جيولوجية عصر البليستوسين وعلم الطبقات خلاله

ما هي أهم المعلومات عن عصر البليستوسين؟

إن عصر البليستوسين في وقت مبكر وأهم من الحقبتين اللتين تشكلان الفترة الرباعية لتاريخ الأرض، والفترة الزمنية التي حدثت خلالها سلسلة من الدورات المناخية الجليدية والجليدية، وتمثل قاعدة مرحلة (Gelasian) (منذ 2.588.000 إلى 1.800.000 سنة) بداية العصر الجليدي، والذي يعد أيضاً أساس فترة (Quarternary)، إنه متزامن مع قاع طبقة مارلي تستريح فوق سابروبيل يسمى (MPRS 250) على المنحدرات الجنوبية لمونتي سان نيكولا في صقلية في إيطاليا، ويرتبط بانعكاس جاوس ماتوياما المغنطيسي الأرضي، وقد انتهى العصر الجليدي قبل 11700 سنة، يسبقه عصر البليوسين في العصر الحديث ويليه عصر الهولوسين.

اشتهر عصر البليستوسين بأنه الفترة التي تشكلت خلالها طبقات جليدية واسعة وأنهار جليدية أخرى بشكل متكرر على كتل اليابسة، وتمت الإشارة إليها بشكل غير رسمي في الجيولوجيا باسم العصر الجليدي العظيم، وكان توقيت بداية هذه الفترة الباردة، وبالتالي البداية الرسمية لعصر البليستوسين، موضع نقاش كبير بين الجيولوجيين خلال أواخر القرن العشرين وأوائل القرن الحادي والعشرين، وبحلول عام 1985، اتفق عدد من الجمعيات الجيولوجية على تحديد بداية عصر البليستوسين منذ حوالي 1800000 عام، وهو رقم يتزامن مع بداية التجلد في أوروبا وأمريكا الشمالية.

ومع ذلك فقد أظهرت الأبحاث الحديثة أن الأنهار الجليدية الكبيرة قد تشكلت في أجزاء أخرى من العالم قبل 1800000 عام، أثارت هذه الحقيقة جدلاً بين الجيولوجيين حول البداية الرسمية للعصر البليستوسيني، فضلاً عن حالة العصر الرباعي، الذي لم يتم حله حتى عام 2009.

علم الطبقات ضمن حدود البليوسين والبليستوسين:

تعريف قاعدة العصر البليستوسيني له تاريخ طويل ومثير للجدل، ونظراً لأن العصر هو الأفضل للتعرف على العصر الجليدي والتغير المناخي، فقد اقترح الكثيرون أن حدوده الدنيا يجب أن تستند إلى معايير مناخية، على سبيل المثال أقدم الرواسب الجليدية أو أول ظهور لحفرة لشكل حياة مناخ بارد في سجل الرواسب، تشمل المعايير الأخرى التي تم استخدامها لتعريف العصر البليوسيني، وقد واكب البليستوسيني ظهور البشر وظهور حفريات فقارية معينة في أوروبا، وظهور أو انقراض بعض الأحافير الدقيقة في رواسب أعماق البحار، تستمر هذه المعايير في الاعتبار محلياً، ويدافع بعض العمال عن حدود مناخية في حوالي 2.4 مليون سنة.

يتم تحديد فترات ما قبل العصر البليستوسيني من الوقت على أساس مبادئ الطباقية الزمنية والجيولوجية الزمنية المتعلقة بالتسلسل البحري للطبقات، وبعد الدراسات التي أجرتها سلسلة من مجموعات العمل الدولية وبرامج الارتباط واللجان الطبقية، تم التوصل إلى اتفاق في عام 1985 لوضع الحد الأدنى لسلسلة العصر الجليدي، في قاعدة الأحجار الطينية البحرية التي تغطي بشكل مطابق طبقة محددة في قسم (Vrica) في كالابريا، تحدث الحدود بالقرب من مستوى العديد من الأحداث الطباقية البحرية الهامة، والأهم من ذلك أنها أعلى بقليل من موضع الانعكاس المغناطيسي الذي يمثل الجزء العلوي من منطقة (Olduvai Normal Polarity Subzone)، مما يسمح بالارتباط العالمي.

منذ اكتشاف أدلة على التجلد في حقب الحياة الحديثة في الصخور الموضوعة في وقت أبكر من تلك الموجودة في قسم (Vrica)، اقترح بعض الجيولوجيين نقل قاعدة العصر الجليدي إلى وقت سابق، وبالنسبة للعديد من الجيولوجيين، فإن أكثر الأوقات المعقولة تزامناً مع قسم النوع لمرحلة جيلاسيان، وهي الطبقة الصخرية التي نشأت خلال عصر جيلاسيان، والموجودة في مونتي سان نيكولا بالقرب من جيلا صقلية، وتم وضع العلامة الأساسية (لـ Gelasian) (أي قسم ونقطة الطبقة الطبقية العالمية GSSP) في الصخور التي يرجع تاريخها إلى 2588000 سنة مضت (وهي نقطة بارزة لأنها تقع في غضون 20000 عام من انعكاس جاوس ماتوياما المغنطيسي الأرضي).

بالإضافة إلى ذلك، يرتبط تاريخ الصخرة ارتباطاً وثيقاً بتوقيت التغيير الكبير في حجم الحبيبات الموجودة في رواسب اللوس الصينية، (تشير التغييرات في حجم حبيبات اللوس إلى تغيرات مناخية إقليمية)، بعد سنوات من المناقشة، حدد الاتحاد الدولي للعلوم الجيولوجية (IUGS) واللجنة الدولية للطبقات الأرضية (ICS) الجلاسيان باعتباره المرحلة الأدنى من عصر البليستوسين.

أقسام العصر الجليدي:

ينقسم العصر الجليدي إلى أربعة عصور والوحدات الصخرية المقابلة لها، وهذه الأقسام هي: الجلاسيان الممتد منذ 2.6 مليون إلى 1.8 مليون سنة، كالابريا ممتد منذ 1.8 مليون إلى 780 ألف سنة، الأيوني الممتدد من 780 ألف إلى 126 ألف سنة، والتارانتيان الممتد منذ 126000 إلى 11700 سنة، ومن بينها فقط (Gelasian و Calabrian) هي فترات رسمية، في حين أن البعض الآخر ينتظر التصديق من قبل ICS، ويمتد نهر كالابريا الذي كان يُعرف سابقاً باسم العصر الجليدي المبكر إلى حدود برونهيس ماتوياما المغنطيسية القديمة منذ 780.000 سنة.

كما يمتد العصر الأيوني المعروف أيضاً باسم العصر الجليدي الأوسط، إلى نهاية العصر الجليدي التالي إلى آخر جليد منذ حوالي 130.000 عام، ويتضمن التارانتيان، المعروف أيضاً باسم أواخر العصر الجليدي آخر دورة جليدية (أي فترة جليدية تنتهي عند حدود الهولوسين منذ حوالي 11700 عام).

تم تطوير التسلسل الزمني للعصر البليستوسيني في الأصل من خلال مراقبة ودراسة التعاقب الجليدي، والذي وجد في كل من أوروبا والولايات المتحدة أنه يحتوي إما على تربة تطورت في ظل ظروف مناخية دافئة أو رواسب بحرية محاطة برواسب جليدية، من هذه الدراسات، بالإضافة إلى دراسات المصاطب النهرية في جبال الألب، تم تطوير التسلسل الزمني الذي اقترح أن العصر الجليدي يتكون من أربع أو خمس مراحل جليدية رئيسية، تم فصلها بمراحل جليدية ذات مناخات مشابهة بشكل عام لتلك الموجودة اليوم.

وبدءاً من الدراسات التي أجريت في الخمسينيات من القرن الماضي، تطور التسلسل الزمني وسجل الأحداث المناخية في عصر البليستوسين من خلال تحليل رواسب أعماق البحار، لا سيما من سجل نظائر الأكسجين لقذائف الكائنات الحية الدقيقة التي عاشت في المحيطات.

سجل نظائر الأكسجين البحري لعصر البليوستوسين:

يعتمد السجل النظيري على نسبة نظيري الأكسجين، الأكسجين (-16 (16 درجة) والأكسجين -18 (18 درجة))، والتي يتم تحديدها على كربونات الكالسيوم من أصداف الأحافير الدقيقة التي تراكمت عاماً بعد عام في قاع البحر، كما تعتمد النسبة على عاملين وهما: درجة الحرارة والتركيب النظائري لمياه البحر التي يفرز منها الكائن قوقعته، وتحتوي الأصداف التي تفرز من المياه الباردة على نسبة أكسجين -18 نسبة إلى الأكسجين -16 أكثر من القذائف التي تفرز من الماء الدافئ.

وقد ثبت أن التركيب النظيري للمحيطات مرتبط بتخزين المياه في طبقات جليدية كبيرة على الأرض، ونظراً لأن جزيئات الأكسجين -18 تتبخر بسهولة وتتكثف بسهولة أكبر، فإن الكتلة الهوائية التي تحتوي على بخار الماء المحيطي تصبح مستنفدة في النظير الأثقل (الأكسجين -18)، حيث يتم تبريد كتلة الهواء وتفقد الماء عن طريق الترسيب، وعندما تتكثف الرطوبة وتتساقط كالثلج، فإن تركيبها النظيري يعتمد أيضاً على درجة حرارة الهواء، يصبح الثلج المتساقط على صفيحة جليدية كبيرة أخف نسبياً (أي يحتوي على كمية أقل من الأكسجين -18)، حيث يرتفع المرء على السطح الجليدي حيث يكون أكثر برودة وأبعد من مصدر الرطوبة.

نتيجة لذلك، تخزن الصفائح الجليدية الكبيرة الماء الخفيف نسبياً (يحتوي على كمية أكبر من الأكسجين -16)، وبالتالي أثناء حدوث التجلد الكبير، تصبح مياه المحيط أثقل نسبياً (تحتوي على كمية أكبر من الأكسجين -18) مما كانت عليه خلال العصور الجليدية عندما يكون الجليد العالمي أقل، وفقاً لذلك تحتوي أصداف الكائنات البحرية التي تشكلت أثناء التجلد على كمية من الأكسجين -18 أكثر من تلك التي تشكلت خلال التجلد.

على الرغم من أن العلاقة الدقيقة غير معروفة، فإن حوالي 70 بالمائة من التغير النظيري في كربونات القشرة هو نتيجة للتغيرات في التركيب النظيري لمياه البحر، نظراً لأن الأخير يرتبط ارتباطاً مباشراً بحجم الجليد على الأرض، فإن سجل نظائر الأكسجين البحري هو في الأساس سجل للتجمعات الجليدية السابقة في القارات.

كشفت العينات طويلة النواة المأخوذة في أجزاء من المحيط، حيث كانت معدلات الترسيب مرتفعة ومستمرة بشكل عام وحيث كانت التغيرات في درجة حرارة الماء صغيرة نسبياً، عن سجل طويل من التغيرات في نظائر الأكسجين، التي تشير إلى تكرارات جليدية وتداخلات جليدية تعود إلى العصر البليوسيني، السجل متسق نسبياً من عينة أساسية إلى أخرى ويمكن ربطه عبر المحيطات، ويتم تعيين الفترات الأكثر دفئاً (بين العصر الجليدي) بأرقام فردية مع الفترة الدافئة الحالية، (الهولوسين وبرقم 1) بينما يتم تعيين أرقام زوجية للفترات الجليدية الباردة.

يتم تحديد التقسيمات الفرعية داخل المراحل النظيرية بالحروف، ولا يمكن قياس أعمار حدود المرحلة بشكل مباشر، ولكن يمكن تقديرها من الأعمار الإشعاعية المتاحة للنوى، ومن الموضع فيما يتعلق بكل من الحدود المغنطيسية القديمة والعلامات الطباقية، وكذلك باستخدام معدلات الترسيب المتعلقة بهذه البيانات.

يشير الرقم القياسي لآخر ٧٣٠ ألف سنة، إلى أن ثمانية أحداث جليدية وما بين الجليدية أو دورات مناخية مدتها حوالي ١٠٠٠٠٠ سنة حدثت خلال هذه الفترة، كما يشير سجل نظائر من شمال الأطلسي إلى أن أول تجلد كبير في تلك المنطقة حدث منذ حوالي 2400000 سنة، وأيضاً تشير إلى أن التجلد الأول الذي يحتمل أن يكون قد غطى مناطق شاسعة من أمريكا الشمالية وأوراسيا حدث منذ حوالي 850.000 سنة خلال المرحلة 22 من نظائر الأكسجين.