logo

logo

logo

logo

logo

الرمل الكوارتزي

رمل كوارتزي

-- - --

الرمل الكوارتزي

 

الرمال sands تراكم عشوائي لقطع صغيرة من الصخور، تراوح أبعاد حباتها بين 0.063 و2مم على مقياس ونتورث. وتقسم الرمال حسب نشأتها، إلى ثلاث مجموعات رئيسة:

ـ الرمال القارية terrigenous sands: وتنتج من تجوية الصخور السابقة التكوين وتفتتها حيث تقوم السوائب المتحركة بحملها ونقلها إلى أحواض الترسيب.

ـ الرمال الكربوناتية carbonate sands: وهي بحرية المنشأ ومؤلفة من جسيمات كربوناتية تتشكل داخل حوض الترسيب (سرئيات، هياكل مستحاثات، فتات كربوناتي) وهي ليست حطاماً متشكلاً من تفتيت الصخور السابقة التكوين.

ـ الرمال الفتاتية النارية pyroclastic sands : وتنتج من الانفجارات البركانية، وهي غنية بالحطام البركاني على شكل حتات ناري حقيقي أو قاري إذا جلب من أرض بركانية قديمة.

وأكثر هذه الرمال أهمية، من حيث التنوع والانتشار، الرمال القارية، وتشـغل تقريباً 30% من الغطاء الرسوبي في القشرة الأرضية وتتوضّع بمعدلات مختلفة، في كافة البيئات الترسيبية، لذلك ستتركز الدراسة التالية عليها.

خصائصه العامة

تندرج الرمال الكوارتزية ضمن مجموعة الرمال القارية وتشكل الجزء الأعظم منها. وتتصف بنسيج texture وبنية structure مختلفة تحدد خصائصها العامة، وهي من حيث القوام على نوعين: الرمال؛ وهي صخور مفككة غير مترابطة، وتتألف من حبات فتاتية لا يجمع بينها مادة لاحمة، والأحجار الرملية؛ وهي صخور مترابطة وتتألف من حبات فتاتية تجمعها مادة لاحمة.

 تركيبه الفلزي والكيميائي: تتكون الرمال الكوارتزية بشكل رئيس من فلز المرو (الكوارتز)، يليه في الأهمية فلزات الصُّفاح (الفلسبار)، ثم الفلزات الغضارية والميكا، بالإضافة إلى فلزات عَرَضية متنوعة أخرى. وتختلف نسب هذه المكونات من رمل لآخر تبعاً لعوامل عدة، أهمها الصخور الأمهات. وهكذا تتميز الرمال والصخور الرملية الكوارتزية من الناحية الكيميائية بسيطرة السيليكا SiO2 ثم الألومينا Al2O3 وأكاسيد الحديد Fe2O3.FeO.

ألوانه: تتصف الرمال والأحجار الرملية الكوارتزية عموماً بألوان فاتحة بيضاء، ونادراً ما تكون قاتمة نتيجة وجود فلز المغنيتيت أو المواد العضوية، وبنيّة أو حمراء صدئية عندما يكون الملاط حديدياً. أما الصخور الرملية الصُّفاحية فهي وردية اللّون أو حمراء، في حين تتلوّن الصخور الرملية الغلوكونيتية بألوان خضراء متنوعة.

خصائصه الحَبّية: تتصف الرمال الكوارتزية بمجموعة من الخصائص الحَبّية، تختلف باختلاف طبيعة صخور المصدر، وعوامل التجوية الفيزيائية أو الكيميائية، والنقل الريحي أو المائي، والترسيب القاري أو البحري.

- قياس الحبات: تقع الرمال الكوارتزية، بحسب التصانيف العالمية المعمول بها، ضمن عائلة الأرينيت arinite، إذ تتفاوت أبعاد حبـات الكوارتـز بيـن 0.63 و2مم. وتقسم الرمال والأحجار الرملية الكوارتزية، تبعاً لأبعادها، إلى خمس مجموعات حَبّية (الشـكل -1). ويتحدد البعد الحبي للرمل المفكك باستخدام مجموعة مناخل يوضع بعضها فوق بعض، متدرجة الفتحات من 2مم وما دون، أو من خلال دراسة الشرائح المجهرية بالنسبة للصخور الرملية المتماسكة.

   

 

الشكل (1) ترتيب تنازلي لأقطار فتحات المناخل بمقياس فاي f  والمليمترات

 

 

- أشكال الحبات: تأخذ حبات الكوارتز أشكالاً مختلفة، تتحدد بمعرفة درجة تَكَوُّر الحبات sphericity وتَدَوُّرها roundness، حيث يعبِّر التكوّر عن درجة اقتراب الحبة من الشكل الكروي تبعاً للنسبة بين المحاور الثلاثة الرئيسة للحبة. فهناك الحبات الكروية والقرصية والورقية والنصلية والقضيبية، أما التدوّر فيعبر عن درجة انحناء أركان الحبة. وبحسب مقياس التدور المعتمد عالمياً تقسم الحبات إلى حبات مزواة جداً، مزواة، تحت مزواة، تحت مستدير، مستدير، مستدير جداً (الشكل -2).

   

 

 

الشكل (2) مقياس استدارة الحبات

 

كما تتميز الحبات الكوارتزية بسطوح ملساء أو خشنة تحمل علامات مختلفة من الخطوط والخدوش والحفر والتضاريس. وقد تكون هذه السطوح كامدة ذات بريق معتم أو لامعة ذات بريق متألق. وتعكس الدراسة المفصلة للنسيج السطحي للحبات باستخدام المجهر الإلكتروني الماسح أصل هذه الحبات وتاريخها.

- التصنيف الحبي sorting: ويقصد به سيطرة مقياس حبي واحد. تبدي التجمّعات الرملية درجات مختلفة من التصنيف الحبي إذ يمكن أن تكون رديئة أو متوسطة أو جيدة التصنيف (الشكل -3)، ويحدد هذه الخاصة تداخل عوامل النقل والترسيب. وعامة تكون الرمال المتشكلة في المناطق المضطربة جيدة التآكل والتكوُّر والتصنيف الحبي، بينما تكون الرمال النهرية أسوأ من حيث الاهتراء والتصنيف نتيجة السرعات المختلفة للتيار المائي. والأسوأ من الرمال النهرية الرمال السَّيْلِية، ثم تأتي رمال كِعاب سفوح الجبال. أما الرمال البحرية العميقة فتبدي درجة تآكل وتكوّر عاليين ودرجة تصنيف متوسطة.

   

 

الشكل (3) التصنيف الحَبّي

 

 

التوزع الجغرافي للرمال والأحجار الرملية الكوارتزية

تتشكل الرمال والصخور الرملية في ظروف مختلفة وبفعل عوامل متباينة للغاية. وتتوضّع في البيئات الترسيبية كافة: القارية والبحرية والمختلطة بمواصفات تعكس خصائص هذه البيئات.

ففي البيئات القارية تنتشر الرمال الكوارتزية على نطاق واسع على شكل رواسب صحراوية ونهرية وبحيرية وجليدية.

وتشكل الرواسب الصحراوية سهولاً مسطحة من الرمال تصل مساحتها إلى 7500 كيلو متر مربع (سهل سليمة الرملي في الصحراء الليبية) وهي مكوّنة من غطاءات سمكها بضعة أقدام تستقر على المهد الصخري أو على شكل توضّعات متموجة (علامات النيم) تشبه بنيتها ظهور الحيتان. إلا أن أهم أشكال توضعاتها هي الكثبان الرملية الصحراوية والكثبان الرمليـة الشاطئيـة عند ضفاف الأحواض المائية، وهي أكمات رملية غير متناظرة وذات قمم حادة بأشكــال هلاليـة (برخانات) أو سيفية أو نجمية أو مستقيمة، تتوضّع الرمال الكوارتزية فيها على شكل طبقات متقاطعة cross bedding تراوح سماكتها بين بضعة أمتار وعشرات الأمتار، وقد تصل إلى 300م كما هي الحال في إيران.

أما الرواسب البحيرية فمحدودة الانتشار وضئيلة السماكة، ولها بنية الصخور الرملية البحرية، وتحوي عادة شوائب غضارية وحطامات مستحاثية.

وأما الرواسب النهرية فسيئة التآكل والتكور والتصنيف، مائلة التطبُّق، وتتوضّع على شكل أحزمة باتجاه مجرى وديان الأنهار أو عند المنعطفات النهرية .

وتتشكل الرواسب الجليدية نتيجة حت التوضعات المورينية واهترائها بمياه ذوبان الجليديات، وتتميز باصطفاء حبي جيد ونسبة اهتراء متوسطة وتطبُّق متقاطع سيلي أو نهري.

وفي البيئات المختلطة (الشاطئية) توجد الرمال الكوارتزية على هيئة أشرطة أو نطاقات خطية blankets ممتدة بشكل مواز لخط الشاطئ على مسافات قد تصل إلى 40كم طولاً و4كم عرضاً، بينما لا تتجاوز سماكتها 20م، وتعرف برمال الشواطئ أو «البلاجات». كما تتوضّع بالقرب من الشواطئ مشكلّة رواسب الأقنية channels والحواجز البحرية barriers بطول يصل إلى عدة مئات من الأمتار، وبعرض يصل إلى عدة عشرات من الأمتار، وبارتفاع يفوق عشرة أمتار. كما توجد على شكل عدسات بينية ضمن الرواسب الغضارية الناعمة جداً.

وأما في البيئات البحرية فتتوضّع الرمال في مناطق السطيحات البحرية platforms على شكل حواجز مغمورة barres أو كثبان تحت بحرية ذات أشكال إهليلجية متقطعة. بينما توجد في المناطق العميقة من البحار على شكل توضّعات كبيرة ومتجانسة تغطي العشرات أو المئات من الكيلومترات المربعة ممثلة برواسب تيارات العكر والرمـال البحريــة العميقـة deep see fan المترسبة على شكل طبقات ذات خصائص حبية متدرّجة.

تسمية الرمال الكوارتزية وتصنيفها

تصنف الرمال الكوارتزية وفقاً لعدة أسس وبطرائق مختلفة. وتتلخص معظم تصانيف الرمال الكوارتزية في استخدام منهج المثلث المتساوي الأضلاع الذي يستخدم فيه مكوّنات الرمل الرئيسة: كوارتز- صُفاح - غضار أو محتوياته الصخرية (الشكل -4). ويعتمد هذا التصنيف على استخدام عامل النضوج maturity الكيميائي والفيزيائي، حيث يَصِف النضوج الكيميائي درجة ثبات الفلزات تجاه عوامل التجوية والنقل، بينما يصف النضوج الفيزيائي التغيرات النسيجية التي تمر بها الرمال من فترة التجوية حتى فترة الترسيب، وخاصة درجة الفرز الحبي ومحتوى الرمال من الرواسب الدقيقة (الأرضية matrix). وعامة فإن محصلة النضوج الكيميائي والفيزيائي تزداد في اتجاه رأس المثلث الممثل للحبات الثابتة أو الكوارتز (الشكل -5). وبتطبيق هذا المنهج يمكن تصنيف الرمال والأحجار الكوارتزية إلى نوعين أساسيين هما: الأرينيـت والواكـي.

   

: الشكل (4)

استخدام نظام رؤوس المثلث المتساوي الأضلاع في إيضاح كيفية الاستدلال على نضوج الرمل من

خلال مكوناته.

يكون الرمل ناضجاً فيزيائياً بناءً على نسبة محتوياته من الرواسب الأرضية، ويكون ناضجاً كيميائياً

بناءً على محتوياته من الفلزات غير الثابتة.

   

 الشكل (5)9

تقسيم الرمال والرمال الكوارتزية بناءً على استخدام الغضار مؤشراً للنضوج النسيجي والصُّفاح كمعامل للنضوج الكيميائي

 
   

تحوي أحجار الأرينيت أقل من 15% من الرواسب الأرضية (غضار)، بينما تحوي أحجار الواكي ما بين 15-75% من هذا الراسب. وهكذا يمكن تقسيم الرمال الكوارتزية بشكل عرفي إلى ثلاث مجموعات رئيسة بناءً على درجة نضوجها الكيميائي والفيزيائي وهي:

- أحجار الكوارتزيت: وتضم كلاً من الرمل الكوارتزي النقي والرمل الكوارتزي الأولي orthoquartizite + protoquartizite الغنية بالمرو أو الكوارتز المتصلّب أو المفكك، وهي ناضجة نسيجياً وكيميائياً ويشار إليها بأرينيت الكوارتز، وتتشكل في البيئات البحرية قليلة العمـق.

- أحجار الأركـوز: وهي مكوّنة من المرو والصُّفاح، وناضجة فيزيائياً وغير ناضجة كيميائياً وتوجد في السِّحنات النهرية المجاورة لطبقات الغرانيت وفي الأحواض الثابتة البحرية أو المصدَّعة.

ـ أحجار الواكي: وتضم كلاً من الواكي الرمادي greywacke وواكي الكوارتز quartzwacke.

الخصائص البتروفيزيائية للرمال والأحجار الرملية الكوارتزية

تتمتع الرمال الكوارتزية النقية بمسامية porosity أولية بين حَبّية عالية (الشكل -6) تراوح بين 10% و35%، وقد تصل إلى 45% في الرمال المفككة. وتصنف الرمال الكوارتزية تبعاً لمساميتها إلى رديئة وضعيفة ومتوسطة وجيدة وعالية المسامية. وتأخذ الفراغات الموجودة بين الحبات أحجاماً وأشكالاً مختلفة وذلك بحسب الخصائص الشكلية للحبات المحيطة بها. كما تكون هذه المسامية الأولية على صلة وثيقة بطراز fabric وتعبئة packing الحبات، حيث تهبط قيمة المسامية من 48% في النظام المكعبي، وهو الأكثر تفككاً، إلى 26% في نظام التعبئة المَعيني، وهو الأكثر التحاماً. وتؤثر عملية الدمج (الإحكام) في أثناء الترسيب وبعده في المسامية الأصلية. لذا فإن مسامية الغضار تكون مرتفعة جداً وقت الترسيب وفي أثنائه (85%)، وتتناقص بعد دفن هذا الراسب بسبب عملية الدمـج.

 

5 الشكل (6) المساميّة في الرمال الكوارتزية

 

ينتج عن المسامية في الرمال الكوارتزية خاصة النفاذية permeability التي تعبّر عن قدرة المائع على الحركة داخل الوسط المسامي وذلك عبر أقنية وممرات ذات أشكال متعرجة ومقاطع مختلفة. وتصنف الرمال تبعاً لقيم نفاذيتها إلى ضعيفة ومتوسطة وجيدة وعالية النفاذية. وتتناسب النفاذية طرداً مع حجم الحبات حيث تختلف باختلاف مربع الحجم المتوسط للحبات وعكسياً مع لوغاريتم معامل التصنيف الحبي. كما تتأثر النفاذية بأشكال الحبات وتعبئتها.

الأهمية الاقتصادية للرمال والأحجار الرملية الكوارتزية

الأهمية الخزنية: تضفي المسامية والنفاذية العاليتين على الرمال والأحجار الرملية الكوارتزية خصائص خزنية جيدة تجعل منها خزانات نفطية هامة تسمح بتراكم المواد الهيدروكربونية وتؤهلها لاحتواء مخزون هائل من النفط الخام والغاز الطبيعي. وإذا ما استثنينت الحقول الهائلة الكربوناتية في العالم فإن الرمال والأحجار الرملية تحوي ثلثي المخزون العالمي من النفط والغاز الطبيعي. ولا تقتصر أهمية هذه الرمال على احتوائها على مخزون عال من النفط، وإنما تعود أيضاً إلى سهولة اكتشافها مقارنة مع التشكيلات الكربوناتية. كما أن مركبات هذه الصخور السيليكاتية لا تتأثر بحوادث التحول الفيزيائية والكيميائية التي تؤدي إلى فقدان المسامية كما في الصخور الكربوناتية.

تصنف الخزانات الرملية تبعاً للبيئات الترسيبية التي تتشكل فيها وفق مجموعات مختلفة، لكل منها خصائصها الترسيبية والهندسية والبتروفيزيائية والنفطية. وتشكل هذه التجمعات مصائد نفطية هامة وخاصة في حقول بحر الشمال والمنطقة العربية.

وفي حال عدم احتواء هذه الخزانات على مواد هيدروكربونية، أو نضوب محتواها منها، فإنه يمكن استثمارها في عمليات الخزن الجوفي للغاز الطبيعي الشائعة حديثاً في العالم. كما تشكل الرمال والصخور الرملية مصدراً مهماً للمياه الجوفية.

الاستخدامات الصناعية: تندرج الرمال الكوارتزية ضمن قائمة الخامات المفيدة المستخدمة في الكثير من الصناعات. فهي تشكل المادة الأولية الرئيسة المستخدمة في صناعة الزجاج. كما تدخل بنسب مختلفة في صناعة الإسمنت والسيراميك ومواد البناء، إضافة إلى استخدامها في عمليات الصقل والشحذ وتنقية المياه. كما تستخدم الرمال الكوارتزيـة الإسفلتية في الحصول على الإسفلت لتعبيد الطرقات.

محمد القاضي 

مراجع للاستزادة:

ـ محمد القاضي، تقانة إنتاج النفط (جامعة قطر 1999)

- Pettijohn. Potter. Siever Sand and Sandstone (Springer-Verlag, New York 1974).

- R.C.Selly, An Introduction to Sedimentology (Academic Press, London, New York, San Francisco 1976).

 




التصنيف : علم طبقات الأرض و علوم البحار
النوع : علوم
المجلد: المجلد التاسع
رقم الصفحة ضمن المجلد : 905
مستقل

آخر أخبار الهيئة :

البحوث الأكثر قراءة

هل تعلم ؟؟

للحصول على اخبار الموسوعة

عدد الزوار حاليا : 53
الكل : 5135638
اليوم : 1129

البطل

البطل   البطل hero بالمعنى العام للكلمة هو كائن استثنائي يختلف عن البشر عامة بصفاته أو بأعماله. وهو التعبير المثالي عن حلم الإنسان بالتفوق على القدرات المحدودة للجنس البشري. على الصعيد الجماعي يُجسّد البطل منظومة من القيم تسعى جماعة ما لتثبيتها وتعزيزها، ولذلك أُفردت له في الممارسات الاجتماعية والدينية في كل الحضارات أهمية كبيرة. وطقوس الاحترام والتقدير التي أحيط بها دائماً، أعطته تميزاً وجعلت منه قيمة مثلى ونموذجاً يقتدى به.

المزيد »