تدعى الطبقة العليا الصلبة للأرض بالغلاف الصخري-lithosphere. يتألف هذا الغلاف من القشرة الأرضية والجزء العلوي القاصي من الوشاح-mantle. تحدث معظم الأنشطة الجيولوجية المؤثرة على الأرض ضمن الغلاف الصخري، وهو أكثر طبقات الأرض صلابةً. يتكوّن الغلاف الصخري من الغلاف الصخري المحيطي- Oceanic lithosphere والغلاف الصخري القارّي-continental lithosphere.
يتكوّن الغلاف الصخري المحيطي من القشرة المحيطية-Oceanic crust التي تشكّل أرضية البحار والمحيطات، بينما يتألف الغلاف الصخري القارّي من القشرة القارّية-continental crust المكوّنة من كتل اليابسة. تعتبر القشرة الأرضية مهمةً لأنها تدعم حياة الإنسان والنبات، كما أنها تحوي عناصر تيسر التطور التقني مثل الألمنيوم و الحديد و السيليكون.
العناصر الأكثر وفرة في القشرة الأرضية
الأكسجين – 46.6%
الأكسجين هو العنصر الأكثر وفرة في القشرة الأرضية. يشكل الأكسجين 467100 ppm (وppm هي اختصار لجزء لكل مليون–parts per million) من القشرة الأرضية، أو ما يعادل 46.6%. يتواجد الأكسجين كمركب رئيسي في المعادن السيليكاتية-silicate minerals، فهو يتحد مع عناصر أخرى. كما أنه موجود بهيئة مركب في أملاح الكربونات-carbonates وأملاح الفوسفات-phosphates. للأكسجين أغراض صناعية وطبية وتجارية، فهو يُستخدم مع الأسيتيلين لقطع المعادن ولحامها، ويُستعمل في المستشفيات لتخفيف أمراض الجهاز التنفسي، ويمكن استخدامه أيضًا لصنع المتفجرات، بالإضافة إلى العديد من الاستخدامات الأخرى.
رسم توضيحي يظهر بنية كوكب الأرض
السيليكون – 27.7%
يحتل السيليكون المركز الثاني بين العناصر الأكثر شيوعًا في القشرة الأرضية بنسبة تبلغ 276900 ppm. يوجد السيليكون مركبًا في الوشاح والقشرة، فهو يتحد مع الأكسجين في القشرة لتشكيل المعادن السيليكاتية. يوجد السيليكون في الرمل الذي يعتبر موردًا وفيرًا وسهل المنال على الأرض. يُستخرج السيليكون أيضًا من الكوارتزيت-quartzite والميكا-mica والتلك-talc.
نحصل من السيليكون على المواد المصنوعة من السيليكون المستخدمة في السوائل الهيدروليكية، والعوازل الكهربائية، ومواد التشحيم وغيرها. وبشكل رئيسي، يستخدم السيليكون الصلب بصفته نصف ناقل-semiconductor خاصة في العتاد الصلب للحاسوب. يُستعمل السيليكون لصنع الترانزستورات في مجال الصناعات الإلكترونية.
كما يستخدم السيليكون في صناعة الألمنيوم، وتحديدًا في صناعة سبائك الألمنيوم. ويستخدم في إنتاج السيراميك والزجاج ومستحضرات التجميل والمبيدات الحشرية وبعض أنواع الصلب (الفولاذ) والمنتجات الصيدلانية.
الألمنيوم – 8.1%
بوفرة تبلغ 80700 ppm، يحتل الألمنيوم المركز الثالث بين العناصر الأكثر وفرة في القشرة الأرضية. كما أنه المعدن الأكثر شيوعاً على سطح الأرض.
لا يتواجد الألمنيوم وحيدًا، وإنما على هيئة مركب. تشمل مركبات الألمنيوم الوفيرة أكسيد الألومنيوم وهيدروكسيد الألمنيوم وكبريتات الألمنيوم والبوتاسيوم. إلى حد كبير، يستخرج الألمنيوم من مركباته من خلال عمليتي باير–Bayer وهال–هيرولت-Hall-Heroult.
يعتبر عنصر الألمنيوم مثاليًا بسبب وزنه الخفيف، وتستعمل سبائك الألمنيوم على نطاق واسع لصنع الرقائق المعدنية لأدوات المطبخ ومواد التغليف. يستخدم الألمنيوم في تصنيع أجزاء المركبات والصواريخ والآلات.
الحديد – 5%
يوجد الحديد في القشرة الأرضية بنسبة 50500 ppm. يوجد الحديد المستخرج على هيئة خامات الحديد في أنواع أكسيد الحديد مثل الهيماتيت–hematite والماجنتيت-magnetite. تستعمل أفران التفجير لاستخراج الحديد من خامات الحديد.
يعد الحديد المعدن الأكثر انتشاراً على سكح الأرض بعد الألمنيوم، كما أنه من أكثر المعادن الموجودة في جوف الأرض وطبقاتها الداخلبة.
للحديد العديد من التطبيقات واسعة النطاق مثل صناعة الفولاذ، ويستخدم أيضًا في صناعة الأدوات المنزلية وأدوات المطبخ. كما أنه يستخدم لصنع الحديد الصلب والحديد اللين الذي يُطبق بنطاق واسع في العديد من الصناعات. دائمًا ما يتفاعل عنصر الحديد مع الماء والأكسجين، وعادةً يكون سطح الحديد رماديًا فضيًا وبراقًا، ولكنه يميل للتأكسد في الهواء الطلق لإنتاج أكسيد الحديد المائي المعروف بشكل شائع باسم الصدأ.
في أنقى أشكاله، يكون الحديد لينًا نسبيًا، ويقوى ويعزز في عملية الصهر عن طريق إضافة نسبة صغيرة من الكربون. إن إضافة الكربون بنسبة تتراوح بين 0.002% و 2.1% سينتج الفولاذ الذي قد يكون أكثر صلابة بـ1000 مرة مقارنةً بالحديد النقي.
العناصر التالية في الترتيب من حيث النسبة في القشرة الأرضية
تشمل العناصر الوفيرة الأخرى الكالسيوم (36500 ppm) والصوديوم (27500 ppm) والبوتاسيوم (25800 ppm) والمغنيسيوم (20800 ppm) والتيتانيوم (6200 ppm) والهيدروجين (1400 ppm).
التنقيب المفرط يؤدي إلى تدهور بيئي
يشتمل التنقيب على استخدام آلات ضخمة على سطح الأرض. تترك تلك الأنواع من الآلات حفرًا مفتوحة في الأرض، وتساهم في إخلال النظام البيئي الهش. تطلق العمليات المستخدمة في التنقيب عن العناصر منتجات ثانوية ضارة (مثل المعادن الثقيلة والسامة) للحياة البحرية والبرية. وبالتالي، فالتنقيب المفرط يؤدي إلى تدهور بيئي.
العناصر الأكثر وفرة في القشرة الأرضية
الترتيب العنصر الوفرة بالقشرة(بوحدة ppm)
- الأكسجين 467100
- السيليكون 276900
- الألمنيوم 80700
- الحديد 50500
- الكالسيوم 36500
- الصوديوم 27500
- البوتاسيوم 25800
- المغنيسيوم 20800
- التيتانيوم 6200
- الهيدروجين 1400
اقرأ أيضًا:
معلومات وحقائق حول عنصر الباريوم
ترجمة: رولان جعفر
تدقيق: محمد وائل القسنطيني
