التأريخ وقياسات العمر النسبي والعمر المطلق لصخور الأرض قديماً

ما هو التأريخ في علم الجيولوجيا التاريخية؟

التأريخ في الجيولوجيا التاريخية هو تحديد التسلسل الزمني أو التقويم الزمني للأحداث في تاريخ الأرض، وذلك باستخدام إلى حد كبير أدلة على التطور العضوي في الصخور الرسوبية المتراكمة عبر الزمن الجيولوجي في البيئات البحرية والقارية، ومن أجل حفظ تاريخ الأحداث والعمليات والتكوينات والكائنات الأحفورية الماضية يستخدم الجيولوجيون مجموعة متنوعة من التقنيات.

وتشمل البعض من هذه التقنيات على تأسيس تسلسلاً زمنياً نسبياً يمكن فيه وضع الأحداث في التسلسل الصحيح بالنسبة لبعضها البعض أو لبعض التتابع المعروف للأحداث، كما يتم استخدام التأريخ الإشعاعي وبعض الأساليب الأخرى لتقديم تسلسل زمني مطلق من حيث السنوات قبل الحاضر، وغالباً ما يكون النهجان مكملان كما هو الحال عندما يمكن ربط تسلسل الأحداث في سياق واحد بتسلسل زمني مطلق في مكان آخر.

الفروق بين قياسات العمر النسبي والعمر المطلق لصخور الأرض:

• غالباً ما يمكن تفسير العلاقات المحلية على نتوء واحد أو موقع أثري لاستنتاج التسلسل الذي تم فيه تجميع المواد، يمكن استخدام هذا بعد ذلك لاستنتاج تسلسل الأحداث والعمليات التي حدثت أو تاريخ تلك الفترة الزمنية القصيرة، كما هو مسجل في الصخور أو التربة، فعلى سبيل المثال يشير وجود الطوب المعاد تدويره في موقع أثري إلى التسلسل الذي تم بناء الهياكل فيه.

وبالمثل في الجيولوجيا إذا كان من الممكن العثور على حصى جرانيتية مميزة في الرواسب بجانب جسم جرانيتي مماثل، فإنه يمكن الاستدلال على أن الجرانيت بعد التبريد قد تم رفعه وتآكله، وبالتالي لم يتم حقنه في تسلسل الصخور المجاورة.

• على الرغم من إمكانية استنتاج العديد من التسلسلات الزمنية المعقدة أو الأعمار النسبية باستخدام عمل المباحث الذكي، إلا أن القدرة على إظهار أن الكائنات الموجودة في موقعين منفصلين قد تشكلت في نفس الوقت تتطلب معلومات إضافية، فمثلاً يمكن لعملة أو إناء أو أي قطعة أثرية أخرى أن تربط بين موقعين أثريين، لكن يجب النظر في إمكانية إعادة التدوير.

• يجب التأكيد على أن ربط المواقع ببعضها البعض أمر ضروري إذا أردنا فهم طبيعة المجتمع القديم، حيث أن المعلومات الموجودة في مكان واحد قد تكون غير مهمة نسبياً في حد ذاتها، وبالمثل في الدراسات الجيولوجية يجب دمج كميات هائلة من المعلومات من نتوءات متباعدة على نطاق واسع، كما يجب إيجاد طريقة لربط الوحدات الصخرية.

• فقط من خلال الارتباطات يمكن استنتاج الظروف على أجزاء مختلفة من الأرض في أي مرحلة معينة من تاريخها، بالإضافة إلى ذلك ونظراً لأن ترسب الرواسب ليس مستمراً، وقد تمت إزالة الكثير من المواد الصخرية عن طريق التآكل يجب دمج السجل الأحفوري من العديد من المواقع قبل تجميع صورة كاملة لتطور الحياة على الأرض.

باستخدام هذا السجل الثابت تمكن الجيولوجيون من تجميع الأحداث على مدى 635 مليون سنة الماضية أو حوالي ثُمن تاريخ الأرض، والتي كانت خلالها الحفريات المفيدة وفيرة، وقد أدت الحاجة إلى الارتباط على مدار الوقت الجيولوجي المتبقي لربط الوحدات غير الحفرية ومعايرة مقياس الوقت الأحفوري إلى تطوير مجال متخصص يستخدم النظائر المشعة الطبيعية من أجل حساب الأعمار المطلقة.

ربط الأحداث التكتونية عبر تاريخ الكرة الأرضية:

لقد أثبت القياس الدقيق للوقت الجيولوجي أنه الأداة الأساسية لربط العمليات التكتونية العالمية التي حدثت في الماضي، تسمى الأعمار النظيرية الدقيقة بالأعمار المطلقة؛ لأنها تؤرخ توقيت الأحداث ليس بالنسبة لبعضها البعض، ولكن مع الوقت المنقضي بين حدث تشكل الصخور والحاضر، وقد تم تحسين التأريخ المطلق عن طريق اليورانيوم ونظائر الرصاص لدرجة أنه يمكن الحصول على أخطاء جيولوجية ذات مغزى أقل من مليون سنة بالنسبة للصخور التي يبلغ عمرها 3 مليارات سنة.

كما ينطبق نفس هامش الخطأ على الصخور الأحفورية الأصغر، مما يجعل التأريخ المطلق يمكن مقارنته بالدقة بتلك التي تم الحصول عليها باستخدام الحفريات، ولتحقيق هذه الدقة كان على علماء الجيولوجيا أن يطوروا القدرة على عزل بعض المعادن عالية الجودة التي يمكن إثبات أنها ظلت مغلقة أمام هجرة الذرات الأم المشعة التي تحتويها والذرات البنت، والتي تشكلت عن طريق الاضمحلال الإشعاعي على مدى مليارات السنين من زمن الجيولوجيا.

بالإضافة إلى ذلك كان عليهم تطوير تقنيات خاصة لإذابة هذه المعادن شديدة المقاومة للحرارة دون تلويث الكمية الصغيرة (حوالي واحد من المليار من الجرام) من الرصاص واليورانيوم المحتوي الذي يجب حساب العمر على أساسه، ونظراً لأن ذرات اليورانيوم الأم تتحول إلى ذرات ابنة مع مرور الوقت بمعدل معروف، فإن وفرتها النسبية تؤدي مباشرة إلى العمر المطلق للمعدن المضيف.

ومثلما سمح استخدام السجل الأحفوري بتعريف دقيق للعمليات الجيولوجية في ما يقرب من 600 مليون سنة الماضية تسمح الأعمار المطلقة بالارتباط بأقدم صخور الأرض المعروفة التي تشكلت منذ أكثر من 4 مليارات سنة، في الواقع حتى في الصخور الأصغر سناً، فإن التأريخ المطلق هو الطريقة الوحيدة التي يمكن من خلالها معايرة السجل الأحفوري، بدون الأعمار المطلقة يمكن للباحثين فقط تحديد الكائنات الأحفورية التي عاشت في نفس الوقت والترتيب النسبي لظهورها في سجل الصخور الرسوبية المرتبطة.

على عكس الأعمار المشتقة من الحفريات والتي تحدث فقط في الصخور الرسوبية يتم الحصول على العصور المطلقة من المعادن التي تنمو عندما تبرد الأجسام الصخرية السائلة عند السطح أو تحته، وعندما تتعرض الصخور لدرجات حرارة عالية وضغوط في الجذور الجبلية التي تشكلت، حيث تتصادم القارات تنمو بعض المعادن القابلة للتأقلم، بل وتنمو مرة أخرى لتسجيل توقيت مثل هذه الأحداث الجيولوجية.

عندما يتم الكشف عن هذه المناطق لاحقاً في أجزاء مائلة من القارات القديمة، فإنه يمكن استنتاج تاريخ من أحداث تشكل الصخور الأرضية، كما يتم تحديد حلقات النشاط البركاني العالمي وتصدع القارات والطي والتحول حسب الأعمار المطلقة، وتشير النتائج إلى أن المخطط التكتوني العالمي الحالي كان فعالاً في الماضي البعيد أيضاً.

دورة الصخور التكتونية العالمية خلال تاريخ الأرض:

• إن الجمع بين جميع الجوانب الجيولوجية تقريباً من الغلاف الصخري الخارجي للأرض (الغلاف الصخري) في نظرية موحدة تسمى تكتونية الصفائح كان له تأثير عميق على الفهم العلمي لكوكبنا الديناميكي.

• تتحرك القارات محمولة على ألواح أو ألواح ضخمة من صخور كثيفة يبلغ سمكها حوالي 100 كيلومتر (62 ميل) فوق منطقة منخفضة الاحتكاك وذوبان جزئياً (الغلاف الموري) أدناه.

• في المحيطات إن قاع البحر الجديد الذي تم إنشاؤه عند التلال المحيطية التي تدور حول الكرة الأرضية يتحرك بعيداً ويبرد ويغوص مرة أخرى في الوشاح في ما يُعرف بمناطق الاندساس (أي الأحزمة الطويلة والضيقة التي تنزل عندها صفيحة واحدة تحت الأخرى).

حيث يحدث هذا على حافة القارة كما هو الحال على طول الساحل الغربي لأمريكا الشمالية والجنوبية تتطور سلاسل جبلية كبيرة مع وفرة البراكين ومكافئها تحت البراكين، إن هذه الوحدات التي تسمى الصخور النارية أو الصهارة في شكلها المنصهر تشكل إضافات قشرية رئيسية، على النقيض من ذلك يحدث تدمير القشرة الأرضية على هوامش قارتين متصادمتين.