شرح الموضوع
يستخدم العلماء مبادئ التأريخ النسبي في ترتيب الصخور والأحداث الجيولوجية من الأقدم إلى الأحدث نسبةً إلى بعضها.
أتأمّل الصورة
تمكّن علماء الجيولوجيا من تعرُّف تاريخ الأرض، وفهم العمليات والأحداث الجيولوجية التي مَرَّت بها، باتِّباع مجموعة من المبادئ والطرائق. تُشبِه الصخور -على اختلاف أنواعها- كتابًا يكشف لنا تاريخ الأرض عبر ملايين السنين
الفكرة العامة
التأريخ النسبي: نرتّب الأحداث من دون سنوات
أهمية الأحافير في التتابعات الطبقية
فما أول هذه المبادئ؟
نتاجات التعلّم:
- أستخدم مبادئ التأريخ النسبي في تحديد أعمار الصخور.
مبادئ التأريخ النسبي
- وقد استخدم العلماء عدّة مبادئ لتأريخ العمر النسبي، وتقدير الأحداث الجيولوجية.
مبدأ التعاقب الطبقي
التعاقب الطبقي: الطبقة السفلى هي الأقدم
- تتكوّن الصخور الرسوبية في بيئات ترسيبية متنوّعة، قد تكون بحرية أو قارية.
- بتغيّر ظروف الترسيب ينتهي ترسيب طبقة، ويبدأ ترسيب طبقة أخرى تعقبها من دون انقطاع زمني.
- باستمرار الترسيب وتغيّر الظروف (مثل: درجة الحموضة، ودرجة الحرارة) تتراكم طبقات بعضها فوق بعض بشكل متوازٍ.
- يؤرّخ الجيولوجي الصخور الرسوبية في الميدان تأريخًا نسبيًا: كل طبقة أحدث من التي أسفلها وأقدم من التي تعلوها.
- الشرط: أن تحافظ الطبقات على وضعها الأفقي الأصلي، أو تتعرّض لتغيير بسيط في الميل أو الاتجاه.
- وينطبق هذا المبدأ أيضًا على الطفوح البركانية.
- الطبقات المطوية ثم المقلوبة بفعل حركات تكتونية عنيفة لا يُطبَّق عليها المبدأ؛ إذ تكون أقدم الطبقات فوق أحدثها.
أرتب الطبقات الصخرية في التعاقب الطبقي من الأقدم إلى الأحدث.
أصف ماذا حدث لقطعة الإسفنج.
أقارن بين تصلب الإسفنج وتشكل الأحافير في الصخور.
أقارن بين عُمري طبقة الرمل والأحفورة التي شكلتها باستخدام قطعة الإسفنج.
أستنتج: إذا تم وضع طبقة أخرى من الرمل فوق الطبقة الأولى، أي الطبقتين هي الأحدث؟
وماذا لو كانت الطبقات قد طُويت أو مالت؟
أفكر:
مبدأ الترسيب الأفقي
الترسيب الأفقي: الطبقات تبدأ أفقية
- لأنَّ الرسوبيات تترسَّب غالبًا على أرض مُنبسطة أو مستوية في قاع البحار أو المحيطات
- الطي أو الميل حدث جيولوجي لاحق على الطبقات، سببه قوى تكتونية بفعل حركة الصفائح الأرضية بعد الترسيب الأفقي.
أَصِف: ماذا يحدث للصخور الرسوبية المُترسِّبة أفقيًا إذا تعرّضت لحركات تكتونية؟
مبدأ تعاقب المجموعات الحيوانية والمجموعات النباتية
الأحافير: كل طبقة تحمل بصمة عصرها
تحتوي غالبية الصخور الرسوبية أحافير عاشت في الزمن الذي ترسبت فيه تلك الصخور.
- لكل طبقة صخرية عُمر زمني مُحدّد اعتمادًا على الأحافير التي تحويها.
- تتابع المجموعات الحيوانية والنباتية يبقى ثابتًا بغض النظر عن تغيّر الخصائص الفيزيائية أو المكوّنات المعدنية للصخور.
- مقياس العمر النسبي: نحدّد بحسب الأحافير إن كانت الطبقة أحدث من طبقات أخرى، أو أقدم منها، أو لها العُمر نفسه.
أفكر:
وجد أحد الجيولوجيين أحفورة أمونيت في إحدى الطبقات الجيرية قدر عمرها 150 million years فإذا وجدت الأحفورة نفسها في طبقة من الصخور الطينية، فما عمر هذه الطبقة؟
مبدأ القاطع والمقطوع
القاطع والمقطوع: من الأحدث؟
قد أجد في الطبيعة صدعًا يقطع مجموعة من طبقات الصخور الرسوبية، أو صخرًا ناريًا يقطع صخورًا أخرى، فأيُّ تلك التراكيب أو الصخور هو الأحدث، وأيها هو الأقدم؟
- الصدع الذي يقطع تتابعًا طبقيًا أحدث عُمرًا من طبقات الصخور الرسوبية التي قطعها.
- القاطع الناري أحدث عُمرًا من الصخور التي يقطعها.
- الدليل على حداثة القاطع الناري: التحوّل التماسي (Contact Metamorphism) للصخور على جانبيه.
- الماغما الساخنة تغيّر مُكوّنات الصخور المعدنية وخصائصها الفيزيائية.
أصِف العلاقة بين القاطع والمقطوع.
أرتب الأحداث الجيولوجية (1، 2، 3، 4)، والقاطع الناري، من الأقدم إلى الأحدث.
أحدد أيَّ الأحداث الجيولوجية أحدث في الشكل (أ)، الطَّفْح البركاني (ص) أم الصخر الرسوبي (س). أُفسّر إجابتي.
أُصدر حُكْمًا على صحة العبارة الآتية، مُبرّرًا إجابتي.
«الصخران الرسوبيان (س، ص) في الشكل (ب) أحدث عُمرًا من القاطع الناري (ع)».
أُوضّح: ما تأثير القاطع الناري (ع) على الصخور الرسوبية في الشكل (ب)؟
أُحدّد عدد التعاقبات الرسوبية في الشكلين (أ) و(ب).
أُرتب الأحداث الجيولوجية في الشكلين (أ) و(ب) من الأقدم إلى الأحدث.
مبدأ القاطع والمقطوع
مبدأ الاستمرارية الجانبية
الاستمرارية الجانبية: الطبقة تمتد في الحوض
- يُستخدَم هذا المبدأ في تعرُّف امتداد الطبقات عند تعرُّضها لعمليات حتّ وتعرية
- الصعوبة: تتبُّع الطبقة المُتكشّفة سهل، خلافًا للمناطق التي يكون فيها سُمك التربة كبيرًا، فهذا يحول دون تكشف الصخور.
أفكر:
أصف: كيف تظهر الطبقات في أحواض الترسيب؟
مبدأ الاحتواء
الاحتواء: الجسم الذي يحوي القطع أحدث
- الجسم الصخري (ب) يحوي قِطَعًا صخرية من الجسم الصخري (أ)، فيكون هو أحدث من الجسم الصخري (أ).
- قد يحدث الاحتواء بين صخور نارية وصخور رسوبية، أو بين صخور رسوبية أخرى، أو بين صخور نارية وصخور نارية أُخرى.
أشكال الاحتواء
- يمكن أن يحدث الاحتواء بين أنواع الصخور المختلفة:
- رسوبي وناري أقدم منه: يتكشّف الصخر الناري وتكسّره التجوية، ثم تترسّب فوقه طبقة رسوبية تحوي قِطَعًا منه.
- رسوبي قديم وناري أحدث: تندفع الماغما داخل الصخر الرسوبي فتصهر أجزاءً منه وتحتوي قِطَعه المتكسرة.
- رسوبي ورسوبي: في حوض الترسيب تكسّر التيارات المائية سطح الطبقة القديمة فتحوي الطبقة الجديدة قِطَعًا منه.
- ناري وناري: تندفع الماغما داخل صخر ناري فتحتوي أجزاءً منه، وتحتفظ بها عندما تبرد وتتصلب.
التوافق وعدم التوافق في الطبقات الصخرية
التوافق: ترسيب متواصل بلا فواصل
تعلّمتُ سابقًا مفهوم التعاقب الطبقي، وأنه لا يوجد فاصل زمني بين انتهاء ترسيب طبقة وبدء ترسيب طبقة أخرى في التعاقب الواحد.
- فالطبقات الصخرية الرسوبية تكون -بحسب هذا المفهوم- متوازية ومتتالية زمنيًا؛ أي متوافقة، إلا أننا لا نجد هذا في الطبيعة دائمًا
التوافق (Conformity)
عدم التوافق (Unconformity)
- تدلّ هذه السطوح على أنَّ الطبقات الواقعة أسفل سطح عدم التوافق:
- قد تكشّفت، وظهرت على سطح الأرض مُدَدًا زمنية طويلة
- ثم تعرّضت لحتّ وتعرية أزالت جزءًا من التعاقب الطبقي، أو لانقطاع الترسيب مُدَدًا طويلة.
- ثم غُمرت بالبحر، وحدث الترسيب فوقها من جديد.
| الأنواع | يفصل بين |
|---|---|
| عدم التوافق الحتّي | مجموعتين متوازيتين من الصخور الرسوبية غالبًا أفقية |
| عدم التوافق الزاوي | طبقات رسوبية مائلة أسفل طبقات رسوبية أفقية |
| اللاتوافق | صخور رسوبية حديثة ترسبت فوق صخور نارية أو مُتحوّلة قديمة |
عدم التوافق الحتّي (Disconformity)
عدم التوافق الحتّي: سطح متعرّج بين مجموعتين أفقيتين
- الرفع: تؤدي عمليات الرفع إلى انحسار مياه البحر عن التعاقب الطبقي المُترسّب في قاعه.
- الحتّ والتعرية: تزيل جزءًا منه وتُحدث تعرُّجات في سطحه.
- الخفض: تغمر مياه البحر التعاقب الطبقي ويعود الترسيب فوقه مَرَّةً أُخرى.
- النتيجة: يتكوّن تعاقب طبقي جديد، ويفصل بين التعاقبين الرسوبيين المتوازيين سطح عدم توافق حتّي.
عدم التوافق الزاوي
عدم التوافق الزاوي: مائلة تحت أفقية
- أولًا: ترسّبت الطبقات السفلية أفقيًا في قاع البحر، ثم تعرّضت لحركات تكتونية أدّت إلى ميلها ورفعها، ثم انحسر البحر عنها.
- ثم: تعرّضت لعمليات الحتّ والتعرية التي أزالت الجزء العلوي منها، ثم حدث لها خفض وغُمرت بمياه البحر.
- أخيرًا: ترسّبت طبقات أفقية جديدة، وتشكّل سطح عدم التوافق الزاوي الذي يفصل بين تعاقبين رسوبيين غير متوازيين.
اللاتوافق (Nonconformity)
اللاتوافق: رسوبية حديثة فوق نارية قديمة
نطبّق المبادئ كلها على مقطع واحد
لتعرُّف كيفية تطبيق المبادئ التي اعتمدت في التأريخ النسبي للأحداث الجيولوجية
مبادئ التأريخ النسبي
أُحدّد عدد سطوح عدم التوافق، وأنواعها.
أستنتج من الشكل عدد التعاقبات الرسوبية.
أُرتب الأحداث الجيولوجية: (أ، ب، ج، د، ع) من الأقدم إلى الأحدث، ذاكرًا المبادئ التي اعتمدتُ عليها.
أُوضّح تأثير القاطع الناري في الطبقات الرسوبية: (أ، ج، د).
المضاهاة (Correlation)
المضاهاة: نصل طبقات المكانين ببعض
يمكن تعرُّف امتداد الطبقات الصخرية المختلفة ذات العمر الواحد عند تعرُّضها لعمليات حتّ وتعرية باستخدام عملية المضاهاة.
- تعتمد المضاهاة على الخصائص الفيزيائية والمحتوى المعدني أو المحتوى الأحفوري للصخر.
- المبادئ المستخدمة: خصوصًا مبدأ التعاقب الطبقي والاستمرارية الجانبية.
- يفترض الجيولوجيون أنَّ الطبقات الموجودة في الأسفل أقدم من الطبقات التي تعلوها.
- إذا عُثر على طبقة معينة في منطقتين مختلفتين، يُفترض أنَّ عمرهما واحد قبل أن تتأثر بالعمليات الجيولوجية المختلفة.
- أنواعها: المضاهاة الصخرية، والمضاهاة الأحفورية.
فكيف تحدث المضاهاة الصخرية؟
أحدّد الطبقة الصخرية التي أزالتها عمليات الحتّ والتعرية، وأُحدّد المقطع كذلك.
المضاهاة الصخرية
المضاهاة الصخرية: نصل المتشابه في الصخر
- تعتمد المضاهاة الصخرية على التشابه في المُكوّنات المعدنية والخصائص الفيزيائية للصخور.
- تكون فاعلة عند المضاهاة بين المقاطع الصخرية القريبة من بعضها.
- التوصيل: يُوصَل السطح السفلي للطبقة في المقطع الأول (B) بالسطح السفلي للطبقة المشابهة لها في المقطع الثاني (C)، والسطح العلوي بالسطح العلوي.
- وهكذا لجميع الطبقات المتشابهة في المقطع الصخري.
مثال (1):
مثال (2):
تمرين
- مشكلات المضاهاة الصخرية:
- تكرار النوع نفسه من الطبقات في المقطع فيتعذّر إجراء المضاهاة؛ لذا تُضاهى مجموعة طبقات لها التتابع الطبقي نفسه.
- التغيّر الجانبي للصخور نتيجة اختلاف ظروف الترسيب أو حدوث عمليات التجوية يُعوق المضاهاة، خصوصًا بين مقاطع تبعد مسافات كبيرة.
المضاهاة الأحفورية
المضاهاة الأحفورية: نصل الطبقات بالأحافير
- تعتمد المضاهاة الأحفورية على التشابه في المحتوى الأحفوري للصخور.
- يشيع استخدامها عند المضاهاة بين المقاطع الصخرية البعيدة عن بعضها.
- آليتها آلية المضاهاة الصخرية نفسها، لكنها تعتمد على المحتوى الأحفوري لا على المكوّنات المعدنية للصخور.
- توصل الطبقات ذات المحتوى الأحفوري المتشابه ببعضها.
أفكر:
أفسّر: لماذا لا يمكن استخدام المضاهاة الصخرية في المقاطع الصخرية التي تبعد مسافات كبيرة عن بعضها؟
مثال (3):
تمرين
أبيّن الأساس المعتمد في عملية المضاهاة في الشكل.
أفسّر وجود النوع نفسه من الأحافير في الطبقتين: (5, 9).
أوضّح: لماذا يصعب إجراء المضاهاة الصخرية بين المقطعين (A,B)؟
أبيّن الدليل على وجود انقطاع في الترسيب في المقطع (A).
الأحافير المرشدة: أدلّة العصور
- مشكلات المضاهاة الأحفورية:
- عدم وجود أحافير في الطبقات الصخرية.
- أو وجود أحافير عاشت في مُدد زمنية طويلة.
- أو عاشت في أماكن جغرافية محدودة.
أهمية المضاهاة
أذكر مبادئ التأريخ النسبي.
أُحدّد الصخر الأقدم والصخر الأحدث في الشكلين (أ) و(ج).
أتوقّع: ما سبب حدوث الاحتواء في الشكل (ب)؟
أُفسّر: كيف يحوي الصخر الناري (س) قِطَعًا من الصخر الرسوبي (ص) في الشكل (د)؟
أوضح كيف يتكوّن سطح عدم التوافق الحتّي.
ما الصعوبات التي تواجه الجيولوجيين في أثناء إجرائهم عملية المضاهاة الصخرية؟
المضاهاة: لماذا يحتاجها الجيولوجي؟
يُعدّ استخدام عملية المضاهاة بنوعيها من العمليات الضرورية والمُهمّة عند الجيولوجيين في تعرّف تاريخ الأرض وتطوّرها
- العمر النسبي: يُحدّد بها العُمر النسبي للصخور وترتيبها زمنيًا.
- عدم التوافق: تساعد على تحديد سطوح عدم التوافق ومدد انقطاع الترسيب.
- التنقيب: تُستخدَم في التنقيب عن الثروات المعدنية والمياه والنّفط، بتعرّف امتداد الطبقات التي تحوي تلك الخامات.
- الخرائط: تُستخدَم في رَسْم الخرائط الجيولوجية بربط التتابعات الطبقية في الأماكن المختلفة.
مراجعة الدرس
أراجع الدرس: هل أتقن المبادئ؟
- الفكرة الرئيسة: أذكر ثلاثة مبادئ تُستخدَم في تحديد أعمار الصخور النسبية.
- أُوضِّح: كيف يُستخدَم مبدأ تعاقب الطبقات في تحديد الأعمار النسبية للصخور؟
- أُقارِن بين سطوح التوافق وسطوح عدم التوافق من حيث ظروف التكوُّن.
- أُفسِّر سبب وجود سطح غير مستوٍ بين مجموعتين من الطبقات الصخرية الرسوبية.
- أوضِّح مبدأ القاطع والمقطوع.
- أتأمّل الشكل الآتي الذي يُبيِّن تعاقبات لصخور رسوبية (أ، ب، ج، د، هـ)، والقاطع الناري (ع)، والصدع (ل)، ثم أُجيب عن الأسئلة الآتية:
- أ. أُرتِّب الأحداث الجيولوجية من الأقدم إلى الأحدث.
- ب. أُحدِّد عدد التعاقبات الرسوبية.
- جـ. أُحدِّد عدد سطوح عدم التوافق.
- د. أذكر مبادئ التأريخ النسبي التي اعتمدت عليها في ترتيب الأحداث الجيولوجية.
- أتوقَّع: كيف أمكن احتواء القطع الصخرية من الصخر الناري (س) في طبقة الصخر الرسوبي (ص) في الشكل الآتي؟
