بحث فى علم الجيولوجيا الحلقة 5

التقدم التقني في استغلال الموارد الارضية

استخدام الحاسب في الدراسات الجيولوجية

- تطور علم الجيولوجيا من العلم الوصفي الى العلم المقنن

- الحاجة الاقتصادية ساهمت في تطوير طرق الحسابات الجيولوجية

- أدى ذلك إلى تطوير برامج معقدة و استعمال حاسبات متطورة

استخدام الحاسبات في مرحلة الاستكشاف

تشمل عملية الاستكشاف قياس معطيات اكثر من فرع من علوم الجيولوجيا و عملية تحليل البيانات الجيولوجية تشمل عمليات إحصائية و عمليات رياضية

خطوات حل المشكلات الجيولوجية بالحاسب الالي:

1- تحديد المشكلة

2- اختيار الاطار الرياضي و تطويره على شكل حزمة من البرامج

3- ادخال البيانات

4- النتائج (رقمية او صورة مطبوعة)

المساحة الجيوفيزيائية:

مساحة جيولوجية ترتكز على مجموعه من التقنيات تقوم على اساس قياس خواص و معاملات فيزيائية مختلفة للصخور التحت سطحية.

استخدام الحاسبات في الجيوفيزياء:

1- التخطيط العملي الحقلي

2- تنقية و تصحيح القراءات الميدانية

3- تحليل و تفسير البيانات

4- تخريط النتائج

الاستشعار عن بعد:

"هو علم و فن الحصول على معلومات عن جسم او مساحة او ظاهرة من خلال تحليل البيانات الناتجة بجهاز لا يمس الجسم او الظاهرة تحت المراقب، و يتم ذلك بتحسس و تسجيل الأشعة المنعكسة أو الصادرة عن الجسم و معالجتها، و تحليلها و تطبيقها"

دعائم الاستشعار

1- اجهزة الرصد او الاستشعار : يمكن ان ترصد و تسجل الاشعة المنعكسة كالاشعة المرئية و الاشعة غير المرئية مثل الفوق بنفسجية و تحت الحمراء، و يمكن ان ترصد و تسجل الاشعة المنبعثة من الاجسام المختلفة مثل الاشعة الحرارية، و يمكنها ان ترصد و تسجل انعكاسات الاشعة التي تطلقها الاجهزة الخاصة من خلال المركبات الفضائية او الاقمار الصناعية او الطائرات و ذلك مثل الاشعة الرادارية.

2- المركبات: تحمل أجهزة الاستشعار كأجهزة الرصد و التسجيل. بدأت ببالون زبلن ثم تدرجت لتصبح طائرات و مركبات فضائية و اقمار صناعية مثل لاندسات الامريكي و سبوت الفرنسي و الان اكونس ذو الدقة العالية (1م). وتقسم الاقمار الصناعية الى قسمين من حيث نوع المدارات:

1- اقمار صناعية ذات مدارات ثابتة تدور في نفس اتجاه حركة الارض و بنفس سرعتها، و بذلك فهيا ترصد منطقة أرضية واحدة دون غيرها، و ارتفاعها بحدود 36000 كم. ومن اهم اغراض هذا النوع رصد و تحليل المتغيرات المناخية

2- اقمار صناعي ذات مدارات قطبية موازية لخطوط الطول، بحيث تدور من الشمال الى الجنوب ومن الجنوب الى لشمال، وبذلك فهيا تغطي كل الكرة الارضية في فترة زمنية محددة، و ارتفاعها يتراوح بين 500 و 1000 كم. و من اهم أغراضها رصد و تحليل الظواهر الارضية.

3- وسائل تحليل المعلومات

- وحدة جمع البيانات(الصور الجوية و الفضائية) او محطات الاستقبال الارضية

- وحدات تحليل و معالجة البيانات: تصحيح الصور، تحسينها، تحليل و تصنيف الصورة الفضائية او الجوية

- و حدات اخراج البيانات: خرائط، معلومات احصائية و اخراج الاشكال التوضيحية المختلفة

ميزات الاستشعار عن بعد:

1- الاستشعار عن بعد لا يعترف بالحدود الجغرافية

2- يغطي مساحات شاسعة بفترة قصيرة جدا

3- يمكن تجاوز العوائق الطبيعية (الغيوم و الظلام) باستخدام التصوير الراداري

4- يمكن تتبع حدث ما في مكان ما على مدار اليوم الكامل عن طريق الاقمار الصناعية ذات المدارات الثابتة و التي تصور منطقة دون غيرها

5- دقة التفاصيل: افضل دقة تميزيه وصلت لها الأقمار الصناعية الحديثة للاغراض المدنية هي 60 سم، بحيث يمكن تميز السيارة بشكل واضح

6- دراسة المظاهر التحت سطحية: يمكن فقط للموجات الرادارية اختراق الاعماق غير الكبيرة(من بضعة سنتيمترات الى بضعة امتار) و ذلك حسب طول الموجة الرادارية(يزيد الاختراق بزيادة طول الموجة) و خصائص المظاهر السطحية و التحت سطحية المراد دراستها(كلما كانت جافة وذات نسيج خشن زاد الاختراق) و كذلك حسب ارتفاع المركبات الفضائية(كلما قل ارتفاع المركبة زاد الاخترق)

تطبيقات الاستشعار عن بعد:

1- الزراعة مثل توزيع انواع محددة من النباتات

2- الغابات

3- الجيولوجية: استكشاف الخامات المعدنية و التنقيب عن النفط و المياه الجوفية

4- السواحل و المحيطات

5- الغطاء الارضي و استعمالات الاراضي ومنها دراسة التوسع العمراني

6- المياه السطحية

7- التخريط – صناعة الخرائط

8- رصد الكوارث الطبيعية مثل الزلازل و البراكين و الفيضانات و الانزلاقات الارضية

9- دراسة ظواهر التصحر و التدهور البيئي مثل تملح التربة الزراعية

10- رصد التلوث البيئي مثل البقع النفطية و حرائق الغابات

11- التطبيقات الهندسية مثل اختيار المسار المناسب لانشاء الطرق السريعة

تقنيات الاستكشاف الجيولوجي

مراحل الاستكشاف :

1- جمع و دراسة البيانات السابقة

اهم عناصر هذه المرحلة:

تحديد الحوض البترولي

تحديد انواع الصخور و المحتوى الاحفوري

التخطيط للعمل الحقلي: وضع ضوابط و خطوات مناسبة متدرجة لتجميع البيانات الجيولوجية التفصيلية عن تواجد البترول و الغاز

العمل الحقلي

تحليل و تفسير البيانات الحقلية

الخلاصة و القرار

العمل الحقلي

يشتمل العمل الحقلي على التقنيات الرئيسية التالية:

1- تقنيات الاستدلال السطحي على تواجد البترول - المشاهدة المباشرة-

- تسرب كميات من البترول من المصائد التي تعرضت الى كسور او تآكل عبر الزمن الجولوجي الى السطح

- تكون بحيرات من الزيت الخام(بحيرة ترنيدا بأمريكيا، و سخالين بروسيا

- انماط التسرب تعتبر قرائن على تواجد البترول

- تحاليل فيزيائية مثل معامل الانكسار و الكثافة النوعية لمعرفة نوع الخام

- تحاليل كيميائية لتحديد المواد العضوية الداخلة في تركيب الزيت الخام

تقنيات غير مباشرة للدلالة على وجود البترول

تقنيات جيوكيميائية:مثل اثبات وجود غازات الميثان والبروبان و ثاني اكسد الكربون في نهاية التتابع الصخري(الصخور الطينية على السطح).

تقنيات جيوفيزيائية و تنقسم الى:

1- الحيود الاشعاعي: تخريط النشاط الاشعاعي و خاصة اشعة جاما المنبعثة من المكامن البترولية

2- الحيود الحراري:التوصيل و التدرج الحراري من القرائن الدالة على تواجد البترول تحت السطح

3- الحيود المغناطيسي: ارتفاع درجة حرارة المكامن البترولية يؤدي الى تحول بعض معادن الحديد الى معدن المجنتايت ذو الخواص المغناطيسية(المجال المغناطيسيي)، و تقنيات الحيود المغناطيسي تقوم على قياس هذا المجال المغناطيسي، و الذي يدل على تواجد البترول

4- التقنية الجيوكهربية : تخلق المكامن البترولية بيئة مختزلة أي بها الكترونات حرة كثيرة تؤدي الى خلق تيارات كهربائية في مناطق المكامن، و بالتالي فأن قياس التيارات الكهربائية الذاتية يحدد المكامن البترولية

5- الاستكشاف السيزمي: توليد موجات هزية على سطح الارض و تنتشر عبر الطبقات الصخرية المختلفة ثم ترتد الى سطح الارض مرة اخرى اما منعكسة او منكسرة، و تسجل الازمنة التي استغرقتها الموجات للوصول الى جهاز الاستقبال (السيزموجراف). ثم يتم تحليل البيانات(السزمية) و تفسيرها لتحديد الطبقات التحت سطحية و التراكيب الجيولوجية.

التقنيات الجيولوجية اثناء الحفر و اهمها سجلات الطفلة:

فحص البقع الزيتية الموجودة على كسور الصخور (الناتجة عن اعمال الحفر) لدراسة نمط الهيدروكربونات المكونة لها.

المحا فضة على البيئة و الموارد الطبيعية

استنزاف ثروات الارض

- استنزاف الموارد الارضية هو رهن بحاجة الانسان و التطور الاقتصادي

- حلول تساعد في وقف نزيف الثروات الارضية و تؤدي الى ترشيد الاستهلاك:

1- قانون العرض و الطلب

2- استغلال الخامات المنخفضة الجودة

3- استخدام تقنيات متطورة تساعد على استخلاص الخامات بطرق اكثر كفاءة

4- اتباع أسلوب إعادة التصنيع

5- التوسع في الاستكشاف و التنقيب عن الخامات و الذي سوف يؤدي الى زيادة الاحتياطي العالمي من المواد الخام

- العوامل التي تتحكم في سعر الخام:

1- جودة احتياطاته

2- الحروب الأهلية

3- الاستقرار السياسي – سياسة التأميم-

4- العمالة

5- مدى الاحتياج للخام

- استنزاف الموارد الخام يؤدي الى فنائها و يؤدي الى تلوث البيئه من خلال نفايات المواد المصنعة

- يمكن الحد من خطر نفايات المواد المصنعة من خلال تقنيات إعادة التصنيع ومن خلال اسلوب دفن النفايات في احواض خاصة لتوليد الطاقة عن طريق تخليق الغاز الطبيعي اثناء تخمر هذه النفايات

خامات البحر:

- املاح مذابة تترسب بصورة تلقائية مثل الجير(كربونات الكالسيوم)

- املاح مذابة تترسب بالتبخير (البوتاس والطعام) و التي تستخرج من البحار المغلقة او البحيرات (البحر الميت)

- خامات مترسبة في قاع البحر (المنجنيز و الكروميت)

التلوث البيئي-هواء – تربة – ماء -

تلوث الهواء

- ملوثات طبيعية مثل الاتربة و نواتج النشاط البركاني

- ملوثات ترتبط بالنشاط البشري: عوادم السيارات و المصانع

- تشمل ملوثات الهواء: اكاسيد الكربون و النيتروجين و الكبريت و المواد العالقة

- تاثير تلوث الهواء على الإنسان: يسبب تلوث الهواء صعوبات في التنفس و صداع و الكحة و احمرار العينين عند الإنسان، و ذلك في ظل تواجد ملايين السيارات و المصانع، و في ظل تواجد دخان السجائر وغاز الرادون و الاسبستوس و الفورمالدهايد داخل المباني

- تأثير التلوث الهوائي على النبات: تؤدي ملوثات الهواء بالاوزون الى موت الاوراق و النباتات و ايضا فناء الغابات

- تأثير التلوث الهوائي على البحيرات: تؤدي حموضة المياه المرتبطة بالامطار الحمضية في نصف الكرة الشمالي الى موت الاسماك في بحيرات المياه العذبة

تلوث التربة

- تجمع المياه – التضاغط – النحر – الحموضة – التملح - تراكم المواد المشعة و المخصبات الكيميائية - تراكم المعادن الثقيلة

- حموضة التربة:من أسبابها زيادة تركيز النيتروجين و انحسار الغابات و استخدام المخصبات التي تحتوي على املاح الامونيا و اليوريا و يمكن معالجة حموضة التربة باضافة الجير اليها.

- ملوحة التربة: تحدث في المناطق الجافة و شبه الجافة نتيجة أنظمة الري غير السليمة و عدم وجود نظام صرف جيد و استعمال مياه جوفية متملحة في الري

- تراكم المواد المشعة: تسبب امراض كثيرة، و هي ناتجة عن اختبارات الاسلحة النووية و حوادث محطات الطاقة النووية و عدم العناية بالتخلص و تخزين النفايات النووية

- تراكم المعادن الثقيلة: مثل الكادميوم و الكروميت و النحاس و النيكل و الرصاص و الزنك، و هي نتيجة للاسباب التالية:

- لاضافة السماد العضوي لمدة طويلة في التربة

- و نتيجة عمليات التعدين و التصنيع

- اضافة الرصاص الى البنزين

- التخلص من الملوثات الصناعية في التربة

- و يمكن معالجة التربة الملوثة بالمعادن الثقيلة بالطرق التالية:

1- اضافة الجير الى التربة: يمنع النبات من امتصاص المعادن الثقيلة

2- اضافة مواد عضوية: له نفس أثر الجير

3- تحسين ظروف الصرف: تساعد على امتصاص المعادن الثقيلة و صرفها

4- زراعة نباتات تتحمل وجود المعادن الثقيلة

5- اضافة طبقة تربة سطحية غير ملوثة

حالات اجابية و اخرى سلبية لاستغلال الموارد الارضية

- الارض تمتلك كثيرا من الموارد و لكن الانسان عبر التاريخ اسرف في استخدام بعضها و اهمل بعضا اخر

- اهم الموارد الارضية:

- موارد معدنية:مثل الخامات الفلزية(حديد، نيكل، رصاص ) و خامات لافلزية مثل الطفلة و الحجر الجيري و الرمال البيضاء

- موارد الطاقة: و تقسم الى موارد متجددة و اخرى غير متجددة

- موارد الطاقة الغير متجددة: و هي التي لا يعوض مايتم استهلاكه منها، و ابرازها موارد الطاقة الاحفورية مثل النفط و الغاز الطبيعي و الفحم والتي اسرف الانسان في استخدامها

- موار الطاقة المتجددة: و هي التي لا تفنى بالاستخدام، و هي كثيرة و موزعة على كافة اجزاء الارض، و ابرزها الطاقة الشمسية، الرياح، العيون و النوافير الساخنة، مساقط المياه و الطاقة الذرية

ايجابيات و سلبيات موارد الطاقة الاحفورية

- موارد الطاقة الاحفورية هي غير متجددة و تشمل النفط و الغاز الطبيعي و الفحم، و هي تعتبر من المصادر الرئيسية للطاقة التي قامت عليها الثورة الصناعية، و بالمقابل فانها المصدر الرئيسي لتلوث البيئة

- يعتبر الفحم من اشد عداء البيئة، و ذلك لان الفحم يحتوي على نسبة عالية نسبيا من الكبريت ومن العناصر الثقيلة.

- عندما يحترق الفحم كوقود يتحول الكبريت الى غازات الكبريتات و التي تذوب في بخار الماء بالغلاف الجوي مسبب في تكوين الامطار الحمضية، و هذه تسبب مشاكل حادة للزراعة و للمباني و صحة الانسان و البيئة

- احتراق الفحم يؤدي الى زيادة نسبة العناصر الثقيلة مثل الرصاص و النحاس و الكوبلت و هي ضارة بصحة الانسان و تسبب امراض سراطانية

- حوادث انفجار المناجم تعرض العاملين لكثير من الاضرار

- يتعرض العاملين في مناجم الفحم الى مرض " الرئة السوداء"، و هذا يحدث عندما يكون احتراق الفحم غير جيد او غير كامل، و التي ينتج عنها ادخنة كثيفة سوداء تحتوي على قدر كبير من جزيئات الكربون الاسود الغير محترق، و هذا من الاسباب الرئيسية لتلوث البيئة

بدائل المستقبل

- الطفلة الكربونية او السوداء:وهي من بدائل الطاقة الاحفورية، تحتوي على كميات كبيرة من المواد العضوية ذات اصل نباتي او حيواني او كليهما. ويعود الاهتمام بهذا المورد للاسباب التالية:

1- وفرة الطفلة السوداء

2- نضوب الموارد النفطية

3- زيادة الطلب على الموارد النفطية

4- يمكن ان يستخلص منها قدر غير قليل من الوقود

5- يمكن ان تستخدم الطفلة السوداء مباشرة كوقود " معطية للطاقة"

اجابيات و سلبيات موارد الطاقة النووية

- الطاقة النووية: ناتجة عن تفاعلات نووية انشطارية(انشطار احد انوية العناصر المشعة مثل اليورانيوم) او اندماجية(اندماج ذرتين من الهيدروجين او نظيره) و المستعمل حاليا هي الطاقة الناتجة عن التفاعلات الانشطارية.

- اجابيات الطاقة النووية:

1- الطاقة المتولدة هائلة بالمقارنة بالنفط او الكهرباء

2- مواردها وفيرة في الارض و لن تتعرض للنفاذ

- سلبيات الطاقة النووية:

1- احتمالات التسرب الاشعاعي من المفاعلات اثناء التشغيل او الحوادث

2- التكلفة العالية و خبرة عالية في التشغيل و الصيانة

3- النفايات الاشعاعية التي تبقى بعد التفاعلات الانشطارية تمثل خطرا على الانسان و إلى البيئة

موارد جديدة ومتجددة للمستقبل:

طاقة الرياح، الطاقة الشمسية، التيارات البحرية، الطاقة الناتجة من تخمر النفايات، و طاقة حرارة الارض

طاقة حرارة الأرض:

- يحدث ان يسخن الماء المتسرب من سطح الارض الى الاعماق نتيجة اقترابة من غرق الصهيرة و يتحول الى بخار ماء

- يؤدي ضغط بخار الماء الى اندماج الماء الساخن و البخار و يخرج على شكل نوافير ساخنة

- استخدمت هذه الظاهرة قديما في طهي الطعام و حاليا لتوليد الطاقة الكهربية

- تم تطوير اسلوب الاستفادة من هذه الطاقة و ذلك بحقن الماء البارد في أنابيب تمر قرب غرف الصهيرة بحيث تندفع الى أعلى من خلال أنابيب أخرى، وهذه الطاقة الحرارية تتحول الى طاقة كهربائية

يــــــــتــــــــبــــــع

» بحث فى علم الجيولوجيا الحلقة 1
» بحث فى علم الجيولوجيا الحلقة 2
» بحث فى علم الجيولوجيا الحلقة 3
» بحث فى علم الجيولوجيا الحلقة الاخيرة
» بحث فى علم الجيلوجيا الحلقة 4