فصل سوم: آبکره
هیدروسفر (آبکره): به طور کلی به مجموعه آبهای موجود در کره زمین «هیدروسفر» گویند. دریاها و اقیانوسها نزدیک به سطح زمین را اشغال می کنند. 2/97 درصد آبکره را اقیانوسها و دریاها و حدود 2 درصد یخچالها و بقیه را آبهای زیر زمینی و رودخانه و دریاچهها تشکیل می دهند.
آب در طبیعت چرخه مشخصی دارد که آنرا چرخه آبشناسی یا چرخه آب در طبیعت مینامند که بصورت تصویر زیر نمایش داده میشود.
شکل 1-3 چرخه آب
براساس شکل نزولات جوی تبدیل می شود به:
1.آبهای جاری
2.نفوذ آبهای زیرزمینی
3.تبخیر
4.تعرق
رودخانه: از مجموع چند جویبار، جویبارهای بزرگ ایجاد میشود که از الحاق آنها به یکدیگر رودخانه تشکیل میشود. هرچه از سرچشمه رودخانه دورتر میشویم مقطع آن عریضتر و شدت جریان بیشتر میشود.
شدت جریان (دبی) مقدار آبی است که در واحد زمان از آن عبور میکند که معمولاً بصورت متر مکعب در ساعت یا لیتر در ثانیه بیان میشود.
عرض× سرعت متوسط× عمق متوسط = دبی رودخانه
سرعت: هر جریانی از آب در مجاری روباز به دو صورت دیده میشود:
1. آرام 2. مغشوش
سرعت آب در جریان رودخانه که جریان مغشوش است از بستر تا سطح آب مساوی نمیباشد و منحنی تغییرات آن به شکل روبهرو میباشد.
شکل 2-3 سرعت آب در جریان رودخانه
سرعت در کف رودخانه صفر است.
بستر رودخانه: به محلی گفته میشود که رودخانه در آن جریان دارد.
مسیر رودخانه: مسیر رودخانهها پیچ و خم دارد که هرچه سرعت حرکت رودخانه کم باشد مقدار آن پیچ و خم آن نیز بیشتر است. به پیچ و خمهای مسیر رودخانه «مهآندر» گفته میشود.
مراحل تشکیل دریاچه «شاخ گاو» از مهآندر
شکل 3-3 تغییرات تدریجی بستر رود و تشکیل برکه هلالی شکل از رشد جانبی یک مهآندر
انواع دریاچه: 1. آب شور 2. آب شیرین 3. قلیائی
ترکیب مواد آب رودخانه به منابع تأمین کننده آب رودخانه و نیز مشخصات مسیر حرکت رودخانه بستگی دارد.
انواع رودخانه:
1. عادی (در امتداد شیب طبیعی زمین ایجاد میشود.)
2. تعقیبی (مسیر آنها از قسمتهای نرم زمین تبعیت میکند.)
3. پیشین یا قدیمی (قبل از یک ساختمان زمینشناسی ایجاد شده است.)
4. تطبیقی (شکل آنها مطابق وضعیت طبقات زیرین بودن و با طبقات بالا متفاوت است.)
اقیانوسها: منبع عظیم آب در سطح زمین که در فرورفتگیها سطح زمین قرار داشته و بیشتر در نیمکره جنوبی هستند.
از نظر عمق میتوان اقیانوسها را بشرح زیر تقسیمبندی نمود:
1. فلات قارهای (عمق m200-0)
2. شیب قارهای (m 2500 -200)
3. ناحیه کف اقیانوس (m 6000-2500) که 75% سطح مناطق اقیانوسها را تشکیل میدهد.
4. نواحی عمیق اقیانوسها (بیشتر از m 6000)
عمق متوسط اقیانوسها 3800 متر میباشد.
املاح آب دریا:
درصد نمک آب دریا 35 در هزار میباشد. اگر تمامی املاح را در دریا تهنشین کنند ضخامت 56 متر در دریا و روی خشکی هم 200 متر ضخامت را میپوشاند.
قابل ذکر است در مورد قدمت اقیانوسها بعضی معتقدند چون ابتدای تشکیل اقیانوسها آب، نمک نداشته یا مقدار آن ناچیز بوده است لذا از روی مقدار آن با توجه به اینکه سالیانه چه مقدار نمک به آب اقیانوسها اضافه میشود میتوان عمر اقیانوسها را محاسبه نمود.
املاح دریا بیشتر به کلر (2/55 درصد) و سدیم (4/30 درصد) و سولفات (7/7 درصد) و منیزیم ( 7/3درصد) و کلسیم (2/1 درصد) و پتاسیم (1/1 درصد) تعلق داشته و تنها 7/0 درصد بقیه مربوط به 60 عنصر دیگر میباشد.
جریانهای دریائی را میتوان به نهرهایی عظیم تشبیه کرد که در داخل آب ساکن اقیانوسها به حرکت درمیآیند مثل: گلف استریم در اقیانوس اطلس و کروشیو در کنار ژاپن و لابرادور در ساحل شرقی کانادا که اینها هر سه از جریانهای افقی اقیانوس هستند.
جریانهای دیگری هم در دریا براساس اختلاف درجه شوری و وزن حجمی پدید میآید این جریانها رو به پائین صورت گرفته و تا زمانی که آب سنگینتر در زیر آب سبکتر قرار گیرد ادامه پیدا میکند.
نوعی جریان در محل تنگه جبل الطارق میان مدیترانه و اقیانوس اطلس برقرار است که علت آن گرم بودن مدیترانه و در نتیجه میزان تبخیر بیش از بارندگی و لذا حرکت آب و از طرفی آب در مدیترانه 9/3 درصد شوری و اقیانوس اطلس 5/3 درصد و این نیز دلیلی دیگر برای جابجایی و سنگینی آب میباشد.
جانداران دریا
نکته جالب این است که از آنجا که آب دریا محیط مساعدی برای پرورش و رشد جانداران است در درون آن جانداران ذرهبینی فراوانی یافت میشود. گفته میشود که زندگی از دریا منشأ گرفته شده است و تحولات حیات را هم در محیط آب مطالعه میکنند.
مواد محلول دریا میان بدن جانداران دریا و حتی خون انسان نسبتی دارد که با نسبت همان مواد در دریا مطابقت دارد. جانداران تک سلولی ذرهبینی، تکسلولیهای کلروفیلدار اساس زنجیرههای غذائی محیط دریا هستند و تکسلولیها با استفاده از نور خورشید و دی اکسید کربن، مواد آلی ساخته و در اختیار دیگر جانداران دریا میگذارند.
در اعماق تاریک دریا تولید کننده نیست و موجودات مردارخوارند یا همدیگر را میخورند.
آغازیان: آغازیان ساکن دریا پلانکتون نام دارند و آزادانه در دریا شناورند که به دو گروه تقسیم میشوند:
الف) فیتوپلانکتونها:
1. دیاتومهها (قابهای سیلیسی دارند که قابها، پس از مرگ گلهای سیلیسی را تشکیل و از سخت شدن گلهای سیلیسی سنگی به نام «تریپولی» تشکیل میشود که از آن خاک «منباد» تهیه شده است)
2. کوکولیتوفرها ( زردرنگ، پوشش آهکی داشته و از تجمع گلهای آهکی آنها گل سفید ساخته میشود.
3. دستهای هم در میان گلهای بستر دریاها یافت میشوند که بعضی بیهوازی هستند.
ب) زوئوپلانکتونها: در اندازههای متفاوت از یک سلول تا 5/1 سانتیمتر طول قد دیده میشوند و البته هرچه جثه آنها بزرگتر باشد تعداد آنها کمتر خواهد بود و انواع آن در زیر آمده است. البته باید توجه داشت که زوئوپلانکتونها نه تنهااز لحاظ جثه بلکه از لحاظ ساختمان بدنی هم متفاوتند.
1. شعاعیان (تک سلولی هستند. پوسته سیلیسی اطراف پروتوپلاسم آنها را فرا گرفته و شبیه دیاتومهها هستند.)
2. روزنداران (تک سلولی هستند. شبیه شعاعیان هستند فقط جنس پوسته اطراف بدنشان آهکی است.)
3. کوپه پورها (دارای پوسته سخت آهکی همراه با کتین است و در ضمن مصرف کننده میباشد.)
(باکتریها فاقد کلروفیل هستند و به همین دلیل نمیتوانند فتوسنتز انجام دهند. امروزه دانشمندانی هستند که جلبکها را جزء آغازیان قرار میدهند.)
زندگی در دریا برای گیاهان سادهتر است، نور و دی اکسیدکربن در دسترس بوده و تغییر دما شدید نیست لذا پیچدگی کمتری دارند ولی جانوران دریا از شکل و ساختمان پیچیدهای برخوردارند.
شکل
دمای آب اقیانوسها:
یکی از عواملی که باعث تعادل حرارتی محیط میشود آب است و میزان دمای آب اقیانوسها به حرارت دریافتی آنها از خورشید و همچنین حرارت زمین بستگی دارد. حد متوسط دمای آب اقیانوسها در استوا حدود 27 درجه ولیکن در مناطق قطبی به سه درجه زیر صفر کاهش پیدا میکند.
فشار آب دریا و جرم مخصوص آن:
میدانیم به ازای هر 10 متر عمق حدود یک اتمسفر به فشار آب دریا اضافه میشود که با توجه به افزایش فشار در اعماق زیاد، قدرت انحلال نیز افزایش مییابد.
(اگر فشار آب نمیتوانست آب را متراکم کند سطح آب دریاها 30 متر بالاتر از حد فعلی بود.)
حرکات آب دریا (جریانها و امواج)
موج آب همان حرکات منظم ذرات آب به طرف بالا و پائین است که بصورت چینهایی در سطح آب دیده میشود که این امواج بر اثر جزر و مد یا زلزلههای زیردریائی و یا بر اثر باد ایجاد میشود. البته ممکن است در محل ورود رودخانهها نیز بر اثر فشار درون آب، موج ایجاد شود.
وقتی باد از روی سطح آب میگذرد در اثر اصطکاک این دو با هم چین کوچکی در سطح آب پدیدار میشود. این چین، بزرگ شده و موج بوجود میآید.
Lλ طول موج
h ارتفاع موج
فاصله بین پائینترین نقطه موج و بالاترین نقطه آن ارتفاع موج است و فاصله دو نقطه فرو رفته یا برجسته متوالی طول موج نامیده میشود.
امواج از نیرومندترین عوامل فرسایش میباشد که شدت آن در مکانهای متفاوت مختلف است.
حرکات هر ذره در آب جاری بصورت دایره می باشد
ارتفاع موج = قطر دایره
دایره با افزایش عمق کوچکتر میشود.
جزر و مد یکی از عوامل ایجاد کننده موج بوده و خود حاصل تأثیر نیروی جاذبه ماه و خورشید بوده می باشد که سبب میشود سطح آبهای آزاد زمین در طول شبانه روز، بالا و پائین برود البته علیرغم بزرگی خورشید نسبت به ماه که فاصله کمتری تا زمین دارد، ماه در جزر و مد اثر بیشتری میگذارد. وقتی آبهای سطحی زمین، مقابل کره ماه قرار میگیرند بصورت مد بالا میآیند و همزمان در 180 درجه آنطرف کره زمین نیز چنین اتفاقی میافتد.
خورشید نیز کلیه ذرات زمین و آبها را بطرف خود میکشد لذا در اول ماه و نیمه ماه که خورشید و ماه در یک راستا قرار میگیرند. ما کزیمم جزر و مد را داریم و در تربیع اول و آخر ماه که خورشید و ماه در وضعیت عمود بر یکدیگر قرار میگیرند مینیمم جزر و مد را خواهیم داشت. البته مسیر حرکت ماه بیضوی است که خود 20% تفاوت ایجاد میکند.
آبهای زیرزمینی:
سه منشأ برای آبهای زیرزمینی ذکر شده است:
1. باران و برفی که بر خشکیها میبارد.
2. آبی که از سرد شدن بخار آب ماگما، پدید میآید.
3. و مقدار آبی که هنگام رسوبگذاری در دریا منافذ و لابهلای مواد رسوبی محبوس میشود. (درصد آن بسیار کم بوده و بیشتر در معادن نفت مشاهده شده و بسیار شور است.)
قابل ذکر است منظور از آب زیرزمینی، نقاطی است که اشباع از آب میباشد نه محلهایی که مقداری رطوبت دارد و غیر اشباع است و همچنین سرعت حرکت آب در زمین به نوع محل و تخلخل و نفوذپذیری سنگ مخزن بستگی دارد.
قنات :
|
یکی از راههایی که برای بهرهبرداری از آبهای زیرزمینی در کشور ما، معمول بوده است قنات میباشد. اولین قنات در ایران، در حدود 3000 سال پیش ساخته شده است و عبارت است از یک مجرای زیرزمینی با شیب کم همراه با تعدادی چاه قائم بنام میله که در زمین حفر میشود تا آب زیرزمینی خود به خود، بدون نیاز به تلمبه یا وسایل مصنوعی دیگر در سطح زمین جریان پیدا کند. قناتها را در رسوبات آبرفتی بخصوص در مخروط افکنهها حفر میکنند. در سری چاههای قائم قنات آخرین میله که عمیقترین آنهاست مادرچاه قنات نامیده میشود که بیش از همه در زیر سطح ایستابی قرار دارد. بدین ترتیب آب چند منبع زیرزمینی به درون مجرای مذبور راه می یافت و از محلی بنام مظهر قنات برسطح زمین جاری میشد.
مادرچاه مظهر قنات
قناتها لایروبی و نگهداری از یک طرف با حفر میلهها برای آسانتر کردن لایروبی اقدام نموده دارند (یعنی حفار خفه نشود) و از طرف دیگر دور میلهها خاکریزی میشود که از ریزش به درون آنها جلوگیری شود.
سطح آب زیرزمینی یا سطح ایستابی: سطح آب در داخل چاهی که به داخل سفره نفوذ کرده است بنام سطح ایستابی خوانده میشود. قابل ذکر است وقتی آب لابهلای ذرات خاک را پر کرد و دیگر هوایی در آنجا نماند (اشباع میشود) سطح فوقانی این منطقه را آبشناسان سطح آزاد آب (Water table) میگویند.
چاهها: گودالهایی هستند که تا زیر سطح آزاد آب حفر میشوند و اگر این سطح، به سطح زمین نزدیک باشد چاه را سطحی و کمعمق و در غیر اینصورت عمیق مینامند.
نوعی چاه وجود دارد (=Artois استانی در فرانسه) بنام آرتزین که طبق قانون ظروف مرتبطه حالت جهنده دارد در این چاه منبع آب بالاتر از سطح دهانه چاه میباشد.
آبهای فرورو با عمل انحلال خود، تغییرات بزرگی را در زمینهای آهکی پدید میآورند که در امتداد خودشان انحلال، رسوبگذاری و سیمانسازی در فاصله دانههای مواد تخریبی و تشکیل ماسه سنگ و کنگلومرا و برش را سبب میشوند.
گاهی هم جمع شدن املاح حاصل از انحلال در بین سنگها ایجاد رگه میکند مثل رگههای کلیست، کوارتز و بعضی فلزات مثل مس و سرب و روی و نقره.گاهی نیز اکسید منگنز بطور ناقص در روی سنگهای دیواره شکافها رسوب میکند و تصویر خزه مانند بنام دندریت ((Dendrite را بر روی سنگ ظاهر میسازد.
وقتی که عمل انحلال و تهنشین شدن به طور همزمان صورت میگیرد، ممکن است که یک کانی حل شود و جای آن را کانی دیگری بگیرد. مثلاً ممکن است سولفید آهن حل شود و جای آن را اکسید آهن پر کند. در این حال بلورهای اکسید آهن به شکل بلورهای سولفید آهن قالب ریزی میشود. از آنجا که در طبیعت چنین شکلی برای بلورهای اکسید آهن شناخته نشده است شکل حاصل را دروغین (Pesudomorphe) مینامند.
در اطراف چشمهها هم رسوباتی وجود دارد. این املاح بیشتر عبارتند از بیکربناتها و سولفاتهای کلسیم، منیزیم و سدیم و مقدار کمی کلرید، سیلیکات و فسفات این عناصر و همچنین عناصر دیگر.
بعنوان مثال تراورتن سنگی است که حاصل رسوبگذاری کربنات کلسیم است. از جمله فراوانترین املاحی است که در چشمههای سرد و گرم وجود دارد و این سنگ را در نمای ساختمان مورد استفاده قرار میدهند. اگر شدت انحلال آبهای نفوذی زیاد باشد، حفرههای افقی و تونل مانند بنام غار تشکیل میشود همچنین آب، پارهای از مواد به ویژه مواد آهکی را که به همراه دارد، در درون غارها رسوب میدهد این رسوبات آهکی اغلب به شکل ستونهایی درمیآیند.
استالاکتیت: از تبخیر آب و رسوب کردن آهک محلول در سقف غار بوجود می آید.
استالاکمیت: از رسوب آهک محلول در آبی که به کف غار میچکد حاصل میشود.
نمونه سؤالات فصل سوم
1. چرخه آبشناسی را با ترسیم شکل توضیح دهید.
2. مفاهیم زیر را توضیح داده و مراحل تشکیل مئاندر را بنویسید. (به کمک شکل)
الف) دبی یا شدت جریان رودخانه ب) مهآندر ج) جریان مغشوش
3. انواع رودخانه را بنویسید.
4. املاح دریا بیشتر دارای چه عناصری میباشد؟
5. آغازیان چند نوع هستند؟ هر کدام را به اختصار تعریف کنید.
6. جریانهای دریایی را توضیح داده و دو مثال بزنید.
7. حرکات آب دریا را توضیح دهید و بگویید شدت امواج دریا و رودخانه در کدام قسمت بیشتر است.
8. اصطلاحات و مفاهیم زیر را توضیح دهید.
الف) طول موج آب ب) ارتفاع موج ج) جزر و مد
9. اصطلاحات زیر را توضیح دهید.
الف) دندریت ب) پزودومورف ج) مظهر قنات و مادرچاه
10. تراورتن چگونه سنگی است و کجا تشکیل میشود؟
11. جزر و مد چیست و حداقل و حداکثر آن چه موقع است. با ذکر علت توضیح دهید.
12. آبهای سخت کدامند؟
13. انواع پلانکتونها را بنویسید.
14. اصطلاحات زیر را توضیح دهید.
الف) دندریت ب) طول موج ج) پزودومورف د) چاه آرتزتن هـ) قنات
15. بنویسید منشأ آبهای زیرزمینی چیست؟ و نفوذ آب نزولات جوی در زمین به چند عامل بستگی دارد؟
نمونه تستهای فصل سوم
1- نزولات جوی تبدیل میشود به:
الف) آبهای خارجی، آب دریاچهها ب) تبخیر و تعرق
ج) آبهای نفوذی د) همه موارد
2- سرعت و جریان آب در.....رودخانه صفر میباشد و از بستر تا سطح آب..... است.
الف) کف /آرام ب) کنار بستر / نامساوی
ج) کنار بستر / آرام د) کف / نامساوی
3- کدام گزینه غلط است؟
الف) دبی رودخانه همان مقدار آبی است که در واحد زمان از آن عبور میکند.
ب) مئاندر همان پیچ و خمهای مسیر رودخانه است.
ج)رودخانه دارای جریانی است که همیشه بصورت مغشوش است.
د) بستر رودخانه همان محلی است که رودخانه در آن جریان دارد.
4- انواع رودخانه عبارتند از:
الف)عادی، تعقیبی، آرتزین، تطبیقی.
ب) عادی، تعقیبی، پیشین، تطبیقی.
ج) پیشین، تعقیبی، آرتزین، تطبیقی.
د) تطبیقی، تعقیبی، عادی، آرتزین.
5- املاح دریا بیشتر عبارتند از:
الف) کلر، سدیم، سولفات، کلسیم، پتاسیم.
ب) کلر، منیزیم، سولفات، کلسیم، پتاسیم.
ج) کلر، سدیم، منیزیم، پتاسیم.
د) کلر، سدیم، پتاسیم، اورانیوم.
6- کدام جریان دریایی رو به پایین است؟
الف) گلف استریم در اقیانوس اطلس
ب) محل جبل الطارق میان مدیترانه و اقیانوس اطلس
ج) کروشیو در کنار ژاپن
د) لابرادور در ساحل شرقی کانادا
7- جریانهای رو به پایین به چند علت است؟
الف) اختلاف درجه حرارت. ب) اختلاف درجه شوری
ج) اختلاف وزن حجمی د) هر سه مورد
8- کدام گزینه صحیح است؟
الف) جانداران تک سلولی ذرهبینی، تک سلولیهای کلروفیلدار اساس زنجیرههای غذایی محیط دریا هستند.
ب) تک سلولیها با استفاده از نور خورشید و دیاکسیدکربن مواد آلی را ساخته و در اختیار دیگر جانداران دریا میگذارند.
ج) در اعماق تاریک دریا تولیدکننده وجود ندارد و موجودات مردار خوارند یا همدیگر را میخورند.
د) هر سه مورد
9- کدامیک از زوئوپلانکتونها هستند؟
الف)شعاعیان، کوپه پودها، دیاتومها
ب) دیاتومها، کوپه پودها، کوکولیتوفرها
ج) شعاعیان، روزنداران، کوپه پودها
د) کوکولیتوفرها، روزنداران، کوپه پودها
10- پلانکتونها به دو گروه زیر تقسیم میشوند:
الف) فیتوپلانکتونها/ زوئوپلانکتونها.
ب) دیاتومهها/ کوکولیتوفرها.
ج) شعاعیان / کوپهپودها.
د) هیچکدام.
11- کدام گزینه غلط است؟
الف) زندگی در دریا برای گیاهان سادهتر است و در اعماق دریا گیاهان به راحتی فتوسنتز انجام میدهند.
ب) یکی از عواملی که باعث تعادل حرارتی محیط میشود آب است و میزان دمای آب اقیانوسها به حرارت دریافتی از خورشید و حرارت زمین بستگی دارد.
ج) میدانیم به ازای هر 10 متر عمق حدود یک آتمسفر به فشار آب دریا اضافه میشود و به ازای آن قدرت انحلالی هم افزایش پیدا میکند.
د) هیچکدام
12- کدام گزینه صحیح است؟
الف) جزرومد حاصل نیروی جاذبه ماه و خورشید بوده و سبب موج میشود و خورشید در جزرومد اثر بیشتری دارد.
ب) فاصله بین پایینترین نقطه موج و بالاترین نقطه آن ارتفاع موج و فاصله دو نقطه فرورفته یا برجسته شدت موج را نشان میدهد.
ج) جزرومد در نیمه اول ماه و در وضعیت عمود بر هم ماکزیمم و در تربیع که ماه و خورشید در راستای هم قرار میگیرند ماکزیمم جزرومد را داریم.
د) هیچکدام
13- نفوذ آب نزولات جوی در زمین به چند عامل بستگی دارد؟
الف) شیب زمین، تخلخل سنگها و خاکها، طرز قرار گرفتن لایههای سنگ، رطوبت اتمسفری.
ب) نفوذپذیری سنگها، مقدار و نوع بارندگی، مقدار و نوع پوشش گیاهی.
ج) نفوذپذیری سنگها، شیب زمین، مقدار و نوع بارندگی، تخلخل سنگها و خاکها.
د) موارد الف و ب
14- کدام گزینه غلط است؟
الف) وقتی که عمل انحلال و تهنشینی بطور همزمان صورت بگیرد و یک کانی جایگزین کانی دیگر شود و بلور کانی بصورت کاذب به شکل کانی اولیه درآید اصطلاحاً دندریت میگویند.
ب) به آبهایی که یونهای کلسیم و منیزیم بالایی دارند آبهای سخت گفته میشود.
ج) آبهای فرورو با عمل انحلال خود تغییرات بزرگی را در زمینهای آهکی پدید میآورند.
د) هیچکدام
15- در .... آب زیرزمینی خود بخود، بدون نیاز به تلمبه یا وسائل مصنوعی دیگر در سطح زمین جریان پیدا میکند.
الف) قنات ب) چشمه ج) چاه آرتزین د) هر سه مورد
16- از جمله فراوانترین املاحی که حاصل رسوبگذاری کربنات کلسیم است:
الف) دندریت ب) گرانیت ج) تراورتن د) پزودرومورف
17- کدامیک از منابع زیر منشأ آبهای زیرزمینی محسوب نمیشوند؟
الف) باران و برف ب) بخار ماگما
ج) چشمه و چاه د) آب دریا
- ۹۳/۰۲/۰۲