أنواع التربة ونشأة التربة

في ميكانيكا التربة تُميَّز ثلاثة أنواع رئيسية من التربة: غير المتماسكة، و_المتماسكة_، و_الترب ذات الأصل العضوي_. إضافة إلى ذلك توجد الصخور أيضًا، لكنها لا تُدرس في ميكانيكا التربة، بل في التخصص العلمي ميكانيكا الصخور.

تربة غير متماسكة

الترب غير المترابطة أو غير المتماسكة هي تلك التي لا تكون مكوناتها مرتبطة بأي مادة رابطة. في الحالة الجافة، عندما لا تتأثر بالرطوبة، تكون المكونات الصلبة للتربة غير المترابطة حرة تمامًا داخل الكتلة الترابية، ولا يوجد بينها سوى الاحتكاك، المسمّى الاحتكاك الداخلي. وتشمل الترب غير المترابطة ما يلي:

• البلوكات، حجم الحبيبات 200 – 2000 mm
• الحصى الخشن، حجم الحبيبات 60 – 200 mm
• حصى، حجم الحبيبات 2 – 60 mm
• رمل، حجم الحبيبات 0,02 – 2 mm
• غبار، حجم الحبيبات 0,002 – 0,02 mm.

ويُشار إلى أن فئة الغبار تُسمّى أحيانًا طميًا (بالإنجليزية: silt، بالألمانية: Schluff). غير أن الطمي عندنا يعني نوعًا معينًا من التربة ذات الأصل العضوي، ولذلك فقد يسبب هذا الاسم لهذه الفئة المذكورة سوء فهم.

شكل 1 - تربة رملية

الترب المترابطة

الترب أو المتماسكة هي تلك التي تكون مكوناتها الصلبة مرتبطة فيما بينها بالتماسك. ويمكن أن تكون للترب المتماسكة خصائص فيزيائية غير مستقرة جدًا، تتغير بسهولة بفعل الماء. وتندرج ضمن الترب المتماسكة تلك التي تحتوي على مكونات صلبة بحجم أقل من 0,002 mm. أما التربة التي تحتوي غالبًا على مكونات بحجم 0,002 – 0,0002 mm فتسمى طينًا، وإذا كانت هذه المكونات بحجم 0,0002 – 0,00002 mm فتسمى طينًا غروانيًا.

في الطبيعة نادرًا ما توجد الطين النقي، بل يكون في الغالب ممزوجًا بمكونات أخرى، مثل الرمل والغبار، ويُسمّى ذلك الطمي؛ أما الطين مع الحجر الجيري فيُسمّى طينًا مارليًّا (مارل)، والطين مع المغنيسيوم هو uma. وعادةً ما يُعتمد أن التربة التي تحتوي على أكثر من 50% من المكونات الطينية تُسمّى طينًا دسمًا أو ببساطة طينًا، بينما تُسمّى التربة التي تحتوي على أقل من 50% من المكونات الطينية تربة طينية. أما التربة التي تحتوي على أقل من 5% من المكونات الطينية فيُعتبر أنها تملك خصائص التربة غير المتماسكة.

أسرع وأسهل طريقة لتقدير الفئة التي تنتمي إليها تربة ما هي تجفيف العينة ومحاولة سحقها بين الأصابع. فالترب غير المتماسكة تتفكك فورًا. أما الترب الطينية فتتفتت بين الأصابع إلى قطع أصغر، ويصبح الطين صلبًا تقريبًا كالحجر.

Sl. 2 - التربة الطينية

تربة ذات أصل عضوي

تتكوّن هذه التربة في جزء كبير منها من مواد عضوية أو نباتية، مع مكوّنات طينية وغيرها. ونظرًا لاحتوائها على مواد عضوية فهي غير مستقرة جدًا وتمتص الماء بشدة، ولذلك تكون غير ثابتة ولا يمكن أن تُستخدم لا كتربة حاملة ولا كمادة لتنفيذ المنشآت الترابية. وتشمل هذه التربة الدبال و_الطمي_ و_الخث_.

الدبال هو تربة خصبة توجد في الطبقة السطحية من القشرة الأرضية، ويبلغ سمكها عادة بضعة ديسيمترات. وهو يتكون من مزيج من المواد العضوية والمعدنية مع كثير من البكتيريا. وعند تنفيذ الردميات الترابية، وأرصفة الطرق، والأعمال المشابهة في التربة، وكذلك عند الحفر في محجر المواد اللازمة لإقامة المنشآت الترابية، يجب حفر طبقة الدبال كاملة وإزالتها، إذ لا يمكن استعمالها إلا لحماية المنحدرات الترابية من الانجراف بالماء.

الشكل 3 - الدبال

يتكون الوحل من خليط من المواد العضوية على شكل جسيمات دقيقة جدًا مع مواد معدنية مثل الطين والغبار والرمل. ويوجد في قاع الأنهار والبحيرات السابقة.

الخُث يتكوّن من كمية كبيرة من المواد النباتية والعضوية على شكل ألياف، مع نسبة أقل من المواد المعدنية.

تكوّن التربة

إذا أجرينا مقطعًا في القشرة الأرضية لوجدنا أنها تتألف غالبًا من التربة السطحية – الدبال ذات سماكة قليلة، ثم التربة ما تحت السطحية المؤلفة من طبقة أو أكثر ذات تراكيب مختلفة وسماكات متنوعة، وأخيرًا من الصخر الصلب. وقد نشأت التربة السطحية أساسًا من تحلل المواد النباتية والعضوية، بينما نشأت التربة ما تحت السطحية من تحلل الصخر الصلب.

يحدث تفكك الصخر الصلب بسبب العوامل الجوية أو بسبب النشاط البركاني. ويمكن أن تكون العوامل الجوية ميكانيكية أو كيميائية. فإذا كانت عملية تفكك الصخر الصلب هي اتحاد المعادن مع الأكسجين، فهذا هو التفكك بالأكسدة، وإذا كانت اتحادًا مع الماء، فهو التفكك بالإماهة. أما النشاط البركاني فله طبيعة كيميائية. وبسبب الحرارة العالية يتحول الصخر الصلب إلى رماد بركاني.

يمكن أن تكون عملية تفكك الصخر الصلب وتحوله إلى تربة في الموقع «in situ» أو مع النقل. ويتم نقل الأجزاء المتفتتة بواسطة الماء، وفي هذه الحالة تتكوّن ترب رسوبية، وبواسطة الرياح، فتتكوّن ترب ريحية، أو بواسطة الجليد، فتتكوّن ترب جليدية. وخلال نقل القطع والفتات المتفكك من الصخر الصلب يجري المزيد من التفتيت بفعل الصدمات والاحتكاك والغسل التي تتعرض لها أثناء النقل. ونتيجةً لذلك تتدور حواف القطع المكسورة، وتتفتت الفتات الجديدة، ثم تتدور حوافها من جديد، وهكذا إلى أن يستمر النقل. وتعتمد كمية المكونات الصلبة وشكلها على صلابة الصخر، وطول النقل، ونوعه، إلخ. ولذلك يكون شكل الجسيمات الصلبة في التربة متنوعًا جدًا: دائريًا، أو بيضويًا، أو ذا حواف حادة أو مستديرة، أو مثلثيًا، إلخ. أما المكونات الصلبة بحجم 0,02 – 0,002 mm، وهي الفئة التي تُسمّى في ميكانيكا التربة غبارًا، فتكون غالبًا دائرية أو بيضوية الشكل. وهذه المكونات بحجم أقل من 0,002 mm، وهي الفئة التي تُسمّى طينًا، تكون على شكل رقائقي. ويمكن للجسيمات الأكبر من الرمل والحصى والحصى المدحرج أن تكون بأشكال مختلفة: مكعبة، ومستديرة، وصفائحية، إلخ. والجسيمات المكعبة يصعب تغيير شكلها، أما الصفائحية فيسهل ذلك. ولذلك فإن الترب التي تتكون غالبًا من جسيمات صفائحية يمكن أن يتغير تركيبها بسهولة.

يُذكر أن بعض أنواع التربة، التي اكتمل تكوينها تماماً، قد تُغطى أحياناً لاحقاً برواسب جديدة، بحيث تبقى التربة المتكوِّنة سابقاً في الأعماق، بينما تتشكل على الرواسب الجديدة تربة أخرى قد لا تكون لها أي صلة بالأولى. وتسمى هذه التربة المتكوِّنة سابقاً والمغطاة لاحقاً برواسب جديدة التربة المدفونة. وغالباً ما تكون أراضي زراعية جرى فلاحتها ثم غُطيت لاحقاً برواسب غبار اللوس المحمول بالرياح، غير أن الرواسب قد تكون نهرية أيضاً. وتُعرَف التربة المدفونة بلونها الداكن، وقد توجد طبقات عديدة من هذا النوع إذا تكررت هذه العملية مرات عدة.

التربة الغرينية

تنشأ الترب الألوفية من ترسيب الجسيمات الصلبة أثناء نقلها بالماء. ويعتمد الترسيب على عدة عوامل، أهمها سرعة جريان الماء، وخشونة المواد المنقولة، ومحتوى المواد الأخرى مثل الأملاح والجير، إلخ. عند سرعات الجريان الكبيرة لا تترسب إلا المواد الخشنة، أما الدقيقة فلا تترسب بل تُنقل إلى أبعد. ولذلك تترسب المواد الصلبة الأكبر حجمًا في الجزء العلوي من مجرى الماء، أقرب إلى المنبع، حيث تكون سرعة الجريان كبيرة. ومع انخفاض سرعة جريان الماء تترسب المواد الأدق فأدق. وفي الماء الساكن، من دون جريان، تترسب عادة أدق المواد الصلبة. وحيثما يحدث تباطؤ في جريان الماء تنشأ ترسبات كبيرة، كما في المنطقة المغمورة عند فيضان الماء خارج مجرى النهر، وكذلك عند مصاب الأنهار، وأمام السدود، إلخ.

يمكن أن يستمر ترسيب الجسيمات الدقيقة جدًا من الطين الغروي مدة غير محدودة بسبب التأثير الكهروكيميائي الذي ينشأ بين الجسيمات الدقيقة بحجم أقل من 0,0002 mm عندما تُغمر في الماء. وفي هذه الحالة تحمل الجسيمات الصلبة شحنة كهربائية من النوع نفسه (سالبة)، ولذلك تتنافر فيما بينها وتتحرك في الكتلة السائلة بسرعات تزداد كلما صغر حجمها. وهذه هي حركات براون. وبسبب هذه الحركات يتباطأ ترسيب الجسيمات الصلبة في الماء تباطؤًا كبيرًا وقد يستمر مدة غير محدودة.

الشكل 4 - تربة غرينية

الترب الريحية

تتكوّن التربة الريحية من تراكم الجسيمات الصلبة التي ينقلها الهواء. ويُميَّز نوعان من التربة الريحية: اللوس و_الكثبان_. ويتألف اللوس من جسيمات صلبة بحجم يقارب 0,05 mm أو أصغر قليلًا، متماسكة فيما بينها بكربونات الكالسيوم. ولذلك فإن اللوس في الحالة الجافة يتمتع بمقاومة كبيرة. ويمكن أن تبقى الحفريات في اللوس بجوانب عمودية على ارتفاعات كبيرة جدًا. غير أنه إذا ابتلّ اللوس بشدة، يفقد مقاومته ويسهل تحركه. ومن الحالات المعروفة رواسب اللوس في بيجانيسكا كوسا قرب بلغراد، التي تبقى بجوانب عمودية على ارتفاعات تزيد عن 20m. ولكن في الأجزاء التي أُقيمت فيها مساكن بالقرب من الحواف، كما في حالة شارع تشونارسكا في زمون، حيث يحدث ابتلال دائم بجوار منحدر هضبة اللوس نفسه بسبب تسرّب المياه المستعملة، تنهار منحدرات اللوس وتتعرّض استقرارية تربة اللوس قرب الحافة للخطر.

الكثبان هي تلال متحركة من رمال مفككة ترسبتها الرياح. وتتبدد هذه التلال سريعًا وتتشكل من جديد بفعل الرياح، ولذلك فهي تمثل خطرًا يتمثل في دفن البيوت ومركبات النقل وانهيارها.

الشكل 5 - تربة ريحية

التربة الجليدية

تتكون الترب الجليدية بنقل الجسيمات الصلبة للتربة بواسطة الجليد. وتختلف الترب الجليدية في تركيبها عن الترب الغرينية، لأنها تتألف من جسيمات صلبة متقاربة تقريباً في الخشونة، وهي الحصى المستدير والحصى الصغير (المورينات) أو الرمل الذي بقي بعد ذوبان الجليد. وفي طبقات البحيرات الجليدية القديمة توجد الطينة الجليدية.

شكل 6 - تربة جليدية