زمان در زمین شناسی

زمان در زمین شناسی را نسبت به زمان پیدایش زمین، یعنی حادثه ای که در حدود ۵/۴ میلیارد سال پیش رخ داده است می سنجند.

زمین شناسان سن زمین شناسی سنگ ها، رسوبات، فسیل ها یا رویدادها را به دو راه مختلف بیان می کنند. یک راه بیان سن زمین شناسی آن است که ببینیم یک سنگ، یک فسیل، یا یک رویداد جوانتر یا پیرتر از دیگری است، گرچه ممکن است ما سن واقعی آن ها را ندانیم. مثلاً لایه ای از سنگ رسوبی حاوی استخوان های انسان است. « سن نسبی » رویدادها و مواد تشکیل دهنده ی زمین عبارت است از سن آن ها در مقایسه با سن رویدادها و موارد دیگر. راه دیگر بیان سن سنگ ها، فسیل ها و رویدادهای زمین شناسی عبارت از تعیین سن واقعی یا مطلق آن ها بر حسب سال با استفاده از روش های « پرتوسنجی » یا روش های دیگر است.

روش های فیزیکی برای تعیین سن نسبی:

پاره ای از اصول اساسی مورد استفاده ی زمین شناسان برای تعیین سن نسبی سنگ ها حاصل مطالعات « نیکلااستنو » است. از مهمترین این اصول « انطباق » یا « برهم نهش » است. به موجب این اصل در ردیفی ا سنگ ها که برگشته نباشند (  توالی اولیه ی لایه ها حفظ شده باشد )، قدیمی ترین سنگ ها در زیر و جدیدترین آن ها در بالا قرار دارند.

اصل دیگر اصل افقی بودن اولیه ی لایه هاست که طبق آن سنگ های رسوبی به طور عادی به صورت لایه های افقی ته نشین می شوند. اگر لایه ها مایل باشند ما می توانیم آن را به نیروهایی نسبت دهیم که پس از ته نشست موجب کج شدن یا چین خوردن لایه های افقی اولیه شده اند. اصل تداوم جانبی، بر اساس آن لایه ای رسوبی که ته نشین می شود به طور افقی گسترش می یابد تا آن که نازک شده و محو شود یا آنکه به وسیله ی مرزهای حوضه ای که در آن ته نشین شده محدود گردد. بنا به این اصل اگر یک لایه سنگی در یک مقطع محلی ظاهر شود همان لایه یا رخساره معادل آن احتمالاً در مقاطع مجاور نیز ظاهر خواهند شد.

روش های زیستی برای تعیین سن نسبی:

فسیل ها یا سنگواره ها یعنی باقیمانده ها و آثار جانوران و گیاهان گذشته از نظر تعیین سن نسبی سنگ های رسوبی اهمیت فوق العاده ای دارند.

ویلیام اسمیت توانست نشان دهد که :

  • لایه های سنگی با خصوصیات فیزیکی مشخص و لایه های بالایی و زیرین یکسان در منطقه ی وسیعی وجود دارند.
  • هر یک از لایه های سنگ رسوبی حاوی نوعی فسیل هستند که در لایه های دیگر یافت نمی شود.
  • لایه های سنگی در رخنمون های مناطق جغرافیایی جدا از هم، تنها بر پایه ی فسیل های موجود در آن قابل تشخیص اند.

ژرژکویه نشان داد که ابتدایی ترین آن ها در پایین ترین لایه ها یافت می شوند و فسیل های نزدیک به اشکال جانوری امروزی در بالاترین لایه ها وجود دارند. این گونه تغییرات متوالی رو به بالای انواع فسیل ها را توالی جانوری گویند.

توالی لایه های سنگی در هیچ نقطه ای کامل نیست. یک قطع شدگی اساسی در تداوم رسوبگذری ردیفی از سنگ های رسوبی یا قطع شدگی بین سنگ های آذرین یا دگرگونی و سنگ های رسوبی جوانتر را « ناپیوستگی » می خوانند.

مقیاس زمان زمین شناسی نسبی:

زمان زمین شناسی برپایه ی اختلافات اساسی در فسیل های موجود در سنگ های رسوبی به چند دوران تقسیم می شوند.

قدیمی ترین دوران، «پرکامبرین » از آغاز پیدایش زمین تا پیدایش اولین جانداران ابتدایی (باکتری ها) ادامه یافته و آن گاه با ظهور گیاهان دریایی ساده ای مثل جلبک ها و سپس با جانوران نرمی مثل کرم ها دنبال شده است.

پس از آن دوران « پالئوزوئیک » یا « دیرینه زیستی » است که زمان غلبه ی بی مهرگان بوده است. در این دوران ماهی ها، گیاهان خشکی و دوزیستان برای اولین بار ظاهر شده اند. دوران بعدی « مزوزوئیک » یا « دیرینه زیستی » است که زمان غلبه ی بی مهرگان بوده است. در این دوران ماهی ها، گیاهان خشکی و دوزیستان برای اولین بار ظاهر شده اند. دوران بعدی « مزوزوئیک » یا « میانه زیستی » زمان تسلط خزندگانی مثل دایناسورها بوده است. جدیدترین دوران، «سنوزوئیک » یا « نوزیستی » است که مشخصه ی زمان غلبه ی پستانداران و گیاهان گل دار است. انسان اواخر این دوران ظهور کرده است.

بر اساس تغییرات تکاملی کوچکتر، دوران ها به « دوره ها» و دوره ها نیز به « دورها » تقسیم می شوند.

تمام فسیل ها برای تعیین سن مناسب نیستند، فقط فسیل های معینی که « فسیل ممیز » یا مشخص خوانده می شوند برای تشخیص سنگ هایی به سن معین مفید هستند.

یک فسیل ممیز فسیل جاندار منحصر به فردی است که در منطقه ی جغرافیایی وسیع ولی در فاصله ی زمانی کوتاهی می زیسته و به فراوانی در سنگ ها محفوظ مانده است.

زمان واقعی یا مطلق

پس از کشف خاصیت پرتوزایی(رادیواکتیویته ) زمین شناسان فرآیندی با سرعت ثابت در دست داشتند که می توانست سن رویدادهای زمین شناسی گذشته را به درستی تعیین کند. زمان سنجی زمین شناسی (ژئوکرونولوژی ) یعنی علم بدست آوردن سن پرتوسنجی مواد زمین شناسی، متولد شد. از آن پس زمین شناسان با استفاده از سن پرتوسنجی سنگ ها و کانی ها ساعت های زمین شناسی خود را میزان کردند.

انواع واکنش های هسته ای مورد استفاده در زمان سنجی

هرکدام از روش های تعیین سن پرتو سنجی یکی از سه نوع مختلف واکنش های هسته ای را به کار می گیرد. محصول واکنش هسته ای « رادیوژنیک » خوانده می شود. در هر واکنش عنصر اولیه را عنصر مادر و عنصری که بر اثر تجزیه یا واپاشی عنصر مادر تولید می شود عنصر « نوزاد » می خوانند. سه واکنش هسته ای عبارتند از:

تجزیه آلفا: واکنش هسته ای را که طی آن یک ذره ی آلفا آزاد شود، تجزیه یا واپاشی آلفا خوانده می شود.

تجزیه ی بتا: نوعی از تجزیه ی هسته ای را که در آن تبدیل عنصر مادر به نوزاد با آزاد شدن ذره ی کوچکی با بارمنفی (الکترون) همراه است، تجزیه ی بتا می گویند.

الکترون ربایی: الکترون ربایی مستلزم تجزیه ی رادیواکتیو پتاسیم به گاز آرگون ۴۰ است. در این نوع تجزیه یک الکترون با یک پروتون در هسته می پیوندد و یک نوترون تشکیل می دهد. به همین لحاظ به آن « الکترون ربایی » می گویند. در این فرآیند هیچ ذره ای صادر نمی شود ولی انرژی آزاد می گردد.

تعیین سن پرتو سنجی کانی ها

برای تعیین سن پرتو سنجی کانی ها، سنگ مورد نظر را خرد و کانی های مناسب جدا می شود. آنگاه این کانی ها برای تعیین نسبت اتم های مادر به نوزاد مورد آزمایش قرار می گیرند. از آنجا که نیمه عمر عنصر مادر معلوم است سن کانی را می توان بدست آورد مثلاً اگر نسبت اتم های نوزاد ۱:۱ باشد زمانی که از تشکیل کانی سپری شده یک نیمه عمر است.

تمام سنگ ها برای تعیین سن پرتوسنجی مفید نیستند. سنگ های آذرین و دگرگونی بهترین سنگ ها برای تعیین سن هستند. زیرا کانی های آن ها در زمان تشکیل سنگ متبلور شده اند. در مقابل اکثر کانی های موجود در سنگ های رسوبی از تخریب سنگ های قدیمی تر منشأ گرفته اند و بنابراین سن دقیق زمان تشکیل سنگ رسوبی را نشان نمی دهند.

روش های تعیین سن پرتو سنجی عبارتند از :

  • روش اورانیم – سرب
  • روش روبیدیم-سرب
  • روش پتاسیم – آرگون
  • روش کربن ۱۴

 

پاسخی بگذارید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

این فیلد را پر کنید
این فیلد را پر کنید
لطفاً یک نشانی ایمیل معتبر بنویسید.

فهرست