الوقت الجيولوجي والدورة الجيوكيميائية

ما المقصود بالوقت الجيولوجي؟

هو الفترة الزمنية الممتدة التي يشغلها التاريخ الجيولوجي للأرض، حيث يبدأ الوقت الجيولوجي الرسمي في بداية (Archean Eon) منذ 4.0 مليار إلى 2.5 مليار سنة ويستمر حتى يومنا هذا، تشمل المقاييس الزمنية الجيولوجية الحديثة أيضاً العصر الحديدي وهو فترة زمنية غير رسمية تمتد من حوالي 4.6 مليار سنة مضت (يتوافق مع التكوين الأولي للأرض) إلى 4.0 مليار سنة مضت، والوقت الجيولوجي هو في الواقع ذلك الجزء من تاريخ الأرض الذي يتم تمثيله وتسجيله في طبقات الصخور على الكوكب.

ومقياس الوقت الجيولوجي هو التقويم للأحداث في تاريخ الأرض، حيث أنه يقسم كل الوقت إلى وحدات مسماة من الزمن المجرد تسمى (بترتيب تنازلي للمدة) الدهور والعصور والفترات والعهود والأعمار، ويعتمد تعداد تلك الوحدات الزمنية الجيولوجية على الطبقات الصخرية وهي ارتباط وتصنيف طبقات الصخور.

ومع ذلك فإن الأحافير التي تحدث في الصخور توفر الوسيلة الرئيسية لإنشاء مقياس زمني جيولوجي مع توقيت ظهور واختفاء الأنواع المنتشرة على نطاق واسع من السجل الأحفوري، والذي يستخدم لتحديد بدايات ونهايات العصور والعهود إلى فترات وفترات أخرى، حيث إن أحد أكثر المخططات القياسية استخداماً والذي يوضح العلاقات بين الفترات الزمنية المختلفة للوقت الجيولوجي هو مخطط كرونوستراتيغرافيك الدولي، والذي تحتفظ به اللجنة الدولية لطبقات الأرض (ICS).

تلعب الكائنات الحية أدواراً مهمة في تطوير المقاييس الزمنية الجيولوجية؛ لأنها خضعت لتغيرات تطورية عبر الزمن الجيولوجي، علاوة على ذلك فإن أنواعاً معينة من الكائنات الحية مميزة لأجزاء معينة من السجل الجيولوجي، ومن خلال ربط الطبقات التي توجد فيها أنواع معينة من الأحافير، حيث يمكن إعادة بناء التاريخ الجيولوجي لمناطق مختلفة والأرض ككل، وقد تم تحديد مقياس الوقت الجيولوجي النسبي الذي تم تطويره من السجل الأحفوري عددياً عن طريق التواريخ المطلقة التي تم الحصول عليها باستخدام طرق التأريخ الإشعاعي.

أهم المعلومات عن عصر الأوليغوسين:

إن عصر الأوليغوسين هو ثالث وآخر قسم عالمي رئيسي من العصر الباليوجيني (65.5 مليون إلى 23 مليون سنة مضت)، امتد خلال الفترة ما بين 33.9 مليون إلى 23 مليون سنة مضت، وينقسم عصر أوليغوسين إلى عصرين ومراحل الصخور المقابلة لهما وهما: الروبيليان والتاتيان، تبع ذلك عصر الأيوسين وخلفه عصر الميوسين أول حقبة من العصر الحديث، مصطلح (Oligocene) مشتق من اليونانية ويعني حقبة من الأشكال الحديثة القليلة، أي يشير إلى ندرة عدد الحيوانات الحديثة التي نشأت خلال تلك الفترة.

في أوروبا الغربية تميزت بداية أوليغوسين بغزو البحر الذي جلب معه الرخويات الجديدة المميزة للعصر، ومع ذلك لم تكن الظروف البحرية موجودة لفترة طويلة، وسرعان ما سادت ظروف المياه قليلة الملوحة والمياه العذبة، تكررت دورة التعدي البحري هذه التي أعقبها إنشاء بيئات المياه الشروب ثم المياه العذبة خلال أوليغوسين، وتم تشويه الرواسب الموجودة على قاع بحر تيثيان القديم، والتي كانت تغطي جزءاً من أوراسيا خلال العصر الأوليغوسيني في وقت مبكر من تطور جبال الألب الأوروبية.

يبدو أن مناخات الأوليغوسين كانت معتدلة وتمتعت العديد من المناطق بظروف مناخية شبه استوائية، فقد توسعت الأراضي العشبية وتضاءلت مناطق الغابات خلال هذا الوقت، بينما ازدهرت النباتات الاستوائية على طول حدود بحر تيثيان، حيث سادت ظروف المستنقعات الدافئة على الكثير مما يعرف الآن بألمانيا، وتشكلت رواسب واسعة من فحم الليغنيت.

هناك مجموعة بارزة من الكائنات البحرية في (Oligocene) وهي المنخربات المحتجين على غرار الأميبا، ولكن تحمل معقد وغالباً اختبار الجيرية أو قذيفة، من بين المنخربات البارزة بشكل خاص النوموليت (المنخربات الكبيرة على شكل عدسة)، وكانت الأشكال البحرية الأخرى حديثة بشكل أساسي.

وقد كانت حياة اللافقاريات الأرضية وفيرة ومتنوعة، وتحتوي رواسب الجداول والبحيرات في جزيرة وايت في إنجلترا على بقايا النمل الأبيض والحشرات الأخرى المحفوظة جيداً في كثير من الأحيان، وفي بحر البلطيق يتم حفظ العديد من أشكال حشرات (Oligocene)، بما في ذلك الفراشات والنحل والنمل والعناكب في الكهرمان.

تتنوع الحيوانات الفقارية الأرضية خلال الأوليجوسين بكثرة وتتواجد في أمريكا الشمالية وأوروبا وأفريقيا وآسيا، وتمتلك الفقاريات في القارات الشمالية جانباً حديثاً بشكل أساسي؛ نتيجة لانقراض الفقاريات القديمة في نهاية عصر الإيوسين أكثر من ظهور أشكال جديدة، وتشير أوجه التشابه بين مختلف حيوانات فقاريات الأوليجوسين المبكرة في القارات الشمالية إلى تبادل حر نسبياً للحيوانات، ولكن تظهر حيوانات أوليجوسين لاحقاً درجة أكبر من الإقليمية.

كما ظهرت الخنازير والبكاري المبكرة لأول مرة في أوروبا خلال أوائل العصر الأوليغوسيني، ووصلت إلى أمريكا الشمالية في وقت متأخر من تلك الحقبة، وأصبحت الخفافيش أكثر انتشاراً خلال العصر الأوليغوسيني وكانت متوفرة بكثرة محلياً على الأقل؛ لذلك ساهم فضلاتهم في الكهوف في تكوين رواسب واسعة من الفوسفات، والتي تعد الآن مهمة اقتصادياً في العديد من المناطق.

وخلال هذه الحقبة أصبحت المجموعات الحديثة من الحيوانات آكلة اللحوم وآكلات العشب متنوعة ووفرة، أكبر حيوان ثديي على الإطلاق (Indricotherium) نوع من وحيد القرن العملاق الذي لا قرون، معروف في آسيا وأول مستودون معروف من مصر، وفي أمريكا الشمالية كانت الخيول البدائية تتطور بما في ذلك الأشكال ثلاثية الأصابع مثل (Mesohippus وMiohippus) ظهرت القنادس البدائية أيضاً في وقت متأخر من الأوليجوسين.

يُعرف أقدم شكل شبيه بالقردة (Parapithecus) من رواسب (Oligocene) في مصر والتي أسفرت أيضاً عن بقايا عدة أنواع من قرود العالم القديم، تُعرف قرود العالم الجديد الأقدم من رواسب (Oligocene) المتأخرة في أمريكا الجنوبية، خلال العصر الأوليغوسيني كانت أمريكا الجنوبية معزولة عن أمريكا الوسطى والشمالية وتطورت هناك ثدييات فريدة من نوعها.

ومن اللافت للنظر أن العديد من ثدييات أمريكا الجنوبية في الأوليجوسين تظهر توازياً شديداً في التكيف مع الأشكال الموجودة في أماكن أخرى من العالم والتي لا ترتبط ارتباطاً وثيقاً بها.

ما المقصود بالدورة الجيوكيميائية؟

الدورة الجيوكيميائية هي المسار التنموي متبوعاً بعناصر فردية أو مجموعات من العناصر في مناطق القشرة الأرضية وتحت القشرة الأرضية وعلى سطحها، ويشمل مفهوم الدورة الجيوكيميائية التمايز الجيوكيميائي (أي الفصل الطبيعي وتركيز العناصر بواسطة عمليات الأرض) وعمليات إعادة التركيب الأولي المدعومة بالحرارة.

وبالنسبة للغلاف الصخري (أي القشرة والوشاح العلوي) تبدأ الدورة الجيوكيميائية ببلورة الصهارة على السطح أو في العمق، وفي المقابل يؤدي تغيير السطح والتجوية إلى تكسير الصخور النارية، وهي عملية يتبعها نقل وترسيب المادة الناتجة على شكل رواسب، ثم تصبح هذه الرواسب صخرية وتتحول في النهاية إلى أن تذوب وتنتج صهارة جديدة، ويمكن مقاطعة هذه الدورة المثالية في أي وقت.

قد يتأثر كل عنصر بشكل مختلف مع تقدم الدورة، أثناء تجوية الصخور النارية على سبيل المثال تتحلل المعادن التي تحتوي على الحديد والمغنيسيوم والكالسيوم ويتم نقلها في محلول، ولكن يتم نقل الكوارتز والفلسبار الغنيان بالسيليكون بشكل أساسي كرواسب، ويهيمن الكوارتز والفلسبار على الصخور الرسوبية الناتجة، بينما يهيمن الكالسيوم والمغنيسيوم على الصخور الرسوبية الناتجة عن ترسيب كربونات الكالسيوم أو المغنيسيوم.

وتبقى عناصر مثل الصوديوم في المحلول حتى تترسب في ظل الظروف القاسية، عندما يبدأ الذوبان الجزئي للصخور الرسوبية تنفصل العناصر وفقاً لخصائص الإنصهار؛ لذلك يتم إطلاق المواد المتطايرة في الغلاف الجوي وتحدث الحركة الفيزيائية للأجسام المنفصلة كيميائياً، في حين أن الدورة الجيوكيميائية على المدى القصير في حالة ثابتة على ما يبدو تحدث تغييرات طويلة الأجل أو علمانية، وهكذا على سبيل المثال تطورت القارات والمحيطات عبر الزمن الجيولوجي.

ومن الجدير ذكر أن انقطاع (Moho) أو انقطاع (Mohorovii) هو الحد الفاصل بين قشرة الأرض وغطاءها، ويقع موهو على عمق حوالي 22 ميل (35 كيلو متر) تحت القارات وحوالي 4.5 ميل (7 كيو متر) تحت القشرة المحيطية، ولقد حددت الأدوات الحديثة أن سرعة الموجات الزلزالية تزداد بسرعة عند هذه الحدود، وقد تم تسمية (Moho) على اسم (Andrija Mohorovii).

ما المقصود بنظام – Keweenawan الجيولوجي؟

نظام (Keweenawan) هو تقسيم صخور ما قبل الكمبري المتأخرة، والوقت في أمريكا الشمالية (بدأ عصر ما قبل الكمبري منذ حوالي 4.6 مليار سنة وانتهى قبل 542 مليون سنة)، ويبلغ سمك صخور نظام (Keweenawan) حوالي 10700 متر (أي حوالي 35000 قدم)، وهي صخور متراكبة من النظام الهوروني وتحت صخور النظام الكمبري، لذلك لقد قيل أن أصغر صخور (Keweenawan) قد تكون في الواقع من العصر الكامبري.

في منطقة (Lake Superior) تتكون صخور (Keweenawan) من أحجار رملية ضاربة إلى الحمرة وأحجار طينية والصخر الزيتي وبعض التكتلات، كما تحدث تدفقات كبيرة من الحمم البركانية؛ لذلك تشير التقديرات إلى أنه تم إنتاج حوالي 100000 كيلو متر مكعب (24000 ميل مكعب) من الحمم البركانية، وقد تسبب عبء الوزن الكبير للحمم البركانية في ترهل القشرة الموجودة أسفلها وأنتج الحوض الذي تحتله بحيرة سوبيريور الآن.

تم تقسيم نظام (Keweenawan) إلى سلاسل السفلى والوسطى والعليا، وتتركز الحمم بشكل أساسي في سلسلة (Keweenawan) الأوسط، بينما تهيمن الرواسب على سلسلة (Keweenawan) السفلى، كما تم تسمية نظام (Keweenawan)؛ بسبب التعرضات البارزة التي تمت دراستها في (Keweenaw Point) ميتشيغان.