محاولات مبكرة لرسم الخرائط الجيولوجية والارتباط على سطح الأرض

عمل ويليام سميث مع التسلسل الحيواني في الجيولوجيا:

أثناء دراسة نظرية الخلافة الحيوانية لكوفييه، كان ويليام سميث وهو مهندس مدني من جنوب إنجلترا، يدرك أيضاً أنه يمكن العثور على حفريات معينة مرتبطة باستمرار بطبقات معينة، وفي سياق تقييم العديد من النتوءات الصخرية الطبيعية والمحاجر والقنوات والمناجم خلال أوائل تسعينيات القرن التاسع عشر، استخدم سميث بشكل متزايد المحتوى الأحفوري، بالإضافة إلى الطابع الصخري لطبقات الصخور المختلفة لتحديد الموقع المتعاقب للصخور المختلفة، وقد استخدم من هذه المعلومات لإحداث ارتباط بين مختلف المواقع التي درسها.

أدى اتساق العلاقات التي لاحظها سميث في النهاية إلى استنتاج أن هناك بالفعل خلافة حيوانية، وأنه يبدو أن هناك تقدماً ثابتاً للأشكال من أكثر بدائية إلى أكثر تقدماً، نتيجة لهذه الملاحظة كان سميث قادراً على بدء ما كان بمثابة جهد هائل، في تجميع كل ما كان معروفاً في ذلك الوقت عن تتابع الصخور في جميع أنحاء بريطانيا العظمى، تُوج هذا الجهد بنشره الخريطة الجيولوجية لإنجلترا وويلز وجزء من اسكتلندا عام (1815)، وهي معالجة صارمة للمعلومات الجيولوجية المتنوعة الناتجة عن الفهم الشامل للمبادئ الجيولوجية، بما في ذلك المبادئ الأفقية الأصلية والتراكب (الصخري أو صخرة أو غيرها)، وخلافة حيوانية.

وبهذا أصبح من الممكن الآن الافتراض ضمن درجة معقولة من اليقين أن الارتباط يمكن أن يتم بين وبين المناطق المتفرقة على نطاق واسع، أصبح واضحاً أيضاً أن العديد من المواقع التي تم تصنيفها مسبقاً، وفقاً لوجهات النظر التقليدية لأردوينو وفوشيل وليمان لم تتوافق مع المفاهيم المتتالية الجديدة لسميث.

المحاولات المبكرة لرسم الخرائط الجيولوجية:

أدى العمل الأساسي الذي قام به سميث في توضيح العلاقات المختلفة، في تفسير تعاقب الصخور وارتباطاتها في أماكن أخرى إلى إلقاء نظرة مكثفة على سجل الصخور، وعلى وجه الخصوص ما قاله السجل الأحفوري عن الأحداث الماضية في التاريخ الطويل للعصور الأرضية، ويوجد شهادة على جهود سميث في إنتاج واحدة من أولى الخرائط الجيولوجية، واسعة النطاق للمنطقة هي دقتها الأساسية في تصوير ما يُعرف الآن بأنه الخلافة الجيولوجية لمنطقة معينة من بريطانيا مغطاة.

أدى تطبيق أفكار (Lyell وSmith وHutton) وآخرين إلى التعرف على التعاقب الصخري والحفري ذات الطابع المماثل من مناطق متفرقة على نطاق واسع، كما أدى إلى إدراك أن العديد من هذه التسلسلات المتشابهة يمكن أن تكون مرتبطة.

كان عالم الأحياء الفرنسي جان بابتيست دي مونيه، وشيفالييه دي لامارك على وجه الخصوص، قادراً على إثبات تشابه الحيوانات من عدد من مجموعات كوفييه وألكسندر برونجنيارت من الأحافير من حوض باريس مع الحيوانات الأحفورية، من شبه أبينيني في إيطاليا و حوض لندن، على الرغم من استناد ملاحظات لامارك بشكل أساسي إلى مجموعات كوفيير وبرونجنيارت، فقد قدمت نظرة أكثر ثاقبة حول الأهمية الحقيقية لاستخدام الأحافير بشكل صارم لأغراض الارتباط.

اختلف لامارك مع تفسير كوفييه لمعنى انقراض الحيوانات وتجديدها في التعاقب الطبقي، غير مقتنع بأن الكوارث تسببت في اضطراب هائل وواسع النطاق للكائنات الحية، فضل لامارك التفكير في الكائنات الحية وتوزيعها في الزمان والمكان، كاستجابة لتوزيع الموائل الملائمة، إذا واجهت الحاجة إلى التكيف مع التغيرات المفاجئة في الموائل المحلية (كوارث كوفيير) يجب أن تكون الحيوانات قادرة على التغيير من أجل البقاء، وإذا لم يكن كذلك فقد انقرض.

شدد نهج لامارك، مثله مثل نهج هوتون، على استمرارية العمليات واستمرارية السجل الطبقي، علاوة على ذلك فإن رأيه بأن الكائنات الحية تستجيب لظروف بيئتها كان له آثار مهمة على نهج التوحيد لتفسير تاريخ الأرض.

وبمجرد أن تم التعرف على أن العديد من صخور حوض باريس وحوض لندن وأجزاء من (Apennines) تنتمي على ما يبدو إلى نفس التسلسل بسبب تشابه محتواها الأحفوري، مصطلح (Arduino) ثالثي (اقترح كجزء من تقسيمه الرباعي لـ بدأ تطبيق الخلافة الصخرية في توسكان هيلز بإيطاليا) على كل هذه المواقع المتنوعة، أدى المزيد من العمل من قبل لايل وجيرارد بول ديشايس إلى قبول مصطلح التعليم العالي كأحد التقسيمات الأساسية للوقت الجيولوجي.

مفاهيم الوجوه والمراحل والمناطق في تحليل التاريخ الجيولوجي:

مفهوم الوجوه لتحليل التاريخ الجيولوجي: خلال النصف الأخير من القرن الثامن عشر وأوائل القرن التاسع عشر، عالجت معظم الأبحاث حول توزيع طبقات الصخور ومحتواها الأحفوري والحدود الحجرية، كأحداث في الوقت المناسب تمثل حدوداً للطبقات التي تحتوي على صخور فريدة وربما حيوانات أحفورية فريدة، كل وهي نتيجة عمليات جيولوجية فريدة تعمل على مدى فترة زمنية قصيرة نسبياً، وقد أدرك هوتون في وقت مبكر، مع ذلك أن بعض الاختلافات تحدث في الرواسب والحفريات لوحدة طبقية معينة، وأن مثل هذه الاختلافات قد تكون مرتبطة بالاختلافات في بيئات الترسيب.

وأشار هوتون إلى أن عمليات مثل التعرية في جبال اسكتلندا، ونقل الرمال والحصى في الجداول المتدفقة من هذه الجبال، وترسب هذه الرواسب يمكن ملاحظتها جميعها تحدث بشكل متزامن، في ذلك الوقت كانت هذه العمليات المتنوعة تحدث في مواقع منفصلة، نتيجة لذلك تنتج البيئات المختلفة منتجات رسوبية مختلفة وقد تؤوي كائنات مختلفة، وأصبح هذا الجانب من النوع الصخري المختلف أو الحالة البيئية أو البيولوجية يُعرف باسم الوجوه، (كان ستينو هو الذي استخدم في عام 1669 مصطلح السهلة لأول مرة للإشارة إلى حالة أو طبيعة سطح الأرض في وقت معين).

أصبحت أهمية مفهوم الوجوه في تحليل التاريخ الجيولوجي واضحة تماماً، مع اكتشافات عالم الجيولوجيا السويسري أمانز جريسلي، وأثناء إجراء أعمال المسح في جبال جورا في عام 1838، لاحظ جريسلي أن الصخور من موقع معين في تتابع طبقي محلي كثيراً ما تغير طابعه، حيث كان يتتبعها بشكل جانبي، وعزا هذا التباين الجانبي إلى التغيرات الجانبية في البيئات الترسيبية المسؤولة عن إنتاج الطبقات المعنية، ونظراً لعدم وجود مصطلح ينطبق على التغييرات الملحوظة، فقد تبنى كلمة الوجوه.

بينما استخدم (Gressly) المصطلح على وجه التحديد في سياق الطابع الصخري، فإنه يتم تطبيقه على نطاق أوسع اليوم، وكما هو مستخدم الآن أصبح مفهوم السهول يشمل أنواعاً أخرى من التنوعات التي يمكن مواجهتها عندما يتحرك المرء بشكل جانبي، (على سبيل المثال على طول نتوءات طبقات الصخور المكشوفة في وديان المجاري المائية أو التلال الجبلية) في تتابع صخري معين، يمكن استخدام الوجوه الحجرية والوجهات البيولوجية وحتى السمات البيئية لوصف تسلسلات الصخور من نفس العمر أو عمر مختلف لها طابع فريد بشكل خاص.

المراحل والمناطق لتحليل التاريخ الجيولوجي: إن المراجعة الشاملة للحيوانات اللافقارية البحرية في حوض باريس من قبل (Deshayes وLyell)، لم تجعل من الممكن فقط إضفاء الطابع الرسمي على مصطلح (Tertiary)، ولكن كان لها أيضاً تأثير بعيد المدى، مكنت الآلاف من حفريات اللافقاريات البحرية التي درسها (Deshayes) لايل من تطوير عدد من التقسيمات الفرعية للحوض الثالث، لحوض باريس بناءً على تقدير عدد أنواع الرخويات ومدتها.

لاحظ ليل أنه من بين التجمعات المختلفة للرخويات البحرية التي تم العثور عليها، احتوت تلك الموجودة في الصخور الموجودة في الجزء العلوي من الخلافة، على عدد كبير من الأنواع التي لا تزال موجودة في البيئات الحديثة، وأنتجت الطبقات الأقدم تدريجياً أشكالاً أقل وأقل لها نظائر حية، حتى عند قاعدة الخلافة يمكن التعرف على عدد صغير جداً من إجمالي الأنواع الموجودة على أنها لها نظائر حديثة، سمحت هذه الحقيقة لايل بالنظر في تقسيم الطبقة الثلاثية لحوض باريس إلى زيادات أصغر، يمكن تحديد كل منها وفقاً لبعض النسبة المئوية النسبية للأنواع الحية الموجودة في الطبقات.

أدى التقسيم الفرعي إلى ترسيم حدود العصور الإيوسينية والميوسينية والبليوسينية في عام 1833، فيما بعد تم تنقيح هذا المخطط لتقسيم البليوسين إلى عصر بليوسين مبكر ومتأخر.

تم تطوير مفهوم التسلسل المحدد من قبل لايل الطبقي الحيوي، المتجذر بقوة في مفاهيم الخلافة والتراكب الحيواني، على مجموعات مختلطة من الأحافير يتم التحكم فيها طبقياً، ولقد نجحت لكنها لم تعالج التكوين الحيواني لطبقات حوض باريس المختلفة بخلاف الفترات الإجمالية والفواصل الزمنية التي تم تحديدها من الناحية الحجرية، بقدر ما تم تحديدها من الناحية الحجرية، وأظهر عالم الجيولوجيا الفرنسي (Alcide d’Orbigny) التفرد الترابطي والتراكبي من خلال الاستفادة من فترات متمايزة من الناحية القديمة من الطبقات المحددة فقط، وذلك على أساس مجموعات أحافيرها في دراسته للتضاريس الجوراسية الفرنسية (Jurassiques 1842).

وهذا الابتعاد عن المفهوم الصخري للخلافة الحفرية مكن (d’Orbigny) من تحديد مراحل فريدة من نوعها من الناحية القديمة، مثلت كل مرحلة فترة زمنية فريدة، وشكلت الأساس للعمل اللاحق الذي أدى إلى مزيد من التقسيم الفرعي لمراحل (d’Orbigny) الأصلية إلى 10 مجموعات مراحل متميزة، على الرغم من عمل سميث وبدرجة أقل لايل وآخرين، كان نهج دي أوربيني في الأساس نهج كارثي، وتم تفسير حدود المرحلة على أنها تمثل أحداثاً جيولوجية خارجية غير عادية، مع آثار كبيرة على استمرارية الحيوانات.

إن قابلية تطبيق مراحل (d’Orbigny) على مناطق خارج فرنسا كان لها نجاح محدود فقط. في هذه المرحلة من تطور علم الأحافير كعلم، لم يكن يُفهم الكثير عن النطاق الزمني الجيولوجي للحيوانات المختلفة، حتى القليل كان معروفاً عن الموائل (الحدود البيئية) للحيوانات القديمة، تتألف العصر الجوراسي لأوروبا الغربية في الغالب، من رواسب بحرية ضحلة ترسبت على نطاق واسع في جميع أنحاء المنطقة، من المعروف الآن أن بعض الرخويات التي عملت معها (d’Orbigny)، كانت تمر بتغير تطوري سريع للغاية، وبالتالي كانت قصيرة العمر نسبياً كأشكال مميزة في السجل الجيولوجي ولديها تحمل بيئي واسع النطاق.