545 يومًا، والمركز بعد نحو 950 يومًا. (1) أين تتوقع في العتبة أصغر البلورات، وأين أكبرها؟ (2) هل المعدل الذي تنمو به الطبقة الصلبة ثابت؟ (3) لماذا تكون العتبة دقيقة الحبيبات حتى في مركزها، مقارنة بالغرانيت؟

حل

حل التمرين 17.12.

(1) أصغر البلورات عند التماس، الذي تجمد في أقل من يوم؛ وأكبرها في المركز، الذي بقي سائلًا نحو 950 يومًا. (2) لا: فأول 5 m5\,\mathrm{m} استغرق نحو 545 يومًا، وآخر 5 m5\,\mathrm{m} نحو 400 يوم؛ فالجبهة تتباطأ في البداية، ثم تتسارع قرب المركز، حيث تلتقي الحرارة الخارجة من الجانبين. (3) حتى في مركزها تجمدت العتبة في أقل من ثلاث سنوات؛ أما الغرانيت ذو البلورات الكبيرة فيحتاج إلى زمن أطول بكثير.

تمرين 17.13 ★★★

سمك بلوتون 2 km2\,\mathrm{km}. (1) باستعمال القضية والعتبة التي سمكها 20 m20\,\mathrm{m} (نحو 2.6 سنة)، قدّر زمن تبرده. (2) من المعروف أن الأجسام المتداخلة الكبيرة العميقة تستغرق حتى ملايين السنين لتبرد. اذكر سببين لكون القانون البسيط يقلل من تقدير الزمن.

حل

حل التمرين 17.13.

(1) البلوتون أسمك بمئة مرة: 2.6×1002=26 0002.6 \times 100^2 = 26\,000 سنة. (2) على سبيل المثال: البلوتون العميق يقع في صخر ساخن أصلًا، فهو يفقد حرارته أبطأ مما لو كان في صخر عند 50∘C50{}^{\circ}\mathrm{C}؛ وقد يتغذى بصهارة جديدة مرة بعد مرة؛ والبلوتون ليس صفيحة لا نهائية؛ وخواص الصخر تتغير مع درجة الحرارة.

تمرين 17.14 ★★★

تنبثق الصهارات الفلسية عند نحو 650 ⁧إلى⁩ 800∘C650\text{ ⁧إلى⁩ }800{}^{\circ}\mathrm{C}، والصهارات المافية عند نحو 1000 ⁧إلى⁩ 1200∘C1000\text{ ⁧إلى⁩ }1200{}^{\circ}\mathrm{C}. باستعمال سلسلة بوين التفاعلية، فسّر لماذا يحتوي الغرانيت على فلسبار البوتاسيوم والكوارتز والبلاجيوكليز الغني بالصوديوم، ولا يحتوي على الأوليفين، بينما يحتوي الغابرو على الأوليفين والبيروكسين والبلاجيوكليز الغني بالكالسيوم، ولا يحتوي على الكوارتز.

حل

حل التمرين 17.14.

الصهارة المافية ساخنة وفقيرة بالسيليكا: فهي تبلور المعادن الأولى من السلسلة — الأوليفين والبيروكسين والبلاجيوكليز الغني بالكالسيوم — وتنفد منها السيليكا قبل أن يتكوّن الكوارتز. أما الصهارة الفلسية فأبرد وغنية بالسيليكا: لا يكون الأوليفين مستقرًا فيها، وهي تمضي حتى نهاية السلسلة، فتكوّن البلاجيوكليز الغني بالصوديوم وفلسبار البوتاسيوم والكوارتز.

تمرين 17.15 ★★★

المواد المقذوفة في الهواء تبرد في ثوانٍ، والمسيلات اللابية في أيام إلى أسابيع، والأجسام المتداخلة الضحلة في أشهر إلى سنوات. (1) باستعمال القضية، ما سمك الصفيحة التي تتصلب في نحو يوم؟ (2) مسيل لابي سمكه 5 m5\,\mathrm{m} يتصلب في نحو شهر: فهل يتفق ذلك مع القانون الخاص بصفيحة تبرد من الجانبين؟ (3) أي نسيج تتوقع في كل حالة؟

حل

حل التمرين 17.15.

(1) b=tκ/C=86400×10−6/0.21≈0.64 mb = \sqrt{t\kappa/C} = \sqrt{86400 \times 10^{-6}/0.21} \approx 0.64\,\mathrm{m}. (2) يعطي القانون 0.21×25/10−6≈5.3×106 s0.21 \times 25/10^{-6} \approx 5.3 \times 10^{6}\,\mathrm{s}، أي نحو شهرين: من رتبة الشهر نفسها (فالمسيل اللابي يفقد الحرارة أيضًا في الهواء من أعلاه). (3) زجاجي للمواد المقذوفة في الهواء أو الماء؛ ودقيق الحبيبات للمسيلات اللابية والصفائح الرقيقة؛ وأخشن، لكنه يبقى صغير الحبيبات، للأجسام المتداخلة الضحلة السميكة.

17.6 مسألة: عتبة وبلوراتها

مسألة 17.1

مسألة نهاية الأسبوع — كم تستغرق عتبة لتتجمد

في جدار وادٍ، تقع صفيحة داكنة من الصخر الناري سمكها 20 m20\,\mathrm{m} بين طبقتين من الحجر الرملي، موازية لهما. وتؤخذ عينات من حافتها إلى مركزها. فعند التماس يكون الصخر دقيق الحبيبات جدًا، يكاد يكون زجاجيًا؛ وعلى بعد 1 m1\,\mathrm{m} إلى الداخل يبلغ طول بلوراته نحو 0.1 mm0.1\,\mathrm{mm}؛ وفي المركز نحو 1 mm1\,\mathrm{mm}، ويمكن بالكاد تمييز البلاجيوكليز من البيروكسين بعدسة مكبرة.

الجزء الأول — الأنسجة.

  1. هل الصفيحة قاطع أم عتبة؟ لماذا؟
  2. صِف النسيج عند التماس وعند المركز.
  3. لماذا يكون الصخر أدق حبيبات عند التماس؟
  4. ما اسم هذه الحافة الدقيقة الحبيبات، وماذا تثبت بشأن درجة حرارة الصفيحة حين استقرت في موضعها؟
  5. تتغذى الصفيحة من الأسفل بصفيحة رأسية من الصخر نفسه، سمكها 2 m2\,\mathrm{m}، تقطع الحجر الرملي. فما هي؟

الجزء الثاني — تسمية الصخر.

  1. يعطي التحليل 49 %49\,\% من SiOX2\ce{SiO2}، و10 %10\,\% من FeO\ce{FeO}، و7 %7\,\% من MgO\ce{MgO} و10 %10\,\% من CaO\ce{CaO}. فهل الصهارة مافية أم متوسطة أم فلسية؟
  2. أي المعادن تتوقع، بحسب سلسلة بوين؟
  3. أي اسم يناسب صخر التماس؟ وأي صخر جوفي له التركيب نفسه؟
  4. لماذا يمكن لجسم واحد من الصهارة أن يعطي صخورًا ذات أنسجة مختلفة؟
  5. بأي ترتيب بدأ الأوليفين والبيروكسين والبلاجيوكليز بالتبلور؟

الجزء الثالث — زمن التبرد.

  1. احسب b2/κb^2/\kappa للعتبة، مع κ=1×10−6 m2/s\kappa = 1 \times 10^{-6}\,\mathrm{m}^{2}/\mathrm{s}، بالثواني.
  2. يعطي النموذج C=0.206C = 0.206. احسب الزمن الذي استغرقته العتبة لتتصلب، بالثواني، ثم بالسنوات (1 سنة≈3.16×107 s1\text{ سنة} \approx 3.16 \times 10^{7}\,\mathrm{s}).
  3. كم استغرقت الصفيحة المغذية، التي سمكها 2 m2\,\mathrm{m}؟
  4. لولا حرارة التبلور، لكانت CC نحو 0.070.07. فكم كانت العتبة ستستغرق؟ ولماذا يبطئ التبلور التبرد؟
  5. يعطي النموذج نحو 0.60.6 يوم للصخر الواقع على بعد 12.5 cm12.5\,\mathrm{cm} من التماس. فكم مرة تجمد أسرع من المركز؟

الجزء الرابع — ما تخبر به البلورات.

  1. تبرد المسيلات اللابية في أيام إلى أسابيع، والأجسام المتداخلة الضحلة في أشهر إلى سنوات. فأين تقع العتبة؟
  2. غرانيت بلوراته سنتيمتر أو أكثر برد أبطأ بكثير. قدّر، باستعمال القانون، سمك صفيحة تستغرق زمنًا أطول ألف مرة من زمن العتبة.
  3. لماذا لا بد أن يكون جسم كهذا قد تكوّن عميقًا في القشرة؟
  4. تُرى العتبة على السطح اليوم. فماذا لا بد أن يكون قد حدث للصخور التي كانت فوقها؟
  5. استنتج: كم استغرقت العتبة لتتصلب؟
حل

حل المسألة 17.1.

1. عتبة: فهي موازية للطبقات، واقعة بينها.

2. عند التماس، دقيق الحبيبات جدًا، يكاد يكون زجاجيًا؛ وفي المركز، دقيق إلى متوسط الحبيبات، تُرى المعادن بالكاد بالعدسة.

3. فقد التماس حرارته بأسرع ما يكون، في الحجر الرملي البارد: فلم يكن للبلورات وقت لتنمو.

4. إنها حافة مبردة. وهي تثبت أن الصهارة كانت ساخنة حين استقرت في موضعها، وأن الحجر الرملي كان باردًا.

5. قاطع، هو مغذّي العتبة.

6. مافية: 49 %49\,\% من SiOX2\ce{SiO2}، وغنية بالحديد والمغنيسيوم والكالسيوم.

7. الأوليفين والبيروكسين والبلاجيوكليز الغني بالكالسيوم.

8. بازلت؛ والصخر الجوفي ذو التركيب نفسه هو الغابرو.

9. يتوقف النسيج على معدل التبرد، الذي يختلف من التماس إلى المركز، لا على التركيب.

10. الأوليفين أولًا؛ ثم يبدأ البلاجيوكليز تقريبًا عند النقطة نفسها التي يبدأ عندها البيروكسين.

11. b2/κ=400/10−6=4×108 sb^2/\kappa = 400/10^{-6} = 4 \times 10^{8}\,\mathrm{s}.

12. 0.206×4×108≈8.2×107 s0.206 \times 4 \times 10^8 \approx 8.2 \times 10^{7}\,\mathrm{s}، أي 8.2×107/3.16×107≈2.68.2 \times 10^7 / 3.16 \times 10^7 \approx 2.6 سنة.

13. 0.206×4/10−6≈8.2×105 s0.206 \times 4/10^{-6} \approx 8.2 \times 10^{5}\,\mathrm{s}، أي نحو 9.5 يوم.

14. 0.07×4×108=2.8×107 s0.07 \times 4 \times 10^8 = 2.8 \times 10^{7}\,\mathrm{s}، أي نحو 0.9 سنة. فالصهارة المتبلورة تطلق حرارة، يجب أن تُصرَّف هي أيضًا قبل أن تصير الصهارة صلبة.

15. نحو 950 يومًا مقابل 0.6 يوم: أي أسرع بنحو 1600 مرة.

16. نحو 950 يومًا، أي نحو 2.6 سنة: وهذا أطول بكثير من المسيل اللابي، وضمن الأشهر إلى السنوات التي للأجسام المتداخلة الضحلة.

17. الزمن الأطول ألف مرة يحتاج إلى سمك أكبر بنحو 1000≈32\sqrt{1000} \approx 32 مرة: أي نحو 630 m630\,\mathrm{m}.

18. قرب السطح، كان جسم من الصهارة سينبثق، أو سيبرد بسرعة كبيرة؛ أما الجسم الكبير الذي يبرد زمنًا طويلًا جدًا فلا بد أن يكون عميقًا، في صخر ساخن أصلًا.

19. لقد أزالتها التعرية.

20. استغرقت العتبة نحو 2.6 سنة لتتصلب.

本章定义的术语

在术语表中查看全部 957 个术语