طرق تأريخ الأحداث البيولوجية والجيولوجية

1998 الموسوعة الجيولوجية الجزء الرابع

KFAS

طرق تأريخ الأحداث البيولوجية والجيولوجية علوم الأرض والجيولوجيا

المقصود هو الطرق والتقنيات المستخدمة في مجالات دراسات الآثار والبيولوجيا والجيولوجيا، للتثبت من تواريخ أحداث أو تحديد فترات زمنية أو قياس العمر.

وأهم الطرق الحديثة نسبياً والمستخدمة حالياً على نطاق واسع في هذه المجالات هي طرق قياس العمر «المطلق» بواسطة العناصر المشعة، وتعتمد هذه في مجملها على ظاهرة التحلل الإشعاعي.

فمن المعروف أن أي عنصر مشع يتغير مع الوقت إلى عنصر آخر عن طريق قذف تلقائي للطاقة.

 

وحيث أن معدل التحلل ثابت للعنصر الواحد ولا يتأثر بالظروف المحيطة، فإن المطلوب تحديد نسبة العنصر الأصلي إلى العنصر الوليد لكي نتمكن من حساب زمن تبلور المعدن أو الصخر المحتوي على العنصر الأصلي المشع.

وبتطور طرق التحليل الكيميائي أصبح لدينا الآن عدة طرق لقياس العمر المطلق للصخور والمعادن وكثير من المواد الأرضية بواسطة العناصر أو النظائر المشعة– ومن أهم هذه الطرق ما يلي:

يورانيوم²³⁸/ رصاص²⁰⁶                               U²³⁸/Pb²⁰⁶

يورانيوم²³⁵/ رصاص²⁰⁷                               U²³⁵/Pb²⁰⁷

ثوريوم²³²/ رصاص²⁰⁸                                 Th²³²/Pb²⁰⁸

رصاص²⁰⁶/ رصاص²⁰⁷                             Pb²⁰⁶/Pb²⁰⁷

يورانيوم²³⁸/ 8 هيليوم⁴                                  U²³⁸/8 He⁴

يورانيوم²³⁵/ 7 هيليوم⁴                                 U²³⁵/7 He⁴

ثوريوم²³²/ 6 هيليوم⁴                                 Th²³²/6 He⁴

روبيديوم⁸⁷/ أسترونثيوم⁸⁷                            Rb⁸⁷/Sr⁸⁷

بوتاسيوم⁴⁰/ أرجون⁴⁰                                 K⁴⁰/Ar⁴⁰

كربون¹⁴                                                    C¹⁴

 

وتتفاوت هذه الطرق في مميزاتها ومجالات استخدامها ودرجة دقتها. ولذلك فمن المهم اختيار الطريقة المناسبة للمواد المراد تعيين عمرها (تأريخها)، والعينات المناسبة لكل طريقة.

وربما كانت طرق اليورانيوم – رصاص، والبوتاسيوم – أرجون، والروبيديوم – استرنثيوم هي الأكثر استخداماً في الوقت الحالي. وفي مجال دراسات الآثار أو الرواسب الجليدية الحديثة فإن طريقة الكربون¹⁴ هي الأنسب.

وقد اكتشف العالم ليبي (Libby) هذا النظير المشع للكربون سنة (1951).

 

ويوجد هذا النظير في الهواء وفي المياه وفي أجسام الكائنات الحية. وينتج باستمرار في الغلاف الجوي بفعل الأشعة الكونية.

فعندما تصطدم هذه الأشعة بنواة ذرة النيتروجين أو الأوكسجين تتحطم هذه النواة وتنطلق منها نيوترونات ذات سرعة هائلة قد ترتطم بذرات أخرى للنيتروجين محولة إياها إلى الكربون 14.

وهو نظير مشع يتحول إلى النيتروجين مرة أخرى مع الزمن نتيجة فقدان نواته لجسيم من جسيمات بيتا وقد حسب معدل تحلل الكربون 14 بالإشعاع فوجد أن نصف عمره يبلغ 5600 سنة.

 

والكربون 14 سرعان ما يتأكسد في الجو متحولاً إلى ثاني أكسيد الكربون، الذي يمتص بواسطة النباتات في أنسجتها.

ويمكن بواسطة حساب نسبة الكربون 14 إلى الكربون 12 في أي نسيج نباتي أو حيواني أن يحسب عمر هذا النسيج.

 

ويعتبر فحم الخشب والخشب والأصداف البحرية من المواد المناسبة لاستخدام هذه الطريقة التي تعطي في العادة نتائج جيدة الدقة للمواد التي يكون عمرها في حدود بضع عشرات من آلاف السنين فقط.

ولقد أدى استخدام طرق النظائر المشعة المختلفة إلى التأريخ للأحداث الهامة التي مرت بها الأرض خلال تاريخها الطويل الذي يمتد إلى حوالي 4600 مليون سنة. ويتضح ذلك بجلاء في مقياس الزمن الجيولوجي المستخدم حالياً.

 

والواقع أن توقيت الزمن الجيولوجي وتقسيم العمود الصخري الذي يمثله إلى مراحل متعاقبة يعتمد في الاساس على النقاط التالية مجتمعة:

(أ‌) الاستفادة من التطورات والتغيرات المستمرة التي طرأت على الكائنات الحية مع الزمن.

(ب‌) الاستعانة بوجود ثغرات متكررة في السجل الصخري تمثل فترات من الاضطرابات في القشرة الأرضية.

(ت‌) طرق النظائر المشعة المتبعة في تقدير العمر المطلق للصخور وأيضاً للأرض.

وجدير بالذكر أن طرق النظائر المشعة قد استخدمت على نطاق واسع في مناطق متعددة من العالم العربي عبر السنوات الأخيرة، وذلك للتثبت من تاريخ أحداث جيولوجية هامة مثل تكوين خسف البحر أو النشاط البركاني المتكرر عبر العصور الجيولوجية في المملكة العربية السعودية والأردن وغيرها.

وعلى سبيل المثال فقد تمكن منيسي (1988) من التأريخ لفترات النشاط الناري في مصر عبر زمان الحياة الظاهرة (الفانيروزوي) من مجمل النتائج التي تم الحصول عليها باستخدام طرق البوتاسيوم – أرجون والروبيديوم –استرنشيوم.

 

وتم تحديد عشر فترات رئيسية على النحو التالي بدءاً بالأقدم (مقدرة بملايين السنين): 550، 400، 350، 290، 230، 140، 90، 40، 28 – 15 (فترة نشاط بركاني متكرر مرتبط بتكوين خسف البحر الأحمر)، 1.7 مليون سنة.

وبالإضافة إلى طرق تحديد الزمن الجيولوجي المطلق بواسطة النظائر المشعة فإن هناك طرقاً أخرى تؤدي إلى تحديد الزمن الجيولوجي النسبي أو ترتيب التتابع الزمني وهي الطرق الاستراتجرافية والطرق الباليونتولوجية الكلاسيكية التي ابتكرها العلماء في القرن التاسع عشر.

[KSAGRelatedArticles] [ASPDRelatedArticles]