علم الجيولوجيا                                                               

الجيولوجيا أو علم الأرض أو علم الإِرَاضَة (النسبة إليه إِرَاضِيّ) هو علم الأرض أي العلم الذي يبحث في كل شيء يختص بالأرض من حيث تركيبها وكيفية تكوينها والحوادث التي وقعت في نشأتها الأولى وكذلك البحث في حالة عدم الاستقرار والتغير المستمر الذي يحدث للكتلة الصلبة للأرض نتيجة تأثير عمليات وقوى مختلقة سواءا كانت هذه القوى من خارج الكتلة الصلبة للأرض مثل (التعرية والتجوية) أو من داخلها (كازلازل والبراكين) كما يبحث في نتائج التغيير. وكلمة (جيولوجيا) مشتقة من اللغةاليونانية، حيث أن geo تعني "أرض"، وlogos تعني "سبب".

ينقسم علم الأرض إلى عدة أقسام منها:

• جيولوجيا حيوية

• علم الصخور

• علم البلورات

• علم الجيوفيزياء

• علم المعادن.

• جيولوجيا النفط
• الهيدروجيولوجيا

• الجيوكيمياء

• هندسة جيولوجية

'الجيولوجيا الحيوية هي قسم من أقسام الاراضة (الجيولوجيا)مختصة بتعريف الجيولوجيا التي تمت بصلة بالأحياء كسبب بقاء خلايا أحفورية ماتت أو فنت منذ ملايين السنين ولكن بعض خلاياها ما زالت حية أو انقراض بعض الكائنات الحية التي لم تلائمها البيئة الجيولوجية التي عاشت عليها كانقراض الديناصورات، وهي تؤثر على العيون والاسنان ومهمه أيضا في اشياء كثيره ويمكن أيضا تعريفها بأنها دراسة التفاعل بين البيوسفير والليثوسفير للأرض. فعلى سبيل المثال, البكتريا مسئولة عن تكون بعض المعادن مثل پايرايت pyrite, وبإمكانها تركيز بعض الفلزات الهامة اقتصادياً مثل القصدير ويورانيوم. والبكتريا مسئولة أيضاً عن التكون الكيميائي للغلاف الجوي, الذي يؤثر على معدلات التجوية weathering في الصخور.

تقسم الصخور إلى ثلاثة أنواع وهي: الصخور الرسوبية، والصخور النارية، و[[الصخور المتحولة]. تتكون الصخور النارية اما عن طريق البراكين وهي التي تتكون من برود الصهارة(magma)خارج سطح الأرض وتسمى بالصخور الخارجية Extrusive Rocksأو البركانية Volcanic Rocks، أو وهي التي تتكون من برود الصهارة داخل الأرض (الطبقات الأولية لسطح الأرض)وتسمى بالصخور الداخلية Intrusive Rocks أو البلوتونية Plutonic Rocks. وعند تصنيف هذه الصخور يلاحظ مدى كبر حجم الحبيبات المكونة لها فإ�ا كانت كبيرة فإنها تكون Plutonic Rocks اما إذا كانت ذات حبيبات صغيرة فإنها تكون Volcanic Rocks. ويعتمد تصنيف الصخور بعد معرفة إذا كانت Volcanic or Plutonic على عدة عوامل وهي: 1-التركيب المعدني: لكل صخر تركيب معدني خاص. وإذا أمكن تمييزه فإننا نحدد نسبة كل معدن في الصخر. 2-النسيج: وهو وصف لحبيبات الصخر وحجمها. ويكون نسيج الصخور بلورياً كبير الحبيبات، أو بلورياً دقيق الحبيبات. ونادراً ما يكون النسيج زجاجياً غير متبلور. 3-البُنية: تعبر البنية عن مظهر قطعة الصخر إجمالاً، وتحدد علاقة الأجزاء معاً. ففي البنية الكثيفة تكون حبيبات الصخر متلاصقة ومتجانسة بحيث لا يظهر أي اتجاه معين لتراص حبيباته. والبنية الطبقية تدل علي وجود اتجاهات معينة لتراص المعادن. وإذا كان الصخر غنياً بالمسامات تكون بنيته نافذة. 4- اللون السائد: ويقصد به اللون الغالب علي الصخر حتى لون لو جدت بعض الألوان الأخرى عير السائدة ويقول د. صهيب خميس عاشور أن اللون السائد أحد أهم خصائص الصخور.

علم البلورات يختص بدراسة البلورات من حيث شكلها الظاهري أو الخارجي وتركيبها الداخلي والتعرف عليها وعلى الصخور والمعادن التي تحويها. وتوجد أنواع لهذه البلورات فالصلبة منها توجد في بعض المركبات مثلملح الطعامNaCl ومنها السائله كما في شاشات LCD

تتبلور الأملاح والمعادن في أشكال بلورية مختلفة ، منها :

• نظام بلوري مكعب : مثل الحديد و النحاس و الفضة و ملح الطعام
• نظام بلوري رباعي
• نظام بلوري ثلاثي
• نظام بلوري ثلاثي الميل
• نظام بلوري أحادي الميل
• نظام بلوري معيني مستقيم
• نظام بلوري سداسي ، مثل الجرافيت. 

طرق تعيين البناء البلوري

الدراسات التي تقوم بتعيين البناء البلوري للأملاح والمعادن تعتمد على طرق القياس الآتية:

• حيود الأشعة السينية
• حيود النيوترونات
• حيود الإلكترونات

كما يمكن تعيين البناء البلوري المغناطيسي بواسطة حيود النيوترونات.

علم الجيوفيزياء هو أحد فروع علوم الأرض ويهتم بدراسة باطن الأرض عن طريق دراسة التباين في الخصائص الفيزيائية بين طبقات الصخور مثل الاختلافات بين درجات قوة وشدة الخصائص المغناطيسية والمقاومة الكهربية والتوصيلية الحرارية والجاذبية وغيرها من الخصائص الفيزيائية الأرضية، وعن طريق هذا العلم تم استكشاف محتويات الأرض الداخلية مثلالنواة والوشاح والقشرة، كما يساعد هذا العلم على استكشاف المياه الجوفية ومتابعة حركة النفط وهجرته ومصادر الغاز الطبيعي.

يعتمد علم الجيوفيزياء على عدة طرق مثل طريقة الجاذبية والمغناطيسية والسيزمولوجية والإشعاعات لبعض العناصر المشعة.

الجيوفيزياء أو علم فيزياء الأرض هو علم يعتمد على طرق معينة لاسكتشاف باطن الأرض (الخصائص الفيزيائية للأرض) والتعرف على الطبقات تحت السطحية من خلال عدة طرق مثل الطرق الزالزالية والمغناطيسية والكهربائية ويعتبر علما استكشافيا لما تحت الأرض ويفيد في استكشاف البترول واستكشاف المياه.. بالإضافة إلى رصد الزلازل باستخدام أجهزة قياس فيزيائية.

فمثلا في استكشاف النفط نستخدم الطرق السيزمية (الزلزالية) من خلال إرسال موجات زلزالية مصطنعة (عن طريق متفجرات) إلى باطن الأرض واستقبالها على السطح بواسطة مجسات تحدد زمن وصول الموجة المستقبلة ومن ذلك تؤخذ هذة البيانات وتحلل لتعطي قطاعا عرضيا لطبقات الأرض التحت سطحية ومن خلال سرعة الموجات الأولية في الطبقات نستطيع تحديد أماكن البترول والغاز الطبيعي.

علم المعادن (Mineralogy) هو علم من علوم الأرض، والذي يختص بدراسة الخواص الكيميائية، الفيزيائية، الضوئية والبنية البلورية للمعادن. هناك فروع (دراسات متخصصة) في علم المعادن تضم البحث في أنظمة تبلور المعادن ومراحل تشكل بنيتها ، و تصنيفها، توزيعها الجغرافي، بالإضافة إلى طرق استخدامها.

1. الكوارتز.
2. الماجنتيت.
3. الفلسبار.
4. الكبريت.
5. اولفين.
6. البيروكسين.

يمكن تعريف المعدن بأنه ماده غير عضويه تكونت تحت الظروف الطبيعيه من ضغط وحراره.. وله تركيب بلوري داخلي ثابت ويظهر أحيانا على شكل بلورات ويوجد على شكل متبلور في أغلب الأحيان. ويلاحظ من التعريف السابق أن المعدن هو مادة توجد في الطبيعة وليس للإنسان أو الحيوان أو النبات دخل في تكوينها. كما نلاحظ أن التركيب الكيميائي ليس كافيا لتحديد المعدن حيث أنه لا بد أن نعرف التركيب البلوري الذي يتحكم في كثير من من الصفات الطبيعية للمعدن مثل:

• الصلابة
• الوزن النوعي أو الكثافة
• اللون
• الانفصال
• لون المخدش
• البريق
• الشفافية

هو علم يهتم بدراسة البترول وطرق تكونه وهجرته إذا كانت اولية(من صخر المصدر إلى الصخر الخزان) أو ثانوية(داخل صخر الخزان) وتراكماته كما يدرس تركيب البترول وأصله.

1 - مرحلة التكوين : وهي المرحلة الأولى من مراحل تواجد النفط يتم فيهاتكوين المادة للنفط في وجود عناصر ثلاثة يشترط توافرها وهي : أ - المـادةالعضويـة بتركيزات عاليـة فـي طبقة من الصخور وتسمى هذه الصخور " بصخورالمصدر " ب- حرارة . ج - ضغط. حيث يتوافر كل من الضغط والحرارة المناسبة فيالأعماق الكبيرة . 2 - مرحلة الهجرة : في هذه المرحلة يهاجر النفط من مناطقتكونه ( صخور المصدر ) حيث الضغوط المرتفعة متجها إلى مناطق أخرى حيث الضغط الأقلوتتطلب هـذه المرحلة توافر عنصرين أساسيينوهما : أ - فرق في الضغط : وهيالقوة المسئولة عن حركة هذه الموائع . ب - قنوات متصلة مع يعضها البعض تمثلالمسامات والمنافذ , إضافة إلى الكسور والشقوق في الصخور وهـي جميعها تمثل ممراتصخرية تسمح بمرور النفط من خلالها في اتجاه أفقي أو رأسي ( هجرة أفقية ، هجرة رأسية ) . 3 - مرحلة التجمع : وهـي المرحلة الأخـيرة والمسئولة عـن تجمع النفط بكمياتكبيرة غالباً ما تكوناقتصادية ، ولتجمع النفط لابد من وجود نظام صخري يعملعـلى منع استمرار هجرة النفط وتجمعهفي نطاق هذا النظام ، ويسمى هذا النظامبالمصيدة النفطية .

لهيدروجيولوجيا ( Hydrogeology or Geohydrology ) هو علم من علوم الأرض يهتم بدراسة المياه الجوفية , و تشمل هذه الدراسة المواضيع الرئيسية التالية :

• - منشأ المياه الجوفية
• - شروط تجمع و توزع المياه الجوفية , و التوزع الحالي للطبقات الحاملة للماء
• - الخواص الفيزيائية و الكيميائية و الجرثومية و التركيب الغازي للمياه الجوفية
• - حركة المياه الجوفية و نظامها و توازنها
• - تصنيف المياه الجوفية
• - دور المياه في العمليات الجيولوجية المختلفة , و في تشكل مكامن الخامات المفيدة=
• - علاقة المياه بالإنشاءات الهندسية و الزراعية و المنجمية و غيرها
• - استثمار و إدارة المياه الجوفية

تتفرع الهيدروجيولوجيا إلى عدد من العلوم من بينها :

1 - الهيدروجيولوجيا العامة أو النظرية

2 - حركة المياه الجوفية

3 - الهيدروجيوكيمياء

4 - هيدروجيولوجيا مكامن الخامات المفيدة

5 - علم المياه المعدنية العلاجية و المياه الحارة

6 - الهيدروجيولوجيا الإشعاعية

7 - الهيدروجيولوجيا الإقليمية

8 - طرق الدراسات الهيدروجيولوجية

هندسة جيولوجية هو علم يختص بدراسة كل ما يتعلق بإنشاء السدود والأنفاق والطرق واستصلاح الأراضي وكم تتحمل المناطق التي تبنا عليها هذه المشاريع وهو علم يدرس أيضا العلاق’ التبادلية التأثير بين المنشئات الهندسية والقشرة الأرضية, ومن أهم أعمال المهندس الجيولوجي:

1. فحص المواقع والاختبارات الميدانية وتقييم التضاريس الأرضية للأغراض الجيولوجية الهندسية.
2. دراسة مواقع الطرق والأنفاق والكباري والسدود والمنحدرات الصخرية والمدن وحماية الشواطئ من الناحية الجيولوجية الهندسية.
3. تقييم الآثار الناتجة عن مخاطر السيول والفيضانات والزلازل والبراكين والتصحر وإيجاد الحلول المناسبة لها.

وتهتم بعمر المنشا فقط على عكس علم الجيولوجيا البحتة الذي يهتم بالعمر النسبي للأرض وتركز اهتماماتها على المنطقة السطحية والتحت السطحية أي أن المنطقة التي يمكن للمنشأ أن يتأثر بها ودراسة الجولوجيا الهندسية مهم من الناحية العملية بسبب ما تقدم للمهندس الانشائي من خيارات واحتياطات من المشاكل.

الجيوكيمياء علم يهتم بدراسة تكوين الأرض والكواكب الأخرى، والعمليات والتفاعلات الكيميائية التي تتحكم في تركيب الصخور والمياه والتربة، وكذلك دورة المادة والطاقةالتي تنقل المكونات الكيميائية لكوكب الأرض في الزمن والفضاء وعلاقة هذه المكونات مع الغلاف المائى والغلاف الجوى للأرض، والنظر في توزيع العناصر وحركتها في مناطق مختلفة من الأرض (القشرة الأرضية، الأوشحة، الغلاف المائي ،.....) وفى المعادن بهدف تحديد النظام الكامن للتوزيع والحركة.

الأقسام الفرعية للجيوكيمياء

1- جيوكيمياء النظائر : يحدد التركيزات النسبية والمطلقة للعناصر ونظائرها في باطن الأرض وعلى سطحها.

2- الجيوكيمياء الكونية : تحليل توزيع العناصر ونظائرها في الكون.

3- الجيوكيمياء الحيوية : يختص هذا الفرع بدراسة تأثير الحياة على كيمياء الأرض.

4- الجيوكيمياء العضوية : يدرس دور العمليات والمركبات المشتقة من الكائنات الحية أو المنقرضة.

5- الجيوكيمياء المائية : فهم دور العناصر المختلفة في مستجمعات المياه، بما في ذلك النحاس والكبريت والزئبق، وكيفية تغير تدفقات العناصر خلال التفاعلات الجوية الأرضية المائية.

6- الجيوكيمياء البيئية (الإقليمية أو الاستكشافية) : تطبيقات للدراسات المائية والبيئية ودراسات التنقيب عن المعادن.

ويعتبر فيكتور جولدشميدت هو أبو الجيوكيمياء وقد نشر أفكاره عن هذا الموضوع في سلسلة مقالات عام 1922 بعنوان (القوانين الجيوكيميائية لتوزيع العناصر)