مبادئ التأريخ النسبي Principles of Relative Dating

التأريخُ النسبي Relative Dating: هو ترتيب الصخور والأحداث الجيولوجية التي مرّت على سطح الأرض ترتيبا زمنيا من الأقدم إلى الأحدث نسبة إلى بعضها بعضا.

لقد استخدم العلماء مبادئ عدة في تأريخ العمر النسبي، وتقديره للأحداث الجيولوجية، وهي:

مبدأ التعاقب الطبقي Principle of Superposition
تتكوّن الصخور الرسوبية في بيئات ترسيبية متنوعة قد تكون بحريّة أو قاريّة، وتحكمها ظروف ترسيبية تتحكّم في نوع الطبقة الناتجة ومكوّناتها، وبتغير هذه الظروف ينتهي ترسيب طبقة ويبدأ ترسيب طبقة أخرى تعقبها دون انقطاع في عملية الترسيب. وباستمرار عملية الترسيب وبتغيّر الظروف الترسيبية مثل درجة الحموضة ودرجة الحرارة تتراكم العديد من الطبقات الرسوبية بعضُها فوق بعض مكوّنةً ما يُسمّى التعاقبَ الطبقي، 

التعاقب الطبقي: هو مجموعة الطبقات الصخرية التي ترسّب بعضها فوق بعض بشكل متوازٍ؛ بسبب تغير ظروف الترسيب، لكن دون انقطاع في عملية الترسيب، ويمكن دراستها ميدانيا حيث تتكشف. أنظر الشكل الآتي الذي يوضّح تعاقبا طبقيّا.

وضع مبدأ التعاقب الطبقي العالِم الإيطالي ستينو (Steno).

ينص مبدأ التعاقب الطبقي على أن:

«في مجموعة من الطبقات الصخرية المتعاقبة تكون الطبقة السفلى هي الأقدم، والطبقة العليا هي الأحدث.»

وفق هذا المبدأ، يستطيع الجيولوجي في الميدان تأريخ الصخور الرسوبية تأريخا نسبيا؛ وبهذا تكون كل طبقة أحدث من الطبقة التي تقع أسفلها، وأقدم من الطبقة التي تعلوها؛ شريطة أن تكون هذه الطبقات قد حافظت على وضعها الأفقي الأصلي، أو تعرّضت إلى تعديل بسيط في الميل أو الاتجاه، كما هو الحال في الطبقات الصخرية ذات التراكيب الجيولوجية البسيطة التي لم تتأثر بحركات تكتونية عنيفة تسببت في تغيّر وضعها الأصلي. وينطبق ذلك أيضا على الطفوح البركانية. أنظر الشكل الآتي الذي يوضّح طبقات رسوبية متعاقبة.

سؤال الشكل 9: أرتّب الطبقاتِ الصخريّةَ في التعاقب الطبقي من الأقدم إلى الأحدث.

ترتيب الطبقات الصخرية من الأقدم إلى الأحدث هي: غضار، صخر جيري، كونغلوميريت، صخر رملي.

أما إذا كانت الطبقات الصخرية قد تعرّضت لحركات تكتونيّة عنيفة أدت إلى طيِّها ثم انقلابها؛ فلا يمكن تطبيق مبدأ التعاقب الطبقي عليها لترتيبها من الأقدم إلى الأحدث؛ بسبب تغيّر ترتيب تعاقبها الأصلي؛ إذ تكون الطبقات الأقدم فوق الأحدث. أنظر الشكل الآتي الذي يوضّح طبقات رسوبية مقلوبة.

 

أبحث مستعينًا بمصادر المعرفة المتوافرة لديّ، أبحث عن مفهوم الطبقية الأحفورية Biostratigraphy؛ وأصمّم عرضًا تقديميّا، وأعرضه أمام معلّمي، وزملائي في الصف. تُعنى بوصف ومضاهاة الوحدات الصخرية بالاعتماد على محتواها الأحفوري من حيث أنواعها ونشأتها وتطورها وبيئتها وتوزيعها في التكوينات الجيولوجية في المناطق المختلفة.

 

أفكر كيف يمكن التعرّف على ترتيب الطبقات من الأقدم إلى الأحدث في حال تعرّض الطبقات الصخرية لحركات تكتونيّة عنيفة أدت إلى طيِّها، ثم انقلابها؟ يمكن التعرّف على ترتيب الطبقات من الأقدم إلى الأحدث في حال تعرّض الطبقات الصخرية لحركات تكتونيّة أدت إلى طيِّّها، ثم انقلابها من خلال عدة طرق منها: دراسة الأحافير في الطبقات وترتيبها من حيث الزمن، واستخدام مبادئ التأريخ النسبي التي يتم من خلالها تحديد العلاقات بين الطبقات الصخرية، كما يمكن تعرف وجود انقلاب للطبقات من خلال دراسة التراكيب الرسوبية الأولية مثل: التدرج في حجم الحبيبات المكونة للصخر الرسوبي من خلال حساب أعمار الصخور باستخدام التأريخ الإشعاعي.

 

مبدأ الترسيب الأفقي Principle of Original Horizontality
ينصّ مبدأ الترسيب الأفقي على أن:

«الرسوبيات ومن ثم الصخور الرسوبية تترسب أصلا على شكل طبقات أفقية؛ وذلك لأن الرسوبيات تتوضع غالبا على أرض منبسطة أو مستوية في قاع البحار، أو المحيطات. وإذا وجدت الطبقات مائلة أو مطويّة، فإن حدوث ذلك يكون نتيجة تأثير قُوى تكتونيّة حدثت بفعل حركة الصفائح الأرضية بعد عملية الترسيب الأفقي على هذه الطبقات». أنظر الشكل الآتي الذي يوضّح صخورا رسوبية تعرّضت لحركات تكتونيّة.

سؤال الشكل 11: أصف ماذا يحدث للصخور الرسوبية المترسبة بشكل أفقي إذا تعرّضت لحركات تكتونيّة؟

إذا تعرّضت الصخور الرسوبية المترسبة بشكل أفقي لحركات تكتونيّة فإنه يحدث لها طي أو ميل، وإذا زادت حدة الحركات التكتونية يمكن أن يحدث قلب للطبقات.

 

مبدأ تعاقب المجموعات الحيوانية والمجموعات النباتية Principle of Faunal and Floral Succession
وضع مبدأ تعاقب المجموعات الحيوانية والمجموعات النباتية العالِم سميث Smith.

ينصّ مبدأ تعاقب المجموعات الحيوانية والمجموعات النباتية على أن:

«كل طبقة أو مجموعة طبقات من الصخور الرسوبية، تحوي أحافير محددة من الحيوانات والنباتات، تختلف عن تلك الموجودة في الطبقات الأقدم والطبقات الأحدث منها».

وهذا يعني أن كل طبقة صخرية لها عُمْر زمني محدّد اعتمادًا على الأحافير التي تحويها، وأن تتابع المجموعات الحيوانية والنباتية في التتابع الطبقي يبقى ثابتًا بغض النظر عن التغير في الخصائص الفيزيائية للصخور المكونة له. وبذلك، نكون قد وضعنا مقياسا نقيس فيه العمر النسبي للطبقات حسب محتواها من الأحافير، ونستطيع أن نحدّد إذا كانت تلك الطبقات أحدث أو أقدم من طبقات أخرى أو لها العمر نفسه.

أبحث مستعينًا بمصادر المعرفة المتوافرة لديّ، أبحث عن مفهوم عِلم الطبقات، وأعرض نتائج بحثي أمام معلّمي، وزملائي في الصف. الكلمة الإنجليزية (Stratigraphy) مشتقة من الكلمة اللاتينية (Stratum) التي تعني طبقة، و (Graphia) التي تعني رسم. يختص هذا العلم بدارسة تراكيب التعاقبات الصخرية وعلاقاتها وتوزيعها الجغرافي من أجل التعرف على التعاقب الزمني للأحداث التي أدت إلى تكوين هذه التعاقبات والأحداث اللاحقة التي أثرت فيها. - يتألف علم الطبقات من خمسة فروع هي: الطبقية الصخرية، الطبقية الأحفورية، الطبقية الزمنية، الطبقية المغناطيسية، الطبقية الزلزالية.

 

مبدأ القاطع والمقطوع Principle of Cross-Cutting Relationships
قد تجد في الطبيعة صدعا يقطع مجموعة من طبقات الصخور الرسوبية، أو صخرًا ناريّا يقطع صخورا أخرى، فأيٌّ من تلك التراكيب أو الصخور هو الأحدثُ وأيّها هو الأقدمُ؟
ينصّ مبدأ القاطع والمقطوع على أن:

«القاطع أحدث عمرًا من المقطوع سواءٌ أكان القاطع جسمًا ناريّا أم صدعًا تكتونيّا».

فالتتابعُ الطبقيُّ من الصخور الرسوبية الذي يقطعه صدعٌ سيكون أقدمَ عمرًا منه، وفي النهاية يكون الصدعُ أحدثَ عمرًا من طبقات الصخور الرسوبية التي قطعها. أنظر الشكل الآتي الذي يوضّح علاقة القاطع والمقطوع.

الشكل (أ): صدعان يقطعان مجموعة من طبقات الصخور الرسوبية.

الشكل (ب): قواطع نارية تقطع مجموعة من طبقات الصخور الرسوبية.

سؤال الشكل (12): أصف العلاقة بين القاطع والمقطوع.

القاطع أحدثُ عمرا من المقطوع سواءٌ أكان القاطع جسمًا ناريّا أم صدعًا تكتونيّا.

ويكون القاطع الناري أحدث عمرًا من الصخور الأخرى التي يقطعها، ويُستدل على ذلك من التحوّل التماسيّ أو الحراريّ الذي يحدث للصخور الموجودة على جانبي القاطع، إذ إن الماغما الساخنة تؤدي إلى التغيير في مكوّنات الصخور المعدنية وخصائصها الفيزيائية. أنظر الشكل الآتي الذي يوضّح اندفاعا لماغما ساخنة داخل طبقات من الصخور الرسوبية، وقد أحدثت تحوّلا حراريّا تماسيّا.

سؤال الشكل 13: أرتّب الأحداث الجيولوجية( 1، 2، 3، 4 )، والقاطع الناريّ، من الأقدم إلى الأحدث.

تترتب الأحداث الجيولوجية من الأقدم إلى الأحدث كما يلي: ترسبت الطبقات (4،3،2،1)، بصورة أفقية ثم تلاها (القاطع الناريّ).

مبدأ الاستمرارية الجانبية Principle of Lateral Continuity
ينصّ مبدأ الاستمراريةِ الجانبية على أنّ:

«الصخور الرسوبيةَ تمتدّ جانبيا في جميع الاتجاهات على امتداد حوض الترسيب، وتقل سماكاتها تدريجيّا عند أطراف الحوض، وللطبقة الواحدة عمر جيولوجي واحد في أي مكان وجدت فيه ضمن الحوض الرسوبي»

ويُستخدم هذا المبدأ في التعرّف على امتداد الطبقات عند تعرّضها لعمليات حت وتعريةٍ، أو في عملية المضاهاة الصخرية.

المضاهاة الصخرية: هي المطابقة بين التتابعات الصخرية في المناطق المختلفة اعتمادًا على تركيبها المعدني وخصائصها الفيزيائية.

أنظر الشكل الآتي الذي يوضّح مبدأ الاستمرارية الجانبية.

سؤال الشكل 14: أحدِّد أهمية مبدأ الاستمرارية الجانبية في المضاهاة الصخرية.

تنبع أهمية مبدأ الاستمرارية الجانبية في المضاهاة الصخرية من خلال تتبع طبقة معينة في حوض ترسيبي واحد في عدة أماكن مختلفة لنفس الحوض، وتعتمد هذه الطريقة على أن الخصائص الصخرية للطبقة الواحدة مثل: (اللون، والسمك، والتركيب المعدني، والنسيج) قد تكون متطابقة في العمر، ولكن لا يمكن الاعتماد على هذه القاعدة إلا في حالات خاصة، كما أنها لا تستخدم إلا في حوض ترسيبي واحد فقط أي بين المناطق المتقاربة.

وقد وجد الجيولوجيون صعوبة في تطبيق هذا المبدأ؛ لأنه من السهل تتبع طبقة صخرية متكشّفة لأمتار أو كيلومترات عدة، لكن الأمر يختلف كثيرا في المناطق التي تغطيها سماكات كبيرة من التربة.

أبحث مستعينا بمصادر المعرفة المتوافرة لديّ، أبحث عن أهمية مبدأ تعاقب المجموعات الحيوانية، والمجموعات النباتية من الناحية العلمية، ومن الناحية التطبيقية؛ وأعرض نتائج بحثي أمام معلّمي، وزملائي في الصف. - من الناحية العلمية: يفيدنا في تحديد أعمار الصخور وترتيبها زمنيًا، وفي إجراء المضاهاة الأحفورية. - من الناحية التطبيقية: يفيدنا في دراسة التطورات التي مرت بها الحياة على الأرض، ومعرفة البيئات الرسوبية والبيئات الحياتية القديمة التي كانت تعيش فيها تلك الكائنات الحية قبل موتها وتحفرها.

 

أتحقق: أوضّح المقصود بمبدأ القاطع والمقطوع.
القاطع أحدثُ عمرا من المقطوع سواءٌ أكان القاطع جسمًا ناريّا أم صدعًا تكتونيّا.

مبدأ الاحتواء Principle of Inclusion
ينصّ مبدأ الاحتواء على أن:

«الجسم الصخري الذي يحوي قطعا صخرية من جسم صخري آخر يكون أحدث من القطع الصخرية التي يحويها».

انظر الشكل الآتي الذي يوضّح أن الجسم الصخري (ب) يحوي قِطَعًا صخرية من الجسم الصخري (أ) فيكون (ب) أحدث من (أ).

وقد يحدث الاحتواء بين:

- صخور نارية وصخور رسوبية.

- صخور رسوبية وصخور رسوبية أخرى.

- صخور نارية وصخور نارية أخرى.

نشاط: مبدأ الاحتواء أدرسُ الأشكال الآتية التي توضّح الاحتواء بين أنواع الصخور المختلفة، ثم أجيب عن الأسئلة التي تليها: التحليل والاستنتاج: 1- أحدد الصخر الأقدم، والصخر الأحدث في الشكلين (أ، ج). في الشكل أ: الصخر الأقدم (س) بينما الصخر الأحدث (ص). وفي الشكل ج: الصخر الأقدم (س) بينما الصخر الأحدث (ص). 2- أتوقّع: ما سبب حدوث الاحتواء في الشكل (أ)؟ سبب ذلك ما يلي: تكشف الصخر الناري (س) على سطح الأرض، ثم تعرضت أجزاؤه العلوية لعمليات حت وتعرية، ثم تعرضت المنطقة لاحقًا لعمليات خفض أدت لغمرها بمياه البحر، وعندما ترسب الصخر الرسوبي (ص) احتبست قطع من الصخر الناري (س) بداخله. 3- أفسِّر: كيف يحوي الصخر الناري (س) قطعا من الصخر الرسوبي (ص) في الشكل (د)؟ كانت الطبقة (ص) مترسبة سابقًا، ثم اندفعت الماغما أسفلها فعملت على تهشيم أطرافها السفلية وتكسيرها واحتباس قطع منها بداخلها، وعندما بردت الماغما وتصلبت احتفظت في هذه القطع.

التوافق وعدم التوافق في الطبقات الصخرية Conformity and Unconformity in Rock Layers
في التعاقبِ الطبقي لا يوجد فاصل زمني بين انتهاء ترسيب طبقة، وبداية ترسيب طبقة أخرى في التعاقب الواحد. فالطبقاتُ الصخرية الرسوبية تكون فيه متوازيةً ومتتالية زمنيّا؛ أي متوافقةً، إلا أننا لا نجد هذا في الطبيعة دائمًا، عندئذٍ تصبح العلاقة بين الطبقات الرسوبية علاقةَ عدمِ توافق.

التوافق Conformity
التوافق: هو ترتيب الطبقات الصخرية بعضُها فوق بعض بشكل متوازٍ، ومتتالٍ زمنيا دون حدوث انقطاع في عملية الترسيب. أنظر الشكل الآتي الذي يوضّح طبقات صخرية متوافقة.

إلا أن الطبقات الصخرية لا توجَدُ دائما في الطبيعة بشكل متوافق.

عدم التوافق Unconformity
تكون العلاقات بين الطبقات الصخرية الرسوبية غير متوافقة عندما:

- تكون الطبقات الصخرية غير متوازية.

- تفصل بينها أسطح تعرية.

- أو أسطحٌ تشير إلى انقطاع في الترسيب.

وتُسمّى هذه الأسطح أسطح عدم التوافق؛ حيث تدل هذه الأسطح على أن الطبقات الواقعة أسفل سطح عدم التوافق قد تكشّفت وظهرت على سطح الأرض لفترة زمنية طويلة، ثم تعرضت لعمليات حَتٍّ وتعرية أزالت جزءا من التعاقب الطبقي، أو تعرضت لفترات زمنية طويلة انقطع فيها الترسيب، ثم غمرت لاحقا بالبحر، وحدث الترسيب فوقها من جديد مشكّلاً تعاقبًا طبقيّا جديدًا. ويُقسم عدم التوافق إلى أنواع عدة، هي:

عدم التوافق الحَتّيّ Disconformity
عدم التوافق الحَتّيّ: هو سطح متعرج يفصل بين مجموعتين متوازيتين من الصخور الرسوبية، التي غالبا ما تكون أفقية. أنظر الشكل الآتي الذي يوضح طبقات متوازيةً يفصل بينها سطحُ عدم التوافق الحَتّيّ.

ويحدث عدم التوافق الحَتّيّ عندما تؤدي عمليات الرفع إلى انحسار مياه البحر عن التعاقب الطبقي المترسّب في قاعه، ثم تعرّضه إلى عمليات حت وتعرية تعمل على إزالة جزء منه، ثم ظهور تعرجات في سطحه، وبحدوث عمليات خفض للتعاقب الطبقي وغمره بمياه البحر، وعودة الترسيب فوقه مرة أخرى، يتكون تعاقب طبقي جديد يفصل بينهما سطح عدم توافق حَتّيٍّ.

عدم التوافق الزاوي Angular Unconformity
عدم التوافق الزاوي: هو السطح الذي يفصل بين طبقات رسوبية مائلة في أسفل طبقات رسوبية أفقية بسطح عدم التوافق الزاوي. أنظر الشكل الآتي الذي يوضّح عدم التوافق الزاوي.

- الطبقات الرسوبية السفلية المائلة قد ترسبت أولا بشكل أفقي في قاع البحر.

- ثم تعرّضت لحركات تكتونيّة أدت إلى ميلها ورفعها.

- ثم انحسر البحر عنها ما أدى إلى تعرّضها لعمليات الحت والتعرية التي أزالت جزءا من التعاقب الطبقي.

- ثم حدث لها خفض وغمرت بمياه البحر فترسبت طبقات أفقية جديدة، وتشكل سطح عدم التوافق الزاوي الذي يفصل بين تعاقبين رسوبيين.

 

اللاتوافق Nonconformity
اللاتوافق: هو السطح الذي يفصل بين صخور رسوبية حديثة ترسّبت فوق صخور نارية، أو صخور متحولة قديمة. أنظر الشكل الآتي الذي يوضح اللاتوافق.

مثال: صخر الغرانيت يتكوّن من تبريد وتبلور الماغما في باطن الأرض، لكنه قد يُرفعُ إلى سطح الأرض بفعل الحركات التكتونيّة؛ عندها يتعرض إلى عمليات حت وتعرية، وعندما يتعرض لعمليات خفض ويغمر بالمياه تترسّب طبقات رسوبية جديدة فوقه يفصل بينهما سطح عدم توافق، يسمى اللاتوافق.

ولتعرّف كيفية تطبيق المبادئ التي اعتُمدت في التأريخ النسبي للأحداث الجيولوجية أنفذ النشاط الآتي:

نشاط: مبادئ التأريخ النسبي أدرس المقطع الآتي الذي يمثل تعاقبات من الصخور الرسوبية (أ، ب، ج، د) والقاطع الناري (ع)، ثم أجيب عن الأسئلة التي تليه: التحليل والاستنتاج: 1- أستنتج عدد التعاقبات الرسوبية. تعاقبين طبقيين 2- أحدِّد عدد سطوح عدم التوافق، وأنواعها. عدم توافق حتي بين الطبقة (ب) والطبقة (ج). 3- أرتِّب الأحداث الجيولوجية (أ، ب، ج، د، ع) من الأقدم إلى الأحدث، ذاكرا المبادئ التي اعتمدت عليها. ترسبت الطبقة (أ) ثم الطبقة (ب)، ثم ترسبت الطبقة (ج) واحتوت قطع من الطبقة (ب)، ثم ترسبت الطبقة (د). ثم قطعت الطبقات بالقاطع الناري (ع)، وقد استخدمت المبادئ الآتية: مبدأ الترسيب الأفقي، ومبدأ الإحتواء ومبدأ القاطع والمقطوع. 4- أوضِّح تأثير القاطع الناري في الطبقات الرسوبية (أ، ب، ج، د). تسبب القاطع الناري (ع) في حدوث تحول تماسي في الأجزاء من الطبقات الصخرية التي تلامسه.