علم الطبقات المغناطيسية
تعد تقنية المغناطيسية الطبقية تقنية ارتباط جيوفيزيائية تستخدم لتأريخ التسلسلات الرسوبية والبركانية . تعمل الطريقة عن طريق جمع عينات موجهة على فترات زمنية محددة في جميع أنحاء المقطع. يتم تحليل العينات لتحديد مغناطيسيتها المتبقية المميزة (ChRM)، أي قطبية المجال المغناطيسي للأرض في وقت ترسب الطبقة . هذا ممكن لأن التدفقات البركانية تكتسب مغناطيسية حرارية ثابتة وتكتسب الرواسب مغناطيسية متبقية ترسيبية ، وكلاهما يعكس اتجاه مجال الأرض في وقت التكوين. تُستخدم هذه التقنية عادةً لتأريخ التسلسلات التي تفتقر عمومًا إلى الحفريات أو الصخور النارية المتداخلة. إنها مفيدة بشكل خاص في الارتباط عالي الدقة لطبقات البحار العميقة حيث سمحت بالتحقق من صحة فرضية فين-ماثيوز-مورلي المتعلقة بنظرية الصفائح التكتونية .
تقنية
عندما تختلف الخصائص المغناطيسية القابلة للقياس للصخور طبقيًا، فقد تكون الأساس لأنواع مختلفة من الوحدات الطبقية ذات الصلة والمعروفة مجتمعة باسم الوحدات المغناطيسية الطبقية (المناطق المغناطيسية) . [1] الخاصية المغناطيسية الأكثر فائدة في العمل الطبقي هي التغيير في اتجاه المغناطيسية المتبقية للصخور، والتي تسببها الانعكاسات في قطبية المجال المغناطيسي للأرض . يمكن استخدام اتجاه القطبية المغناطيسية المتبقية المسجلة في التسلسل الطبقي كأساس لتقسيم التسلسل إلى وحدات تتميز بقطبيتها المغناطيسية. تسمى هذه الوحدات "وحدات القطبية المغناطيسية الطبقية" أو الكرونات. [2]
إذا كان المجال المغناطيسي القديم موجهًا بشكل مشابه للمجال الحالي ( القطب المغناطيسي الشمالي بالقرب من القطب الشمالي الجغرافي )، فإن الطبقات تحتفظ بقطبية طبيعية. إذا أشارت البيانات إلى أن القطب المغناطيسي الشمالي كان بالقرب من القطب الجنوبي الجغرافي ، فإن الطبقات تظهر قطبية معكوسة.
قطبية كرونوس
| أجزاء من الصخور ( الطبقات ) في علم التسلسل الزمني | الفترات الزمنية في علم التاريخ الجيولوجي | ملاحظات حول الوحدات الزمنية الجيولوجية |
|---|---|---|
| إيونوثيم | إيون | 4 إجمالي، نصف مليار سنة أو أكثر |
| إيرثيم | عصر | 10 محددة، عدة مئات من ملايين السنين |
| نظام | فترة | 22 محددة، عشرات إلى ~ مائة مليون سنة |
| مسلسل | العصر | 34 محددة، عشرات الملايين من السنين |
| منصة | عمر | 99 محددة، ملايين السنين |
| كرونوزون | كرون | تقسيم فرعي لعمر، لا يستخدمه مقياس الزمن ICS |
كرون القطبية ، أو في السياق كرون ، [4] هو الفاصل الزمني بين انعكاسات قطبية المجال المغناطيسي للأرض . [ 5] إنه الفاصل الزمني الذي يمثله وحدة القطبية المغناطيسية الطبقية. إنه يمثل فترة زمنية معينة في التاريخ الجيولوجي حيث كان المجال المغناطيسي للأرض في وضع "طبيعي" أو "معكوس" بشكل أساسي. يتم ترقيم الكرونات بالترتيب بدءًا من اليوم ويتزايد عددها في الماضي. بالإضافة إلى الرقم، يتم تقسيم كل كرون إلى جزأين، يُطلق عليهما "n" و"r"، وبالتالي يُظهر موضع قطبية المجال. يُشار إلى الكرونات أيضًا بحرف كبير من تسلسل مرجعي مثل "C". الكرون هو المكافئ الزمني للكرونوزون أو منطقة القطبية.
وقد أطلق عليه اسم "الزمن الفرعي القطبي" عندما تكون الفترة أقل من 200000 عام، [5] على الرغم من إعادة تعريف المصطلح في عام 2020 لمدة تقريبية بين 10000 إلى 100000 عام وزمن القطبية لمدة تقريبية بين 100000 عام ومليون عام. [6] المصطلحات الأخرى المستخدمة هي ميجا كرون لمدة بين 10 8 و10 9 سنوات، سوبر كرون لمدة بين 10 7 و10 8 سنوات وكريتوكرون لمدة أقل من 3 × 10 4 سنوات. [6]
تسمية كرون
إن تسمية تعاقب فترات الاستقطاب، وخاصة عندما تكون التغيرات قصيرة المدة أو غير عالمية (المجال المغناطيسي للأرض معقد)، تشكل تحديًا، حيث يجب إدراج كل اكتشاف جديد (أو إزالته إذا لم يتم التحقق من صحته). تسلسلا الشذوذ المغناطيسي البحري الموحدان هما "تسلسل C" و"تسلسل M" ويغطيان من العصر الجوراسي الأوسط حتى الآن. [7] وفقًا لذلك، تمتد سلسلة كرونوس القطبية C الرئيسية للخلف من C1n الحالي، والذي يُطلق عليه عادةً Brunhes، مع أحدث انتقال عند C1r، والذي يُطلق عليه عادةً Matuyama، عند 0.773 Ma وهو انعكاس Brunhes-Matuyama . تنتهي سلسلة C (للسينوزوي) في العصر الطباشيري الفائق الطبيعي المسمى C34n والذي حدث عند معايرة العمر عند 120.964 مليون سنة واستمر حتى Chron C33r عند 83.650 مليون سنة والذي حدد العصر الجيولوجي سانتوني . [8] يتم تعريف سلسلة M من M0، مع التسمية الكاملة M0r، عند 121.400 مليون سنة، والتي تعد بداية العصر الأبتي إلى M44n.2r الذي كان قبل 171.533 مليون سنة في العصر الآليني . [9]
كما أن التقسيمات الفرعية في الترددات لها تسمية محددة، لذا فإن C8n.2n هو ثاني أقدم كرونوس فرعي ذو قطبية طبيعية يتألف من كرونوس ذو قطبية طبيعية C8n وأصغر كرونوس خفي، كرونوس الإمبراطور، يسمى C1n-1. [10] بعض المصطلحات في الأدبيات مثل M-1r لوصف انعكاس قصير مفترض عند حوالي 118 مليون سنة هي مصطلحات مؤقتة. [9]
إجراءات أخذ العينات
يتم جمع العينات المغناطيسية القديمة الموجهة في الحقل باستخدام مثقاب لفحص قلب الصخر، أو كعينات يدوية (قطع مكسورة من وجه الصخر). لمتوسط أخطاء أخذ العينات، يتم أخذ ما لا يقل عن ثلاث عينات من كل موقع عينة. [11] تعتمد المسافة بين مواقع العينات داخل المقطع الطبقي على معدل الترسيب وعمر المقطع. في الطبقات الرسوبية، تكون الصخور المفضلة هي أحجار الطين ، والحجر الطيني ، والحجر الطيني ذو الحبيبات الدقيقة للغاية لأن الحبيبات المغناطيسية أدق وأكثر عرضة للتوجيه مع المجال المحيط أثناء الترسيب. [2]
الإجراءات التحليلية
يتم تحليل العينات أولاً في حالتها الطبيعية للحصول على مغناطيسيتها المتبقية الطبيعية (NRM). ثم يتم إزالة المغناطيسية المتبقية الطبيعية على مراحل باستخدام تقنيات إزالة المغناطيسية الحرارية أو المجال المتناوب للكشف عن المكون المغناطيسي المستقر.
ثم تتم مقارنة التوجهات المغناطيسية لجميع العينات من موقع ما وتحديد متوسط قطبيتها المغناطيسية باستخدام إحصائيات اتجاهية ، وأكثرها شيوعًا إحصائيات فيشر أو إعادة التشكيل . [11] يتم تقييم الأهمية الإحصائية لكل متوسط. يتم رسم خطوط العرض للأقطاب الجيومغناطيسية الافتراضية من تلك المواقع التي تم تحديدها على أنها ذات أهمية إحصائية مقابل المستوى الطبقي الذي تم جمعها فيه. ثم يتم تجريد هذه البيانات إلى الأعمدة المغناطيسية الطبقية القياسية بالأبيض والأسود حيث يشير اللون الأسود إلى القطبية الطبيعية والأبيض هو القطبية المعكوسة.
الارتباط والأعمار
نظرًا لأن قطبية الطبقة لا يمكن أن تكون طبيعية أو معكوسة إلا، فإن الاختلافات في معدل تراكم الرواسب يمكن أن تتسبب في اختلاف سمك منطقة قطبية معينة من منطقة إلى أخرى. وهذا يطرح مشكلة كيفية ربط مناطق ذات قطبية متشابهة بين أقسام طبقية مختلفة. لتجنب الارتباك، يجب جمع عمر نظير واحد على الأقل من كل قسم. في الرواسب، غالبًا ما يتم الحصول على هذا من طبقات الرماد البركاني . إذا فشل ذلك، فيمكن للمرء ربط القطبية بحدث طبقي حيوي تم ربطه في مكان آخر بالأعمار النظيرية. بمساعدة العمر أو الأعمار النظيرية المستقلة، يرتبط العمود المغناطيسي الطبقي المحلي بمقياس زمن القطبية المغناطيسية العالمي (GMPTS). [1]
نظرًا لأن عمر كل انعكاس يظهر في GMPTS معروف نسبيًا، فإن الارتباط ينشئ العديد من الخطوط الزمنية عبر المقطع الطبقي. توفر هذه الأعمار تواريخ دقيقة نسبيًا للميزات الموجودة في الصخور مثل الحفريات والتغيرات في تكوين الصخور الرسوبية والتغيرات في البيئة الترسيبية وما إلى ذلك. كما أنها تقيد أعمار الميزات المتقاطعة مثل الصدوع والسدود وعدم التوافق .
معدلات تراكم الرواسب
ولعل التطبيق الأكثر فعالية لهذه البيانات هو تحديد معدل تراكم الرواسب. ويتم ذلك من خلال رسم عمر كل انعكاس (بملايين السنين) مقابل المستوى الطبقي الذي وجد فيه الانعكاس (بالأمتار). وهذا يوفر المعدل بالأمتار لكل مليون سنة والذي عادة ما يتم إعادة كتابته من حيث الملليمترات في السنة (وهو نفس الكيلومترات لكل مليون سنة). [2]
تُستخدم هذه البيانات أيضًا لنمذجة معدلات هبوط الحوض . إن معرفة عمق صخرة المصدر الهيدروكربونية أسفل الطبقات التي تملأ الحوض تسمح بحساب العمر الذي مرت فيه صخرة المصدر عبر نافذة التوليد وبدأت فيه هجرة الهيدروكربون. نظرًا لأنه يمكن عادةً تحديد أعمار هياكل الفخاخ المتقاطعة من البيانات المغناطيسية الطبقية، فإن مقارنة هذه الأعمار ستساعد علماء جيولوجيا الخزانات في تحديد ما إذا كان من المحتمل وجود مسرحية في مصيدة معينة أم لا. [12]
غالبًا ما ترتبط التغيرات في معدل الترسيب التي تكشف عنها المغناطيسية الطبقية إما بالعوامل المناخية أو بالتطورات التكتونية في سلاسل الجبال القريبة أو البعيدة. غالبًا ما يمكن العثور على أدلة لتعزيز هذا التفسير من خلال البحث عن تغييرات دقيقة في تكوين الصخور في المقطع. غالبًا ما تُستخدم التغييرات في تكوين الحجر الرملي لهذا النوع من التفسير.
علم طبقات الأرض المغناطيسية في سيواليك
يمثل تسلسل نهر سيواليك (سمكه حوالي 6000 متر، عمره حوالي 20 إلى 0.5 مليون سنة) مثالاً جيدًا لتطبيق علم المغناطيسية الطبقية في حل الارتباك في السجلات القارية القائمة على الحفريات. [13]
انظر أيضا
- علم الطبقات الحيوية
- الكيمياء الطبقية
- كرونوستراتيغرافيا
- علم الطبقات الدائرية
- علم طبقات الأرض
- علم الطبقات التكتونية
- المغناطيسية القديمة
ملحوظات
- ^ أب Opdyke & Channell 1996، الفصل 5
- ^ abc Butler 1992، الفصل 9
- ^ Cohen, KM; Finney, S.; Gibbard, PL (2015), International Chronostratigraphic Chart (PDF) , International Commission on Stratigraphy.
- ^ Ogg 2020، ص 160 يلاحظ غموضًا محتملًا حيث "يشير Chron في الدليل الطبقي الدولي إلى تقسيم رسمي لمرحلة جيولوجية"
- ^ ab Marshak, Stephen, 2009, Essentials of Geology, WW Norton & Company, 3rd ed. ISBN 978-0393196566
- ^ ab Ogg 2020، ص161 الجدول 5.1
- ^ أوج 2020، ص161
- ^ Ogg 2020، الجدول 5.2 الانحرافات الجيومغناطيسية المسماة وتواريخ الاستقطاب الرئيسية للرباعي، الجدول 5.3: مسافات الشذوذ المغناطيسي البحري في التسلسل C ونموذج العمر
- ^ ab Ogg 2020، الجدول 5.4: مسافات الشذوذ المغناطيسي البحري في تسلسل M ومعايرة العمر
- ^ أوج 2020، ص164
- ^ ab Tauxe 1998، الفصل 3
- ^ رينولدز 2002
- ^ دينيل، ر؛ كورد، ر؛ تيرنر، أ (2006). "الطبقات الحيوية وتقسيم الاستقطاب المغناطيسي لتلال بابي، شمال باكستان: تسلسل نهري علوي من سيواليك (مرحلة بينجور) من البليوسين العلوي إلى البليستوسين السفلي" (PDF) . الجغرافيا القديمة، علم المناخ القديم، علم البيئة القديمة . 234 ( 2-4 ): 168-85 . doi :10.1016/j.palaeo.2005.10.008.
مراجع
- بتلر، روبرت ف. (1992). المغناطيسية القديمة: المجالات المغناطيسية إلى التضاريس الجيولوجية. نُشرت في الأصل بواسطة دار بلاكويل للنشر العلمي . رقم ISBN 978-0-86542-070-0. تم أرشفة النسخة الأصلية في 1999-02-18 . تم استرجاعها في 16 سبتمبر 2011 .
- Opdyke, Neil D.; Channell, James ET (1996). Magnetic Stratigraphy . Academic Press . ISBN 978-0-12-527470-8.
- توكس، ليزا (1998). مبادئ وممارسة المغناطيسية القديمة . دار النشر الأكاديمي كلوير . رقم ISBN 0-7923-5258-0.
- رينولدز، جيمس هـ. (2002). "المغناطيسية الطبقية تضيف بعدًا زمنيًا إلى تحليل الأحواض". مقالة البحث والاكتشاف رقم 40050. الجمعية الأمريكية لجيولوجيي البترول . تم الاسترجاع في 16 سبتمبر 2011 .
- Ogg, JG (2020). "Geomagnetic Polarity Time Scale" (PDF) . Geologic Time Scale 2020. 1 : 159– 192. doi : 10.1016/B978-0-12-824360-2.00005-X.
روابط خارجية
- الدليل الطبقي الدولي
