الخصائص الجيوكيميائية، الإشعاعية، وإنتاج الحرارة لصخور الجرانيت إل جارة (صحراء جنوب غربي مصر)

صخور تدفئ الأرض وتتوّهج بخفوت

في أعماق صحراء جنوب غرب مصر، تطلق أجسام الجرانيت القديمة حرارة وإشعاعاً طفيفاً بهدوء. تستعرض هذه الدراسة تلك الصخور — الجرانيتات إل جارة الحمراء وإل جارة الصودا — لطرح سؤالين عمليين: كم تُسخّن القشرة الأرضية، وماذا تعني بالنسبة للناس الذين قد يعيشون في مبانٍ مصنوعة منها؟

اقتحامات قديمة في مشهد صحراوي

تعد جرانيتات إل جارة بقايا حمم بردت وتصلّبت قبل نحو 580–600 مليون سنة، خلال فترة شهدت تمدد وارتخاء قشرة الأرض في هذه المنطقة بعد حدث بناء جبال رئيسي. اليوم تنتصب على شكل تلال منخفضة محاطة بصخور رملية أحدث. رسم الجيولوجيون خرائط لهذه الاقتحامات، ووثقوا المعادن المرئية تحت المجهر، وأظهروا أنها غنية بفِلدسْبار فاتح اللون والكوارتز مع حبيبات ثانوية مثل الزركون والمونازيت والألّانيت — «خزنات» معدنية صغيرة تحمل اليورانيوم (U) والثوريوم (Th) والبوتاسيوم (K). هذه العناصر تطلق إشعاعاً طبيعياً وتنتج حرارة أثناء تحللها البطيء عبر الزمن الجيولوجي.

كيف جُمعت الصخور وفُحصت

لالتقاط الصورة الشاملة لهذه الجرانيات، جمع الفريق 15 عينة من أجزاء مختلفة من الاقتحامين، مستهدفة أنواع صخرية متفاوتة ودرجات تحوّل مختلفة. في المختبر، سحقت الطلبات وطُحنت بعناية لتجنب التلوّث. كشفت التحليلات الكيميائية باستخدام فلؤرة الأشعة السينية والطيف الكتلي عن العناصر الرئيسة والنادرة، بما في ذلك عناصر الأرض النادرة الحساسة بشكل خاص كمتعقبات لعمليات تشكّل وتطوّر الماغما. ثم قاس كاشف جرمانيوم عالي النقاوة أشعة غاما الضعيفة المنبعثة من الصخور لتحديد محتوى U وTh وK. من هذه البيانات، حسب الباحثون مؤشرات إشعاعية رئيسية — مثل معدلات الجرعات وعوامل الخطر — وكذلك معدل إنتاج الحرارة الإشعاعية داخل الصخور.

صخور ساخنة ذات تاريخ معقّد

تُظهر النتائج أن صخور إل جارة تنتمي إلى فئة تسمى الجرانيتات من النوع A، التي تتكوّن عادةً في مناطق تمتد فيها القشرة بدلاً من انضغاطها. ضمن هذه العائلة الواسعة، تحتوي إل جارة على نوعين متباينين: صخور فائقة الألمنيوم (peraluminous) التي ربّما نَشأت عن ذوبان قشرة قارية أقدم، وصخور فائقة القلوية (peralkaline) التي تحمل بصمة أقوى لماغمات من السطح السفلي للوشاح. يمتاز كلا النوعين بثرائهما بالعناصر المولِّدة للحرارة، لكن بطرق مختلفة. الثوريوم والبوتاسيوم مرتفعان بشكل خاص في المجموعة الفائقة القلوية، بينما تحتوي بعض عينات الفائقة الألمنيوم على يورانيوم وثوريوم مرتفعين جداً ضمن معادنها الثانوية. تشير هذه التنوعات الكيميائية إلى مصادر ماغما متعددة وعمليات فرز بلورية قوية، كلها ساهمت في تركيز العناصر المسؤولة عن الحرارة والإشعاع.

الإشعاع والحرارة وما تعنيه للناس

بما أن U وTh وK يتحلّلان، فإنهم يولّدون كلّاً من الحرارة والإشعاع الطبيعي منخفض المستوى. بالنسبة لجرانيتات إل جارة، يصل إنتاج الحرارة المحسوب إلى نحو 10 ميكروواط لكل متر مكعب — وهي قيمة كافية للتأثير في تدرجات الحرارة المحلية داخل القشرة، وتجعل هذه الصخور أهدافاً واعدة للاستكشاف الحراري السطحي. وعلى صعيد الإشعاع، تتجاوز عدة عينات القيم المتوسطة العالمية المعتمدة من قبل وكالات دولية، وتتفوق بعضها على الحدود الموصى بها لمواد البناء تحت افتراضات محافظة. تشير تقديرات الجرعات إلى أن نخاع العظم والرئتين والجهاز الهضمي سيتلقون أكبر حصص التعرض في سيناريوهات مغلقة على مدى طويل. مع ذلك، يؤكد المؤلفون أن الخطر في العالم الحقيقي يعتمد بقوة على مقدار استخدام الصخر، وكيفية تقطيعه وتهويته، وكمية الوقت التي يقضيها الناس فعلياً في الداخل، وليس فقط على الإشعاع الخام للحجر.

نظرة إلى الأمام: فرص طاقة واستخدام آمن

بعبارات بسيطة، هذه الجرانيات الصحراوية دافئة ومُرتفعة الإشعاع نسبياً. تشير محتوياتها المرتفعة من U وTh وK إلى أنها مساهم واعد في الموارد الحرارية الجوفية في المنطقة، وقد تدعم أنظمة طاقة منخفضة الحرارة. وفي الوقت نفسه، ينبغي فحص استخدامها كحجر بناء غير مقيد بعناية: فمع أن الصخور ليست خطرة بشكل حاد، فإن أصنافاً معينة قد تدفع التعرض طويل الأمد فوق الإرشادات المعيارية إذا استُخدمت على نطاق واسع في الداخل. تختتم الدراسة بالإشارة إلى أن أعمالاً مستقبلية — تتراوح من رسم خرائط أكثر تفصيلاً لمناطق إنتاج الحرارة إلى استكشاف ميكروبات مقاومة للإشعاع للإدارة البيئية — يمكن أن تساعد في تسخير الفوائد الحرارية لهذه الصخور مع الحفاظ على تعرُّض الناس في نطاق آمن.

الاستشهاد: Salaheldin, G., Seddeek, M.K., Ameen, F. et al. Geochemical, radiological, and heat-production characteristics of the ElGara granitoids (Southwestern Desert). Sci Rep 16, 5646 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-35954-z

الكلمات المفتاحية: الإشعاع الطبيعي, إنتاج الحرارة في الجرانيت, الإمكانات الجوفية الحرارية, سلامة حجارة البناء, درع العرب-النوبة