توزيع أنواع الرواسب في قاع البحر : ضمن كل منطقة ملونة، يسود نوع المادة الموضح، مع احتمال وجود مواد أخرى أيضًا. لمزيد من المعلومات حول هذا الرسم البياني، انظر أدناه ↓
الرواسب البحرية ، أو رواسب المحيطات ، أو رواسب قاع البحر ، هي رواسب من جزيئات غير قابلة للذوبان تراكمت على قاع البحر . هذه الجزيئات إما أن تكون من أصل التربة والصخور وقد تم نقلها من اليابسة إلى البحر، بشكل رئيسي عن طريق الأنهار ولكن أيضًا عن طريق الغبار الذي تحمله الرياح وتدفق الأنهار الجليدية إلى البحر، أو أنها رواسب بيولوجية من الكائنات البحرية أو من الترسيب الكيميائي في مياه البحر، وكذلك من البراكين تحت الماء وحطام النيازك.
باستثناء نطاق بضعة كيلومترات من سلسلة جبال منتصف المحيط ، حيث لا تزال الصخور البركانية حديثة التكوين نسبيًا، فإن معظم أجزاء قاع البحر مغطاة بالرواسب . تأتي هذه الرواسب من مصادر متعددة وتختلف تركيبتها اختلافًا كبيرًا. يتراوح سمك رواسب قاع البحر من بضعة ملليمترات إلى عشرات الكيلومترات. بالقرب من السطح، تبقى رواسب قاع البحر غير متماسكة، ولكن على أعماق تتراوح بين مئات وآلاف الأمتار، تتصلب الرواسب ( تتحول إلى صخور).
تتسم معدلات تراكم الرواسب بالبطء النسبي في معظم أنحاء المحيط، وفي كثير من الحالات تستغرق آلاف السنين لتتشكل أي رواسب ذات أهمية. وتتراكم الرواسب المنقولة من اليابسة بأسرع وتيرة، حيث تصل إلى متر واحد أو أكثر لكل ألف عام بالنسبة للجسيمات الخشنة. ومع ذلك، قد تكون معدلات الترسيب بالقرب من مصبات الأنهار الكبيرة ذات التدفق العالي أعلى بكثير. تتراكم الطمي الحيوي بمعدل سنتيمتر واحد تقريبًا لكل ألف عام، بينما تترسب جزيئات الطين الصغيرة في أعماق المحيط بمعدل مليمتر واحد تقريبًا لكل ألف عام.
باستثناء نطاق بضعة كيلومترات من سلسلة جبال منتصف المحيط ، حيث لا تزال الصخور البركانية حديثة التكوين نسبيًا، فإن معظم أجزاء قاع البحر مغطاة بالرواسب. تأتي هذه المواد من مصادر متعددة وتختلف تركيبتها اختلافًا كبيرًا، تبعًا لقربها من القارات، وعمق المياه، والتيارات المحيطية، والنشاط البيولوجي، والمناخ. يتراوح سمك رواسب قاع البحر (والصخور الرسوبية ) من بضعة ملليمترات إلى عشرات الكيلومترات. بالقرب من السطح، تبقى رواسب قاع البحر غير متماسكة، ولكن على أعماق تتراوح من مئات إلى آلاف الأمتار (تبعًا لنوع الرواسب وعوامل أخرى) تتصلب الرواسب . [ 2 ]
يمكن تلخيص المصادر المختلفة لرواسب قاع البحر على النحو التالي: [ 2 ]
تتكون الرواسب الأرضية من مصادر قارية تنقلها الأنهار والرياح والتيارات المحيطية والأنهار الجليدية. وهي تتكون في الغالب من الكوارتز والفلسبار والمعادن الطينية وأكاسيد الحديد والمواد العضوية الأرضية.
تتكون الرواسب الكربوناتية البحرية من الكائنات الحية (مثل المنخربات) التي تعيش في مياه المحيط (على أعماق مختلفة، ولكن في الغالب بالقرب من السطح) والتي تصنع أصدافها (المعروفة أيضًا باسم الهياكل) من معادن الكربونات مثل الكالسيت.
تتكون رواسب السيليكا البحرية من الكائنات البحرية (مثل الدياتومات والراديولاريا) التي تصنع هياكلها من السيليكا (الكوارتز الميكروكريستالي).
تتشكل عقيدات الحديد والمنغنيز كترسبات مباشرة من مياه قاع المحيط.
يوضح الرسم البياني في بداية هذه المقالة توزيع بعض هذه المواد في البحار . تسود الرواسب الأرضية بالقرب من القارات وفي البحار الداخلية والبحيرات الكبيرة. تميل هذه الرواسب إلى أن تكون خشنة نسبيًا، وتحتوي عادةً على الرمل والطمي، ولكن في بعض الحالات تحتوي أيضًا على الحصى والصخور الصغيرة. يترسب الطين ببطء في البيئات القريبة من الشاطئ، ولكن الكثير منه ينتشر بعيدًا عن مناطق مصدره بفعل التيارات المحيطية. تسود المعادن الطينية على مساحات واسعة في أعمق أجزاء المحيط، ومعظم هذا الطين أرضي الأصل. تنتشر الرواسب الطينية السيليسية (المشتقة من الراديولاريا والدياتومات) في منطقة القطب الجنوبي، وعلى طول خط الاستواء في المحيط الهادئ، وجنوب جزر ألوشيان، وفي أجزاء كبيرة من المحيط الهندي. تنتشر الرواسب الطينية الكربوناتية على نطاق واسع في جميع المحيطات ضمن المناطق الاستوائية ومناطق خطوط العرض المتوسطة. في الواقع، يترسب الطين في كل مكان في المحيطات، ولكن في المناطق التي تكثر فيها الكائنات الحية المنتجة للسيليكا والكربونات، فإنها تنتج كميات كافية من رواسب السيليكا أو الكربونات لتطغى على الطين. [ 2 ]
تُشتق الرواسب الكربوناتية من مجموعة واسعة من الكائنات الحية البحرية السطحية التي تُكوّن أصدافها من الكربونات. تترسب هذه الأصداف الدقيقة، والشظايا الأصغر منها التي تتشكل عند تكسرها، ببطء عبر عمود الماء، ولكنها لا تصل بالضرورة إلى القاع. في حين أن الكالسيت غير قابل للذوبان في مياه السطح، إلا أن ذوبانه يزداد مع العمق (والضغط)، وعند حوالي 4000 متر، تذوب شظايا الكربونات. يُعرف هذا العمق، الذي يختلف باختلاف خط العرض ودرجة حرارة الماء، بعمق تعويض الكربونات . ونتيجة لذلك، تغيب رواسب الكربونات عن أعمق أجزاء المحيط (أعمق من 4000 متر)، ولكنها شائعة في المناطق الضحلة مثل سلسلة جبال منتصف المحيط الأطلسي، ومرتفع شرق المحيط الهادئ (غرب أمريكا الجنوبية)، وعلى امتداد جبال هاواي/إمبراطور البحرية (في شمال المحيط الهادئ)، وعلى قمم العديد من الجبال البحرية المعزولة. [ 2 ]
يمكن دراسة نسيج الرواسب بعدة طرق. أولها حجم الحبيبات . [ 1 ] تُصنف الرواسب حسب حجم الجسيمات وفقًا لمقياس وينتورث . تُعد الرواسب الطينية الأدق بقطر حبيبات أقل من 0.004 مم، بينما تُعد الصخور الكبيرة الأكبر بقطر حبيبات 256 مم أو أكبر. [ 3 ] من بين أمور أخرى، يُمثل حجم الحبيبات الظروف التي ترسبت فيها الرواسب. عادةً ما تؤدي ظروف الطاقة العالية، مثل التيارات القوية أو الأمواج، إلى ترسب الجسيمات الأكبر حجمًا فقط، حيث تُحمل الجسيمات الأصغر حجمًا بعيدًا. أما ظروف الطاقة المنخفضة فتسمح للجسيمات الأصغر بالترسب وتكوين رواسب أدق. [ 1 ]
الرواسب جيدة التصنيف (يسار) تحتوي على جزيئات متقاربة الحجم. أما الرواسب سيئة التصنيف (يمين) فتتكون من جزيئات ذات نطاق واسع من الأحجام.
الاختلافات في شكل الحبوب، مثل الكروية (الرأسية) والاستدارة (الأفقية).
يُعدّ الفرز طريقة أخرى لتصنيف نسيج الرواسب. ويشير الفرز إلى مدى تجانس الجزيئات من حيث الحجم. فإذا كانت جميع الجزيئات متقاربة في الحجم، كما هو الحال في رمال الشواطئ ، فإن الرواسب تُعتبر جيدة الفرز. أما إذا كانت الجزيئات متباينة الأحجام بشكل كبير، فإن الرواسب تُعتبر رديئة الفرز، كما هو الحال في الرواسب الجليدية . [ 1 ]
ثمة طريقة ثالثة لوصف نسيج الرواسب البحرية، وهي نضجها، أي المدة التي قضتها جزيئاتها في نقل الماء. ومن المؤشرات الدالة على النضج مدى استدارة الجزيئات. فكلما نضجت الرواسب، زادت استدارة جزيئاتها نتيجةً للتآكل بمرور الوقت. كما يُعدّ ارتفاع درجة الفرز مؤشرًا آخر على النضج، إذ تُجرف الجزيئات الأصغر حجمًا بمرور الوقت، وتتحرك جزيئات متقاربة الحجم لمسافة مماثلة بنفس كمية الطاقة. وأخيرًا، كلما كانت الرواسب أقدم وأكثر نضجًا، زاد محتواها من الكوارتز، على الأقل في الرواسب المشتقة من جزيئات الصخور. الكوارتز معدن شائع في الصخور الأرضية، وهو شديد الصلابة ومقاوم للتآكل. بمرور الوقت، تتآكل الجزيئات المصنوعة من مواد أخرى، فلا يتبقى سوى الكوارتز. رمال الشواطئ مثال على الرواسب الناضجة جدًا؛ فهي تتكون أساسًا من الكوارتز، وجزيئاتها مستديرة ومتقاربة الحجم (مفرزة جيدًا). [ 1 ]
الأصول
يمكن أيضاً تصنيف الرواسب البحرية حسب مصدرها. وهناك أربعة أنواع: [ 3 ] [ 1 ]
تُشتق الرواسب الصخرية ، والتي تُسمى أيضاً بالرواسب الأرضية ، من صخور موجودة مسبقاً وتأتي من اليابسة عبر الأنهار والجليد والرياح وغيرها من العمليات. ويُشار إليها بالرواسب الأرضية لأن معظمها يأتي من اليابسة.
تتكون الرواسب البيولوجية من بقايا الكائنات البحرية، وتأتي من كائنات مثل العوالق عندما تتحلل هياكلها الخارجية
تتكون الرواسب الهيدروجينية من تفاعلات كيميائية في الماء، وتتشكل عندما تترسب المواد المذابة في الماء وتشكل جزيئات صلبة.
تتكون الرواسب الصخرية أو الأرضية بشكل أساسي من شظايا صغيرة من صخور موجودة مسبقًا وصلت إلى المحيط. يمكن أن تحتوي هذه الرواسب على نطاق واسع من أحجام الجسيمات، من الطين المجهري إلى الصخور الكبيرة، وتوجد في كل مكان تقريبًا في قاع المحيط. تتكون الرواسب الصخرية على اليابسة من خلال عملية التجوية، حيث تتفتت الصخور والمعادن إلى جزيئات أصغر بفعل الرياح والأمطار وتدفق المياه والتشقق الناتج عن الحرارة أو الجليد، وغيرها من عمليات التعرية. ثم تُنقل هذه الجزيئات الصغيرة المتآكلة إلى المحيطات عبر آليات متنوعة: [ 1 ]
الجداول والأنهار: تُرسّب أشكالٌ مختلفة من الجريان السطحي كمياتٍ كبيرة من الرواسب في المحيطات، معظمها على شكل جزيئات دقيقة. يُعتقد أن حوالي 90% من الرواسب الصخرية في المحيطات مصدرها تصريف الأنهار، وخاصةً من آسيا. تترسب معظم هذه الرواسب، ولا سيما الجزيئات الأكبر حجمًا، وتبقى قريبة نسبيًا من الساحل، بينما قد تبقى جزيئات الطين الأصغر حجمًا عالقة في عمود الماء لفترات طويلة، وقد تُنقل لمسافات شاسعة من مصدرها. [ 1 ]
الرياح: يمكن للنقل الهوائي أن يحمل جزيئات صغيرة من الرمل والغبار وينقلها آلاف الكيلومترات من مصدرها. قد تسقط هذه الجزيئات الصغيرة في المحيط عندما تهدأ الرياح، أو قد تعمل كنوى تتشكل حولها قطرات المطر أو رقاقات الثلج. يُعد النقل الهوائي ذا أهمية خاصة بالقرب من المناطق الصحراوية. [ 1 ]
وجه الجليد الأزرق الجليدي وهو يذوب في البحر
تصريف الأنهار في دلتا يوكون، ألاسكا. يُظهر اللون الباهت كميات الرواسب الكبيرة التي تُطلق في المحيط عبر الأنهار.
سحابة من الجسيمات المحمولة بالرياح قادمة من السودان (يسار) تهب فوق البحر الأحمر
الأنهار الجليدية والانجراف الجليدي : بينما تشق الأنهار الجليدية طريقها فوق اليابسة، تحمل معها كميات كبيرة من جزيئات التربة والصخور، بما في ذلك الصخور الضخمة. وعندما يلتقي النهر الجليدي بالمحيط ويبدأ بالتفكك أو الذوبان، تترسب هذه الجزيئات. يحدث معظم الترسيب بالقرب من نقطة التقاء النهر الجليدي بالماء، ولكن تُنقل كمية صغيرة من المواد لمسافات أطول عن طريق الانجراف، حيث تنجرف قطع الجليد الكبيرة بعيدًا عن النهر الجليدي قبل أن تُطلق رواسبها. [ 1 ]
الجاذبية: يمكن أن تؤدي الانهيارات الأرضية والانهيارات الطينية والانهيارات الثلجية وغيرها من الأحداث التي تحركها الجاذبية إلى ترسب كميات كبيرة من المواد في المحيط عندما تحدث بالقرب من الشاطئ. [ 1 ]
الأمواج: تعمل الأمواج على طول الساحل على تآكل الصخور وسحب الجزيئات السائبة من الشواطئ والساحل إلى الماء. [ 1 ]
ثوران بركان مايون في الفلبين عام 1984. قد تصل معظم المواد المقذوفة من ثوران البركان في نهاية المطاف إلى المحيطات.
البراكين: تُطلق الانفجارات البركانية كميات هائلة من الرماد والحطام الآخر في الغلاف الجوي، حيث يمكن أن تنقلها الرياح لتترسب في النهاية في المحيطات. [ 1 ]
الحصى المعدية : تُعدّ الحصى المعدية وسيلة أخرى، وإن كانت أقل شيوعًا، لنقل الرواسب الصخرية إلى المحيط. تعني كلمة "حصى معدة" حصى المعدة. تبتلع العديد من الحيوانات، بما في ذلك الطيور البحرية والفقمات وبعض التماسيح، الحصى عمدًا ثم تتقيأها لاحقًا. يمكن تقيؤ الحصى المبتلعة على اليابسة في البحر. تساعد هذه الحصى في طحن الطعام في المعدة أو تعمل كثقل موازن لتنظيم الطفو. في الغالب، تُرسّب هذه العمليات الرواسب الصخرية بالقرب من الشاطئ. بعد ذلك، يمكن للأمواج والتيارات نقل جزيئات الرواسب إلى مسافات أبعد، وقد تفلت في النهاية من الجرف القاري وتصل إلى قاع المحيط العميق. [ 1 ]
تعبير
تعكس الرواسب الصخرية عادةً تركيب المواد التي اشتُقت منها، لذا فهي تتكون في الغالب من المعادن الرئيسية التي تُشكل معظم الصخور الأرضية. ويشمل ذلك الكوارتز، والفلسبار، والمعادن الطينية، وأكاسيد الحديد، والمواد العضوية الأرضية. يُعد الكوارتز (ثاني أكسيد السيليكون، المكون الرئيسي للزجاج) أحد أكثر المعادن شيوعًا في جميع الصخور تقريبًا، وهو مقاوم جدًا للتآكل، لذا فهو مكون رئيسي في الرواسب الصخرية، بما في ذلك الرمال. [ 1 ]
بيولوجي المنشأ
تتكون الرواسب البيولوجية من بقايا الكائنات الحية التي تترسب كرسوب عند موتها. وتُعدّ "الأجزاء الصلبة" من هذه الكائنات هي التي تُساهم في تكوين الرواسب، مثل الأصداف والأسنان والهياكل العظمية، لأن هذه الأجزاء عادةً ما تكون مُتمعدنة وأكثر مقاومة للتحلل من "الأجزاء الرخوة" اللحمية التي تتحلل بسرعة بعد الموت. [ 1 ]
تحتوي الرواسب الكبيرة على بقايا ضخمة، مثل الهياكل العظمية والأسنان والأصداف لكائنات حية أكبر حجماً. هذا النوع من الرواسب نادر نسبياً في معظم المحيطات، إذ لا تموت الكائنات الحية الكبيرة بأعداد كافية تسمح بتراكم هذه البقايا. ويُستثنى من ذلك المناطق المحيطة بالشعاب المرجانية ؛ حيث تكثر الكائنات الحية التي تترك وراءها بقاياها، ولا سيما شظايا الهياكل العظمية الصلبة للشعاب المرجانية التي تُشكل نسبة كبيرة من الرمال الاستوائية. [ 1 ]
تتكون الرواسب المجهرية من الأجزاء الصلبة للكائنات الحية الدقيقة، وخاصة أصدافها . على الرغم من صغر حجمها، إلا أن هذه الكائنات وفيرة للغاية، ومع موتها بالمليارات يوميًا، تغوص أصدافها إلى القاع لتكوين رواسب بيولوجية. تُعد الرواسب المكونة من أصداف مجهرية أكثر وفرة بكثير من الرواسب المكونة من جزيئات كبيرة الحجم، وبسبب صغر حجمها، فإنها تُشكل طبقات رسوبية ناعمة الحبيبات. إذا كانت طبقة الرواسب تتكون من 30% على الأقل من مواد بيولوجية مجهرية، فإنها تُصنف على أنها رواسب طينية بيولوجية. أما باقي الرواسب، فغالبًا ما يتكون من الطين. [ 1 ]
إعادة بناء المناخ الماضي من خلال تحليل الرواسب
تُتيح الرواسب البيولوجية إعادة بناء تاريخ المناخ الماضي من خلال نسب نظائر الأكسجين. توجد ذرات الأكسجين في مياه المحيط بثلاثة أشكال، أو نظائر: O16 و O17 و O18 (يشير الرقم إلى الكتلة الذرية للنظائر). يُعدّ O16 الشكل الأكثر شيوعًا، يليه O18 (بينما يُعدّ O17 نادرًا). نظرًا لأن O16 أخف وزنًا من O18، فإنه يتبخر بسهولة أكبر، مما يؤدي إلى بخار ماء يحتوي على نسبة أعلى من O16. خلال فترات المناخ البارد، يتكثف بخار الماء إلى مطر وثلج، مُشكّلًا جليدًا غنيًا بـ O16. وبالتالي، تحتوي مياه البحر المتبقية على نسبة أعلى نسبيًا من O18. تتميز الكائنات البحرية التي تُدمج الأكسجين المذاب في أصدافها على شكل كربونات الكالسيوم بأصداف ذات نسبة أعلى من نظير O18. هذا يعني أن نسبة O16:O18 في الأصداف تكون منخفضة خلال فترات المناخ البارد. عندما ترتفع درجة حرارة المناخ، يذوب الجليد الجليدي مُطلقًا نظير الأكسجين-16 (O16) منه، ليعود إلى المحيطات، مما يزيد نسبة O16:O18 في الماء. وعندما تُدمج الكائنات الحية الأكسجين في أصدافها، تحتوي هذه الأصداف على نسبة أعلى من O16:O18. ولذلك، يستطيع العلماء فحص الرواسب البيولوجية، وحساب نسب O16:O18 لعينات ذات أعمار معروفة، ومن هذه النسب، استنتاج الظروف المناخية التي تشكلت في ظلها تلك الأصداف. ويمكن أيضًا إجراء نفس أنواع القياسات على عينات اللب الجليدي؛ إذ يُمثل انخفاض مقداره 1 جزء في المليون من O18 بين عينات الجليد انخفاضًا في درجة الحرارة بمقدار 1.5 درجة مئوية. [ 1 ]
المصادر الرئيسية للرواسب البيولوجية المجهرية هي الطحالب وحيدة الخلية والبروتوزوا (كائنات وحيدة الخلية تشبه الأميبا) التي تفرز أصدافًا إما من كربونات الكالسيوم (CaCO3 ) أو السيليكا (SiO2 ) . تأتي أصداف السيليكا من مجموعتين رئيسيتين، هما الدياتومات (الطحالب) والشعاعيات ( البروتوزوا ) . [ 1 ]
تُعدّ الدياتومات من أهمّ مكونات العوالق النباتية، إذ تعمل كطحالب صغيرة عائمة تقوم بعملية التمثيل الضوئي. تتكوّن الدياتومات من خلية طحلبية واحدة محاطة بغلاف سيليكا متقن الصنع تُفرزه لنفسها. وتتخذ الدياتومات أشكالاً متنوعة، من الأشكال الطويلة الريشية إلى الأشكال الدائرية أو المركزية التي غالباً ما تكون مقسومة إلى نصفين، كطبق بتري. في المناطق التي تكثر فيها الدياتومات، تكون الرواسب الأساسية غنية بأصداف الدياتومات السيليكية، وتُسمى بالتراب الدياتومي . [ 1 ]
الراديولاريا هي كائنات أولية عوالق (مما يجعلها جزءًا من العوالق الحيوانية)، وهي، مثل الدياتومات، تفرز غلافًا سيليكيًا. يحيط هذا الغلاف بالخلية وقد يحتوي على مجموعة من الفتحات الصغيرة التي يمكن للراديولاريا من خلالها مدّ "ذراع" أو قدم كاذبة تشبه الأميبا. غالبًا ما تُظهر أغلفة الراديولاريا عددًا من الأشعة البارزة من أصدافها والتي تساعدها على الطفو. تُسمى المواد اللزجة التي تهيمن عليها أغلفة الدياتومات أو الراديولاريا باللزجات السيليسية . [ 1 ]
على غرار الرواسب السيليسية، تتكون رواسب كربونات الكالسيوم، أو الرواسب الكلسية، من أصداف الطحالب والبروتوزوا المجهرية؛ وفي هذه الحالة، الكوكوليثوفورات والمنخربات. الكوكوليثوفورات طحالب عائمة وحيدة الخلية، أصغر من الدياتومات بحوالي 100 مرة. تتكون أصدافها من عدد من صفائح كربونات الكالسيوم المتشابكة ( الكوكوليثات) التي تشكل كرة تحيط بالخلية. عندما تموت الكوكوليثوفورات، تغوص الصفائح الفردية للخارج مكونةً مادة طينية. بمرور الوقت، تتصلب هذه المادة الطينية لتتحول إلى طباشير. تتكون منحدرات دوفر البيضاء في إنجلترا من مادة طينية غنية بالكوكوليثوفورات تحولت إلى رواسب طباشيرية. [ 1 ]
المنخربات (وتُعرف أيضًا باسم المنخربات ) هي كائنات أولية تتميز بهياكلها المُقسّمة إلى حجرات، على غرار أصداف القواقع. ومع نمو الكائن الحي، يُفرز حجرات جديدة أكبر حجمًا ليستقر فيها. معظم المنخربات قاعية، تعيش على الرواسب أو داخلها، ولكن توجد بعض الأنواع العوالقية التي تعيش في طبقات أعلى من عمود الماء. وعندما تموت الكوكوليثوفورات والمنخربات، فإنها تُشكّل رواسب كلسية . [ 1 ]
تحتوي طبقات الرواسب الكلسية القديمة على بقايا نوع آخر من الكائنات الحية، وهي الديسكوسترات ؛ وهي طحالب وحيدة الخلية ترتبط بالكوكوليثوفورات، وتنتج أيضًا أصدافًا من كربونات الكالسيوم. كانت أصداف الديسكوسترات نجمية الشكل، وبلغ قطرها من 5 إلى 40 ميكرومترًا. انقرضت الديسكوسترات منذ حوالي مليوني عام، لكن أصدافها لا تزال موجودة في رواسب استوائية عميقة تعود إلى ما قبل انقراضها. [ 1 ]
بسبب صغر حجمها، تغوص هذه الأصداف ببطء شديد؛ فقد يستغرق غوص صدفة مجهرية واحدة ما بين 10 إلى 50 عامًا للوصول إلى القاع! ونظرًا لهذا الغوص البطيء، فإن تيارًا لا تتجاوز سرعته 1 سم/ثانية قادر على حمل الصدفة لمسافة تصل إلى 15,000 كم من نقطة نشأتها قبل أن تصل إلى القاع. مع ذلك، تتطابق الرواسب في موقع معين بشكل كبير مع أنواع الكائنات الحية ودرجة الإنتاجية الموجودة في المياه فوقها. هذا يعني أن جزيئات الرواسب تغوص إلى القاع بمعدل أسرع بكثير، فتتراكم أسفل نقطة نشأتها قبل أن تتمكن التيارات من تشتيتها. لا تغوص معظم الأصداف كجزيئات منفردة؛ إذ يستهلكها كائن حي آخر أولًا ما يقارب 99% منها، ثم تتجمع وتُطرح على شكل كريات برازية كبيرة ، تغوص بسرعة أكبر بكثير وتصل إلى قاع المحيط في غضون 10 إلى 15 يومًا فقط. هذا لا يمنح الجزيئات وقتًا كافيًا للتشتت، وبالتالي تعكس الرواسب الموجودة أسفلها الإنتاج الذي يحدث بالقرب من السطح. وقد أطلق على زيادة معدل الغرق من خلال هذه الآلية اسم "الطرد البرازي". [ 1 ]
يحتوي ماء البحر على العديد من المواد المذابة المختلفة. تحدث أحيانًا تفاعلات كيميائية تؤدي إلى ترسب هذه المواد على شكل جزيئات صلبة، تتراكم بدورها على هيئة رواسب هيدروجينية. عادةً ما تُحفز هذه التفاعلات بتغير في الظروف، مثل تغير درجة الحرارة أو الضغط أو الرقم الهيدروجيني، مما يقلل من كمية المادة التي يمكن أن تبقى في حالة ذائبة. لا توجد كميات كبيرة من الرواسب الهيدروجينية في المحيط مقارنةً بالرواسب الصخرية أو البيولوجية، ولكن توجد بعض الأشكال المثيرة للاهتمام. [ 1 ]
في الفتحات الحرارية المائية، تتسرب مياه البحر إلى قاع البحر حيث ترتفع درجة حرارتها بفعل الصهارة قبل أن تُقذف من الفتحة. تحتوي هذه المياه شديدة السخونة على العديد من المواد المذابة، وعندما تلامس مياه البحر الباردة بعد خروجها من الفتحة، تترسب هذه الجزيئات، معظمها على شكل كبريتيدات معدنية. تُشكل هذه الجزيئات "الدخان" المتصاعد من الفتحة، وقد تستقر في النهاية على القاع على شكل رواسب هيدروجينية. [ 1 ] تنتشر الفتحات الحرارية المائية على طول حدود الصفائح الأرضية، على الرغم من إمكانية وجودها أيضًا في مواقع داخل الصفائح مثل البراكين النشطة. يوجد حاليًا حوالي 500 حقل معروف من الفتحات الحرارية المائية النشطة تحت سطح البحر، نصفها تقريبًا يُرصد بالعين المجردة في قاع البحر، والنصف الآخر يُشتبه بوجوده بناءً على مؤشرات عمود الماء و/أو رواسب قاع البحر. [ 4 ]
عقيدات المنغنيز عبارة عن كتل مستديرة من المنغنيز ومعادن أخرى تتشكل في قاع البحر، ويتراوح قطرها عادةً بين 3 و10 سم، وقد يصل أحيانًا إلى 30 سم. تتشكل هذه العقيدات بطريقة مشابهة لتكوين اللؤلؤ؛ حيث يوجد جسم مركزي تترسب حوله طبقات متحدة المركز ببطء، مما يؤدي إلى نمو العقيدة بمرور الوقت. قد يختلف تركيب العقيدات قليلاً تبعًا لموقعها وظروف تكوينها، ولكنها عادةً ما تتكون أساسًا من أكاسيد المنغنيز والحديد. وقد تحتوي أيضًا على كميات أقل من معادن أخرى مثل النحاس والنيكل والكوبالت. يُعد ترسب عقيدات المنغنيز من أبطأ العمليات الجيولوجية المعروفة؛ إذ تنمو بمعدل بضعة ملليمترات لكل مليون سنة. ولهذا السبب، لا تتشكل إلا في المناطق التي تشهد معدلات منخفضة لتراكم الرواسب الصخرية أو البيولوجية، لأن أي ترسبات أخرى ستغطي العقيدات بسرعة وتمنع نموها. لذا، تقتصر عقيدات المنغنيز عادةً على مناطق في وسط المحيط، بعيدًا عن مصادر الصخور أو الكائنات الحية الكبيرة، حيث يمكن أن تتراكم أحيانًا بأعداد كبيرة في قاع البحر (الشكل 12.4.2 على اليمين). ونظرًا لاحتواء هذه العقيدات على عدد من المعادن ذات القيمة التجارية، فقد ازداد الاهتمام باستخراجها خلال العقود القليلة الماضية، على الرغم من أن معظم الجهود لا تزال في مرحلة الاستكشاف. وقد حالت عدة عوامل دون استخراج العقيدات على نطاق واسع، بما في ذلك التكاليف الباهظة لعمليات التعدين في أعماق البحار ، والقضايا السياسية المتعلقة بحقوق التعدين، والمخاوف البيئية المحيطة باستخراج هذه الموارد غير المتجددة. [ 1 ]
المتبخرات هي رواسب هيدروجينية تتشكل عند تبخر مياه البحر، تاركةً المواد المذابة تترسب على شكل مواد صلبة، وخاصة الهاليت (الملح، كلوريد الصوديوم). في الواقع، يُعد تبخر مياه البحر أقدم أشكال إنتاج الملح للاستخدام البشري، ولا يزال يُمارس حتى اليوم. توجد رواسب كبيرة من متبخرات الهاليت في أماكن عديدة، بما في ذلك قاع البحر الأبيض المتوسط. منذ حوالي 6 ملايين سنة، أدت العمليات التكتونية إلى عزل البحر الأبيض المتوسط عن المحيط الأطلسي، وتسبب المناخ الدافئ في تبخر كميات هائلة من المياه حتى جف البحر الأبيض المتوسط تقريبًا، تاركًا رواسب ملحية ضخمة مكانه (حدث يُعرف بأزمة ملوحة العصر الميسيني ). في نهاية المطاف، غمرت المياه البحر الأبيض المتوسط مرة أخرى منذ حوالي 5.3 مليون سنة، وغُطيت رواسب الهاليت برواسب أخرى، لكنها لا تزال موجودة تحت قاع البحر. [ 1 ]
الحبيبات الأولييتية هي حبيبات صغيرة مستديرة تتشكل من طبقات متحدة المركز من ترسب المواد حول جسيم معلق. تتكون عادةً من كربونات الكالسيوم، ولكنها قد تتكون أيضًا من الفوسفات ومواد أخرى. يؤدي تراكم الحبيبات الأولييتية إلى تكوين الرمال الأولييتية، والتي توجد بوفرة كبيرة في جزر البهاما. [ 1 ]
تُعدّ هيدرات الميثان نوعًا آخر من الرواسب الهيدروجينية ذات تطبيقات صناعية محتملة. تحتوي جميع نواتج التعرية الأرضية على نسبة ضئيلة من المواد العضوية، معظمها من النباتات الأرضية. تتراكم شظايا دقيقة من هذه المواد، بالإضافة إلى مواد عضوية أخرى من النباتات والحيوانات البحرية، في الرواسب الأرضية، لا سيما على بُعد بضع مئات من الكيلومترات من الشاطئ. ومع تراكم الرواسب، تبدأ الأجزاء العميقة منها بالتسخين (بفعل الحرارة الجوفية)، وتبدأ البكتيريا عملها في تحليل المواد العضوية الموجودة فيها. ولأن هذا يحدث في غياب الأكسجين (أي في ظروف لاهوائية)، فإن الناتج الثانوي لهذه العملية الأيضية هو غاز الميثان (CH₄ ) . يتصاعد الميثان الذي تُطلقه البكتيريا ببطء عبر الرواسب باتجاه قاع البحر. عند أعماق تتراوح بين 500 و1000 متر، وفي درجات الحرارة المنخفضة التي تميز قاع البحر (حوالي 4 درجات مئوية)، يتحد الماء والميثان لتكوين مادة تُعرف باسم هيدرات الميثان. على عمق يتراوح بين بضعة أمتار ومئات الأمتار من قاع البحر، تكون درجة الحرارة منخفضة بما يكفي لاستقرار هيدرات الميثان، فتتراكم هذه الهيدرات داخل الرواسب. وهيدرات الميثان قابلة للاشتعال، إذ ينطلق الميثان على شكل غاز عند تسخينه. ويمثل الميثان الموجود في رواسب قاع البحر مخزونًا هائلًا من طاقة الوقود الأحفوري. ورغم حرص شركات الطاقة والحكومات على تطوير طرق لإنتاج هذا الميثان وبيعه، فإن أي شخص يُدرك آثار استخراجه واستخدامه على تغير المناخ يُدرك أن ذلك ضرب من الحماقة. [ 1 ] [ 2 ]
كوني
تم العثور على زجاج يشبه التكتيت في غرب روسيا
تتكون الرواسب الكونية من مصادر خارج الأرض، وتأتي في شكلين رئيسيين: كريات مجهرية وحطام نيزكي أكبر حجماً. تتكون الكريات في الغالب من السيليكا أو الحديد والنيكل، ويُعتقد أنها تُقذف عندما تحترق النيازك بعد دخولها الغلاف الجوي. أما الحطام النيزكي فينتج عن اصطدام النيازك بالأرض. تُقذف هذه الاصطدامات القوية جزيئات إلى الغلاف الجوي، والتي تستقر في النهاية عائدةً إلى الأرض وتساهم في تكوين الرواسب. ومثل الكريات، يتكون الحطام النيزكي في الغالب من السيليكا أو الحديد والنيكل. ومن أشكال الحطام الناتج عن هذه الاصطدامات التكتيتات ، وهي قطرات صغيرة من الزجاج. يُرجح أنها تتكون من سيليكا أرضية قُذفت وانصهرت أثناء اصطدام النيزك، ثم تصلبت عند تبريدها أثناء عودتها إلى السطح. [ 1 ]
تُعدّ الرواسب الكونية نادرة نسبيًا في المحيطات، ولا تتراكم عادةً في رواسب كبيرة. ومع ذلك، فإنها تتزايد باستمرار بفعل الغبار الفضائي الذي يتساقط باستمرار على الأرض. يتبخر حوالي 90% من الحطام الكوني الوارد عند دخوله الغلاف الجوي، ولكن يُقدّر أن ما بين 5 إلى 300 طن من الغبار الفضائي تهبط على سطح الأرض يوميًا. [ 1 ]
تعبير
الطمي السيليسي
الرواسب الطينية السيليسية نوع من الرواسب البحرية البيوجينية التي تتواجد في قاع المحيطات العميقة . وهي الأقل شيوعًا بين رواسب أعماق البحار، وتشكل ما يقارب 15% من قاع المحيط. [ 5 ] تُعرَّف الرواسب الطينية بأنها رواسب تحتوي على 30% على الأقل من بقايا الهياكل العظمية للكائنات الحية الدقيقة البحرية. [ 6 ] تتكون الرواسب الطينية السيليسية في الغالب من هياكل السيليكا لكائنات بحرية مجهرية مثل الدياتومات والشعاعيات . قد تشمل المكونات الأخرى للرواسب الطينية السيليسية بالقرب من هوامش القارات جزيئات السيليكا ذات الأصل الأرضي وشويكات الإسفنج. تتكون الرواسب الطينية السيليسية من هياكل مصنوعة من سيليكا الأوبال Si(O2 ) ، على عكس الرواسب الطينية الكلسية التي تتكون من هياكل كائنات كربونات الكالسيوم (مثل الكوكوليثوفورات ). السيليكا (Si) عنصر حيوي أساسي، ويتم إعادة تدويرها بكفاءة في البيئة البحرية من خلال دورة السيليكا . [ 7 ] وتؤثر عوامل مثل المسافة من اليابسة، وعمق المياه، وخصوبة المحيطات على محتوى السيليكا في الأوبال في مياه البحر، وعلى وجود الرواسب السيليسية.
يُطلق مصطلح "كلسي" على الأحافير أو الرواسب أو الصخور الرسوبية التي تتكون من كربونات الكالسيوم ، أو تحتوي على نسبة عالية منها، على شكل كالسيت أو أراغونيت . تترسب الرواسب الكلسية ( الحجر الجيري ) عادةً في المياه الضحلة القريبة من اليابسة، حيث تترسب الكربونات بفعل الكائنات البحرية التي تحتاج إلى مغذيات من مصادر برية. وبشكل عام، كلما ابتعدت الرواسب عن اليابسة، قلت نسبة الكلس فيها. قد تحتوي بعض المناطق على رواسب كلسية متداخلة نتيجة للعواصف أو تغيرات التيارات المحيطية. يُعدّ الطمي الكلسي شكلاً من أشكال كربونات الكالسيوم المشتقة من العوالق، ويتراكم في قاع البحر . ولا يحدث هذا إلا إذا كان عمق المحيط أقل من عمق تعويض الكربونات . تحت هذا العمق، تبدأ كربونات الكالسيوم بالذوبان في المحيط، وتكون الرواسب غير الكلسية فقط هي المستقرة، مثل الطمي السيليسي أو الطين الأحمر البحري .
تُعدّ الكوكوليثوفورات أكبر مصدر عالمي لكربونات الكالسيوم الحيوية، وتساهم بشكل كبير في دورة الكربون العالمية . [ 11 ] وهي المكون الرئيسي لرواسب الطباشير مثل المنحدرات البيضاء في دوفر .
الأصداف ( الهياكل )، المصنوعة عادة من كربونات الكالسيوم، من رواسب الفورامينيفرا في قاع المحيط العميق
الرواسب المتحجرة
خنجر حجري يعود لأوتزي، رجل الثلج، الذي عاش خلال العصر النحاسي . النصل مصنوع من الصوان الذي يحتوي على شعاعيات، وكالسيسفيرات، وكالبيونيليات، وبعض شوكيات الإسفنج. وقد استُخدم وجود الكالبيونيليات ، وهي كائنات منقرضة، لتحديد تاريخ هذا الخنجر. [ 12 ]
يمكن أن يحتوي الأوبال على أحافير دقيقة من الطلائعيات مثل الدياتومات، والراديولاريات، والسيليكوفلاجيلات، والإبريديات [ 13 ].
يعتمد مكان وكيفية تراكم الرواسب على كمية المواد القادمة من المصدر، والمسافة من المصدر، والمدة الزمنية التي استغرقتها الرواسب في التراكم، ومدى جودة حفظ الرواسب، وكميات أنواع الرواسب الأخرى التي تُضاف إلى النظام. [ 1 ]
تتسم معدلات تراكم الرواسب بالبطء النسبي في معظم أنحاء المحيط، وفي كثير من الحالات تستغرق آلاف السنين لتتشكل أي رواسب كبيرة. وتتراكم الرواسب الصخرية بأسرع وتيرة، حيث تصل إلى متر واحد أو أكثر لكل ألف عام بالنسبة للجسيمات الخشنة. ومع ذلك، قد تكون معدلات الترسيب بالقرب من مصبات الأنهار الكبيرة ذات التدفق العالي أعلى بكثير. [ 1 ]
في هذا الرسم التوضيحي، تظهر أحدث أجزاء قشرة المحيط باللون الأحمر. وتوجد هذه الأجزاء الحديثة على جانبي سلسلة جبال منتصف المحيط . وتنبثق قشرة جديدة وتنتشر من هذه السلسلة، التي تخترق الأجزاء المركزية من المحيط.
سُمك الرواسب البحرية
تستقر الرواسب فوق قشرة المحيط، وتكون سميكة (باللونين الأخضر والأصفر) على طول الجروف القارية وأسفل المنحدرات القارية. وتكون في أرق حالاتها (باللون الأزرق الداكن) بالقرب من سلسلة جبال منتصف المحيط وعلى طولها.
تكون الرواسب البحرية أكثر سمكًا بالقرب من هوامش القارات، حيث قد يتجاوز سمكها 10 كيلومترات. ويعود ذلك إلى أن القشرة الأرضية بالقرب من هوامش القارات الخاملة غالبًا ما تكون قديمة جدًا، مما يسمح بفترة طويلة من التراكم، وإلى وجود كمية كبيرة من الرواسب الأرضية المنشأ قادمة من القارات. أما بالقرب من أنظمة سلاسل منتصف المحيط ، حيث تتشكل قشرة محيطية جديدة ، فتكون الرواسب أرق، نظرًا لقلة الوقت الذي أتيحت لها فيه فرصة التراكم على القشرة الأحدث. [ 1 ]
مع ازدياد المسافة من مركز تمدد سلسلة التلال، تزداد سماكة الرواسب تدريجيًا، حيث تزيد بمقدار 100-200 متر تقريبًا لكل 1000 كيلومتر من محور سلسلة التلال. وبمعدل تمدد قاع البحر الذي يتراوح بين 20 و40 كيلومترًا لكل مليون سنة، يمثل هذا معدل تراكم للرواسب يتراوح بين 100 و200 متر كل 25-50 مليون سنة. [ 1 ]
يُظهر الرسم البياني في بداية هذه المقالة ↑ توزيع الأنواع الرئيسية للرواسب في قاع المحيط. قد تستقر الرواسب الكونية في أي جزء من المحيط، لكنها تتراكم بكميات ضئيلة جدًا بحيث تطغى عليها أنواع الرواسب الأخرى، وبالتالي لا تُهيمن على أي موقع. وبالمثل، قد تتواجد الرواسب الهيدروجينية بتركيزات عالية في مواقع محددة، لكن هذه المناطق صغيرة جدًا على المستوى العالمي. لذا، يمكن تجاهل الرواسب الكونية والهيدروجينية في الغالب عند مناقشة أنماط الرواسب العالمية. [ 1 ]
تُهيمن الرواسب الصخرية/الأرضية الخشنة بالقرب من هوامش القارات، حيث تُرسّب عمليات الجريان السطحي وتصريف الأنهار وغيرها كميات هائلة من هذه المواد على الجرف القاري . ويبقى جزء كبير من هذه الرواسب على الجرف أو بالقرب منه، بينما تنقل تيارات العكارة المواد إلى أسفل المنحدر القاري وصولًا إلى قاع المحيط العميق ( السهل السحيق ). كما تنتشر الرواسب الصخرية عند القطبين حيث يُمكن أن يُحدّ الغطاء الجليدي السميك من الإنتاج الأولي ، ويُرسّب تفكك الأنهار الجليدية الرواسب على طول حافة الجليد. [ 1 ]
تُعدّ الرواسب الصخرية الخشنة أقل شيوعًا في وسط المحيط، نظرًا لبُعد هذه المناطق عن مصادرها، ما يحول دون تراكم هذه الرواسب. وتُشكّل جزيئات الطين الصغيرة جدًا استثناءً، وكما هو موضح أدناه، يُمكنها التراكم في مناطق لا تصل إليها الرواسب الصخرية الأخرى. [ 1 ]
يعتمد توزيع الرواسب البيولوجية على معدلات إنتاجها وذوبانها وتخفيفها بواسطة رواسب أخرى. تتميز المناطق الساحلية بإنتاج أولي مرتفع للغاية، لذا يُتوقع وجود رواسب بيولوجية وفيرة في هذه المناطق. مع ذلك، يجب أن تتجاوز نسبة المواد البيولوجية في الرواسب 30% لتُعتبر رواسب بيولوجية، وحتى في المناطق الساحلية المنتجة، يكون هناك تدفق كبير من المواد الصخرية لدرجة أنه يُطغى على المواد البيولوجية، ولا يتم بلوغ عتبة الـ 30%. لذلك، تبقى المناطق الساحلية مُهيمنة عليها الرواسب الصخرية، وستكون الرواسب البيولوجية أكثر وفرة في البيئات البحرية المفتوحة حيث يكون تدفق المواد الصخرية ضئيلاً. [ 1 ]
لا تتراكم الرواسب الكلسية إلا في أعماق أقل من عمق تعويض كربونات الكالسيوم (CCD). تحت هذا العمق، تذوب الرواسب الكلسية ولا تتراكم. ويمثل خط التحلل الانحداري الأعماق التي يزداد فيها معدل الذوبان بشكل كبير.
لكي تتراكم الرواسب البيولوجية، يجب أن يكون معدل إنتاجها أكبر من معدل ذوبانها . السيليكا غير مشبعة في جميع أنحاء المحيط وتذوب في مياه البحر، لكنها تذوب بسهولة أكبر في المياه الدافئة والضغوط المنخفضة؛ أي أنها تذوب أسرع بالقرب من السطح منها في المياه العميقة. لذلك، لا تتراكم رواسب السيليكا إلا في المناطق الباردة ذات الإنتاجية العالية حيث يتراكم معدل تراكمه أسرع من معدل ذوبانه. ويشمل ذلك مناطق التيارات الصاعدة بالقرب من خط الاستواء وفي خطوط العرض العليا حيث تتوفر المغذيات بكثرة والمياه الباردة. [ 1 ]
تتكون الرواسب الطينية قرب المناطق الاستوائية عادةً من شعاعيات، بينما تكثر الدياتومات في الرواسب الطينية القطبية. وبمجرد استقرار أصداف السيليكا في القاع وتغطيتها بطبقات لاحقة، فإنها لا تعود عرضة للذوبان، ويتراكم الرسوب. تغطي الرواسب الطينية السيليسية ما يقارب 15% من قاع البحر. [ 1 ]
تتطلب رواسب كربونات الكالسيوم البيولوجية أيضًا أن يتجاوز معدل إنتاجها معدل ذوبانها حتى تتراكم، لكن العمليات التي تنطوي عليها تختلف قليلًا عن تلك الخاصة بالسيليكا. تذوب كربونات الكالسيوم بسهولة أكبر في المياه الأكثر حمضية. تحتوي مياه البحر الباردة على نسبة أعلى من ثاني أكسيد الكربون المذاب ، وهي أكثر حمضية بقليل من المياه الدافئة. لذا، من المرجح أن تذوب كربونات الكالسيوم في المياه القطبية الباردة والعميقة أكثر من المياه السطحية الاستوائية الدافئة. عند القطبين، تكون المياه باردة بشكل متجانس، لذا تذوب كربونات الكالسيوم بسهولة على جميع الأعماق، ولا تتراكم رواسب الكربونات. في المناطق المعتدلة والاستوائية، تذوب كربونات الكالسيوم بسهولة أكبر كلما تعمقت في المياه. [ 1 ]
يُطلق على العمق الذي يتساوى فيه معدل ذوبان كربونات الكالسيوم مع معدل تراكمها اسم عمق تعويض كربونات الكالسيوم أو عمق تعويض الكالسيت ، أو اختصارًا CCD. يُمثل خط التحلل (lysocline) الأعماق التي يزداد فيها معدل ذوبان كربونات الكالسيوم بشكل كبير (على غرار خط التحلل الحراري وخط التحلل الملحي ). عند أعماق أقل من عمق تعويض كربونات الكالسيوم، يتجاوز تراكم الكربونات معدل الذوبان، فتترسب رواسب الكربونات. أما في المناطق الأعمق من عمق تعويض كربونات الكالسيوم، فيتجاوز معدل الذوبان معدل الإنتاج، فلا تتراكم رواسب الكربونات (انظر الرسم البياني على اليمين). يوجد عمق تعويض كربونات الكالسيوم عادةً على أعماق تتراوح بين 4 و4.5 كيلومترات، على الرغم من أنه أقل عمقًا بكثير عند القطبين حيث تكون المياه السطحية باردة. لذا، توجد الرواسب الكلسية في الغالب في المياه الاستوائية أو المعتدلة التي يقل عمقها عن 4 كيلومترات تقريبًا، كما هو الحال على طول أنظمة سلاسل منتصف المحيطات وفوق الجبال البحرية والهضاب . [ 1 ]
يقع مركز ترسب الكربونات (CCD) على عمق أكبر في المحيط الأطلسي منه في المحيط الهادئ، وذلك لاحتواء المحيط الهادئ على نسبة أعلى من ثاني أكسيد الكربون ، مما يجعل مياهه أكثر حمضية وكربونات الكالسيوم أكثر قابلية للذوبان. هذا، بالإضافة إلى عمق المحيط الهادئ، يعني أن المحيط الأطلسي يحتوي على رواسب كلسية أكثر من المحيط الهادئ. وبشكل عام، تُهيمن الرواسب الكلسية على حوالي 48% من قاع البحر. [ 1 ]
تُهيمن الطينات السحيقة على الجزء الأكبر المتبقي من قاع المحيط العميق (حوالي 38%). ولا يعود ذلك إلى وفرة تكوّن الطين، بل إلى غياب أي أنواع أخرى من الرواسب. معظم جزيئات الطين أرضية المنشأ، ولكن نظرًا لصغر حجمها، يسهل تشتيتها بفعل الرياح والتيارات، ويمكنها الوصول إلى مناطق لا تصل إليها أنواع الرواسب الأخرى. تهيمن الطينات على وسط شمال المحيط الهادئ، على سبيل المثال. هذه المنطقة بعيدة جدًا عن اليابسة بحيث لا تصل إليها الرواسب الصخرية الخشنة، وليست منتجة بما يكفي لتراكم الأصداف البيولوجية، كما أنها عميقة جدًا بحيث لا تصل المواد الكلسية إلى القاع قبل أن تذوب. [ 1 ]
نظراً لبطء تراكم جزيئات الطين، غالباً ما يكون قاع المحيط العميق الذي يهيمن عليه الطين موطناً لرواسب غنية بالهيدروجين مثل عقيدات المنغنيز. لو تشكل أي نوع آخر من الرواسب هنا، لتراكم بسرعة أكبر بكثير، ولدفن العقيدات قبل أن تتاح لها فرصة النمو. [ 1 ]
الرواسب الساحلية
المياه الضحلة
توجد البيئات البحرية الضحلة في المناطق الواقعة بين الشاطئ والمياه العميقة، مثل جدار الشعاب المرجانية أو حافة الجرف القاري. وتتميز المياه في هذه البيئة بضحالة وصفائها، [ 15 ] مما يسمح بتكوين تراكيب رسوبية متنوعة، وصخور كربوناتية، وشعاب مرجانية، كما يسمح لبعض الكائنات الحية بالبقاء والتحول إلى أحافير.
غالبًا ما تتكون الرواسب نفسها من الحجر الجيري ، الذي يتشكل بسهولة في المياه الضحلة الدافئة الهادئة. لا تقتصر البيئات البحرية الضحلة على الرواسب السيليسية أو الكربونية فقط. فبينما لا يمكن أن تتعايش هذه الأنواع دائمًا، من الممكن أن تتكون بيئة بحرية ضحلة من رواسب كربونية فقط، أو من رواسب سيليسية بالكامل. تتكون رواسب المياه الضحلة من حبيبات كبيرة الحجم، لأن الحبيبات الأصغر حجمًا قد جُرفت إلى المياه العميقة. قد تحتوي الصخور الرسوبية المكونة من رواسب كربونية أيضًا على معادن تبخرية . [ 16 ] من أكثر المعادن التبخرية شيوعًا في الرواسب الحديثة والقديمة: الجبس، والأنهيدريت، والهاليت؛ ويمكن أن توجد على شكل طبقات بلورية، أو بلورات منفردة، أو تجمعات بلورية. [ 16 ]
من الناحية الجيولوجية، يُقال إن معظم الصخور الرسوبية في حقبة الحياة الظاهرة (الفانيروزويك) ترسبت في بيئات بحرية ضحلة، إذ يتكون حوالي 75% من الغطاء الرسوبي من رواسب بحرية ضحلة؛ ومن ثم يُفترض أن الصخور الرسوبية في حقبة ما قبل الكمبري ترسبت أيضًا في مياه بحرية ضحلة، ما لم يُحدد خلاف ذلك صراحةً. [ 17 ] ويُلاحظ هذا الاتجاه في منطقة أمريكا الشمالية والكاريبي. [ 18 ] كما أن الرواسب البحرية الضحلة، نتيجةً لتفكك القارات العظمى وعمليات تحرك الصفائح التكتونية الأخرى، تُظهر تباينات كبيرة في الكمية على مر الزمن الجيولوجي. [ 18 ]
تُحدَّد أحواض تصريف المحيطات والبحار الرئيسية في العالم بفواصل قارية . أما المناطق الرمادية فهي أحواض داخلية لا تصب مياهها في المحيط.الاضطراب الحيوي والري الحيوي في الرواسب في قاع النظم البيئية الساحلية
الاضطراب الحيوي
التحريك الحيوي هو إعادة تشكيل الرواسب بواسطة الحيوانات أو النباتات. ويشمل ذلك الحفر، والابتلاع، والتبرز لحبيبات الرواسب. ولأنشطة التحريك الحيوي تأثير عميق على البيئة، ويُعتقد أنها محرك رئيسي للتنوع البيولوجي . [ 19 ] [ 20 ] بدأت الدراسة الرسمية للتحريك الحيوي في القرن التاسع عشر على يد تشارلز داروين الذي أجرى تجارب في حديقته. [ 20 ] يوفر اضطراب الرواسب المائية والتربة الأرضية من خلال أنشطة التحريك الحيوي خدمات بيئية هامة . وتشمل هذه الخدمات تغيير العناصر الغذائية في الرواسب المائية والمياه التي تعلوها، وتوفير المأوى لأنواع أخرى على شكل جحور في النظم البيئية الأرضية والمائية، وإنتاج التربة على الأرض. [ 21 ] [ 22 ]
تُعدّ الكائنات المُحرِّكة للرواسب مهندسين للنظام البيئي، إذ تُغيّر من توافر الموارد للأنواع الأخرى من خلال التغييرات الفيزيائية التي تُحدثها في بيئاتها. [ 22 ] يؤثر هذا النوع من التغيير البيئي على تطور الأنواع المُتعايشة والبيئة، [ 22 ] وهو ما يتضح في الأحافير الأثرية المتبقية في الرواسب البحرية والبرية. تشمل التأثيرات الأخرى للتحريك الحيوي تغيير نسيج الرواسب ( التحول الصخري )، والري الحيوي ، وإزاحة الكائنات الدقيقة والجسيمات غير الحية. يُخلط أحيانًا بين التحريك الحيوي وعملية الري الحيوي ، إلا أن هاتين العمليتين تختلفان في ما يتم خلطه؛ فالري الحيوي يُشير إلى خلط الماء والمواد المذابة في الرواسب، وهو أحد تأثيرات التحريك الحيوي. [ 20 ]
يُعدّ كلٌّ من الفظّ والسلمون مثالين على الكائنات الحية الكبيرة التي تُحدث اضطرابًا في الرواسب. [ 23 ] [ 24 ] [ 25 ] ورغم أن أنشطة هذه الكائنات الحية الكبيرة التي تُحدث اضطرابًا في الرواسب أكثر وضوحًا، إلا أن الكائنات الحية المهيمنة هي اللافقاريات الصغيرة، مثل الديدان الحلقية ، والروبيان الشبح، وروبيان الطين. [ 20 ] [ 26 ] وتساهم أنشطة هذه اللافقاريات الصغيرة، والتي تشمل الحفر وابتلاع حبيبات الرواسب وإخراجها، في خلط الرواسب وتغيير بنيتها.
الري الحيوي
الري الحيوي هو عملية تقوم فيها الكائنات القاعية بتنظيف جحورها بالماء العلوي . ويُعد تبادل المواد الذائبة بين المياه الجوفية ومياه البحر العلوية الناتج عن ذلك عمليةً مهمةً في سياق الكيمياء الحيوية للمحيطات. غالبًا ما تحتوي البيئات المائية الساحلية على كائنات حية تُزعزع استقرار الرواسب ، إذ تُغير حالتها الفيزيائية، مما يُحسّن الظروف للكائنات الحية الأخرى ولها. كما تُسبب هذه الكائنات في كثير من الأحيان اضطرابًا حيويًا ، يُستخدم عادةً كمرادف للري الحيوي أو للإشارة إليه. [ 27 ]
تعمل عملية الري الحيوي من خلال عمليتين مختلفتين. تُعرف هاتان العمليتان بإعادة تشكيل الجزيئات والتهوية ، وهما من مهام اللافقاريات القاعية الكبيرة (عادةً تلك التي تحفر). تحدث إعادة تشكيل الجزيئات والتهوية هذه أثناء تغذية الكائنات الحية (التغذية الحيوانية)، وتبرزها ، وحفرها، وتنفسها . يُعد الري الحيوي مسؤولاً عن كمية كبيرة من النقل التأكسدي ، وله تأثير كبير على الدورات البيوجيوكيميائية .
الرواسب البحرية
العمليات البحرية العميقة والنصفية
إمداد الرواسب من المصادر الأرضية والبيولوجية بالإضافة إلى انتشارها وترسبها عبر عمود الماء [ 28 ]
تراكمت على مدى الـ 150 عامًا الماضية، منذ رحلة سفينة إتش إم إس تشالنجر (1872-1876)، التي شهدت أول دراسة منهجية لرواسب قاع البحر، كمٌّ هائل من الدراسات حول عمليات ورواسب المياه العميقة. [ 31 ] [ 32 ] ولعقود طويلة منذ تلك الرحلة الرائدة، وخلال النصف الأول من القرن العشرين، كان يُنظر إلى أعماق البحار على أنها بحرية سطحية بالكامل. [ 28 ]
يتحكم في تكوين الرواسب البحرية ثلاثة عوامل رئيسية. العامل الأول هو البُعد عن الكتل الأرضية الرئيسية، والذي يؤثر على تخفيفها بالرواسب الأرضية. العامل الثاني هو عمق المياه، والذي يؤثر على حفظ الجسيمات البيولوجية السيليسية والكلسية أثناء ترسبها في قاع المحيط. أما العامل الأخير فهو خصوبة المحيط، والتي تتحكم في كمية الجسيمات البيولوجية المُنتجة في المياه السطحية. [ 29 ] [ 30 ]
الرواسب العكرية
قد تتعرض الهوامش القارية لانهيارات أرضية ناجمة عن الزلازل أو غيرها من الاضطرابات الجيولوجية. وقد ينتج عن ذلك تيارات عكرة ، حيث تندفع المياه العكرة الغنية بالرواسب العالقة أسفل المنحدر. ويمكن للحركة الفوضوية داخل تدفق الرواسب أن تدعم التيار العكر، وبمجرد وصوله إلى السهل السحيق، يمكنه أن يتدفق لمئات الكيلومترات. [ 33 ]
تُعدّ الرواسب العكرية رواسب جيولوجية ناتجة عن تيارات عكرية ، وهي نوع من التدفقات المائية والرسوبية بفعل الجاذبية، المسؤولة عن توزيع كميات هائلة من الرواسب الفتاتية في أعماق المحيط . تترسب هذه الرواسب في أحواض المحيطات العميقة أسفل الجرف القاري، أو في تراكيب مماثلة في البحيرات العميقة، بفعل الانهيارات المائية التي تنزلق على المنحدرات الشديدة لحافة الجرف القاري. عندما تستقر الرواسب في حوض المحيط، تترسب الرمال والمواد الخشنة الأخرى أولًا، تليها الطين، ثم في النهاية الجزيئات الدقيقة جدًا. يُشكّل هذا التسلسل من الترسيب متواليات بوما التي تُميّز هذه الصخور.
تم التعرف على الرواسب العكرية لأول مرة في خمسينيات القرن العشرين [ 34 ] ، وطُوّر أول نموذج تصنيفي لها بواسطة بوما عام 1962 [ 35 ]. ومنذ ذلك الحين، أصبحت الرواسب العكرية من أشهر أنواع الرواسب في المياه العميقة وأكثرها دراسةً. وهي معروفة الآن جيدًا من خلال عينات الرواسب المستخرجة من أنظمة المياه العميقة الحديثة، وآبار الحفر الجوفية (الهيدروكربونية)، والنتوءات الصخرية القديمة المكشوفة على اليابسة. تكشف كل دراسة جديدة لنظام رواسب عكرية معين عن خصائص وتصنيفات محددة لهذا النظام. وقد جُمعت التصنيفات الأكثر شيوعًا في مجموعة متنوعة من مخططات التصنيف [ 36 ] [ 37 ] [ 28 ] .
الخطوط الكنتورية
تيار قاع المحيط (الكنتوري)
تحديد النواة الحالية والدوامات والخيوط داخل كتلة المياه العميقة [ 38 ] [ 28 ]
تم التعرف على رواسب الكونتوريت لأول مرة في أوائل الستينيات من القرن الماضي على يد بروس هيزن وزملاؤه في معهد وودز هول لعلوم المحيطات . وقد أظهرت ورقتهم البحثية الرائدة [ 42 ] التأثيرات البالغة الأهمية للتيارات القاعية التي تتبع خطوط الكنتور في تشكيل الترسيب على المنحدر القاري العميق قبالة شرق أمريكا الشمالية. وسرعان ما أصبحت رواسب هذه التيارات شبه الدائمة الموازية للمنحدر تُعرف باسم الكونتوريت، وأصبح ترسب الكتل الرسوبية المتوازية مع المنحدر، والمستطيلة، والمتكدسة، والمكونة في الغالب من الكونتوريت، يُعرف باسم انجرافات الكونتوريت. [ 43 ] [ 44 ] [ 28 ]
نصف بحري
الرواسب شبه البحرية ، أو الهيميبيلاجيت ، هي نوع من الرواسب البحرية تتكون من حبيبات طينية وغرينية ذات منشأ أرضي، بالإضافة إلى بعض المواد الحيوية المشتقة من اليابسة الأقرب إلى الرواسب أو من الكائنات الحية التي تعيش في الماء. [ 45 ] [ 46 ] تترسب الرواسب شبه البحرية على الأرفف القارية والمرتفعات القارية ، وتختلف في تركيبها عن الرواسب البحرية . تتكون الرواسب البحرية بشكل أساسي من مواد حيوية من الكائنات الحية التي تعيش في عمود الماء أو على قاع البحر، وتحتوي على القليل من المواد الأرضية أو لا تحتوي عليها إطلاقًا. [ 45 ] تشمل المواد الأرضية معادن من الغلاف الصخري مثل الفلسبار والكوارتز . يمكن أن يساهم النشاط البركاني على اليابسة، والرواسب التي تحملها الرياح، بالإضافة إلى الجسيمات التي تصبها الأنهار، في تكوين الرواسب شبه البحرية. [ 47 ] يمكن استخدام هذه الرواسب لتحديد التغيرات المناخية ورصد التغيرات في مصادر الرواسب. [ 48 ] [ 49 ]
مخططات لأنواع الرواسب البحرية
عائلة التوربيديت متوسطة الحبيبات. نموذج بوما المثالي الذي يوضح التسلسل الكامل للأقسام من A إلى E، [ 50 ] بينما F هو تسلسل جزئي نموذجي موجود في الطبيعة. [ 28 ]
عائلة الكونتوريت الرملية للرمال الطينية، والرمال الناعمة إلى المتوسطة ، والرمال المتوسطة إلى الخشنة [ 51 ] [ 28 ]
نماذج السحنات الهيميبلاجيتية : نموذج قياسي يُظهر دورة بسيطة بين الأجزاء الغنية بالطين والأجزاء الغنية بالمواد البيولوجية. وتعتمد الاختلافات على مدخلات المكونات. [ 28 ]
الكائنات الدقيقة القاعية البحرية هي كائنات دقيقة تعيش في المنطقة القاعية من المحيط، أي بالقرب من قاع البحر أو عليه، أو داخل رواسب قاع البحر السطحية أو عليها. كلمة "قاعي " مشتقة من اليونانية، وتعني "عمق البحر". توجد الكائنات الدقيقة القاعية في كل مكان على قاع الجرف القاري أو حوله، وكذلك في المياه العميقة، مع تنوع أكبر في رواسب قاع البحر أو عليها. في المياه الضحلة، توفر مروج الأعشاب البحرية والشعاب المرجانية وغابات عشب البحر بيئات غنية بشكل خاص. في المناطق الضوئية ، تهيمن الدياتومات القاعية ككائنات حية تقوم بعملية التمثيل الضوئي. في المناطق المدية، تتحكم حركة المد والجزر بشكل كبير في فرص عيش الكائنات الدقيقة القاعية.
إلفيديوم جنس واسع الانتشار وفير من المنخربات القاعية
صورة فوتوغرافية بتقنية الحقل المظلم لحيوان يشبه الدودة ، يتراوح طوله بين 0.06 و3.0 ملم، ويعيش بين جزيئات الرواسب.
يعيش نوع من الديدان المدرعة يُدعى Pliciloricus enigmaticus ، ويبلغ طوله حوالي 0.2 ملم، في الفراغات بين الحصى البحري.
تشكل الدياتومات شعبة (مختلف عليها) تضم حوالي 100,000 نوع معروف من الطحالب وحيدة الخلية في الغالب. وتنتج الدياتومات حوالي 20% من الأكسجين المنتج على كوكب الأرض كل عام، [ 52 ] وتمتص أكثر من 6.7 مليار طن متري من السيليكون كل عام من المياه التي تعيش فيها، [ 53 ] وتساهم بنحو نصف المواد العضوية الموجودة في المحيطات.
أغلفة الحماية الخاصة بها (الصدامات) مصنوعة من السيليكون
تأتي بأشكال وأحجام عديدة
الكوكوليثوفورات كائنات أولية وحيدة الخلية دقيقة الحجم، تقوم بعملية التمثيل الضوئي، ولها سوطان للحركة. معظمها محمي بقشرة مغطاة بصفائح أو حراشف دائرية مزخرفة تُسمى الكوكوليثات . تتكون الكوكوليثات من كربونات الكالسيوم . يُشتق مصطلح "كوكوليثوفور" من الكلمة اليونانية التي تعني " حجر يحمل بذرة" ، في إشارة إلى صغر حجمها وأحجار الكوكوليث التي تحملها. في ظل الظروف المناسبة، تتكاثر هذه الكائنات ، مثل العوالق النباتية الأخرى، ويمكنها أن تُحوّل لون المحيط إلى الأبيض الحليبي . [ 54 ]
الراديولاريا كائنات أولية مفترسة وحيدة الخلية ، محاطة بأصداف كروية معقدة، مصنوعة عادةً من السيليكا ومثقوبة. اسمها مشتق من الكلمة اللاتينية التي تعني "نصف القطر". تصطاد فرائسها عن طريق مدّ أجزاء من جسمها عبر هذه الثقوب. وكما هو الحال مع قشور السيليكا للدياتومات، يمكن لأصداف الراديولاريا أن تغرق إلى قاع المحيط عند موتها، وتُحفظ كجزء من رواسب المحيط . توفر هذه البقايا، باعتبارها أحافير دقيقة ، معلومات قيّمة عن ظروف المحيطات في الماضي. [ 56 ]
مثل الدياتومات، تأتي الشعاعيات بأشكال عديدة
وكما هو الحال مع الدياتومات، فإن أصداف الشعاعيات عادة ما تكون مصنوعة من السيليكات.
المنخربات هي كائنات أولية وحيدة الخلية من العوالق الحيوانية ، ذات أغلفة من الكالسيوم
مثل الشعاعيات، تُعدّ المنخربات ( أو المنخربات اختصارًا) كائنات أولية مفترسة وحيدة الخلية، محمية أيضًا بأصداف مثقوبة. اسمها مشتق من الكلمة اللاتينية التي تعني "حاملات الثقوب". أصدافها، التي تُسمى غالبًا بالهياكل ، مُقسّمة إلى حجرات (تضيف المنخربات المزيد من الحجرات مع نموها). تتكون الأصداف عادةً من الكالسيت، ولكنها تتكون أحيانًا من جزيئات رسوبية مُتكتلة أو الكيتون ، ونادرًا من السيليكا. معظم المنخربات قاعية ، ولكن حوالي 40 نوعًا منها عوالق . [ 57 ] تخضع هذه الكائنات لدراسات واسعة النطاق، ولديها سجلات أحفورية موثقة جيدًا تسمح للعلماء باستنتاج الكثير عن البيئات والمناخات الماضية. [ 56 ]
تتخذ كل من المنخربات والدياتومات أشكالًا عائمة وقاعية ، أي أنها قد تنجرف في عمود الماء أو تعيش على الرواسب في قاع المحيط. وفي كلتا الحالتين، تستقر أصدافها في قاع البحر بعد موتها. وتُستخدم هذه الأصداف على نطاق واسع كمؤشرات مناخية . ويُعد التركيب الكيميائي للأصداف نتاجًا للتركيب الكيميائي للمحيط وقت تكوّنها. كما يُمكن استنتاج درجات حرارة المياه السابقة من نسب نظائر الأكسجين المستقرة في الأصداف، حيث تتبخر النظائر الأخف وزنًا بسهولة أكبر في المياه الدافئة، تاركةً النظائر الأثقل في الأصداف. ويمكن استنتاج معلومات إضافية عن المناخات السابقة من وفرة المنخربات والدياتومات، نظرًا لأنها تميل إلى أن تكون أكثر وفرة في المياه الدافئة. [ 58 ]
أدى حدث الانقراض المفاجئ الذي قضى على الديناصورات قبل 66 مليون سنة إلى انقراض ثلاثة أرباع جميع أنواع الحيوانات والنباتات الأخرى. ومع ذلك، ازدهرت الكائنات الحية الدقيقة القاعية في أعماق البحار في أعقاب ذلك. في عام 2020، أفادت التقارير أن الباحثين فحصوا التركيب الكيميائي لآلاف العينات من هذه الكائنات، واستخدموا نتائجهم لبناء السجل المناخي الأكثر تفصيلاً للأرض على الإطلاق. [ 59 ] [ 60 ]
مثال على عينة لبية رسوبية - مع مسح خطي وصورة بالأشعة السينية. [ 65 ]
يُظهر الرسم التخطيطي على اليمين مثالاً على عينة لبية رسوبية. تم استخراج العينة من مضيق أوبيرنافيك حوالي عام 2018. أُجريت قياسات لحجم الحبيبات، وتم تحديد عمر الطبقة العلوية التي يبلغ سمكها 50 سم باستخدام طريقة 210 Pb . [ 65 ]
عينة لبية رسوبية، تم أخذها بواسطة جهاز أخذ العينات بالجاذبية بواسطة سفينة الأبحاث RV Polarstern في جنوب المحيط الأطلسي؛ التغيرات اللونية الفاتحة/الداكنة ناتجة عن دورات مناخية من العصر الرباعي ؛ العمر الأساسي للعينة اللبية حوالي مليون سنة (طول كل جزء متر واحد). [ 66 ]
معالجة الكربون
مناهج مختلفة لمعالجة الكربون في الرواسب البحرية [ 67 ]
(1) تترسب المواد العضوية من عمود الماء في قاع البحر (تحكم المانح؛ شرط الحد العلوي للتدفق الثابت). (2) تعيش الطحالب الدقيقة القاعية في رواسب المنطقة الضوئية، وتنتج هذه الطحالب مواد عضوية جديدة في الموقع، ويمكن أن تؤثر الحيوانات الرعوية على نمو هذه المنتجات الأولية. (3) تنقل الحيوانات التي تُحدث اضطرابًا حيويًا الكربون القابل للتحلل من الطبقة السطحية للرواسب إلى الطبقات الأعمق فيها. (المحور الرأسي يمثل العمق؛ والمحور الأفقي يمثل التركيز). (4) تُعزز الكائنات الحية التي تتغذى بالترشيح نقل المواد الجسيمية العالقة من عمود الماء إلى الرواسب (الترسيب الحيوي). (5) يستهلك الإسفنج الكربون العضوي المذاب وينتج حطامًا خلويًا يمكن أن تستهلكه الكائنات القاعية (أي حلقة الإسفنج ). [ 67 ]
شهدت السنوات الأخيرة تحولاً في التفكير بشأن الكربون المحيطي وعزل الكربون، من منظور يعتمد على التفاعلات الكيميائية البنيوية إلى منظور يشمل دور النظام البيئي في معدلات تحلل الكربون العضوي. [ 69 ] يشمل هذا التحول في النظرة نحو الكربون العضوي ومشاركة النظام البيئي جوانب من "الثورة الجزيئية" في علم الأحياء، واكتشافات حول حدود الحياة، وتقدم في النمذجة الكمية، ودراسات علم الأحياء القديمة لدورة الكربون في المحيطات ، وتقنيات تحليلية جديدة، وجهود متعددة التخصصات. في عام 2020، قدم لارو وآخرون رؤية شاملة لهذه القضية تمتد عبر تخصصات علمية متعددة تتعلق بالرواسب البحرية ودورة الكربون العالمية. [ 70 ] [ 69 ]
لقد شهد سطح الأرض تحولات مستمرة على مدى مليارات السنين. تشكلت القارات وتفككت، وهاجرت عبر السطح ، واتحدت أحيانًا لتشكل قارة عظمى . تشكلت أقدم قارة عظمى معروفة ، رودينيا، قبل حوالي مليار سنة، ثم بدأت بالتفكك قبل حوالي 700 مليون سنة. لاحقًا، اتحدت القارات لتشكل بانوتيا ، قبل 600 إلى 540 مليون سنة ، ثم أخيرًا بانجيا ، التي تفككت قبل 200 مليون سنة .
في البداية، كانت الأرض منصهرة نتيجة للنشاط البركاني الهائل والاصطدامات المتكررة مع الأجرام الأخرى. وفي نهاية المطاف، بردت الطبقة الخارجية للكوكب لتشكل قشرة صلبة ، وبدأ الماء بالتراكم في الغلاف الجوي. تشكل القمر بعد ذلك بوقت قصير، ربما نتيجة اصطدام كويكب بالأرض. وأدى انبعاث الغازات والنشاط البركاني إلى تكوين الغلاف الجوي البدائي. وساهم تكثف بخار الماء ، مدعومًا بالجليد القادم من المذنبات ، في تكوين المحيطات . [ 71 ] [ 72 ] [ 73 ]
مع بداية حقبة الأركي ، قبل حوالي أربعة مليارات سنة، كانت الصخور في الغالب رواسب متحولة بشدة من أعماق البحار، مثل صخور الجرايواك ، والحجر الطيني ، والرواسب البركانية، وتكوينات الحديد المخططة . تُعد أحزمة الصخور الخضراء من التكوينات الأركية النموذجية، وتتكون من صخور متحولة متناوبة عالية ومنخفضة الدرجة. اشتُقت الصخور عالية الدرجة من أقواس الجزر البركانية ، بينما مثّلت الصخور المتحولة منخفضة الدرجة رواسب أعماق البحار التي تآكلت من صخور الجزر المجاورة وترسبت في حوض القوس الأمامي . [ 74 ] تشكلت أقدم قارة عظمى معروفة ، رودينيا، قبل حوالي مليار سنة، وبدأت في التفكك بعد حوالي 250 مليون سنة خلال الجزء الأخير من حقبة البروتيروزويك .
بدأ العصر الباليوزوي ، الذي امتد من 542 إلى 251 مليون سنة مضت ، بعد فترة وجيزة من تفكك قارة بانوتيا ، وفي نهاية عصر جليدي عالمي. خلال المراحل المبكرة من العصر الباليوزوي، كانت كتلة اليابسة على الأرض مقسمة إلى عدد كبير من القارات الصغيرة نسبيًا. ومع اقتراب نهاية هذا العصر، تجمعت القارات لتشكل قارة عظمى تُسمى بانجيا ، والتي شملت معظم مساحة اليابسة على الأرض. [ 75 ] خلال العصر السيلوري ، الذي بدأ قبل 444 مليون سنة، [ 75 ] واصلت قارة غوندوانا انجرافها البطيء جنوبًا نحو خطوط العرض الجنوبية العليا. ساهم ذوبان القمم الجليدية والأنهار الجليدية في ارتفاع مستوى سطح البحر ، وهو ما يتضح من حقيقة أن رواسب العصر السيلوري تعلو رواسب العصر الأوردوفيسي المتآكلة، مُشكلةً سطح عدم توافق . انجرفت كتل قارية أخرى وشظايا قارية معًا بالقرب من خط الاستواء، مما أدى إلى بدء تكوين قارة عظمى ثانية تُعرف باسم أورامريكا .
خلال العصر الترياسي، ترسبت رواسب أعماق المحيطات ثم اختفت لاحقًا بفعل انغماس الصفائح المحيطية، لذا لا يُعرف إلا القليل عن المحيط المفتوح في ذلك العصر. وقد انقسمت قارة بانجيا العظمى خلال العصر الترياسي، لا سيما في أواخر تلك الفترة، لكنها لم تكن قد انفصلت تمامًا بعد. وتعود أولى الرواسب غير البحرية في الصدع الذي يُشير إلى بداية تفكك بانجيا إلى أواخر العصر الترياسي. [ 76 ] ونظرًا لمحدودية الخط الساحلي لكتلة قارية عظمى واحدة، فإن الرواسب البحرية الترياسية نادرة نسبيًا على مستوى العالم، على الرغم من بروزها في أوروبا الغربية حيث دُرِس العصر الترياسي لأول مرة. ففي أمريكا الشمالية ، على سبيل المثال، تقتصر الرواسب البحرية على عدد قليل من المواقع المكشوفة في الغرب. وبالتالي، يعتمد علم طبقات الأرض الترياسي في الغالب على الكائنات الحية التي تعيش في البحيرات الشاطئية والبيئات شديدة الملوحة، مثل قشريات إستيريا والفقاريات البرية. [ 77 ]
الزمن الجيولوجي ممثل بساعة جيولوجية، توضح الأطوال النسبية لعصور تاريخ الأرض وتسجل الأحداث الرئيسية
تُحفظ أنماط أو آثار الاضطراب الحيوي في الصخور المتصلبة . يُطلق على دراسة هذه الأنماط علم الآثار الأحفورية ، أو دراسة "الأحافير الأثرية"، وهي في حالة الكائنات التي تُحدث اضطرابًا حيويًا، أحافير خلّفتها الحيوانات التي تحفر أو تدفن. ويمكن تشبيه ذلك بآثار أقدام هذه الحيوانات. في بعض الحالات، يكون الاضطراب الحيوي واسع الانتشار لدرجة أنه يمحو تمامًا التراكيب الرسوبية ، مثل الطبقات الرقائقية أو التطبق المتقاطع . وبالتالي، فإنه يؤثر على تخصصي علم الرسوبيات وعلم الطبقات في الجيولوجيا. تستخدم دراسة نسيج آثار الكائنات التي تُحدث اضطرابًا حيويًا عمق الأحافير، وتقاطعها، ووضوحها (أو مدى دقتها) [ 78 ] لتقييم النشاط الذي حدث في الرواسب القديمة. عادةً، كلما كان عمق الأحفورة أكبر، كانت العينة محفوظة بشكل أفضل وأكثر وضوحًا. [ 78 ]
عُثر على أحافير أثرية هامة ناتجة عن عمليات الحفر الحيوي في الرواسب البحرية من مناطق المد والجزر، والسواحل، وأعماق البحار. بالإضافة إلى ذلك، تُعد رواسب الكثبان الرملية، أو الرواسب الريحية ، ذات أهمية بالغة لحفظ مجموعة واسعة من الأحافير. [ 79 ] وقد وُجدت أدلة على الحفر الحيوي في عينات لبية من رواسب أعماق البحار، بما في ذلك سجلات طويلة، على الرغم من أن عملية استخراج العينة اللبية قد تُشوه علامات الحفر الحيوي، خاصةً في الأعماق الضحلة. [ 80 ] وتُعد المفصليات، على وجه الخصوص، ذات أهمية بالغة للسجل الجيولوجي للحفر الحيوي في الرواسب الريحية. تُظهر سجلات الكثبان الرملية آثار حيوانات حافرة تعود إلى العصر الميزوزوي السفلي، أي قبل 250 مليون سنة، [ 79 ] على الرغم من رصد الحفر الحيوي في رواسب أخرى يعود تاريخها إلى 550 مليون سنة. [ 81 ] [ 82 ]
تاريخ البحث
أُجريت أول دراسة رئيسية لرواسب أعماق المحيط بين عامي 1872 و1876 على متن سفينة إتش إم إس تشالنجر ، التي قطعت ما يقارب 70,000 ميل بحري لجمع عينات من مياه البحر ورواسبه. [ 83 ] تمثلت الأهداف العلمية للرحلة في إجراء قياسات فيزيائية لمياه البحر على أعماق مختلفة، بالإضافة إلى أخذ عينات لتحديد تركيبها الكيميائي، إلى جانب أي مواد جسيمية أو كائنات بحرية موجودة. وشمل ذلك أخذ عينات وتحليل الرواسب من قاع المحيط العميق. [ 84 ] قبل رحلة تشالنجر ، كان علم المحيطات يعتمد بشكل أساسي على التخمين. [ 83 ] وباعتبارها أول رحلة بحرية حقيقية لدراسة المحيطات، أرست رحلة تشالنجر الأساس لتخصص أكاديمي وبحثي كامل. [ 85 ]
اقترحت النظريات السابقة لانجراف القارات أن القارات المتحركة "تشق طريقها" عبر قاع البحر الثابت. وفي وقت لاحق من ستينيات القرن العشرين، طرح هارولد هيس وروبرت ديتز فكرة أن قاع البحر نفسه يتحرك ويحمل القارات معه أثناء تمدده من محور صدع مركزي . [ 86 ] [ 87 ] تُعرف هذه الظاهرة اليوم باسم تكتونية الصفائح . في المواقع التي تتباعد فيها صفيحتان، عند سلاسل منتصف المحيط، يتشكل قاع بحر جديد باستمرار أثناء تمدد قاع البحر. [ 88 ] في عام 1968، تم إطلاق سفينة الأبحاث الأوقيانوغرافية "غلومار تشالنجر" وبدأت برنامجًا استمر 15 عامًا، وهو برنامج الحفر في أعماق البحار . قدم هذا البرنامج بيانات حاسمة دعمت فرضية تمدد قاع البحر من خلال جمع عينات صخرية أكدت أنه كلما ابتعدنا عن سلسلة منتصف المحيط ، زادت قِدم الصخور. [ 89 ] [ 90 ]
↑ ميسمان، ف؛ ميدلبيرغ، ج؛ هيب، س (2006). "الاضطراب الحيوي: نظرة جديدة على فكرة داروين الأخيرة". اتجاهات في علم البيئة والتطور . 21 (12): 688-695 . doi : 10.1016/j.tree.2006.08.002 . PMID 16901581 .
1 2 3 4 ويلكنسون، مارشال ت.؛ ريتشاردز، بول ج.؛ همفريز، جيف س. (1 ديسمبر 2009). "شق الأرض: الآثار التربية والجيولوجية والبيئية للاضطراب الحيوي للتربة". مراجعات علوم الأرض . 97 (1): 257-272 . Bibcode : 2009ESRv...97..257W . doi : 10.1016/j.earscirev.2009.09.005 .
↑ شالر، ن.س، 1891، أصل وطبيعة التربة، في باول، ج.و، محرر، التقرير السنوي الثاني عشر لهيئة المسح الجيولوجي الأمريكية 1890-1891: واشنطن العاصمة، مكتب الطباعة الحكومي، ص 213-45.
↑ همفريز، جي إس، وميتشل، بي بي، 1983، تقييم أولي لدور الاضطراب الحيوي وغسل الأمطار على منحدرات التلال الرملية في حوض سيدني، في مجموعة الجيومورفولوجيا الأسترالية والنيوزيلندية، ص 66-80.
↑ راي، جي. كارلتون؛ ماكورميك-راي، جيري؛ بيرغ، بيتر؛ إبستين، هوارد إي. (2006). "فظ المحيط الهادئ: مُحَرِّك حيوي قاعي في بيرينجيا". مجلة علم الأحياء البحرية التجريبي والبيئة . 330 (1): 403-419 . doi : 10.1016/j.jembe.2005.12.043 .
↑ هوليستر، سي دي وهيزن، بي سي (1972) ["التأثيرات الجيولوجية لتيارات قاع المحيط: غرب شمال المحيط الأطلسي"]. في: جوردون، إيه إل، دراسات في علم المحيطات الفيزيائي ، جوردون وبريتش ساينس بابليشرز. ISBN9780677151700.
↑ مكاف، إنديانا؛ توشولك، برايان إي. (1986). "الترسبات العميقة التي تتحكم بها التيارات في غرب شمال المحيط الأطلسي". منطقة غرب شمال المحيط الأطلسي . أمريكا الشمالية: جيولوجيا أمريكا الشمالية. ص 451-468 . doi : 10.1130/dnag-gna-m.451 . ISBN0-8137-5202-7.
1 2 أوتشوا، خيسوس؛ وولاك، جانيت؛ غاردنر، مايكل هـ (2013). "معايير التمييز بين الصخور الطينية شبه البحرية والبحرية في توصيف عدم تجانس خزانات المياه العميقة". نشرة الجمعية الأمريكية لجيولوجيي البترول . 97 (10): 1785-1803 . Bibcode : 2013BAAPG..97.1785O . doi : 10.1306/04221312086 .
↑ ستو، د. أ. ف. (1994). "عمليات نقل الرواسب وترسيبها في أعماق البحار". في باي، ك. (محرر). عمليات نقل الرواسب وترسيبها . لندن: بلاكويل. ص 257-291 .
↑ أكسو، أ.إ؛ يشار، د؛ مودي، ب.ج (1995). "أصل الرواسب شبه البحرية المتأخرة من العصر الجليدي إلى الهولوسين في بحر إيجة: علم المعادن الطينية والتصلب الكربوني". الجيولوجيا البحرية . 123 ( 1-2 ): 33-59 . Bibcode : 1995MGeol.123...33A . doi : 10.1016/0025-3227(95)80003-T .
↑ ويدون، جي بي (1986). "ترسيب الجرف القاري شبه البحري والدورات المناخية: العصر الجوراسي القاعدي (اللياس الأزرق) في جنوب بريطانيا". رسائل علوم الأرض والكواكب . 76 ( 3-4 ): 321-335 . Bibcode : 1986E & PSL..76..321W . doi : 10.1016/0012-821X(86)90083-X .
↑ بوما، أرنولد هـ. (1962) علم الرسوبيات لبعض رواسب الفليش: نهج بياني لتفسير السحنات شركة النشر إلسيفير.
↑ واسيليف، ماغي (2006) "كوكوليثوفور" ، تي آرا - موسوعة نيوزيلندا . تاريخ الوصول: 2 نوفمبر 2019.
↑ روست، ب. وريبيسيل، يو. (2004) "الكوكوليثوفورات والمضخة البيولوجية: استجابات للتغيرات البيئية". في: الكوكوليثوفورات: من العمليات الجزيئية إلى التأثير العالمي ، الصفحات 99-125، سبرينغر. ISBN9783662062784.
↑ جامعة واشنطن في سانت لويس (27 أغسطس 2020). "دراسة للنيازك تشير إلى أن الأرض ربما كانت رطبة منذ نشأتها - نيازك الكوندريت الإينستاتيتية، التي كانت تُعتبر "جافة"، تحتوي على كمية من الماء تكفي لملء المحيطات - وأكثر من ذلك" . يوريك أليرت! . مؤرشف من الأصل في 30 أكتوبر 2020. تم الاطلاع عليه في 28 أغسطس 2020 .
↑ هيرتويك، ج؛ ليبزيت، ج (2007). "بنى الاضطراب الحيوي للديدان الحلقية في البيئات البحرية الضحلة الحديثة ونظائرها لآثار مجموعة كوندريت". علم الجغرافيا القديمة، علم المناخ القديم، علم البيئة القديمة . 245 (3): 382-389 . Bibcode : 2007PPP...245..382H . doi : 10.1016/j.palaeo.2006.09.001 .
↑ ديل، أ. و. (2016). "نموذج لدورة الفوسفور الميكروبية في الرواسب البحرية المضطربة بيولوجيًا: أهميته لدفن الفوسفور في العصر الباليوزوي المبكر". مجلة جيوكيميكا إت كوزموكيميكا أكتا . 189 : 251-268 . Bibcode : 2016GeCoA.189..251D . doi : 10.1016/j.gca.2016.05.046 . hdl : 10871/23490 .
1 2 إيزلي، لورين (1946). "الأعماق العظيمة" . الرحلة الهائلة ( طبعة 1959). الولايات المتحدة: كتب فينتج. ص 38-41 . ISBN0-394-70157-7.{{cite book}}عدم توافق رقم ISBN / التاريخ ( مساعدة )
↑ "سفينة إتش إم إس تشالنجر: العلوم" . حوض أسماك بيرش. مؤرشف من الأصل في 26 يناير 2013. تم الاطلاع عليه في 3 ديسمبر 2013 .