الصخور (الجيولوجيا)

الصخور النارية (المشتقة من الكلمة اللاتينية igneus ، وتعني النار ، من ignis التي تعني النار ) ^{[ 9 ]} تتكون من خلال تبريد وتصلب الصهارة أو الحمم البركانية . قد تنشأ هذه الصهارة من انصهار جزئي لصخور موجودة مسبقًا في وشاح الكوكب أو قشرته . عادةً، يحدث انصهار الصخور نتيجةً لواحدة أو أكثر من ثلاث عمليات: ارتفاع درجة الحرارة ^، أو انخفاض الضغط، أو تغير في التركيب. ^{[ 10 ] :} 591-599

تنقسم الصخور النارية إلى فئتين رئيسيتين:

• تنتج الصخور البلوتونية أو المتداخلة عندما تبرد الصهارة وتتبلور ببطء داخل قشرة الأرض . ومن الأمثلة الشائعة على هذا النوع الجرانيت .
• تنتج الصخور البركانية أو السطحية عن وصول الصهارة إلى السطح إما على شكل حمم بركانية أو مقذوفات متفتتة ، مكونة معادن مثل الخفاف أو البازلت . ^{[ 5 ]}

تزداد نسبة السيليكا في الصهارة كلما صعدت نحو سطح الأرض، وهي عملية تُعرف بتمايز الصهارة . يحدث هذا لسببين: أولهما أن المعادن منخفضة السيليكا تتبلور من الصهارة عند بدء تبريدها ( سلسلة تفاعلات بوين )، وثانيهما أن الصهارة تستوعب بعض صخور القشرة الأرضية التي تصعد عبرها ( الصخور المحيطة )، وهذه الصخور عادةً ما تكون غنية بالسيليكا. لذا، يُعد محتوى السيليكا أهم معيار كيميائي لتصنيف الصخور النارية. ^{[ 7 ]} ويأتي محتوى أكاسيد المعادن القلوية في المرتبة الثانية من حيث الأهمية. ^{[ 11 ]}

يشكل الصخور النارية حوالي 65% من حجم قشرة الأرض. ومن هذه الصخور، 66% بازلت وجابرو ، و16% جرانيت، و17% جرانو ديوريت وديوريت . أما السيانيت فلا يشكل سوى 0.6%، والصخور فوق المافية 0.3% . تتكون القشرة المحيطية من 99% بازلت، وهو صخر ناري ذو تركيب مافي . بينما يهيمن الجرانيت والصخور المشابهة، المعروفة بالجرانيتويدات ، على القشرة القارية . ^{[ 12 ] [ 13 ]}

تتشكل الصخور الرسوبية على سطح الأرض نتيجة تراكم وتصلب شظايا الصخور والمعادن والكائنات الحية القديمة ^{[ 14 ]،} أو نتيجة ترسبات كيميائية ونمو عضوي في الماء ( الترسيب ). تؤدي هذه العملية إلى ترسب وتراكم الرواسب الفتاتية (قطع الصخور) أو الجزيئات العضوية ( الفتات )، أو إلى ترسب المعادن كيميائيًا ( المتبخرات ) من المحلول . ثم تخضع المادة الجزيئية للضغط والتصلب عند درجات حرارة وضغوط معتدلة ( التحول الصخري ). ^{[ 5 ] : 265-280 [ 15 ] : 147-154}

قبل ترسبها، تتشكل الرواسب بفعل تجوية الصخور السابقة بفعل التعرية في منطقة المصدر، ثم تُنقل إلى مكان الترسيب بواسطة الماء أو الرياح أو الجليد أو الانزلاقات الأرضية أو الأنهار الجليدية (عوامل التعرية ). ^{[ 5 ]} يتكون حوالي 7.9% من حجم القشرة الأرضية من الصخور الرسوبية، 82% منها طين صفحي، بينما يتكون الباقي من 6% حجر جيري و12% حجر رملي وأركوز . [ ^{13 ] غالبًا} ما تحتوي الصخور الرسوبية على أحافير . تتشكل الصخور الرسوبية تحت تأثير الجاذبية، وتترسب عادةً في طبقات أفقية أو شبه أفقية ، وقد يُشار إليها بالصخور الطبقية. ^{[ 16 ]}

يمكن تصنيف الرواسب وجزيئات الصخور الرسوبية الفتاتية بشكلٍ أدق حسب حجم الحبيبات . أصغر الرواسب هي الطين ، يليه الطمي ، ثم الرمل ، وأخيرًا الحصى . وتتضمن بعض الأنظمة الحصى والصخور الكبيرة كوحدات قياس. ^{[ 17 ]}

تتشكل الصخور المتحولة نتيجة تعرض أي نوع من الصخور - سواء كانت صخورًا رسوبية أو نارية أو صخورًا متحولة أقدم - لظروف حرارية وضغطية مختلفة عن تلك التي تشكلت فيها الصخور الأصلية. تُسمى هذه العملية بالتحول ، أي "تغير الشكل". وينتج عن ذلك تغير جذري في الخصائص الفيزيائية والكيميائية للصخر. تتحول الصخرة الأصلية، المعروفة باسم الصخرة الأم ، إلى أنواع معدنية أخرى أو أشكال أخرى من نفس المعادن، عن طريق إعادة التبلور . ^{[ 5 ]} تكون درجات الحرارة والضغوط اللازمة لهذه العملية دائمًا أعلى من تلك الموجودة على سطح الأرض: درجات حرارة أعلى من 150 إلى 200 درجة مئوية وضغوط أعلى من 1500 بار. ^{[ 18 ]} يحدث هذا، على سبيل المثال، عند اصطدام الصفائح القارية . ^{[ 19 ] : 31-33، 134-139.} تشكل الصخور المتحولة 27.4% من حجم القشرة الأرضية. ^{[ 13 ]}  

تُصنَّف الصخور المتحولة إلى ثلاث فئات رئيسية بناءً على آلية تكوينها. يحدث التحول التماسي نتيجةً لتداخل الصهارة وتسخينها للصخور المحيطة، وهو تحولٌ تهيمن عليه الحرارة. أما التحول الضغطي فيحدث عندما تُدفن الرواسب في أعماق الأرض، حيث يكون الضغط هو العامل المهيمن، بينما تلعب الحرارة دورًا أقل. يُطلق على هذا النوع من التحول اسم التحول الدفني، ويمكن أن ينتج عنه صخورٌ مثل اليشم . وعندما يلعب كلٌّ من الحرارة والضغط دورًا في هذه الآلية، يُطلق عليها اسم التحول الإقليمي. ويُلاحظ هذا النوع عادةً في مناطق تكوين الجبال. ^{[ 7 ]}

تُقسم الصخور المتحولة، بحسب بنيتها، إلى فئتين رئيسيتين. تُسمى الصخور ذات النسيج المتورق بالصخور المتورقة ، أما ما تبقى منها فيُسمى بالصخور غير المتورقة. ويُحدد اسم الصخرة بناءً على أنواع المعادن الموجودة فيها. فالصخور الشيستية هي صخور متورقة تتكون أساسًا من معادن صفائحية مثل الميكا . أما صخور النيس فتتميز بوجود طبقات مرئية متفاوتة في درجة سطوعها ، ومن الأمثلة الشائعة عليها نيس الجرانيت. ومن أنواع الصخور المتورقة الأخرى: الأردواز ، والفيليت ، والميلونيت . ومن الأمثلة الشائعة على الصخور المتحولة غير المتورقة: الرخام ، والحجر الصابوني ، والسربنتين . ويضم هذا الفرع الكوارتزيت - وهو شكل متحول من الحجر الرملي - والهورنفلس . ^{[ 7 ]}

الصخور البشرية هي صخور اصطناعية أو مُعاد تشكيلها بفعل النشاط البشري. يُعرف الخرسانة بأنها صخرة من صنع الإنسان تتكون من صخور طبيعية ومُعالجة، وقد طُوّرت منذ عهد روما القديمة . ^{[ 23 ]} يمكن أيضًا تعديل الصخور بمواد أخرى لتكوين أشكال جديدة، مثل جرانيت الإيبوكسي . ^{[ 24 ]} كما طُوّرت أحجار اصطناعية ، مثل حجر كواد . ^{[ 25 ]} اقترح الجيولوجي جيمس ر. أندروود تصنيف الصخور البشرية كفئة رابعة من الصخور إلى جانب الصخور النارية والرسوبية والمتحولة. ^{[ 26 ]}

تتفاوت الصخور بشكل كبير في صلابتها، من الكوارتزيت الذي يتمتع بقوة شد تتجاوز 300 ميجا باسكال ^{[ 27 ]} إلى الصخور الرسوبية اللينة لدرجة أنها تتفتت بالأصابع (أي أنها هشة ). ^{[ 28 ]} (للمقارنة، تبلغ قوة شد الفولاذ الإنشائي حوالي 350 ميجا باسكال. ^{[ 29 ]} ) وقد استُخرجت الصخور الرسوبية اللينة نسبيًا وسهلة التشكيل لأغراض البناء منذ عام 4000 قبل الميلاد في مصر، ^{[ 30 ]} واستُخدم الحجر لبناء التحصينات في منغوليا الداخلية منذ عام 2800 قبل الميلاد. ^{[ 31 ]} ويُعد التوف الصخري اللين شائعًا في إيطاليا، وقد استخدمه الرومان في العديد من المباني والجسور. ^{[ 32 ]} كما استُخدم الحجر الجيري على نطاق واسع في البناء خلال العصور الوسطى في أوروبا ^{[ 33 ]} وظل شائعًا حتى القرن العشرين. ^{[ 34 ]}

التعدين هو استخراج المعادن الثمينة أو غيرها من المواد الجيولوجية من باطن الأرض، من جسم خام أو عرق أو طبقة . ^{[ 35 ]} يشمل المصطلح أيضًا إزالة التربة. تشمل المواد المستخرجة من التعدين المعادن الأساسية ، والمعادن النفيسة ، والحديد ، واليورانيوم ، والفحم ، والماس ، والحجر الجيري ، والصخر الزيتي ، والملح الصخري ، والبوتاس ، ومواد البناء ، وأحجار البناء . يُعد التعدين ضروريًا للحصول على أي مادة لا يمكن زراعتها من خلال العمليات الزراعية ، أو إنتاجها صناعيًا في المختبر أو المصنع . يشمل التعدين بمعناه الأوسع استخراج أي مورد (مثل البترول ، والغاز الطبيعي ، والملح ، أو حتى الماء ) من باطن الأرض. ^{[ 36 ]}

يُمارس استخراج الصخور والمعادن منذ عصور ما قبل التاريخ . وتشمل عمليات التعدين الحديثة التنقيب عن رواسب المعادن، وتحليل إمكانية الربح من منجم مُقترح، واستخراج المواد المطلوبة، وأخيرًا استصلاح الأرض لتجهيزها لاستخدامات أخرى بعد توقف التعدين. ^{[ 37 ]}

قد تُخلّف عمليات التعدين آثارًا سلبية على البيئة، سواءً أثناء عمليات التعدين أو لسنوات بعد توقفها. وقد دفعت هذه الآثار المحتملة معظم دول العالم إلى تبني لوائح لإدارة الآثار السلبية لعمليات التعدين. ^{[ 38 ]}

استُخدمت الأدوات الحجرية لملايين السنين من قِبل البشر وأشباه البشر الأوائل . وشهد العصر الحجري استخدامًا واسع النطاق للأدوات الحجرية. ^{[ 39 ]} كانت أدوات العصر الحجري المبكر بسيطة، مثل أحجار الطرق والرقائق الحادة. أما أدوات العصر الحجري الأوسط، فكانت تتميز برؤوس حادة تُستخدم كرؤوس مقذوفات ، أو مخارز، أو مكاشط . بينما تطورت أدوات العصر الحجري المتأخر بفضل الحرفية العالية والهويات الثقافية المتميزة. ^{[ 40 ]} وقد حلت الأدوات النحاسية والبرونزية محل الأدوات الحجرية إلى حد كبير بعد تطور علم المعادن .