الطين البحري

الطين البحري عبارة عن رواسب رسوبية دقيقة الحبيبات تتكون أساسًا من معادن طينية تتراكم في البيئات الساحلية . وهي عادةً ما تنشأ من تجوية الصخور القارية ، التي تُنقل إلى المحيط، حيث تستقر وتتماسك في قاع البحر . يحتوي الطين البحري عادةً على معادن مثل الإيليت ، والسميكتيت ، والكاولينيت ، والكلوريت ، بالإضافة إلى كميات متفاوتة من الطمي ، والمواد العضوية ، والمواد البيولوجية . تؤثر الظروف الملحية أثناء الترسيب على بنيتها وترابطها، مما ينتج عنه غالبًا محتوى مائي طبيعي عالٍ ونفاذية منخفضة . يتميز الطين البحري بحساسية عالية، مما يعني أن بنيته الداخلية هشة ويمكن أن تفقد الكثير من قوتها عند تعرضها للاضطراب. ^{[ 1 ]}

تعتمد بنية وخصائص الطين البحري على الظروف الجيولوجية الإقليمية، مثل النشاط التكتوني والتعرية وترسب الرواسب . وإلى جانب مصادرها، يتشكل الطين البحري بفعل تاريخ تعرضه للإجهاد والعوامل البيئية ، بما في ذلك التفاعلات بين الماء والمعادن، وتقلبات مستويات المياه الناتجة عن ^المد والجزر أو تغير المناخ ، والاختلافات في الملوحة والحموضة . [ ^{2 ]}

تُصنّف وزارة الزراعة الأمريكية جزيئات الطين البحري على أنها تلك التي يقل قطرها عن 0.002 مليمتر (7.9 × 10⁻⁵ ^بوصة ) . ^{[ 3 ]} يمكن أن تبقى هذه الجزيئات عالقة في الماء؛ فالرمل الأثقل يترسب بسرعة، بينما تبقى جزيئات الطمي والطين الأدق عالقة لفترة أطول. ونظرًا لصغر حجم جزيئات الطين البحري وشحنتها السالبة في كثير من الأحيان ، فإنها تقاوم الترسيب ، وقد تبقى عالقة في الماء إلى أجل غير مسمى ، وتُعرف هذه الظاهرة أيضًا باسم العكارة ، حيث تُضفي الجزيئات العالقة لونًا بنيًا داكنًا. ^{[ 4 ]} 

بمجرد ترسب الطين في قاع المحيط، يمكن أن تتغير بنيته من خلال عملية تُعرف بالتلبد ، وهي عملية تتكتل فيها الجسيمات الدقيقة أو تتشكل على هيئة ندف. في النظم البيئية للمصبات ، تُحفز التغيرات في الظروف الفيزيائية والكيميائية من جانب النهر إلى جانب البحر عملية التلبد، مما يؤدي إلى ترسب الطمي في المصب . وهذا أحد الأسباب الرئيسية لأنشطة التجريف في الموانئ. وتلعب المواد العضوية دورًا رئيسيًا في تلبد الطين البحري، إذ يمكنها الالتصاق بجزيئات الطين البحري. كما يمكن أن تتجمع الجزيئات أو تتغير بنيتها بالإضافة إلى التلبد. ^{[ 5 ]}

يتكون التركيب الأساسي للمعادن الطينية من كاتيون واحد ، عادةً ما يكون السيليكا أو الألومنيوم ، محاطًا بأنيونات الهيدروكسيد . تتشكل هذه المعادن على هيئة صفائح تُعرف بجزيئات الطين، ولها خصائص مميزة للغاية، بما في ذلك المسامية الدقيقة ، وهي قدرة الطين على الاحتفاظ بالماء في مواجهة قوة الجاذبية، وقدرته على الانكماش والتمدد، وخصائص امتصاصه . يوجد نوعان أساسيان من الصفائح في المعادن الطينية: صفائح السيليكا رباعية الأوجه ، وصفائح الألومنيوم أو المغنيسيوم ثمانية الأوجه . ^{[ 6 ]}

تتخذ جزيئات الطين البحري ترتيبات مختلفة، ويعتمد تركيبها وسلوكها على أنواع الكاتيونات المتبادلة (أيونات الصوديوم أو البوتاسيوم أو الكالسيوم المشحونة ) التي ترتبط بها. وتؤدي الكاتيونات المختلفة إلى ترتيبات مختلفة، وبالتالي إلى خصائص مختلفة للطين. ^{[ 7 ]}

عندما يترسب الطين في المحيط ، يؤدي وجود فائض من الأيونات في مياه البحر إلى تكوين بنية مفتوحة وفضفاضة لجزيئات الطين، وهي عملية تُعرف بالتلبد . وبمجرد أن يجف الطين ويستقر بفعل تغيرات مستويات المحيط القديمة، تصبح هذه البنية المفتوحة عرضة لتسرب المياه. ولذلك، يُمثل البناء في الطين البحري تحديًا هندسيًا جيوتقنيًا . ^{[ 8 ]}

عندما تعلو طبقة الطين البحري طبقة الخث ، فقد يشير ذلك إلى سطح فيضان بحري . ويعكس هذا الانتقال التحول نحو اليابسة في الجغرافيا الساحلية خلال مرحلة ارتفاع مستوى سطح البحر النسبي . ^{[ 9 ]}

يؤدي إنشاء الأرصفة فوق طبقات طينية بحرية إلى تقليل متانتها على المدى الطويل وزيادة تكاليفها الإجمالية . فالطين البحري حساس لعوامل التجوية ، مما يؤثر على ميكانيكا التربة ودعمها تحت الأحمال الإنشائية ، ويحد من قدرة تحملها وعمرها الافتراضي . ^{[ 10 ]}

إن استبدال هذا الكاتيون الموجب بكاتيون آخر هو ما يُشكّل أنواعًا مختلفة من الطين، بما في ذلك الكاولينيت والمونتوموريلونيت والسميكتيت والإيليت . يحدث هذا في الطين البحري لأن مياه المحيط غنية بالكاتيونات الذائبة ، مما يُسهّل التغلب على الشحنة السالبة الصافية للطين واستبدال كاتيون الطين بكاتيون أقل إيجابية. يُعرف هذا الطين البحري باسم الطين السريع، وهو معروف بخصائصه التآكلية. ومن الأمثلة البارزة على هذا الطين السريع ما يوجد في شمال غرب المحيط الهادئ ، حيث يُعرف باسم "الطين الأزرق" ، وهو مزيج من الطين والميلانج ( الحجر الأخضر ، البازلت ، الصوان ، الطفلة ، الحجر الرملي ، الشيست ، الذي رُفع عبر إسفين التراكم ). يُشكل هذا الطين السريع خطرًا كبيرًا عند البناء عليه، نظرًا لعدم استقراره الشديد، إذ يحدث التميع عند تشبعه بالماء ، فيتدفق حرفيًا، مُسببًا انهيارات أرضية.

يمكن معالجة المشكلات الجيوتقنية التي تُسببها الطين البحري باستخدام تقنيات مختلفة لتحسين التربة. أثناء إنشاء سد مارينا في سنغافورة ، وُجد الطين البحري في الموقع. ونظرًا للمخاطر المعروفة للطين البحري اللين في الحفريات العميقة، فقد تضمن تصميم أساسات مشروع سد مارينا تحليلًا جيوتقنيًا شاملًا توقع استجابة التربة للطين البحري الموجود في الموقع. ^{[ 11 ]}

يمكن تثبيت الطين البحري بخلطه مع الأسمنت ومواد ربط الرماد المتطاير بنسب محددة. ^{[ 12 ]} ويمكن استخدام الطين البحري المستخرج كطبقة أساسية للطرق باستخدام مخلفات مختلف الصناعات. ^{[ 13 ]}

استُخدمت الطينات البحرية في صناعة الخزف القديم والتقليدي لإنتاج منتجات خزفية مقاومة للحرارة مثل أواني الطهي والطوب الحراري . ^{[ 14 ]} ولكي تصبح هذه الطينات متاحة للاستخدام البشري، يجب أن تكون قد تعرضت للتآكل، وترسبت في قاع المحيط، ثم رُفعت بفعل النشاط التكتوني لتصل إلى اليابسة.

تُستخدم الطينات البحرية كبطانات منخفضة النفاذية للحد من تسرب عصارة مدافن النفايات . كما توفر معادن الطين البحرية لمدافن النفايات خصائص امتصاص مفيدة . ^{[ 15 ]}

• دينغ، يونغ فنغ؛ يو، شي بينغ؛ كوي، يونغ جي؛ شاو، قوانغ هوي؛ ليو، سونغ يو؛ تشانغ ، دونغ وي (1 يونيو 2014). "تأثير كيمياء المياه المسامية على السلوك الهيدروميكانيكي للطين البحري الناعم Lianyungang". علوم الطين التطبيقية . 95 : 167– 175. دوى : 10.1016/j.clay.2014.04.007 .{{cite journal}}: صيانة CS1: التاريخ والسنة ( رابط )
• تشانغ، آر جيه؛ سانتوسو، إيه إم؛ تان، تي إس؛ فون، كيه كيه (2013). "قوة الطين البحري عالي المحتوى المائي المُثبَّت بكمية قليلة من الأسمنت" . مجلة الهندسة الجيوتقنية والبيئية . 139 (12). الجمعية الأمريكية للمهندسين المدنيين: 2170-2181 . doi : 10.1061/(ASCE)GT.1943-5606.0000951 .
• كامروزمان، أ.ح.م.؛ تشيو، ش.هـ.؛ لي، ف.هـ. (2009). "سلوك التكوين والتفكك لطين سنغافورة البحري المعالج بالأسمنت". مجلة الهندسة الجيوتقنية والبيئية . 135 (4). الجمعية الأمريكية للمهندسين المدنيين: 573-589 . doi : 10.1061/(ASCE)1090-0241(2009)135:4(573) .
• هولمكفيست، لارس؛ كاميشني الابن، أليكسي؛ بروشرت، فولكر؛ فيردلمان، تيموثي ج.؛ يورغنسن، بو باركر (1 أكتوبر 2014). "كبريتة الطين الجليدي البحيري عند التجاوز البحري في العصر الهولوسيني (حوض أركونا، بحر البلطيق)". مجلة جيوكيميكا إت كوزموكيميكا أكتا . 142 : 75-94 . doi : 10.1016/j.gca.2014.07.030 .{{cite journal}}: صيانة CS1: التاريخ والسنة ( رابط )
• ديزي، فرانشيسكا؛ غارا، فابريزيو؛ رويا، دافيد (2017). "الاستجابة الديناميكية الخطية وغير الخطية للأوتاد في الطين البحري اللين". مجلة الهندسة الجيوتقنية والبيئية . 143 (1). الجمعية الأمريكية للمهندسين المدنيين. doi : 10.1061/(ASCE)GT.1943-5606.0001580 .