تأريخ الطبقات الصخرية وتسلسلها عبر تاريخ الكرة الأرضية

ما هي أهم اعتمادات دراسة الصخور الأرضية في التاريخ الجيولوجي؟

أحد العوامل التي يمكن أن تخل بقانون التراكب في حزم الرواسب الرئيسية في الأحزمة الجبلية هو وجود عيوب الدفع، وقد تتبع مثل هذه العيوب الشائعة في مناطق الانضغاط على طول الحواف القارية ومستويات الفراش، ثم تعبر الطبقات بزاوية شديدة الانحدار وتضع الوحدات الأقدم فوق الأصغر منها، في بعض الأماكن لا يتجاوز سمك طائرات الصدع بضعة سنتيمترات ويكاد يكون من المستحيل اكتشافها.

معلومات عن الصخور المختلفة عبر التاريخ الجيولوجي:

• الصخور المتحولة: يمكن أيضاً استنتاج الأعمار النسبية في الصخور المتحولة، حيث تتشكل معادن جديدة على حساب الأقدم استجابة لدرجات الحرارة والضغوط المتغيرة، في الجذور الجبلية العميقة يمكن للصخور أن تتدفق مثل معجون الأسنان في حالتها الساخنة، وقد يحدث انصهار موضعي أو قد تتشكل بعض المعادن المناسبة للتأريخ النظيري الدقيق في كل من الصهر والصخر المضيف.

في الحالة الأخيرة قد تسجل الحبوب المقاومة للصهر على وجه الخصوص العمر الأصلي للصخور في قلبها ووقت الذوبان في أطرافها المزروعة حديثاً، وتتوفر الآن الطرق التحليلية لتاريخ مرحلتي النمو على الرغم من أن كل جزء قد يزن فقط بضعة أجزاء من المليون من الجرام، وتسجل الصخور التي تتدفق في حالة بلاستيكية تشوهها في محاذاة المعادن المكونة لها، ثم تسبق هذه الصخور التشوه، وإذا كان من الممكن العثور على صخور أخرى غير مشوهة بشكل واضح في نفس الموقع فيمكن استنتاج وقت التشوه على أنه يقع بين الأعمار النظيرية المطلقة للوحدتين.

• الصخور النارية: ربما تقدم الصخور النارية أكثر الأمثلة المدهشة للأعمار النسبية، حيث أن الصهارة التي تشكلت عن طريق الانصهار في أعماق الأرض تتقاطع مع جميع الوحدات، وبالتالي تأخرت عن تأريخ جميع الوحدات أثناء صعودها عبر القشرة وربما حتى تظهر على السطح كحمم بركانية، وتوفر الحمم السوداء أو البازلت وهي الصخور البركانية الأكثر شيوعاً على الأرض وسيلة بسيطة؛ وذلك لتحديد قمم ترسيب تسلسلات الصخور بالإضافة إلى إثبات العصور القديمة للمحيطات.

تتشكل أشكال الوسائد عندما تنبثق الحمم البازلتية (أي اندلعت) تحت الماء محدبة لأعلى مع طرف سفلي يتجه لأسفل بين قمتين محدبتين أدناه، وتوفر أشكال الوسائد في البازلت القديم إشارة مباشرة إلى قمة الترسيب وإثباتاً للانفجار تحت الماء، وهي منتشرة في الصخور التي يصل عمرها إلى 3.5 مليار سنة مما يعني أن المحيطات كانت موجودة بالفعل.

تتغذى صخور الحمم البازلتية الشائعة، حيث تم تفكك القارات القديمة من الأسفل عن طريق الكسور العمودية القريبة التي تخترق القشرة، إن المواد التي تصلب في مثل هذه الشقوق تبقى خلف السدود، وهنا يجب أن تكون السدود أصغر من جميع الوحدات الأخرى، وتتطور حالة أكثر إثارة للاهتمام عندما يتم كسر قشرة قديمة مبردة وغزوها بواسطة سرب من السدود، ثم تتعرض لاحقاً لنوبة تسخين كبيرة مع تشوه وتدخل صهارة جديدة.

في هذه الحالة على الرغم من أن نمط النتوء الناتج معقد للغاية، يمكن تمييز جميع الوحدات المتشابهة من خلال السدود الموجودة، تسجل السدود أيضاً في مكوناتها المعدنية المشكلة حديثاً، والتي يمكن تحليلها لإعطاء كل من العمر المطلق ودرجة الحرارة والضغط للحدث الثاني، ونظراً لأن أسراب السدود منتشرة بشكل شائع، فإنه يمكن غالباً استقراء الشروط المحددة في منطقة واسعة ولا تستمر السدود دائماً في الصعود بطريقة بسيطة.

المبادئ والتقنيات في الصخور الأرضية عبر التاريخ الجيولوجي:

الارتباط الصخري هو عبارة عن تقنية تجميع المحتوى المعلوماتي للنتوءات المنفصلة، وعندما يتم دمج المعلومات المستمدة من نتوءين فإن الفاصل الزمني الذي يمثلانه ربما يكون أكبر من كل منهما على حدة، ومن المفترض أنه إذا تم دمج جميع نتوءات العالم فإن الرواسب التي تمثل كل العصور الجيولوجية ستكون متاحة للفحص، إن هذا الأمل المتفائل يجب أن يخفف من خلال إدراك أن الكثير من سجل ما قبل الكمبري (أقدم من 541 مليون سنة) مفقود.

إن ربط نتوءين منفصلين يعني إثبات أنهما يشتركان في خصائص معينة تدل على التكوين المعاصر، كما أن المؤشر الأكثر فائدة لتكافؤ الوقت هو محتوى أحفوري مشابه بشرط بالطبع وجود مثل هذه البقايا، وهو أساس افتراض أن مثل الأحافير تشير إلى التكوين المعاصر هو الخلافة الحيوانية، ومع ذلك كما لوحظ سابقاً لا يمكن ربط أوقات البراكين والتحول وكلاهما جزء هام من العمليات العالمية بمحتوى الحفريات، علاوة على ذلك فإن الحفريات المفيدة إما نادرة أو غائبة تماماً في الصخور من عصر ما قبل الكامبري، والتي تشكل أكثر من 87 بالمائة من تاريخ الأرض؛ لذلك يجب ربط صخور ما قبل الكمبري عن طريق تأريخ نظيري دقيق.

على عكس مبادئ التراكب والتقاطع، فإن الخلافة الحيوانية هي مبدأ ثانوي، وهذا يعني أنه يعتمد على مبادئ أخرى لتحديد التسلسل لإثبات صحتها، مثل:

• افترض أن هناك عدداً من النتوءات الحاملة للأحافير تتكون كل منها من طبقات رسوبية يمكن ترتيبها بترتيب نسبي بناءً على التراكب في المقام الأول.

• افترض أيضاً أن جميع الطبقات تحتوي على تمثيل جيد للحياة الحيوانية الموجودة في وقت الترسيب.

ومن خلال فحص مثل هذه النتوءات مع التركيز بشكل خاص على تسلسل الأشكال الحيوانية، فقد يأتي التعميم التجريبي بأن الحيوانات في الماضي قد اتبعت ترتيباً معيناً للخلافة، وبالتالي فإن العمر النسبي للصخرة الأحفورية يُشار إليه من خلال أنواع الحفريات.

وقد لاحظ ويليام سميث لأول مرة حوالي عام 1800 أن طبقات الصخور المختلفة التي واجهها في عمله تميزت بتجمعات أحفورية مختلفة، وباستخدام الأحافير لمجرد أغراض تحديد الهوية أنشأ سميث خريطة لمختلف الصخور السطحية البارزة في جميع أنحاء إنجلترا وويلز وجنوب اسكتلندا، وكانت الخريطة الجيولوجية لسميث بدائية للغاية، لكنها كانت علامة فارقة في تأثيرها على دراسة الأرض.

التسلسلات الأحفورية الصخرية في التاريخ الجيولوجي:

بعد العمل الرائد الذي قام به الجيولوجي سميث أكدت أجيال من الجيولوجيين وجود تسلسلات أحفورية مماثلة وأكثر شمولاً في أماكن أخرى، وفيما يلي بعض هذه التسلسلات:

• حتى يومنا هذا تعتبر الحفريات مفيدة كأدوات ارتباط للجيولوجيين المتخصصين في علم طبقات الأرض.

• في تأريخ الماضي تكمن القيمة الأساسية للحفريات في مبدأ الخلافة الحيوانية، فكل فترة من التاريخ الجيولوجي لها حيوانات فريدة تربط صخرة أحفورية معينة بتلك الفترة المحددة.

• الأداة المفاهيمية الأساسية للارتباط بالحفريات هي الفهرس أو الدليل الأحفوري.

• من الناحية المثالية يجب أن يكون الدليل الأحفوري شبيهاً بما يضمن أن وجوده في صخرتين منفصلتين يشير إلى توافقهما، وهذا يتطلب أن يكون عمر الأنواع الأحفورية مجرد لحظة زمنية بالنسبة لضخامة التاريخ الجيولوجي، وبعبارة أخرى يجب أن يكون للأنواع الأحفورية نطاق زمني قصير.

• من الناحية العملية يجب أن تكون أحفورة المؤشر مميزة في المظهر لمنع الخطأ في التعرف عليها ويجب أن تكون عالمية من حيث الجيولوجيا ونوع الصخور.

بالإضافة إلى ذلك يجب أن تكون أعدادها المتحجرة وفيرة بما يكفي ليكون الاكتشاف محتملاً للغاية، وتمثل هذه المجموعة من الصفات نموذجاً مثالياً ويصبح الكثير من الجيولوجيا الطبقية صعبة بسبب خروج مجموعة الأحافير الطبيعية عن هذا النموذج المثالي، ومع ذلك لا توجد شهادة أكبر على صحة جيولوجيا الطبقات الأحفورية من التواريخ المطلقة التي أصبحت ممكنة من خلال القياسات الإشعاعية، تقريباً بدون استثناء تم تأكيد الترتيب النسبي للطبقات التي تحددها الحفريات من خلال الأعمار الإشعاعية.