علم الطبقات الصخرية

علم الطبقات الصخرية هو فرع من فروع علم الطبقات ، وهو العلم الجيولوجي المرتبط بدراسة الطبقات الصخرية. وتشمل مجالات التركيز الرئيسية علم التسلسل الزمني الجيولوجي ، والجيولوجيا المقارنة، وعلم الصخور .

بشكل عام، تُصنف الطبقات الصخرية إلى نوعين رئيسيين: نارية ورسوبية، وذلك تبعًا لطريقة تكوّن الصخور. تتشكل الطبقات الرسوبية نتيجة ترسب الرواسب المرتبطة بعمليات التجوية ، أو تحلل المواد العضوية ( البيولوجية )، أو الترسيب الكيميائي. غالبًا ما تتميز هذه الطبقات باحتوائها على العديد من الأحافير ، وهي ذات أهمية بالغة لدراسة علم الطبقات الحيوية . أما الطبقات النارية، فتوجد على شكل تراكمات من تدفقات الحمم البركانية، وطبقات من شظايا الحمم البركانية ( التيفرا )، سواءً تلك التي قذفتها البراكين على سطح الأرض، أو في التداخلات الطبقية التي تشكلت في أعماق الأرض. عادةً ما تخلو الطبقات النارية من الأحافير، وهي تمثل نشاطًا ماغماتيًا أو بركانيًا حدث خلال التاريخ الجيولوجي للمنطقة.

تُستخدم عدة مبادئ لتفسير العلاقات بين الطبقات. فعندما يقطع صخر ناري تكوينًا من الصخور الرسوبية، يُمكننا القول إن الصخر الناري أحدث من الصخور الرسوبية. وينص مبدأ التراكب على أن طبقة الصخور الرسوبية في طبقة غير مضطربة تكتونيًا أحدث من الطبقة التي تحتها وأقدم من الطبقة التي فوقها. أما مبدأ الأفقية الأصلية فينص على أن ترسب الرواسب يحدث على شكل طبقات أفقية في الأساس.

وضع عالم الطبيعة الدنماركي، نيكولاس ستينو ، مبادئ علم الطبقات الصخرية لأول مرة في كتابه "مقدمة في علم الصخور" (Dissertationis prodromus ) عام 1669. ^{[ 1 ]} وتخضع الوحدة الطبقية الصخرية لقانون التراكب ، الذي ينص في صيغته الحديثة على أنه في أي تتابع طبقي لم يتعرض للاضطراب أو الانقلاب منذ ترسبه ، تقع الصخور الأحدث فوق الصخور الأقدم. ^{[ 2 ]} وينص مبدأ الاستمرارية الجانبية على أن مجموعة من الطبقات تمتد ويمكن تتبعها على مساحة واسعة. ^{[ 3 ]}

تُعرف الوحدات الليثوستراتيجية وتُحدد بناءً على الخصائص الفيزيائية الملحوظة للصخور. تشمل الليثولوجيا الخاصة بالوحدة خصائص مثل التركيب الكيميائي والمعدني، والنسيج، واللون، وبنية الترسيب الأولية ، والأحافير التي تُعتبر جزيئات مُكوِّنة للصخور، أو مواد عضوية أخرى مثل الفحم أو الكيروجين . لا يُعد تصنيف الأحافير أساسًا ليثولوجيًا صالحًا لتحديد الوحدة الليثوستراتيجية. تُحدد أوصاف الطبقات بناءً على المظهر الفيزيائي السحنات . ^{[ 4 ]}

يتضمن الوصف الرسمي للوحدة الليثوستراتيجية نموذجًا طبقيًا ، وهو عادةً مقطع نموذجي . يُفترض أن يكون المقطع النموذجي بمثابة كشف جيد للوحدة يُظهر سُمكها بالكامل. إذا لم تكن الوحدة مكشوفة بالكامل في أي مكان، أو إذا أظهرت تباينًا جانبيًا كبيرًا، فيمكن تحديد مقاطع مرجعية إضافية . قد تستعيض الوحدات الليثوستراتيجية الراسخة منذ زمن طويل، والتي يعود تاريخها إلى ما قبل التدوين الحديث لعلم الطبقات، أو التي تفتقر إلى شكل جدولي (مثل القباب البركانية)، عن المقطع النموذجي كنموذج طبقي لها. يُتوقع من الجيولوجي الذي يُعرّف الوحدة أن يصف النموذج الطبقي بتفصيل كافٍ يمكّن الجيولوجيين الآخرين من التعرّف على الوحدة بشكل قاطع. ^{[ 5 ]}

الليثوسوم : كتل صخرية ذات طابع متجانس أساساً، وترتبط بعلاقات تبادلية مع كتل مجاورة ذات تركيب صخري مختلف . مثال:الليثوسوم الطيني ، الليثوسوم الجيري .

الوحدة الليثوستراتيجية الأساسية هي التكوين . والتكوين هو وحدة طبقية مميزة من الناحية الليثولوجية ، وكبيرة بما يكفي لرسم خرائطها وتتبعها. ويمكن تقسيم التكوينات إلى أعضاء وطبقات، وتجميعها مع تكوينات أخرى في مجموعات ومجموعات فائقة.

نوعان من التلامس: التلامس المتوافق والتلامس غير المتوافق .

متوافق : ترسب غير منقطع، بدون انقطاع أو فجوة (انقطاع أو خلل في استمرارية السجل الجيولوجي). تُسمى الطبقات السطحية الناتجة بالتوافق .

نوعان من الاتصال بين الطبقات المتوافقة: الاتصال المفاجئ (طبقات منفصلة مباشرة ذات خصائص صخرية مختلفة بشكل واضح، انقطاع ترسيب طفيف، يسمى الفواصل ) والاتصال التدريجي (تغير تدريجي في الترسيب، منطقة الخلط).

عدم التوافق : فترة التعرية/عدم الترسيب. تسمى الطبقة السطحية الناتجة عدم التوافق .

أربعة أنواع من عدم المطابقة:

• عدم التوافق الزاوي : تستقر الرواسب الأحدث على سطح متآكل من الصخور الأقدم المائلة أو المطوية. تميل الصخور الأقدم بزاوية مختلفة عن الصخور الأحدث.
• عدم التوافق : يتميز التماس بين الطبقات الأحدث والأقدم بأسطح تآكل مرئية وغير منتظمة . قد تتشكل التربة القديمة مباشرة فوق سطح عدم التوافق بسبب بيئة عدم الترسيب.
• التوافق الجزئي : تكون مستويات التطبق أسفل وأعلى سطح عدم التوافق متوازية. توجد فجوة زمنية، كما يتضح من انقطاع الأحافير، ولكن لا يوجد تآكل، بل فترة من عدم الترسيب.
• عدم التوافق : تترسب الرواسب الحديثة نسبياً فوق الصخور النارية أو المتحولة الأقدم .

لربط الوحدات الليثوستراتيجية، يقوم الجيولوجيون بتحديد السحنات، ويبحثون عن طبقات رئيسية أو تسلسلات رئيسية يمكن استخدامها كمرجع.

• الارتباط المباشر: بناءً على علم الصخور، واللون، والبنية، والسماكة...
• الارتباط غير المباشر: الارتباط اللوغاريتمي الكهربائي (أشعة جاما، الكثافة، المقاومة ...) ^{[ 6 ]}

يُعدّ الربط الجيولوجي الأداة الرئيسية لإعادة بناء هندسة الطبقات في الأحواض الرسوبية . والربط الليثولوجي هو إجراء حاسم لتحديد الطبقات (الستراتا) في المقاطع الجيولوجية الموجودة في أماكن مختلفة والتي تنتمي إلى نفس الجسم الجيولوجي حاليًا (أو كانت تنتمي إليه في الماضي). ^{[ 7 ]} يعتمد التحديد على مقارنة الخصائص الفيزيائية والمعدنية للصخور، وعلى افتراضات عامة تُعرف بمبادئ ستينو : ^{[ 8 ]} 1. تَكَوَّنَت الطبقات الرسوبية بالتتابع الزمني: الأحدث في الأعلى. 2. تكون الطبقات أفقية في الأصل. 3. تمتد الطبقة في جميع الاتجاهات حتى تتناقص سماكتها أو تصطدم بحاجز.

تُعرض النتائج في شكل مخطط ارتباط (أ). يواجه الارتباط العملي العديد من الصعوبات، منها: عدم وضوح حدود الطبقات، واختلافات في تركيب وبنية الصخور داخل الطبقة، وعدم التوافق في تسلسل الطبقات، وغيرها. ولذلك، فإن الأخطاء في مخططات الارتباط ليست نادرة. عندما تتناقص المسافات بين المقاطع العرضية المتاحة (على سبيل المثال، بحفر آبار جديدة)، تتحسن جودة الارتباط، ولكن في الوقت نفسه، قد تُتخذ قرارات جيولوجية خاطئة تزيد من تكاليف المشاريع الجيولوجية.

لا ينطبق قانون التراكب على الكتل الصخرية المتداخلة أو المشوهة بشدة أو المتحولة التي تفتقر إلى طبقات واضحة. تُوصف هذه الكتل الصخرية بأنها ليثوديميات ، ويتم تحديدها وتمييزها بناءً على خصائص الصخور. اعتمد قانون الطبقات الصخرية لأمريكا الشمالية لعام 1983 المصطلحات الرسمية التالية: الليثوديم ، وهو ما يُشابه التكوين؛ والمجموعة ، وهي ما يُشابه المجموعة؛ والمجموعة الفائقة ، وهي ما يُشابه المجموعة الفائقة. الليثوديم هي الوحدة الأساسية، ويجب أن تمتلك سمات صخرية مميزة ومتسقة، تتألف من نوع صخري واحد أو مزيج من نوعين أو أكثر يميزها عن الوحدات المحيطة بها. وكما هو الحال مع التكوينات، تُعطى الوحدة الليثوديميات اسمًا جغرافيًا مُقترنًا إما باسم صخري أو بمصطلح يصف شكلها. وقد تم التخلي عن مصطلح المجموعة . كما تم اعتماد مصطلح المُركب ، الذي ينطبق على كتلة صخرية من فئتين جينيتين أو أكثر (رسوبية، أو متحولة، أو نارية). وهذا يُرسي تسلسلين هرميين للوحدات الليثودية: ^{[ 9 ]}

وقد تم اعتماد قواعد مماثلة في السويد. ^{[ 10 ]} ومع ذلك، يعتبر الدليل الدولي للطبقات لعام 1994 الصخور النارية الجوفية والصخور المتحولة غير الطبقية ذات الأصل غير المحدد حالات خاصة ضمن علم الطبقات الصخرية. ^{[ 9 ]}

• علم الطبقات الحيوية
• علم الطبقات الزمنية
• علم الطبقات الطبوغرافية
• علوم الأرض

• بوغز، سام (2006). مبادئ علم الرسوبيات وعلم الطبقات (الطبعة الرابعة  ). أبر سادل ريفر، نيوجيرسي: بيرسون برنتيس هول. ISBN 0131547283.
• * بروكفيلد، مايكل إي. (2004). مبادئ علم الطبقات . مالدن، ماساتشوستس: بلاكويل للنشر. ISBN 978-1-4051-1164-5تم الاطلاع عليه بتاريخ 12 نوفمبر 2014 .
• كومبولاينن، ريستو أ. (17 أكتوبر 2016). "دليل التسميات الجيولوجية في السويد" . جي إف إف . 139 (1): 3– 20. دوى : 10.1080/11035897.2016.1178666 .
• لجنة أمريكا الشمالية لتسمية الطبقات الجيولوجية (نوفمبر 2005). "مدونة أمريكا الشمالية للطبقات الجيولوجية" (ملف PDF) . نشرة الجمعية الأمريكية لجيولوجيي البترول . 89 (11): 1547-1591 . رمز Bibcode : 2005BAAPG..89.1547 . doi : 10.1306/07050504129 . تاريخ الاسترجاع: 8 أغسطس 2020 .
• أوليا، ريكاردو أ.؛ سامبسون، روبرت ج. (2003). "CORRELATOR، برنامج حاسوبي تفاعلي لربط سجلات الآبار عالي الدقة، الليثوستراتيجية" (ملف PDF) . تم الاطلاع عليه في 1 نوفمبر 2020 .
• ستينو، نيكولاس (1916) [1669]. رسالة نيكولاس ستينو حول جسم صلب محصور بفعل الطبيعة داخل جسم صلب: نسخة إنجليزية مع مقدمة وملاحظات توضيحية . ترجمة جون وينتر. نيويورك، شركة ماكميلان؛ لندن، شركة ماكميلان المحدودة.
• اللجنة الفرعية المعنية بعلم طبقات العصر الرباعي (2002). "علم طبقات الصخور" . تم الاطلاع عليه بتاريخ 10 مايو 2020 .
• فورونين، يا (1973). القضايا المنهجية لتطبيق الأساليب الرياضية والحواسيب في الجيولوجيا . نوفوسيبيرسك، ياكوتسك: مركز الحاسوب، الفرع السيبيري لأكاديمية العلوم في الاتحاد السوفيتي.

• مولد الأعمدة الطبقية عبر الإنترنت
• Tamu.edu: علم الطبقات الصخرية
• موقع هيئة المسح الجيولوجي الأمريكية: علم الطبقات الصخرية
• أسماء الأعمار