مصادر الرواسب

مصادر الصخور الرسوبية او الأصل،  ويُعرف أيضًا باسم الإسناد الجغرافي، في مجال الجيولوجيا يشير إلى مصادر أو منشأ الجسيمات الموجودة في الرواسب والصخور الرسوبية. تتعرض الصخور المتحولة والنارية لعمليات التجوية والتعرية، حيث تتفتت إلى رواسب ضمن دورة الصخور. تُنقل هذه الرواسب بواسطة الرياح أو الماء أو الجليد أو الجاذبية، قبل أن تترسب في طبقات أفقية. ومع تراكم المزيد من الرواسب مع مرور الوقت، تُغطى الطبقات الأقدم وتتعرض للضغط، ثم تلتحم في نهاية المطاف لتكوّن صخرًا جديدًا.

تشير الأبحاث الحديثة حول أصل الصخور في الجيولوجيا تحديدًا إلى تطبيق التحليلات التركيبية لتحديد مصادر الرواسب. وغالبًا ما يُستخدم ذلك جنبًا إلى جنب مع دراسة تاريخ الانكشاف، والنمذجة المستقبلية للأنظمة الأرضية القديمة، وتفسير شبكات التصريف وتطورها. مجتمعة، تساعد هذه الطرق في توصيف رحلة الرواسب الفتاتية من المناطق الجبلية إلى أحواض الترسيب. الرواسب التي تُحلل لمعرفة أصلها توضح التاريخ التكتوني، والجغرافي القديم، والمناخي القديم.

تُجرى دراسات مصادر الرواسب للإجابة عن أسئلة علمية مثل تاريخ نمو القشرة القارية، وتاريخ تصادم الصفائح التكتونية الهندية والآسيوية، وشدة الرياح الموسمية الآسيوية، وانكشاف جبال الهيمالايا.

 الخلفية 

 الأصل اللغوي 
مصادر الرواسب (من الكلمة الفرنسية provenir التي تعني "ينبع من/يأتي من") تصف بالتفصيل تاريخ كائن معين من حيث الإنشاء والملكية والحيازة والموقع. يُستخدم هذا المصطلح عادةً من قبل مؤرخي الفن والمؤرشفين، حيث يُستعان بهم للتحقق من أصالة عمل فني أو وثيقة أو أي كائن ذي أهمية.

 التاريخ 
تشمل دراسة مصادر الرواسب الرسوبية عدة تخصصات جيولوجية، منها علم المعادن، وكيمياء الأرض، وعلم تزمين الأرض، وعلم الرواسب، وعلم الصخور. تطورت طرق دراسة مصادر الرواسب بالتوازي مع تطور هذه التخصصات الرئيسية في الجيولوجيا.

اعتمدت أولى الدراسات حول مصادر الرواسب على تحليل التيارات القديمة والتحليل الوصفي للصخور (أي تكوين وملمس الحجر الرملي والحصى). في سبعينيات القرن العشرين، توسعت الدراسات لتشمل البيئات التكتونية (مثل أقواس الماغما، والأحزمة التصادمية، والكتل القارية) باستخدام تركيب الحجر الرملي. وبالمثل، استُخدمت تقنيات الكيمياء الجيولوجية لصخور كاملة لتفسير مصادر الرواسب وربط التواقيع الكيميائية بالصخور المصدرية والبيئات التكتونية.

في ثمانينيات القرن العشرين، استمرت التطورات في الأساليب الكيميائية والنظيرية الدقيقة، حيث أتاحت تقنيات مثل مطيافية كتلة مزودة ببلازما مقترنة بالحث (ICP-MS) ومسبار الأيونات عالي الدقة (SHRIMP) للباحثين تحليل حبيبات المعادن المفردة.

 الغاية 
الهدف من دراسات مصادر الرواسب الرسوبية هو إعادة بناء وتفسير تاريخ الرواسب بدءًا من الصخور الأم في منطقة المصدر وصولًا إلى الرواسب في موقع الدفن، وذلك من خلال دراسة تركيب وملمس الرواسب. كما أن تحليل مصادر الرواسب الرسوبية يُعد أداة قوية لتتبع تطور المنظر الطبيعي وتغير مسارات انتقال الرواسب عبر الزمن.

في كتاب "علم الصخور الرسوبية" (1992)، حدد بوغز أربعة أهداف رئيسية لدراسات مصادر الرواسب على النحو الآتي:

 تحديد مصدر أو مصادر الجسيمات التي تتكون منها الصخور
 آليات التعرية والنقل التي نقلت الجسيمات من مناطق المصدر إلى مواقع الترسيب
 بيئة الترسيب والعمليات المسؤولة عن ترسيب الجسيمات (أي البيئة الترسيبية)
 الظروف الفيزيائية والكيميائية لبيئة الدفن والتغيرات التحويرية التي تطرأ على الرواسب السيليكلستيكية أثناء الدفن والرفع

 مسار الرواسب 

 المصدر 
جميع الصخور المكشوفة تتعرض للتجوية الفيزيائية أو الكيميائية، حيث تتفتت إلى رواسب دقيقة الحبيبات. يمكن أن تكون الصخور النارية والرسوبية والمتحولة جميعها مصادر للرواسب الفتاتية.

 النقل 
تصغير|توزيع الرواسب الفتاتية (الحتات)
تُنقل الصخور من المناطق الأعلى إلى المناطق الأدنى، حيث تنتقل الصخور المصدرية والرواسب الفتاتية بواسطة الجاذبية أو الماء أو الرياح أو حركة الجليد. تؤدي عملية النقل إلى تكسير الصخور إلى جزيئات أصغر بسبب الاحتكاك الفيزيائي، بدءًا من حجم الجلاميد وصولًا إلى الرمل أو حتى الطين. في الوقت ذاته، يمكن أن تتغير المعادن داخل الرواسب كيميائيًا، ولا يبقى إلا المعادن الأكثر مقاومة للتجوية الكيميائية (مثل المعادن فائقة الاستقرار كالزركون والتورمالين والروتيل). أثناء النقل، يمكن أن تُفرز المعادن حسب كثافتها، لذا تنتقل المعادن الخفيفة مثل الكوارتز والميكا بشكل أسرع وأبعد من المعادن الثقيلة مثل الزركون والتورمالين.

 التراكم 
بعد قطع مسافة معينة من النقل، تصل الرواسب الفتاتية إلى حوض ترسيبي وتتراكم في مكان واحد. مع استمرار تراكم الرواسب، تُدفن الرواسب في مستويات أعمق وتخضع لعمليات التغير التحويري، مما يؤدي إلى تحول الرواسب المنفصلة إلى صخور رسوبية (مثل الرصيص، والحجر الرملي، والصخور الطينية، والحجر الجيري، وغيرها)، بالإضافة إلى بعض الصخور المتحولة (مثل الكوارتزيت) التي نشأت من الصخور الرسوبية. عندما تتعرض الرواسب للتجوية والتعرية في سلاسل الجبال، يمكن أن تحملها الجداول وتُرسب على ضفاف الأنهار كرمال نهرية. ويمكن أيضًا نقل وتراكم الرواسب الفتاتية في أحواض أمامية ومراوح بحرية عميقة. يمكن جمع السجل الفتاتي من جميع هذه المواقع واستخدامه في دراسات مصادر الرواسب.
+أمثلة على الرواسب الفتاتيةنوع الراسب الفتاتيالبيئة الترسيبيةالموقعالإحداثياتالمصدررمال اللُّوسراسب طفاليهضبة اللوسأباتيت فتاتيهامش قاريالحدود الشرقية لجرينلاندالزركون الفتاتيالنهر الحديثالنهر الأحمرالمعادن الثقيلةإسفين تراكميجنوب وسط ألاسكاالزركون الفتاتيهامش قاري سلبي قديم صفيحة لاساالزركون الفتاتيحوض أمامينيبال حوض الهيمالاي

 إعادة تدوير الرواسب الفتاتية 
بعد تعرض الرواسب الفتاتية للتعرية من منطقة المصدر، تنتقل وتترسب في الأنهار أو الأحواض الأمامية أو السهول الفيضية. بعد ذلك، يمكن أن تتعرض هذه الرواسب للتعرية مرة أخرى وتنقل نتيجة الفيضانات أو أحداث تعرية أخرى. تعرف هذه العملية باسم إعادة تدوير الرواسب الفتاتية، وقد تمثل تحدياً في دراسات مصادر الرواسب. فعلى سبيل المثال، أعمار الزركون باستخدام طريقة اليورانيوم-رصاص غالباً ما تعكس زمن تبلور الزركون عند درجة حرارة تقارب ٧٥٠ درجة مئوية. يتميز الزركون بمقاومته الشديدة للتآكل الفيزيائي والتجوية الكيميائية، لذا يمكن لحبيبات الزركون أن تبقى سليمة خلال عدة دورات من إعادة التدوير. يعني ذلك أنه إذا أُعيد تدوير حبة الزركون من حوض أمامي وليس من منطقة المصدر الأصلية في سلسلة الجبال، فإنها ستفقد معلومات إعادة التدوير ولن يشير السجل الفتاتي إلى الحوض الأمامي كمصدر، بل إلى سلسلة الجبال القديمة كمصدر رئيسي. ولتفادي هذه المشكلة، يمكن جمع العينات بالقرب من واجهة الجبل، في المناطق التي لا يوجد فيها تخزين للرواسب الفتاتية في أعلى التيار.

 طرق مصادر الرواسب 
بشكل عام، يمكن تصنيف طرق مصادر الرواسب إلى فئتين: الطرق البتروغرافية (علم الصخور) والطرق الكيميائية الجيولوجية.

 الطرق البتروغرافية 
من أمثلة الطرق البتروغرافية: مخطط QFL الثلاثي (مرو، فلسبار، ليثيك)، تراكيب المعادن الثقيلة مثل مؤشر الأباتيت–التورمالين، مؤشر بجادي–الزركون، تراكيب المعادن الطينية ودرجة تبلور الإيليت، الأحافير المعاد تدويرها وعلم حبوب اللقاح، وخصائص المغناطيسية الكتلية.

 الطرق الكيميائية الجيولوجية 
من أمثلة الطرق الكيميائية الجيولوجية: تأريخ الزركون بطريقة اليورانيوم-رصاص بالإضافة إلى نظائر الهفنيوم، تتبع الشقوق في الزركون، تتبع الشقوق في الأباتيت، نظائر النيوديميوم والسترونشيوم في الرواسب الكتلية، كيمياء العقيق، كيمياء البيروكسين، وكيمياء الأمفيبول. انظر الجدول الملخص أدناه لأنواع طرق مصادر الرواسب المختلفة.

 الصفائح التكتونية 
تتيح هذه الطريقة ربط تركيب الحجر الرملي بالبيئة التكتونية. وقد وصفت هذه الطريقة في ورقة ديكنسون وسوزيك سنة 1979.

 حل مشاكل مصادر الرواسب من خلال تأريخ المعادن الفتاتية 
تصغير|مثال على مخطط احتمالية العمر النسبي طريقة اليورانيوم-رصاص.
يستخدم علم تزمين الأرض و لحل مشاكل مصادر الرواسب والمشاكل التكتونية. تشمل المعادن الفتاتية المستخدمة في هذه الطريقة الزركون والمونازيت والمسكوفيت والأباتيت. تشير الأعمار التي حُددت من هذه المعادن إلى توقيت التبلور وحدوث العديد من الأحداث التكتونية-الحرارية. تعتمد هذه الطريقة على الاعتبارات التالية: (1) مناطق المصدر تتميز بصخور لها تاريخ تكتوني مختلف مسجل في أعمار تبلور وتبرد مميزة؛ (2) الصخور المصدرية تحتوي على المعدن المختار؛ (3) المعدن الفتاتي مثل الزركون يتميز باستقراره الفائق، مما يجعله قادراً على البقاء خلال مراحل متعددة من التجوية الفيزيائية والكيميائية والتعرية والترسيب. هذه الخاصية تجعل المعادن الفتاتية مثالية لتسجيل تاريخ طويل من التبلور في مناطق المصدر ذات التعقيد التكتوني.

الرسم البياني إلى اليمين هو مثال لمخطط احتمالية الأعمار النسبية بطريقة اليورانيوم-رصاص. يظهر المخطط العلوي توزيع أعمار الزركون الفتاتي في حوض أمامي، بينما يظهر المخطط السفلي توزيع أعمار الزركون في منطقة المصدر (الهيمالايا). في المخططات، n هو عدد حبيبات الزركون التي تم تحليلها. فمثلاً، في تكوين أميلي، تم تحليل ٧٤ حبة زركون. وفي منطقة المصدر (المقسمة إلى ثلاثة مستويات تكتونية: هيمالايا التثيان، الهيمالايا العليا، والهيمالايا السفلى)، تم تحليل ٩٦٢، ٤٠٩ و٦٦٦ حبة على التوالي. عند مقارنة سجل الحوض الأمامي بسجل منطقة المصدر، نجد أن تكوين أميلي يشبه توزيع الأعمار في الهيمالايا السفلى، إذ يحتوي على نحو ٢٠ حبة ذات عمر يقارب ١٨٠٠ مليون سنة (حقبة الطلائع القديمة) ونحو ١٦ حبة بعمر يقارب ٢٦٠٠ مليون سنة (الدهر السحيق). وبهذا يمكن تفسير أن الرواسب في تكوين أميلي مصدرها الرئيسي هو الهيمالايا السفلى، وأن الصخور ذات الأعمار الباليوبرتيروزوية (حقبة الطلائع القديمة) والأركية مصدرها الدرع الهندي. إذ تصطدم الصفيحة الهندية مع التيبت، وتتشوه صخور الدرع الهندي وتندمج في حزام الدفع الهملايا (مثل تسلسل الهيمالايا السفلى)، ثم تتعرض للتعرية وتترسب في الحوض الأمامي.تصغير|مثال على مخططات بيانات النظائر النيوديميوم والسترونشيوم المستخدمة في دراسات تحديد المصدراُجري تأريخ الزركون بطريقة اليورانيوم-رصاص باستخدام مطيافية كتلة مزودة ببلازما مقترنة بالحث بعد الحفر بالليزر.

 النيوديميوم والسترونشيوم في الرواسب الكتلية 
تُستخدم خصائص نظام النظائر المشعة الساماريوم–النيوديميوم لتقدير أعمار الصخور المصدرية للرواسب، وقد استُخدم النظام في دراسات مصادر الرواسب. ينتج النظير ^143_Nd من تحلل ألفا للنظير ^147_Sm وله نصف عمر يبلغ 1.06x1011 سنة. يتغير معدل ^143_Nd/^144_Nd نتيجة تحلل ^147_Sm. الآن، نسبة Sm/Nd في الغلاف الأرضي أعلى منها في القشرة، كما أن معدل ^143_Nd/^144_Nd أعلى أيضاً في الغلاف الأرضي مقارنة بالقشرة. ويُعبر عن معدل ^143_Nd/^144_Nd بصيغة εNd (دي باولو وواسر بور 1976).

,

حيث تشير CHUR إلى خزان الكوندريت. إذًا، εNd هي دالة للزمن (T).

توضّح الرسوم البيانية تطوّر نظائر النيوديميوم في الغلاف الأرضي والقشرة. يظهر الخط الغامق في المخطط العلوي تطور الأرض الكلية أو CHUR، بينما يظهر المخطط السفلي تطوّر الأرض الكلية (CHUR) في القشرة والغلاف الأرضي؛ ويُحول معدل ^143_Nd/^144_Nd إلى εNd. عادةً ما تقع قيم الصخور في نطاق من -20 إلى +10. يمكن ربط القيمة المحسوبة للصخور بمصادرها لإجراء دراسات مصادر الرواسب. بالإضافة إلى ذلك، استُخدمت نظائر السترونشيوم والنيوديميوم لدراسة مصادر الرواسب وشدة التجوية. النيوديميوم غالباً لا يتأثر بعمليات التجوية، بينما تتأثر قيمة ^86_Sr/^87_Sr بشكل أكبر بالتجوية الكيميائية.

 طرق التحليل والأجهزة 
يمين|تصغير|مسبار أيوني دقيق عالي الحساسية والدقة (SHRIMP II) في جامعة كيرتن، غرب أستراليا
اختيار الأجهزة وطرق دراسة مصادر الرواسب يعتمد على حجم الحبيبات. بالنسبة للرصيص والحصى الكبيرة، حيث يُحفظ التكون الترتيبي الأصلي للمعادن، يمكن استخدام جميع طرق التحليل تقريبًا. أما بالنسبة للرواسب الدقيقة الحبيبات، حيث يُحتمل فقدان معلومات التكون الترتيبي، فلا تكون مناسبة إلا مجموعة محدودة من طرق التحليل.

تتبع منهجيات الحصول على البيانات لدراسة مصادر الرواسب ثلاثة أقسام: (١) تحليل التركيب الكلي لاستخلاص المعلومات البتروغرافية والمعدنية والكيميائية؛ (٢) تحليل مجموعات معينة من المعادن مثل المعادن الثقيلة؛ (٣) تحليل الحبيبة المعدنية المفردة من حيث الخصائص الشكلية والكيميائية والنظيرية.

في تحليل التركيب الكلي، تُسحق العينات وتُطحن وتُفتت أو تُذاب، ثم تُقاس العناصر الرئيسية والأثرية وعناصر الأرض النادرة باستخدام طرق مثل مطيافية الامتصاص الذري (AAS)، وفلورية الأشعة السينية (XRF)، والتحليل بالتنشيط النيوتروني (NAA)، وغيرها.

الرواسب الرملية الحبيبة تُحلل بطرق الحبيبة المفردة، وتنقسم هذه الطرق إلى ثلاث مجموعات:

 تقنيات الملاحظة المجهرية الشكلية، وتُستخدم لملاحظة الشكل واللون والبُنى الداخلية للمعادن، مثل المجهر الإلكتروني الماسح (SEM) وكاشف اللمعان الكاثودي (CL).
 تقنيات الكيمياء التحليلية لحبيبة مفردة، وتستخدم لتحديد التركيب الكيميائي والتغيرات داخل المعادن، مثل مطيافية كتلة مزودة ببلازما مقترنة بالحث (ICP-MS).
 التأريخ الإشعاعي لحبيبة معدنية مفردة، وهي طريقة تُحدد خصائص تزمين الأرض وتحديد العمر الحراري للمعادن، مثل تأريخ اليورانيوم-رصاص SHRIMP وتأريخ بنظائر أرجون-أرجون.

 التطبيقات 
تُستخدم طرق دراسة مصادر الرواسب في صناعة النفط والغاز. العلاقات بين مصادر الرواسب والأحواض ذات أهمية كبيرة للاستكشاف الهيدروكربوني، إذ أن الهياكل الرملية ذات التراكيب الفتاتية المختلفة تتفاعل بطرق متباينة مع التحوير، وبالتالي تظهر اتجاهات مختلفة في انخفاض المسامية مع زيادة عمق الدفن.

يسهم الجمع بين عدة طرق لدراسة مصادر الرواسب (مثل وصف الصخور، وتحليل المعادن الثقيلة، وكيمياء المعادن، وكيمياء الصخور الكاملة، وعلم تزمين الأرض، وتحليل احتجاز التصريف) في تقديم رؤى مهمة لاستكشاف وإنتاج الهيدروكربونات. في مرحلة الاستكشاف، تساعد دراسات مصادر الرواسب في تعزيز فهم توزيع المكامن وجودتها. أما في مرحلة التطوير، فتُستخدم التقنيات المعدنية والكيميائية لتقدير تقسيم المكامن وربط الطبقات الاستراتيغرافية. إضافة إلى ذلك، تُستخدم تقنيات مصادر الرواسب في مرحلة الإنتاج أيضاً، حيث تُستخدم لتقييم تباينات النفاذية ومعدلات انخفاض إنتاج الآبار الناتجة عن التغير المكاني في التحوير والبيئات الترسيبية.

 انظر أيضاً 

 تحديد العمر باستخدام اليورانيوم والرصاص
 علم الصخور
 علم المعادن

 المراجع 

 روابط خارجية 

 مركز أريزونا ليزركرون، قسم علوم الأرض، جامعة أريزونا
 الأجهزة والتحليلات الجيوكيميائية
 إعداد العينات بواسطة مختبر UCLA SIM
 التحول الصخري وجودة الخزانات - من إنتاج شركة شلمبرجير

تصنيف:صخور رسوبية
تصنيف:علم الأرض
تصنيف:علم الرواسب