يختلف الجيولوجيون, وكذلك فهماء الفلك, عن معظم بقية الفهماء في تعاملهم مع الزمن, فالفيزيائيون والكيمائيون يقومون بدراسة عمليات تدوم لفترة تقل عن كسور الثانية, بينما يقوم آخرون بإجراء تجارب تستمر من بضع دقائق إلى عدة ساعات.محمد أحمد حسن هيكل, منير (2008). أساسيات الجيولوجيا الفيزيائية. القاهرة، مصر: الدار العربية للكتاب. Unknown parameter |coauthors= ignored (|author= suggested) (help)

وعلى العكس من ذلك فإن الجيولوجيون يتعاملون مع مدى واسع من الزمن . فالهزات الأرضية تستمر لثوان أولدقائق, بينما يمتد بناء الجبال لعدة ملايين من السنين ويتعامل الجيولوجيون مع نوعين من الزمن: زمن نسبي وزمن مطلق. ويعهد الزمن النسبيrelative time بأنه ترتيب الأحداث الماضية ترتيباًَ زمنياً حسب ترتيب وقوعها.أما الزمن المطلقabsolute time فهوالزمن المقدر بالسنوات منذ وقوع وقع ما. ويشبه تحديد العمر النسبي فهم حتى الحرب العالمية الأولى سبقت الحرب العالمية الثانية. أما العمر المطلق فهوفهم عدد السنين منذ حتى بدأت وإنتهت جميع منهما. وقد كان جميس هاتونJames Hutton أول من فهم المعنى الحقيقي للزمن النسبي في الجيولوجيا. ولم يكن لدى هاتون أية وسيلة لقياس الزمن المطلق في تاريخ الأرض, ولكن إستطاع هاتون حتى يثبت حتى تتابع الأحداث الجيولوجيا القديمة في إسكتلندا قد حفظ في السجل الصخري, حيث يمكن إستخدام الصخور التي تكونت في الماضي وحفظت من التعرية كذاكرة للأرض لتسجيل الأحداث الجيولوجية الماضية. وقد إستطاع تشارلز ليل Chares Lyell , وهوأسكتلندي الأصل مثل هاتون, إستخدم إكتشاف هاتون لتحديد العمر النسبي لكل الأحداث الجيولوجية. وقد استوعب ليل حتى بعض العمليات الجيولوجية البطيئة مثل التعرية, تعني حتى الزمن الجيولوجي النسبي تقابله فترات زمنية مطلقة ضخمة. ولم يستطع ليل لأن يتخطى هذا التفكير بالنسبة للزمن الجيولوجي, حيث كانت تنقصه وسيلة تقدير العمر المطلق مثل هاتون, نظراً لأن النشاط الإشعاعي (إشعاع ذري), وهوالطريقة الدقيقة لتقدير الزمن المطلقولم يكن قد إكتشف بعد. والنشاط الإشعاعي هوساعة طبيعية تدق بإستمرار فترات سجلاً محفوظاً لهذه الدقات في الصخور. ولقد أظهر سجل الساعة الإشعاعية حتى عمر الأرض يقدر ب4.6 بليون سنة. وهذا العمر الزمني الجيولوجي أكبر بكثير جداً مما تخيله ليل أوأي من رفاقه. لذلك فإن إدراك هاذ الإمتداد الزمني الطويل جداً يعتبر عملية صعبة جداً, لأننا نقيس الزمن منسوباً لعمر الإنسان, وهوما يمثل مجرد لحظة في الزمن الجيولوجي وهناك وسيلة لإدراك طول الزمن الجيولوجي إستخدامها دون إيشر Don L. Eicher عام 1968 م في كتابه "الزمن الجيولوجي". حيث مثل جميع الزمن الجيولوجي وهو4.6 بليون سنة بسنة ميلادية واحدة طولها إثنا عشر شهراً. تمتد من يناير حتى ديسمبر, ويكون ترتيب الأحداث الجيولوجية المهمة, خلا هذه السنة, على النحوالتالي: - الفترة من أول شهر يناير حتى منتصف شهر مارس, فترة مفقودة من تاريخ الأرض. - يرجع عمر أقدم الصخور على وجه الأرض إلى منتصف شهر مارس. - خلق اقدم كائن على وجه الأرض في البحار في شهر مايو. - إنتقلت النباتات والحيوانات إلى اليابس في نهاية شهر نوفمبر. - تكونت رواسب الفحم السميكة في أوروبا وأمريكا في بداية شهر ديسمبر. - وصلت الديناصورات إلى قمة إنتشارها في منتصف شهر ديسمبر. - إختفت الديناصورات من على وجه الأرض في 26 ديسمبر. - ظهرت القردة العليا الشبيهة بالإنسان في ليلة 31 ديسمبر.

بدأت أحدث المثالج القارية Continental glaciers في التراجع والتقلص من منطقة البحيرات العظمى في كندا وشمال أوروبا قبل حوالي دقيقة واحدة و15 ثانية قبل منتصف 31 ديسمبر. - حكمت روما العالم الغربي لمدةخمسة ثوان من الساعة 11:59:45 إلى 11:59:50 قبل منتصف ليلة 31 ديسمبر. - إكتشف كولومبس أمريكا قبل ثلاث ثوان من منتصف ليلة 31 ديسمبر. - ظهر فهم الجيولوجيا على يد جيمس هاتون قبل حوالي ثانية واحدة من نهاية العام.

1-العمر النسبي تختلف الطرق التي يقيس بها الجيولوجيون الزمن عن جميع طرق قيس الزمن التي عهدها الإنسان على إمتداد تاريخه. فالأحداث التاريخية دونتها البشرية وتناقلتها من جيل إلى جيل. ونحن معتادون على أنواع معينة من مقاييس الزمن التاريخي. ونحن نتذكر من حين لآخر تواريخ محددة ذات أهمية خاصة في حياتنا. ويمكن ترتيب هذه الأحداث على مقياس الزمن ترتيباً متسلسلاً من الأقدم إلى الأحدث, كما يمكن تحديد أعمارها المطلقة مقدرة بالسنين.

ويضم الزمن الجيوولجي الأحداث التي سقطت في فترة ما قبل التاريخ بداية من نشأة الأرض, مروراً بكل الأحداث التي شكلت الأرض حتى اليوم, مرتبة ترتيباً متسلسلاً حسب تاريخ وقوعها. وتقدر الأزمنة بملايين السنين من الآن, ويعبر عنها إختصاراً بالرمز Ma . وقد سجل هذا الزمن الجيولوجي في صخور القشرة الأرضية, حيث يشبه السجل الصخري صفحات وفصول الكتاب الذي يحوي أسرار تكوين الأرض في الماضي.

وفي الحقيقة فإن مقياس الزمن الجيولوجي يضم مقياسين هما: المقياس النسبي واذلي يعبر عن ترتيب الأحداث الجيولوجية كما حددت من خلال وضعها في السجل الصخري. وتطلق على الفترات المتنوعة من الزمن الجيولوجي مسميات مميزة مثل: الكمبري والبرمي والطباشيري. أما المقياس الثاني فهوالمقياس المطلق والذي يقدر الأعمار بعدد السنين مقدرة بملايين السنين من الآن (Ma) . وتبني هذه الأعمال على التحلل الإشعاعي الطبيعي لعناصر كيمائية مختلفة, توجد بكميات قليلة في معادن معينة في بعض الصخور ويمثل الإلمام بقواعد تقدير العمر النسبي والمطلق حجر الزاوية في فهم تاريخ الأرض.

والسؤال الذي يطرح نفسه: كيف من الممكن أن امكن لفهماء الأرض حتى يقرأوه ويفكوا شفرة التاريخ المسجل على هذه الصخور؟, وكيف رتبوا الأحداث الجيولوجية في إطار زمني متسلسل؟. وسنحاول في هذا الفصل حتى نختبر الطرق ارئيسية التي إتبعها فهماء الأرض لتحديد الزمن. كما سنعهد التطور التاريخي لمفاهيم الزمن الجيولوجي ومولد وتطور العمود الجيولوجي. ونبدأ بمناقشة وسائل تقدير العمر النسبي في الجيولوجيا: أ-السجل الطبقي (الإستراتجرافي)

من بين أنواع الصخور الثلاثة (النارية والرسوبية والمتحولة), والتي تكون القشرة الأرضية, فغن الصخور الرسوبية تمدنا بسجل أكثر إكتمالاً لتاريخ الأرض. وعلى الغرم من ان الصخور النارية تمثل أكثر من 90% من حجم القشرة الأرضية, فالصخور الرسوبية تمثل أكثر من 75% من الصخور المكشوفة على سطح الأرض أوتوجد في الكيلومترات القليلة القريبة من السطح. وتمثل الطباقية stratification أوbedding التي توجد في الصخور الرسوبية أهمية خاصة في بناء تاريخ ارض, حيث تسمح الطباقية بوضع في بناء تاريخ الأرض, حيث تسمح الطبقاية بوضع ترتيب وتنظيم وتحديد للتتابعات الطبقية stratigraphic sequences .

ويعهد فهم الطبقات (الإستراتجرافيا) stratigraphy بأنه الفهم الذي يفهم الصخور الطباقية أوالطبقات ومضاهاتها. وهو يفهم العلاقات المكانية والزمنية بين أجسام الصخور وديناميكية ترسيبها, والتي يمكن ملاحظتها وتفسيرها. وتنتج الطباقية من ترسيب وتجمع الحبيبات الصلبة, والتي تستقر على القاع من الماء أوالهواء تحت تأثير الجاذبية الأرضية في هيئة طبقات beds متتالية متعاقبة.

وتحدث عملية الترسيب بشكل دوري تعكس فترات ترسيب يعقبها فترات سكون أوتوقف للترسيب. وهذا النشاط الدوري في الترسيب هوالمسئول أساساً عن الأنسجة المتنوعة التي تلاحظ في الطبقات المتتالية,وأيضاً في أسطح الطباقية bedding planes التي تفصل بينها. وتحدث عملية الترسيب في أحواض ترسيب مختلفة الأحجام. وتتصلد الرواسب وتتصخر نتيجة للدفن تحت طبقات لاحقة لها, مما يزيد من وضوح أسطح الطباقية والحدود بين الطبقات.

1-القواعد الأساسية لتحديد العمر النسبي هناك عدة قواعد أساسية تستخدم لتفسير الأحداث الجيولوجية في السجل الصخري, يمكن توضيحها فيما يلي: أ-قاعدة تعاقب الطبقات Principle of stratigraphic superpostion هي إحدى القواعد الأساسية لفهم الطبقات, وتنص على حتى جميع طبقة في التتابع الرسوبي الذي لم يتعرض لأية قوى تكتونية تكون أحدث عمراً مما تحتها وأقدم في العمر من الطبقة التي تعلوها. ويعتبر تطبيق قاعدة التعاقب اطبقي هوالمستوى الأولى في تقدير العمر النسي في الصخور الطباقية.

وحيث إذا قاعدة التعاقب الطبقية تحتم عدم تعرض التتابع الطبقي لتأثيرات تكتونية, فإنه من المهم حتى نعرض لقاعدة أخرى من قواعد فهم الطبقات تعالج التاريخ النسبي في التتابعات المتأثرة بالعمليات التكتونية, وهوما يعهد بقاعدة الأفقية الأصلية.

ب-قاعدة الأفقية الأصلية Principle of original horizontality وهي تنص على أنه ليس فقط عملية الترسيب التي تحدث من أسفل لأعلى (وبالتالي تتجمع الرواسب في طبقات متلاحقة), لكن أيضاً أسطح الترسيب, والتي تكون مستوية أساساً ولا تميل إلا بدرجات قليلة عن الأفقي. ولهذا فإن الطبقات الرسوبية تكون أساساً أفقية, لن الأسطح التي تتجمع فوقها الرواسب (والتي تفصل بين الرواسب من جهة والماء أوالهواء من جهة أخرى) تكون أفقية أساساً, وتتجمع فوقها الحبيبات تحت تأثير الجاذبية. وعلى الرغم من حتى التطابق المتقاطع cross-bedding والذي تجاوز مناقشته أثناء دراسة الصخور الرسوبية,قد يكون مائلاً, إلا حتى التوجه الكلي لوحات التطبق المتقاطع تكون أفقية. وعندما نشاهد تتابعات طبقية تميل على الأفقي بشكل واضح, فإن هذا يعزى إلى حتى أحدث مابعد الترسيب أدت إلى ميلها. فإذا مال تتابع طبقي أكثر من الوضع الرأسي سمى التتابع الطبقي معكوس الوضع reversed ويكون وضع الطبقات مقلوباً overturned القوى التكتونية على إمالة وطي وتكسير الطبقات الصخرية الموجودة في القشرة الأرضية.

ويحتم تحديد ترتيب الطبقات في التتابع الطبقي الرسوبي حتى نحدد بشكل دقيق سمات السطح العلوي والسفلي للطبقات. وتكون هذه السمات تعبير عن تراكيب رسوبية أولية تتكون عند ترسيب الرواسب, وتوجد التراكيب الرسوبية على السطح الخارجي للطبقات, كما قد توجد داخل الطبقات.

ج-قاعدة الإستمرارية الجانبية الأصلية Principle of original lateral continuity تترسب الصخور الرسوبية في أجسام ثلاثية الأبعاد, وتمتد أفقياً في جميع الإتجاهات حتى تتلاشى عند حافة حوض الترسيب الذي تترسب فيه, أوتتغير خواصها إلى نوع آخر من الرواسب.ويتحدد إمتداد اتلطبقات أفقياً منخلال عملية المضاهاة correlation. فعندما تضاهي المنكشفات المنفصلة للوحدة الصخرية نفسها بشكل سليم, فإنها تدل على حتى هذه المنكشفات تعبير عن أجزاء مما كان وحدة واحدة متصلة في الأساس.

وتحمل الطبقات الرقيقة الواسعة الإنتشار التي لها صفات خاصة مميزة أهمية زمنية, أي تعبر عن لحظة زمنية محددة يمكن إستخدامها كخطوط تعبر عن التساوي الزمني عند إجراء المضاهاة. وتعتبر هذه الوحدات الفيزيائية المتماثلة متزامنة جيولوجياً على إمتداد منطقة تواجدها, مثل طبقات الرماد البركاني والتي تأخذ شكل الفريشة (الملاءة) blanket تترسب من التدفقات البركانية. تقدم هذه الطبقات الدالة key or maker beds وسيلة مضمونة على نطاق شبه إقليمي لإجراء المضاهاة.

د-قاعدة علاقات البتر المستعرض Principle of cross-cutting relationships من المبادئ المهمة المستخدمة في تحديد العمر النسبي قاعدة علاقات البتر المستعرض. ويدل مفهوم هذه القاعدة على حتى أي شئ يبتر طبقة من الصخور الرسوبية أوأي نوع من الصخورقد يكون أحدث عمراً من الطبقة الرسوبية أومن تلك الصخور, بمعنى حتى القاطعقد يكون أحدث عمراً من المقطوع, فأجسام الصخور النارية المتداخلة (مثل: القاطع dikes) والصدوع تبتر الصخور والتراكيب السابقة عليها في التكوين, وبالتالي فهي أحدث عمراً منها.

ه-قاعدة المكتفات (المتداخلات) Principle of inclusions وهي تنص على حتى الفتات والحبيبات التي توجد في صخر تكون أقدم عمراً من الصخر نفسه. فإذا إحتوت طبقة ما على فتات من طبقة أوجسم ناري مجاور كانت تلك الطبقة الأخيرة أوالجسم الناري أقدم عمراً والعكس سليم.

و-قاعدة التتابع الحفري Principle of fossil succession لعبت قاعدة التتابع الحفري دوراً رئيسياً في تطور فهم الجيولوجيا التاريخية, وهي تنص على حتى جميع طبقة أومجموعة من الطبقات في التتابعات الرسوبية تحتوي على حفريات مميزة تختلف عما تحتها وما فوقها. وتمثل الحفريات fossils بقايا كائنات حية قديمة أوآثارها, وهي تساعد كثيراً في تحديد العمر النسبي للصخور الرسوبية. وقد دعمت قاعدة التتابع الحفري قاعدة التعاقب الطبقي كثيراً, لأن الحفريات ليست كالحبيبات غير العضوية تتواجد عشوائياً, وإنما تتواجد بنظام محدد يمكن تتبعه. فأنواع الصخور يمكن حتى تتكرر كثيراً في التتباعات الطبقية الرأسية بتكرار ظروف الترسيب, بينما تتغير المجموعات الحفرية بغطراد رأسياً ولا تتكرر أبداً بسبب نظام التطور الذي لا يعيد الكائن المنقرض مرة ثانية. ويسمى هذا الترتيب الطبقي للحفريات بالتتباع الحفري (تتابع المجموعة الحيوانية faunal succession).

س-بصمات المغناطيسية الأرضية القديمة Palemoagetic signatures من الإضافات المهمة التي حدثت في القرن العشرين إلى فهم الطبقات إكتشاف بصمات المغناطيسية الأرضية القديمة paleomagnetism في الصخور. حيث يظهر في صخور التتابعات الطبقية تتابع من أحداث القطبية المغناطيسية (أي إتجاه المجال المغناطيسي للأرض في وقت ما), من القطبية العادية normal polarity أي مماثلة لإتجاه المجال المغناطيسي الحالي للأرض والقطبية المعكوسة reverses polarity أيقد يكون إتجاه المجال المغناطيسي عكس إتجاه المجال الحالي, حيثقد يكون قطب الأرض الشمالي متجهاً نحوالجنوب الحالي. ولقد تعرض المجال المغناطيسي للأرض للإنقلاب كثراً طوال تاريخ الأرض الطويل, كما تغير موضع الأقطاب المغناطيسية كثيراً جداً أيضاً بسبب حركة الكتل المتقاربة بالنسبة للأقطاب. وهذا يقدم وسائل أخرى لتقسيم التتابعات الطبقية, كما يمكن به إجراء المضاهاة بين التتابعات الطبقية المتباعدة أيضاً.

2-عدم التوافق من الظاهر الطبقية المهمة التي تفيد كثيراً في تحديد العمر النسبي والتاريخ الجيولوجي ما يعهد بعلاقة عدم التوافق unconformity. ويعهد عدم التوافق بأنه سطح تعرية أوعدم ترسيب مدفون, وبالتالي فهويعبر عن جزء مفقود من السجل الجيولوجي نتيجة التعرية وعدم الترسيب. فعدم التوافق هوسطح بين طبقتين يفصل بينهما فاصل زمني. ويمكن تعهد أربعة أنواع من عدم التوافق, هي:

1-عدم التوافق التبايني nonconformity وهوسطح طبقي يفصل بين صخور متبلورة (نارية أومتحولة) أقدم عمراً وأخرى رسوبية أحدث عمراً.

2-عدم التوافق الزاوي angular unconformity وهوسطح تعرية يفصل بين مجموعتين من الطبقات مختلفتين في زاوية الميل.

3-عدم التوافق التخالفي disconformity وهونوع يصعب تعهده, حيث يوجد سطح تعرية متعرج الشكل بين طبقات متوازية, وفيه يبتر سطح عدم التوافق أسطح الطباقية, ويكون الشاهد عليه وجود مرشد على حدوث عملية تجوية مثل وجود فتات من الصخور التي تليه في الصخور التي تعلوه, مثل صخر الكونجلومرات.

4-شبه التوافق paraconformity وهوأصعب أنواع عدم التوافق, حيث يعتمد تعهده على إختلاف عمر الطبقات التي تليه عن الطبقات التي تعلوه,ويكون الشاهد عليه إختلاف المحتوى الحفري لكلا التتابعين أسفله وأعلاه.ويعبر عن الفترة الزمنية اللقاءة لعدم التوافق بثغرة ترسب (الثلمة) hiatus, وهي تساوي الفرق في الزمن بين الصخور التي تقع فوق سطح عدم التوافق وتلك التي تقع تحته. وتجدر الإشارة إلى حتى سطح عدم التوافق يمثل غياباً لفترة زمنية طويلة جيولوجياً. أما إذا كانت الفترة المفقودة من التتابع الطبقي قصيرة فإننا نشير إليها بالفصلة diastem. وفي العادة فإن عدم التوافق يشير إلى فقد لفترات من السنين, بينما تعبر عن فقد لفترات زمنية قصيرة نسبياً تصل إلى أسابيع أوشهوراً أوحتى قرون.

وتسمح القواعد الأساسية السابق ذكرها بتحديد العمر النسبي بالنظر إلى مجموعة رأسية من الطبقات, أوإلى أي تتابع طبقي (استراتجرافي) stratigraphic sequence على أنه سجل مرتب زمنياً للتاريخ الجيولوجي لمنطقة ما. ويسمى الخط الزمني اللقاء والمووضع على أساس هذا التتابع بالزمن الجيولوجي geologic time, وهوالممثل زمنياً لهذا التتابع, أي كسجل جزئي تام للوقت الذي إنقضى منذ ترسبت أقدم الطبقات في أسفل التتابع إلى أحدث الطبقات في أعلى التتابع (يستخدم مصطلح الزمنالجيولوجي أيضاً للأشارة إلى الفترة الزمنية الممتدة, منذ إنتهاء تكوين الأرض ككوكب منفصل حتى بداية التاريخ المكتوب). وتختلف التتابعات الطبقية عن التتابعات الرسوبية فالتتابعات الرسوبية هي تغيرات رأسية في الهجريب الصخري للرواسب المتكونة في بيئة ترسيب واحدة. أما التتابع الطبقي فهوأضم في التعريف ويضم طبقات واسعة التغيير لكل منها أصل مختلف. وبينما يتم التأكيد في التتابعات الرسوبية على طبيعة الأنواع المتتابعة من الرواسب فإن التأكيد في التتابعات الطبقية (الإستراتجرافية)قد يكون على التتابع الزمني للطبقات المكونة للتتابع وظروف الترسيب.

ii.مضاهاة الوحدات الصخرية تمكن المساح الإنجليزي وليام سميث William Smith عام 1793م من تعهد حتى الحفريات يمكن إستخدامها لتحديد الأعمار النسبية للصخور الرسوبية. وقد لاحظ من خلال دراسة الكثير من الحفريات حتى الطبقات المتنوعة كانت تحتوي على أنواع مختلفة من الحفريات,وأنه يمكن تمييز طبقة عن الأخرى بإستخدام الحفريات المميزة لكل طبقة. ويسمى هذا الترتيب الإستراتجرافي للحفريات بالتتابع الحفري faunal succession .

وقد فتح هذا الإكتشاف الباب لعمل مضاهاة للطبقات الرسوبية على مساحات أوسع. وتعني المضاهة correlation تحديد التماثل بين أجزاء وحدة إستراتجرافية مفصولة جغرافياً. وتضم الوحدات الإستراتجرافية طبقة أومجموعة من الطبقات تتميز ببعض الخصائص الفيزيائية أوالكيمائية أوالحيوية. ولقد قام سميث في بادئ الأمر بمضاهاة الطبقات على أساس التشابه في الخواص الفيزيائية (الهجريب الصخري والمعدني), بالإضافة إلى محتواها الحفري وذلك على مسافات تبلغ عدة كيلومترات, ثم بعد ذلك على مشافة عشرات الكيلومترات. ولقد أصبح من الممكن إستخدام الحفريات وحدها في عمل مضاهاة بين تتابعات تفصل بينها مئات أوآلاف الكيلومترات.

ويضم ما يعهد بقانون المضاهاة القواعد التي وضعها سميث للمضاهاة بين التتابعات الطبقية وينص هذا القانون على أن :"الطبقات التي لها نفس الهجريب الصخري والمعدني والتي تحتوي على حفريات متشابهة تنتمي إلى نفس العمر الجيولوجي".

ويتضمن عمل المضاهاة هدفين أساسين: الأول تحديد الأعمار النسبية للوحدات المنكشفة بالنسبة لبعضها البعض في المنطقة التي يتم دراستها, والثاني عمل مقارنة بين أعمار الوحدات بالنسبة إلى مقياس الزمن الجيولوجي. وتتم مضاهاة الوحدات الصخرية بعدة طرق, وتضم أنواع الصخور المتشابهة والوضع في التتابع الطبقي والمحتوى الحفري.

وتستخدم مميزات الصخور مثل اللون وحجم الحبيبات والتراكيب ارسوبية التي تسمح بتميز جميع وحدة صخرية عن الأخرى عند عمل المضاهاة بين الوحدات الصخرية, خاصة إذا كانت المنكشفات كافية. ومن الأهمية بمكان فهم حتى عملية مضاهاة الصخور يقابلها الكثير من الصعوبات عند تطبيقها, لذلك يجب مراعاة القواعد التي وضعها الجيولوجيون بعد سميث للتوصل لعمل مضاهاة دقيقة. فيجب عند إستخدام قاعدة الإستمرارية الجانبية lateral continuity principle مراعاة حتى تلك الطريقة يمكن إستخدامها عند المضاهاة في حوض ترسيبي واحد, لأنه من المعروف حتى الطبقات الرسوبية تستدق وتنتهي عند حواف أحواض الترسيب, كما أنها قد تتدرج إلى أنواع أخرى من الصخور نتيجة تغيرات السحنات. كما يجب مراعاة حتى الإعتماد على التشابه الصخري فقط بين الطبقات لا يكفي كما ذكرنا إلا في حالات خاصة جداً. كذلك يجب مراعاة الوضع الهجريبي للطبقات, حيث يمكن إستخدام وضع الطبقات بالنسبة إلى هجريب تكتوني معين (مثل عدم التوافق مثلاً) مما يساعد على مضاهاة الطبقات. ولكن قد تؤدي بعض الأوضاع التكتونية إلى تغير وضع الطبقات مما لا يسمح بتطبيق قاعدة تعاقب الطبقات. فعند ملاحظة ميل الطبقات وإلتوائها مثلما يحدث أثناء التصادم القاري, فإن الشتوه قد يحدث كبيراً جداً لدرجة حتى الطبقات الأقدم قد تأتي فوق الطبقات الأحدث. وبالتالي فإن الإستنتاجات المبنية على الطبقات المقلوبة قد تؤدي بتراً إلى نتائج غير سليمة عند تقدير الزمن النسبي للطبقات. ويمكن إستخدام بعض الأدلة مثل علامات النيم والتطبق المتدرج والتطبق المتقاطع لتحديد ما إذا كانت الطبقات في الوضع السليم أم إنها قلبت.

كما يمكن عمل المضاهاة بين الوحدات الصخرية عن طريق الوضع في التتابع الطبقي والطبقة الدالة key bed مثل طبقات الفحم والرماد البركاني. وتكون مثل هذه الطبقات مهمة عند عمل مضاهاة بين تتابعات صخرية, وخاصة على نطاق إقليمي.

وتستخدم الحفريات للدلالة على زمن الوحدات الصخرية, حيث تمثل تلك الحفريات بقايا لكائنات حية عاشت لفترة زمنية خلال الزمن الجيولوجي الماضي.

وتسمى الحفرية التي تستخدم في تحديد عمر الطبقات التي تحتويها, بالحفرية المرشدة (الدالة) index fossil . ولكي تكون الحفرية مرشدة, فإنها يجب حتى تكون شائعة في الطبقات ولها توزيع جغرافي واسع, ومدى زمني محدود. ومن أحسن الأمثلة على الحفرية المرشدة الكائنات الحية الطافية والتي تتميز بتطور سريع وإنتشار جغرافي واسع. وإذا تم تعريف حفرية دالة في منكشف ما, فإن عملية المضاهاة بإستخدام التتابع الحفري fossil succession.

وبالإضافة إلى المضاهاة بين الوحدات الصخرية المنكشفة فوق سطح الأرض, فإنه يمكن المضاهاة بين الوحدات الصخرية تحت السطحية عند البحث عن المعادن والفحم والبترول بإستخدام تسجيلات الآبار well logs التي توضح الخصائص الفيزيائية المقاسة للقطاع الصخري أثناء الحفر, والعينات الأسطوانية cross التي يتم الحصول عليها من الآبار,وأيضاً شظايا الحفر cuttings التي تخرج إلى السطح أثناء حفر الآبار.

وقد إستطاع الجيولوجيون خلال القرنين الماضيين بإستخدام التتابعات الحفرية والتتابعات الإستراتجرافية حتى يضاهوا المتكونات في جميع أنحاء العالم ليخرجوا بنتيجة هذا الجهد, وهومقياس الزمن الجيولوجي لكل الأرض.

III. العمر المطلق ناقشنا حتى الآن القواعد التي يمكن على أساسها ترتيب التتابعات الطبقية كما تستنتج من قوانين فهم الطبقات المتنوعة مثل: التعاقب الطبقي وعلاقات البتر المستعرض والتتابع الحفري وغيرها. إلا حتى مقياس الزمن الجيولوجي لا يشتمل فقط على مقياس نسبي ولكنه يضم أيضاً مقياساً مطلقاً مقدراً بالسنين من الآن. ومتراكباً مع القياس النسبي. وعلى الرغم من أنه مقدر بالسنين (عادة بالملايين Ma) من الآن, إلا أنه ليس تقديراً دقيقاً بالمعنى الحقيقي, نظراً لوجود نسبة بسيطة من الخطأ في الحسابات. فإن تقديراً مطلقاً مثل 4600 مليون سنة من الآن والممثل لعمر الأرض, أو245 مليون سنة من الآن والممثل للحد الفاصل بين حقبتي الحياة القديمة والوسطى يعطينا تقديراً لدرجة القدم, كما يحدد المدى الزمني لتقسيمات العمود الجيولوجي النسبية.

ويلاحظ حتى مقياس الزمن النسبي قد بني تدريجياً حتى أخذ شكله الحالي بنهاية القرن التاسع عشر. أما مقياس العمر المطلق, فقد تطور من خلال فهم الزمن الجيولوجي Geochronology والذي أصبح حقيقة واقعة في العقود الأولى منالقرن العشرين بعد إكتشاف ظاهرة نشاط الإشعاع الذري radioactivity وتطبيقاتها على المعادن. وقد إستمر تطبيق كلا المقياسين حتى اليوم. ويعتبر المقياسان النسبي والمطلق من الإنجازات المهمة في تاريخ الفهم.

أ-أسس التقدير الإشعاعي يبني التقدير الإشعاعي على ظاهرة حتى هناك كثيراً من الذرات غير الثابتة, وبالتالي التغير بإستمرار إلى حالة أكثر ثباتاً وأقل طاقة. ويترتب على عملية التغير هذه إضمحلال إشعاعي radioactive, يؤدي بدوره إلى إنبعاثات إشعاعية radioactive emissions. وتختلف الذرات عن يعضها بعضاً, والتي تدعى نويات nuclides في عدد البروتونات (جسيمات مشحونة بشحنة موجبة) والنيوترونات (جسيمات متعادلة الشحنة) الموجودة في نواة الذرة.

ويعهد جميع عنصر كيمائي في الجدول الدوري بعدد البروتونات في النواة, وهوعدد ثابت ومميز لكل عنصر, والتي تمثل العدد الذري atomi number. عملى سبيل المثال, عنصر الهيليوم (He) وهوالعنصر الثاني في الجدول الدوري يحتوي على برتونين في نواته, بينما يحتوي عنصر اليورانيوم , والذي يحمل رقم 92 في الجدول الدوري على 92 بروتوناً في نواته. أما مضافاً إليه عدد النيوترونات الموجودة في نواة الذرة. أما المدارات حول النواة فتملأ بالإلكترونات (جسيمات مشحونة بشحنة سالبة), والتي يساوي عددها عدد البروتونات الموجودة في نواة الذرة وبالتالي فإن لكل نوية nuclide عدداً ذرياً مميزاً.

وكل عنصر كيمائي, الذي هوتعبير عن نوية لها عدد ذري ثابت, يمكن حتىقد يكون له أشكال مختلفة تدعى نظائر isotopes ,والتي تتمايز بناءً على عدد النيوترونات الموجودة داخل نوياتها. وبالتالي فإن النظائر المتنوعة للعنصر نفسهقد يكون لكل نظير منها رقم كتلة مختلف. فاليورانيوم -235 ونظيره اليورانيون -238 يحتويان على عدد البروتونات نفسه, بينما يختلفان في عدد النيوترونات (وبالتالي له رقما كتلة مختلفان). ويلعب هذان النظيران دوراً مهماً في تقدير العمر المطلق لبعض أنواع الصخور النارية.

وكمعظم نظائر العناصر الكيمائية الموجودة في الأرض وهي عناصر مستقرة وغير معرضة للتحول. ولكن هناك عدداً قليلاً من النظائر مثل C 14 تكون مشعة بسبب عدم إستقرار النواة, حيث إذا هناك حدوداً يمكن حتى تتغير فيها أعداد الكتلة للنظائر لأي عنصر. وتتغير نواة النظير المشع ذاتياً إما إلى نواة نظير أكثر إستقراراً للعنصر الكيمائي نفسه وإما إلى نظير لعنصر كيمائي مختلف. وتختلف سرعة التحول لكل نظير. وعلى الرغم من حتى هذه العملية هي واحدة من التحولات - من نواة غير ثابتة إلى نواة أخرى أكثر ثباتاً - إلا أنه أصبح من الشائع تسمية هذه العملية بالإضمحلال الإشعاعي radioactive decay كما تجاوز حتى ذكرنا. ويسمى العنصر الذي تضمحل نواته إشعاعياً بالأصل (ولود) parent, ويسمى الناتج من الإضمحلال الإشعاعي بالوليد daughter ويضمحل C14 ويضمحل U 238 إلى Pb 206 , ويسمى جميع من C 14 أصلاً (ولودا) وN أربعة وpb 206 وليدا.

ب-الإضمحلال الإشعاعي إن عديداً من النظائر المشعة والتي كات موجودة يوماً ما في الأرض قد إضمحل ولم يبق لها وجود الآن. ويرجع السبب في ذلك إلى حتى معدلات الإضمحلال الذاتي لهذه العناصر كانت سريعة. ومع ذلك فما زال يوجد حتى الآن القليل من النظائر المشعة والتي تتحول ببطء. ولقد بينت الدراسة المعملية الدقيقة للنظائر المشعة حتى معدلات الإضمحلال لا تـأثر بأية تغيرات في البيئة الطبيعية أوالكيمائية. ولذلك لا يتغير معدل الإضمحلال لنظير ما سواءً كان في الوشاح أوفي الصهارة أوفي الصخر الرسوبي, وهذه نقطة مهمة توضح حتى معدلات الإضمحلال الإضعاعي لا تتأثر بأية عمليات جيولوجية.

ويترتب على أضمحلال الإشعاعي: (1) إنطلاق جسيمات ألفا (إنطلاق بروتونين ونيوترونين من نواة الذرة), (2) إنطلاق جسيمات بيتا (إنطلاق إلكترونبسرعة عالية من النواة), (3) كما ق تكتسب النواة إلكتروناً من خارجها. ويترتب على الإضمحلال الإشعاعي بغنطلاق جسيمات ألفا أ، تفقد نواة العنصر الولود بروتونين ونيوترونين, ويتكون نظير وليد حديث يقل عدد الكتلة فيه بمقدار 4, كما يقل العدد الذري فيه بمقدار 2 عن النظير الولود. بينما في الإضمحلال الإشعاعي, فإن إنطلاق جسيمات بيتا, يجعل النواة تطلق إلكتروناً ويتحول أحد النيوترونات فيها إلى بروتون, وبالتالي تظل كتلة النواة ثابتة, بينما يزيد العدد الذري بمقدار 1 ويتكون نظير جديد. وفي حالة إكتساب إلكترون, يلتقط أحد بروتونات نواة العنصر إلكتروناً من المدار الخارجي, ويتحول إلى نيوترون, مما يترتب عليه نقص العدد الذري بمقدار 1, ويتكون نظير جديد, بينما تظل الكتلة ثابتة.

معدل الإضمحلال الإشعاعي: تضمحل العناصر المشعة إلى نظائرها غير المشعة بإنطلاق نواتج تحلل محددة. فمثلاً يتحلل عنصر اليورانيون - 238 إلى الرصاص -206 من خلال تحلل ألفا وسبعة خطوات تحلل بيتا, وبغض النظر عن أي تعقيدات, فإن القانون ألساسي في الإضمحلال الإشعاعي ثابت, وهو"نسبة الذرات الأصل (الولودة) التي تضمحل إشعاعياً أثناء جميع وحدة زمنية هي دائماً النسبة نفسها". ومن المهم حتى نعهد حتى معدل التحلل اوالإضمحلال الإشعاعي rate of radioactive decay من عنصر ولود لنظيره الوليدقد يكون بمعدل ثابت لا يتغير, يسمى ثابت التحلل. وكما هومعروف في فهم المعادن, فإذا دخلت نوية مشعة في هجريب معدن عند تبلوره, فإن كمية النظير المشع (النواة الألص أوالولودة) والتي تتحلل إلى النظير غير المشع (النواة الوليدة) مثل تحول اليورانيوم -238 إلى رصاص -206, هومعامل فقط في الفترة الزمنية اللازمة للتحول. إلا أنه لدقة المعلومات, فإنه من المحتم حتى تكون جميع من النواتين الولودة والوليدة محفوظة في بناء الشبكة البلورية للمعدن. وتعكس نسبة النويات الولودة إلى النويات الوليدة في النظام البلوري المغلق طول الفترة الزمنية المنقضية منذ بدأت الساعة الزمنية في الدوران.

ويتميز جميع عنصر مشع بفترة زمنية تسمى عمر النصف half-life, وهي الفترة الزمنية اللازمة لأن يتحول نصف عدد ذرات عنصر مشع ما إلى النظير غير المشع. ويحدث التحلل الإشعاعي بمعدل هندسي: أي حتى عدداً ما من نويات عنصر مشع معين (N0) يتبقى نصف عددها مشعاً (N/2) بعد مرور فترة عمر نصف واحدة, بينما نصف هذا العدد, أي ربع العدد الأصلي (N/4) سيبقى مشعاً بعد مرور فترة عمر نصف أخى, وبعد مرور فترة عمر نصف أخرى سيتبقى ثمن الكمية الأصلية (N/8), إلى غير ذلك إلى ما لا نهاية.

ويقدر عمر العينة الجيولوجية بالفترة الزمنية المنقضية منذ تبلور الشبكة البلورية لمعدن الحاوي للذرات المشعة. ويكون العمر عند لحظة البداية صفرا, وتكون نسبة ذرات النظير المشع لذرات النظير غير الشمع عندئذ تساوي صفراً. وتقدر الفترة الزمنية منذ التبلور بقياس نسبة نويات النظير المشع إلى نويات النظير غير المشع في المعدن. وبالطيع فإن عمر النصف للعنصر المشع يجب حتىقد يكون معلوماً ويضرب في نسبة نويات النظير المشع إلى نويات النظير غير المشع.

وعلى سبيل المثال, فإذا كانت نسبة اليورانيوم -238 إلى الرصاص -206 في عينة ما تساوي 1:1, فهذا يعني حتى نصف المادة الأصلية من اليورانيوم قد تحللت إلى رصاص, أي مضت فترة عمر نصف واحدة, وحيث إذا عمر النصف لليورانيوم -238 هو4510 مليون سنةوفإن هذا سيكون عمر العينة.

ج-سلاسل الإضمحلال الإشعاعي الرئيسية قدر عمر النصف للنويات المشعة المتنوعة بإستخدام أدوات تحليل دقيقة في المعمل. ووجد حتى عمر النصف لبعض العناصرقد يكون أقل من ثانية, بينما يصل عمر بعضها إلى دقائق أوأيام أوسنوات, ويصل في بعضها الآخر إلى عشرات أومئات أوحتى آلاف الملايين من السنين, فسلسلة تحلل اليورانيوم -238 يتراوح عمر النصف فيها بين 0.00016 ثانية و4500 مليون سنة. ويحتاج تقدير عمر معظم الأحداث الجيولوجية بإستخدام المواد المشعة إلى العناصر المشعة التي لها عمر نصف طويل.

ويعتبر عمر الصخور النارية والمتحولة هوعمر الإنصهار حتى نقطة حرجة أساسية يطلق عليها درجة حرارة التثبيت blocking temperature , حيث يصبح معدن معين نظاماً كيمائياً مغلقاً في سلسلة إضمحلال معينة. وتعطي الصخور النارية أفضل النتائج, لأن صخور هذه المجموعة هي نواتج تبلور مصهور سيليكاتي, ولهذا فهي صخور أولية. كما حتى الصخور المتحولة يمكن حتى تعطي أعماراً مطلقة أيضاً, ولكنقد يكون العمر المقدر بهذه الطريقة هوعمر التحول, ولذلك فهي لا تعطي عمر الصخر الأصلي غير المتحول. وتضم عمليات التحول إعادة بلورة المعادن الموجودة وأيضاً تكوين معادن جديدة, ولذلك فإنها تعيد ضبط ساعة الزمن على البداية الجديدة.

أما الصخور المتحولة الرسوبية مناسبة للتقدير المطلق بإستخدام العناصر المشعة, لأن الحبيبات الفتاتية المكونة لهاقد يكون مصدرها أساساً صخور نارية أومتحولة أقدم عمراً. وتقدير عمر زيركون أوميكروكلين فتاتي سيكون هوعمر الصخر الألصي الناري أوالمتحول الذي أتى منه الزيركون أومعدن الجلوكونيت, والذي يتكون من سيليكات بوتاسيوم حديد لونها أخضر, فإنه يتكون كمعدن أولي في بعض بيئات الترسيب البحرية,ويمكن حتى يعطي تقديرات مقبولة للعمر المطلق لبعض الصخور الرسوبية من خلال إحتوائه على بوتاسيوم - أرجون.

مصادر الخطأ: تأتي أفضل تقديرات العمر المطلق من ربط نتائج سلسلتي إضمحلال بعضهما ببعض. فإن بقيت بلورة تحتوي على عنصر اليورانيوم في نظام بلوري مغلق فإن نتائج تقدير عمرها من نسب اليورانيوم -238: الرصاص -206 واليورانيوم -235: الرصاص -207 ستكون متطابقة.وتأتي أكبر مصادر عدم دقة النتائج في فهم التاريخ الجيولوجي من حتى الصخور والمعادن لا تظل في أنظمة مغلقة, حيث حتى الصخور والمعادن لا تظل في أنظمة مغلقة, حيث تفقد النويات الوليدة غالباً مثل الأرجون -40 (لأن الأرجون غاز ومن السهل تطايره). كما قد تختلط النويات الوليدة الناتجة عن الإضمحلال الإشعاعي بنويات العنصر نفسه المتكونة أصلاً عند تبلور المعدن في البداية, مثل نويات الرصاص الناتج عن الإضمحلال (رصاص -206 ورصاص 207 ورصاصا 208) والرصاص غير المشع المتكون عند التبلور والمسمى رصاص -204. ولذلك فلابد حتى تحدد كميته بدقة في العينة, قبل عمل النسبة التي يبني على أساسها تقدير العمر.

كما قد ينشأ الخطأ أيضاً من معامل التحليل نفسها. فتحديد نسبة النويات الولودة إلى النويات الوليدة يتم بإستخدام جهاز يطلق عليه مطياف الكتلة mass spectograph, وهوجهاز تحليل على درجة عالية من الحساسية قادر على فصل وقياس نسب الجسيمات الدقيقة حسب الفروق في كتلتها. وتعتمد درجة الخطأ على كمية النظير المشع والنظير غير المشع وقرينه المتكون عند التبلور الأصلي, وأيضاً عمر نصف العنصر الولود والعمر الحقيقي للعينة المدروسة.

ولهذا فإن العمر المطلق يعبر عنه برقم مع إضافة زيادة أونقص إلى هذا الرقم, فمثلاًقد يكون عمر وقع جيولوجي 250+-20 مليون سنة. وبالإضافة إلى الأخطاء الروتينية وأخطاء التحليل, فإن مدى العمر الناتج يعبر عن درجة دقة قياس, مثل عينة يتراوح عمرها بين 460 و490 مليون سنة, وبالتالي فإنك قد تحلل عينة من الصخر نفسه, ويكون عمرها نحو480 مليون سنة مثلاً وهوتقدير يقع في مدى العمر السابق. وبالتالي فإن الدقة هي مقياس درجة بعد العمر المقدر عن العمر الحقيقي.

د-تحديد العمر بإستخدام الكربون المشع الكربون عنصر مهم في الطبيعة. وأيضاً في تقدير عمر المواد العضوية الحديثة جداً. وتحتوي ذرةالكربون العادية على ستة بروتونات وستة نيوترونات في نواتها, ولهذا فإن عددها الذريستة ووزنها الذري 12. وللكربون نظيران هما كربون C13 وكربون C14 ويتفاعلان كيمائياً مثل الكربون C12 تماماً, وكربون 12و13 مستقران بينماقد يكون كربون 14 مشعاً. ويختلط C14 مع C12 وC 13 ويتنتشر بسرعة في الغلاف الجوي والغلاف المكائي والغلاف الحيوي.وترجع أهمية ذلك إلى حتى النباتات والحيونات لا تستطيع التمييز بين مختلف أنواع الكربون, وبالتالي تستخدمها جميعاً دون تمييز في تصنيع مختلف المواد العضوية كالسيليلوز أوفوسفات الكالسيوم في العظام والأسنان وكربونات الكالسيوم في الأصداف. ويكون كربون C14 غير ثابت ويضمحل بفقد جسيم بيتا من نوياته, ويتكون نتيجة لذلك نواة وليدة هي النيتروجين 14.

ولاحسب عمر المواد الحاوية للكربون من حساب نسبة الولود (الكربون 14): نسبة الوليد (النيتروجين 14) كما هوالحال في تقدير العمر من نسبة اليورانيوم - الرصاص. ويعتمد الأساس الذي يقوم عليه تقدير العمر المطلق بإستخدام الكربون المشع Radiocarbon dating على تحديد نسبة كربون 14 إلى كربون 12 لتقدير عمر المواد التي كانت حية يوماً ما, حيث تمتص جميع الكائنات الحية كربون 14 المشع مع كربون 12 وكربون 13 بنسبة ثابتة تقريباً. ولهذا فإن فهم عمر النصف للكربون 14 والتي تساوي 5730 سنة, وفهم ثابت التحلل يجعل عملية حساب زمن موت نبات أوحيوان ما عملية سهلة, من خلال قياس كمية الكربون 14 في الباقيا المتحفرة.

ويقتصر إستخدام طريقة الكربون الشمع على حد أقصى للعمر لا يزيد عن 70000 سنة, نظراً لقصر فترة عمر النصف له. ويعتبر الكربون المشع طريقة أساسية لفهم الآثار القديمة وجيولوجية البليستوسين. ومن التطبيقات المبكرة لهذه الطريقة بعد إجازة الطريقة عام 1947م تقدير العمر الدقيق لزحف الجليد القاري فوق أمريكا الشمالية. وقد أظهرت النتائج حدوث التغطية الجيليدية قبل 11400 سنة مضت, وهوتقدير يقل بمقدار النصف عن التقدير, ال1ي تجاوز التوصل إليه من إستخدام الشواهد الطباقية.

وهناك نظيران مشعان آخران قصيرا العمر إستخدما بنجاح في تقدير عمر الأحداث الجيولوجية الحديثة وهما الثوريوم -230 والبروتكتينيوم -231. فالثوريوم -230 ينتج في سلسلة تحلل اليورانيوم -238 وعمر النصف له 75000 سنة. أما البروتكتينيوم -231 فينتج في سلسلة تحلل اليورانيوم ة-235 وله عمر نصف 34000 سنة. ويتجمع كلاهما في رواسب قاع البحر, وبقياس هجريزهما النسبي أونسبتهما المقارنة في الطبقات المتنوعة لليعنات الأسطوانية أثناء حفر بئر ومقارنتهما بمحتواهما في طبقة سطحية يمكن تحديد عمر الطبقات.

ه-تحديد العمر بإستخدام مسارات الإنشطار يمكن إستخدام مسارات الإنشطار النووي fission track dating كطريقة حديثة لتقدير العمر المطلق ثبت نجاحها. وهي تعبير عن ندوب تشبه الأنفاق الدقيقة للغاية التي لا ترى إلا تحت تكبيرات عالية في بعض بلورات المعادن. وتنتج هذه المسارات عندما تنطلق بعض الجسيمات عالية الطاقة من نويات ذرات اليورانيوم -238 أثناء الإنشطار اللحظي إلى نواتين أوأكثر أخف وزناً, وبالإضافة إلى بعض الجسيمات النووية.وتنطلق الجسيمات داخل هجريب الشبكة البلورية للمعدن تاركة بصمة للمسار الذي سلكته, والذيقد يكون سعته ذرات قليلة. ويكون المعدل الطبيعي لإنتاج مسارات الإنشطار في ذؤات اليورانيوم شديد البطء, ويحدث بمعدل ثابت. وبحساب عدد مسارات الإنشطار يمكن تحديد عدد الذرات التي إضمحلت عملاً, ويتعرض البلورة لمجال نيورتوني يحدث إضمحلال لبقية الذرات, ثم يعاد عد مسارات الإنشطار مرة ثانية, وبإيجاد النسبة بين الذرات الوليدة الأولى واذلرات الولودة يمكن حساب العمر المطلق.

ويبدوحتى معادن مثل الأباتيت والزيركون والسفين تعطي نتائج جيدة, كما حتى هذه الكيفية تستخدم لتحديد أعمار عينات يقل عمرها عن عدة قرون من السنين, كما تستخدم لتحديد أعمار صخور يصل عمرها إلى عدة بلايين من السنين, إلا أنها أكثر إستخداماً لتقدير عمر عينات تتراوح بيم نحو40000 سنة إلى مليون سنة مضت, وهي فترة زمنية لا تستخدم فيه التقنيات الأخرى بصورة عملية. ولكن هذه الطريقة كغيرها من طرق قياس العمر المطلق لها عوامل محددة. فدرجات الحرارة العالية يمكن حتى تؤدي إلى إختفاء المسارات, كما يمكن حتى يؤدي قذف الأشعة الكونية إلى زيادة سرعة اإنشطار, مما يؤدي إلى تقديرات خاطئة.

و-تحديد العمر بإستخدام الأحماض الأمينية إن تحديد العمر المطلق بإستخدام الأحماض الأمينية amino acids dating يعتبر طريقة أخرى حديثة, تعتمد على تحليل نسبة الحمض الأميني D- إلى الحمض الأميني L- في عظام حفريات ومواد أصداف العصر الرابع Quaternary, حيث ثبت جدواها. وقد أثبتت الأبحاث التي أجريت في سبعينات القرن الماضي حتى عملية تدعى تفاعل ريسمة الحمض الأميني amino acids racemization reaction يمكن إستخدامها بمحاذير معينة, عند تحديد عمر مادة هيكلية,حيث إذا الأحماض الأمينية المعروفة ب L-amino acids توجد فقط في بروتينات الكائنات الحية. وعندما يموت الكائن وتمضي فترة زمنية تتحول هذه L-amino acids إلى الأحماض الأمينية غير البروتينية والمعروفة ب D-amino acids خلال عملية تعهد بالريسمة racemization. وتزيد بثبات نسبة D-amino acids إلى L-amino acids في المادة الهيكلية مع الزمن حتى تصل هذه النسبة L/D إلى 1.0. أما إذا زادت فتصبح النسبة زائفة, لأنه عكس سلاسل الإضمحلال الإشعاعي فإن التفاعلقد يكون عكسياً. وبتحديد المدى الذي وصلت إليه عملية الريسمة في عينة المادة الهيكلية, يمكن تحديد عمرها, آخذين في الإعتبار أنه يمكن معايرة العينة بعينة أخرى محددة العمر سلفاً.

وبمقارنة طريقة الريسمة هذه بطريقة الكربون المشع, يتضح أننا نحتاج في هذه الطريقة إلى مقدار أقل من المادة العضوية, كما تطبق في مجالات أوسع من طريقة الكربون المشع. فهي تطبق في تحديد أعمار الحفريات البشرية المبكرة والشرفات البحرية, التي تكونت خلال مئات الآلاف من السنين الأخيرة.

IV. العمود الجيولوجي ومقياس الزمن الجيولوجي إن أحد الإنجازات الكبيرة التي توصل إليها جيولوجيوالقرن التاسع عشر من خلال عمليةلمضاهاة أنه يمكن الربط بين التتابعات الطبقية التابعة لزمن واحد. ولقد تمكن هؤلاء الجيلوجيون - ومن خلال عملية المضاهاة على مستوى العالم - من جمع عمود جيلوجي geologic column, هوتعبير عن قطاع رأسي مركب, يحتوي تتابع الطبقات المعروفة في ترتيب زمني عغلى أساس محتواها الحفري, أوأي أدلة أخرى على العمر النسبي. وما زال يضاف إلى هذا المقياس العالمي, أويتم إدخال تحسينات عليه حتى الآن, نتيجة وصف أورسم خرائط لوحدات صخرية أكثر.

ويقسم الجيولوجيون جميع التاريخ الجيولوجي إلى وحدات مختلفة المدى الزمني تقابل الوحدات الصخرية للعمود الجيولوجي. وتضم في مجموعها مقياس الزمن الجيولوجي geologic time scale لتاريخ الأرض. وقد أدخلت وحدات مقياس الزمن الرئيسية خلال القرن التاسع عشر على يد فهماء من غرب أوروبا وبريطانيا, ونظراً لأن تحديد العمر المطلق بإستخدام المواد لامشعة لم يكن معروفاً في ذلك الوقت, فإنه مقياس الزمن قد أقيم بإستخدام طرق قياس العمر النسبي. وقد أضيفت التقديرات المطلقة لوحدات مقياس الزمن بعد إجازتها في القرن العشرين.

أ-بناء قياس الزمن الجيولوجي يقسم مقياس الزمن الجيولوجي 4.6 بليون سنة والتي تمثل تاريخ الأرض إلى وحدات مختلفة وهي الدهور والأحقاب والعصور والأحايين, ويقدم إطاراً زمنياً معقولاً ترتب داخله الحداث الجيولوجية المتنوعة منذ نشأة الأرض وإلى الآن. وكما يتضح من شكل مقياس الزمن الجيولوجي, فإن الدهر الذي بدأ قبل 570 مليون سنة دهر الحياة الظاهرة Phanerozoic Eon وهومصطلح مشتق من الحدثات اللأتينية التي تعني حياة ظاهرة, وهووصف مناسب, لأن صخور ورواسب ذلك الدهر تحوي الكثير من الحفريات التي تسجل الإتجاهات التطورية الرئيسية في الحياة.

ويقسم دهر الحياة الظاهرة إلى ثلاثة أحقاب eras هي: حقب الحياة القديمة Paleozoic Era (يعني مبتر paleo قديم ويعني مبتر zoe حياة), وحقب الحياة المتوسطة Mesozoic Era (يعني مبتر meso وسطي يعني مبتر zoe حياة) وحقب الحياة الحديثة Cenozic (يعني مبتر ceno حديث ويعني مبتر zoe حياة). وتعكس هذه الأسماء إختلافات واضحة في شكل الحياة على مستوى العالم عند الحدود بين الأحقاب. وينقسم جميع حقب من الأحقاب الثلاثة إلى وحدات زمنية تسمى عصور periods. وينقسم حقب الحياة القديمة Paleozoic Era إلى ستة عصور, كما سنقسم حقب الحياة الوسطى إلى ثلاثة عصور, وحقب الحياة الحديثة إلى عصرين. وتختلف الحياة من عصر إلى عصر, إلا حتى هذه الإختلافات تقل عن تلك الإختلافات التي توجد بين حقب وحقب. كما يقسم جميع عصر من العصور إلى أقسام أصغر ويطلق عليها الأحيان epochs, بينما يقسم الحين إلى أعمار ages.

فترة ما قبل الكمبري Precambrian time لا يمكن عمل تقسيم تفصيل لمقياس الزمن الجيولوجي إلا في 570 مليون سنة الأخيرة من عمر الأرض, والتي تحتوي على بقايا الحياة الهيكيلة المعقدة, وتمتد من بداية العصر الكمبري حتى الآن. وتقسم الأربعة بلايين سنة من عمر الأرض, والتي تسبق العصر الكمبري إلى ثلاثة دهور وهي الهاديان Hadean (تعني حدثة Hades عالم الأساطير الخفي للأرواح الراحلة), والأركي Archean (وتعني حدثة archaios القديم أوالسحيق), والبروتيروزي Proterozoic وتعني حدثة proteros قبل وzoe تعني حياة). وكثيراً ما يطلق على هذه الفترة الزمنية الطويلة من عمر الأرض وبصورة غير معتمدة مصطلح ما قبل الكمبري Precambrian . وعلى الرغم من أنه يمثل نحو87% من عمر الأرض, إلا أنه لا يقسم إلى أقسام كثيرة كتلك التي تكون في دهر الحياة الظاهرة.

ويرجع السبب في عدم تقسيم الفترة الزمنية الطويلة التي يضمها ما قبل الكمبري إلى أحقاب وعصور وأحيان كثيرة إلى أننا لا نعهد كثيراً عن تاريخ ما قبل التاكمبري. وتماثل كمية المعلومات التي توصل إليها الجيولوجيون عن ماضي الأرض ما عهدوه عن تاريخ البشر. وحدثا تعمقنا أكثر في الماضي قلت المعلومات التي نستطيع الإلمام بها.وبالطبع سجلت أحداث القرن التاسع عشر بشكل أفضل من أحداث القرن الأول الميلادي, وهذا ينسحب من طبيعة الحال على تاريخ الأرض, إذ حدثا قدم الحدث كان أكثر تشوشاً وأقل وضوحاً. وهناك مسببات أخرى لتفسير نقص معلوماتنا عن تلك الفترة الزمنية من تاريخ الأرض والتي يضمها "ما قبل الكمبري", منها:

1-لم يبدأ الإنتشار الواسع للحياة في السجل الجيولوجي إلا من بداية العصر الكمبري. أما ما قبل الكمبري فقد أنتشرت أشكال بسشيطة من الأحياء مثل:البكتريا والطحالب والفطريات والديدان. وهي أشكال من الأحياء لا تحتوي على هيكل صلب, والذي يمثل أحد المتطلبات الأساسية لحفظ الكائنات الحية كحفريات.ولهذا السبب فإن السجل الحري في ما قبل الكمبري يعد هزيلاً.

2-ولأن صخور ما قبل الكمبري شديدة القدم فقد تعرض معظمها لتغيرات كثيرة وشديدة. حيث يتكون معظم السجل الصخري في ما قبل الكمبري من صخور متحولة مشوهة بشدة. مما يجعل البيئة القديمة شديدة الصعوبة نظراً لتشوه جميع الشواهد التي كانت تميز الصخور الرسوبية. وقد أمدتنا المواد المشعة بحل جزئي لمشكلة تحديد أعمار ومضاهاة صخور ما قبل الكمبري, إلا حتى عدم حل تعقيدات ما قبل الكمبري يظل أمراً مثبطاً للهمم.

ب-مشكلات تحديد الأعمار في مقياس الزمن الجيولوجي على الرغم من أنه أمكن التوصل إلى تقديرات دقيقة لأعمار مختلف أقسام العمود الجيولوجي, فإن هذا لا يعني حتى الأمر يخلومن صعوبات. تكمن الصعوبة الأولى في وضع تقدير دقيق للعمر في أنه لا يمكن تقدير عمر الصخور بغستخدام الطرق الإشعاعية, وذلك يرجع إلى أنه لكي تكون عملية التقدير دقيقة, فلابد حتى تكون جميع المعادن الموجودة في الصخر قد تكونت في وقت واحد. ولهذا لسبب, فإننا نستخدم النظائر المشعة لتحديد متى تبلورت المعادن المكونة للصخر الناري, ومتى وصلت درجة الحرارة والضغط إلى الحد, الذي يساعد على تكوين معادن جديدة في الصخر المتحول.

أما الصخور الرسوبية فإنها نادراً ما يمكن تحديد عمرها بغستخدام المواد المشعة مباشرة. وعلى الرغم من حتى الصخور الرسوبية الفتاتية قد تحتوي على حبيبات بها نظائر مشعة, إلا حتى عمر الصخر نفسه لا يمكن تحديده بطريقة دقيقة, لأن الحبيبات المكونة للصخر لا تنتمي إلى عمره نفسه. كما حتى الرواسب تأتي من صخور مختلفة العمر بالتجوية. كما حتى الرواسب تأتي من الصخور المتحولة قد يصعب تفسيرها, لأن عمرمعدن معين في الصخر المتحول لا يمثل بالضرورة عمر تكوين الصخر الأصلي,بل قد يمثل فترة من مراحل التحول اللاحقة. أما إذا كان الصخر الرسوبي لا يحتوي على مواد مشعة مناسبة لتقدير عمره المطلق, فإنه يتحتم على الجيولوجي ربط الطبقات الرسوبية بأجسام نارية يمكن تحديد أعمارها المطلقة, حيث تكون الطبقات الرسوبية أقدم عمراً من الجسم الناري القاطع له, كما تكون أحدث عمراً من الأجسام النارية غير المتأثرة بها في التتابع نفسه.

ومن مثل هذا النوع من الشواهد, يمكن للجيولوجي حتى يقدر عمر الصخور الرسوبية تقديراً مطلقاً. كما يتضح مدى أهمية الربط بين الدراسات المعملية والمشاهدات الحقلية عند القيام بهذه المهمة.

V. التصنيف الطبقي (الإستراتجرافي) تضم الوحدات الطبقية (الإستراتجرافية) stratigraphic units مجموعة الطبقات التي يمكن تقسيمها بناءً على خصائصها الطبيعية أوالكيمائية أومحتواها من الحفريات. كما تضم تلك الوحدات أيضاً وحدات زمنية time units يتم وضعها بناءً على أعمار هذه الطبقات. ولقد تنبه الفهماء في أواخر القرن التاسع عشر إلى أهمية فصل مفهوم الزمن الجيولوجي وتقسيماته عن أقسام الصخور, التي ترسبت خلال هذا الزمن. ولقد أدى هذا الفصل إلى نشأة وحدات الزمن الجيولوجي geologic time units والتي تضم مختلف عصور periods الزمن الجيولوجي,وأيضاً الوحدات الزمنيةالصخرية time-rock units والتي تضم أنظمة systems الصخور التي تكونت خلال هذه العصور.

وقد قام الجيولوجيون في مختلف أنحاء العالم منذ نهاية القرن التاسع عشر, وخلال القرن العشرين, بعمل شبكات من المضاهاة الإستراتجرافية وعمل تدقيق لمقياس الزمن الجيولوجي, إلا انهم إستخدموا مصطلحات ومفاهيم مختلفة مما أدى إلى حدوث كثر من اللبس. وللقضاء على هذا اللبس ولوضع قواعد ثابتة لتسمية الوحدات الطبقية الرسمية, عقد عديد من المؤتمرات الفهمية المحلية والدولية. وفي إطار هذا الإهتمام وبالتعاون بين جمعية أمريكا الشمالية للتسمية الطبقية North American Commission on Stratigraphic Nomenclature والجمعية الأمريكية للجيولوجيين الاملين في البترول Association of Petroleum Geologists تم نشر عدد من طبعات "دليل التسمية الطبقية Code of Stratigraphic Nomenclature". وقد وضع هذا الدليل (الكود) في الأساس ليضع قواعد تسمية الوحدات الإستارتجرافية الرسمية المتنوعة, مما يعمل على سهولة التواصل بين الجيولوجيين. ويضم هذا الدليل خمسة أنواع من الوحدات, وهي: وحدات الزمن الجيولوجي geochronologic أوtime units والوحدات الطبقية الزمنية chronostratigraphic units أوtime rock units والوحدات الطبقية الصخرية lithostratigraphic أوrock units والوحدات الطبقية الحيوية biostratigraphic units ووحدات القطبية المغناطيسية الطبقية polarity time - rock أوchronostratigraphic units polarity.

وقسم الزمن الجيولوجي إلى وحدات غير متساوية بناءً على طول الأحداث الجيولوجية المتنوعة, وتضم وحدات الزمن الجيولوجي time units: الدهر eon والحقب era والعصر periode والحين epoch والعمر age, مرتبة من الأطول إلى الأقصر. ويعتبر العصر periode الوحدة الزمنية الأساسية. أما الوحدات الطبقية الزمنية time - rock units فتضم الصخور التي ترسبت خلا الفترة الزمنية المساوية لوحدة الزمن الجيولوجي اللقاءة لها. وهي تضم وحدة صخور الدهر eonothem وتقابل الدهر, والتجمع أوصخور الحقب erathem ويقابل الحقب, والنظام system ويقابل العصر , والنسق series ويقابل الحين, والفترة stage وتقابل العمر, وتأخذ جميع وحدتين متقابلتين من الوحدات السابقة إسماً واحداً, فمصطلح الكمبري Cambrian يطلق على العصر الكمبري Cambrian Periode والذي يضم الفترة الزمنية الممتدة بين نحو570 إلى 500 مليون سنة مضت, بينما يشير مصطلح نظام الكمبري Cambrian system إلى جميع الصخور التي ترسبت خلال تلك الفترة الزمنية.

أما الوحدات الطبقية الصخرية, أوبإختصار الوحدات الصخرية rock units, فتعبر عن تقسيم التتابع الطبقي بناءً على صفاته الصخرية, بصرف النظر عن زمن تكوين هذه الصخور أوكيفية تكوينها. وتضم الوحدات الصخرية فوق المجموعة supergroup والمجموعة group والمتكون formation والعضوmember والطبقة bed. والوحدة الرئيسية في هذا التصنيف هي المتكون formation . ويضم المتكون مجموعة من الطبقات التي لها نفس الخصائص الصخرية, وتحتوي عادة على نفس المجموعة من الحفريات. وقد تتكون بعض المتكونات من نوع صخري واحد مثل الحجر الجيري, بينما تتكون مكونات أخرى من طبقات رقيقة متبادلة من أنواع مختلفة من الصخور مثل الحجر الرملي والطفلي. وعلى الرغم من هذا الإختلاف, فإن جميع متكون يحتوي على مجموعة من الطبقات الصخرية التي يمكن تتبعها على الخرائط الجيولوجية ذات مقياس الرسم المناسب (في حدود 25000:1). ويسمى المتكون بإسم بعض المعالم الجغرافية المحلية مثل الأنهار أوالمدن أوغيرها, مثل متكون وادي النطرون Wadi Natrun Formation أوإسم صخر معين مثل طفل إسنا Esna Shale Formation . كما يجب حتى يختار للمتكون منطقة مرجعية يوجد بها المتكون بشكل كامل. وعند كتابة المصطلح باللغة الإنجليزية تخط الحروف الأولى كبيرة. ويجب إتباع النظام نفسه عند تسمية بقية الوحدات الصخرية مثل فوق المجموعة أوالمجموعة أوالعضو.

أما الوحدات الطبقية الحيوية فتقوم على أساس تقسيم التتابعات الطبقية على أساس محتواها من الحفريات. والوحدة الأساسية للوحدات الحيوية هي النطاق الحيوي biozone وهي طبقة أومجموعة من الطبقات, تتميز بوجود نوع معين وحيد أومجموعة مميزة من لاحفريات, بغض النظر عن حدود النوعية الصخرية الحاوية لها أوالعمر. وقد تتطابق حدود النوع الحيوي مع حدود الوحدات الطبقية الأخرى وقد لا تتطابق. وإذا دلت الحفرية أومجموعة الخفريات الدالة index fossils على زمن معين, سمي لانطاق بالنطاق الزمني chronozone. ويختلف نوع النطاق بناءً على إختلاق درجة الدلالة الزمنية لمجموعة الحفريات المميزة للنطاق, فمنها نطاق المدى range zone, الذي يتحدد من بداية ظهور حتى إختفاء عنصر حفري واحد يميزه, ومنها نطاق المجموعة assemblage zone الذي يتحدد من بداية ظهور عنصرين حفريين أوأكثر حتى إختفائها. كما قد يحدث نطاق وفرة acme zone وهونطاق يتحدد من بداية إنتشار ووفرة مجموعة حفرية معينة حتى تناقصا ويسمى النطاق بإِسم المجموعة الحفرية الدالة عليه.

أما وحدات القطبية المغناطيسية الطبقية polarity time - rock units (magnetstratigraphic units) فهي وحدات حديثةنسبية, وتقوم على بصمات المغناطيسية القديمة paleomagnetism المتبقية في الصخور, والتي تقاس بهدف تحديد شدة وإتجاه مجال الأرض المغناطيسي في الأزمنة الجيولوجية الماضية, حيث تشبه المغناطيسية المتحفرة في الصخور والتي يعبر عنها بنطاق قطبية polarity zone الحفريات المحتواة في الطبقات. وللبصمة المغناطيسية أهمية زمنية يعبر عنها كنطاق قطبية زمني polarity chronozone. وهذه الأهمية الزمنية لأحداث المغناطيسية القديمة وفترات القطبية تمكننا من بناء مقياس زمني بناءً على القطبية القديمة, والذي يظهر إتجاه القطبية القديمة المحفوظة في نوعيات مختلفة من الصخور, مثل: إنسيابات اللابة القارية وبازلت قاع المحيط ورواسب البحار العميقة. وتساعد المواد الشمعة في تحديد العمر المطلق لأحداث المغناطيسية القديمة, والتي يطلق عليها وحدات قطبية زمنية polarity chronologic units . وفي الرواسب البحرية العميقة يمكن تحديد العمر الدقيق لوحدات القطبية من ربطها بالنطاقات الحيوية.

وبالتالي, فإن المغناطيسية الاقديمة خاصية في الصخور تظهر تتابعاً زمنياً, ويمكن إستخدامها في عمل مضاهاة زمنية بين التتابعات الطبقية. فإذا أمكن تعهد أحداث مغناطيسية قديمة وكان من الممكن ربطها بوسائل أخرى للمضاهاة, أصبحت لدينا وسيلوجيدة لمضاهاة الرواسب البحرية العميقة على مستوى عالمي. وقد ثبت حتى المغناطيسية القديمة طريقة ممتازة لعمل تقسيم طبقي زمني لصخور حقب الحياة الحديثة والنصف العلوي من حقب الحياة الوسطى, إلا حتى تطبيقه على الصخور الأقدم من ذلك تفتقر لوجود قطاعات مرجعية جيدة على مستوى الكرة الأرضية ككل. بمعنى آخر, فإن المقياس الزمني للمغناطيسية القديمة يطبق فقط على الصخور التي ترسبت فقط على قيعان المحيطات الحديثة. وفي الآونة الأخيرة, ومع وجود أجهزة قياس المغناطيسية (مجنوميترات) على درجة عالية من الدقة والحساسية, يمكن تحديد أحداث المغناطيسية القديمة لكثير من التتابعات الطبقية في قيعان المحيطات,ومعايرة هذه الأحداث بتقديرات الأعمار المطلقة بإستخدام المواد المشعة, حيث يعكس تحديد عمر الصخور التي لا تحتوي على حفريات مرشدة.

المصادر

تصنيف:زمن جيولوجي