علم الطبقات التسلسلي

📅 آخر تحديث: ٢٦ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٦ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 1 صور
الموسوعة الحرة

علم الطبقات التسلسلي هو فرع من علم الطبقات يسعى إلى فهم الجيولوجيا التاريخية عبر الزمن من خلال تقسيم الرواسب الرسوبية وربطها بوحدات محددة بأسطح عدم توافق على نطاقات مختلفة. ويكمن جوهر هذه الطريقة في رسم خرائط الطبقات بناءً على تحديد الأسطح التي يُفترض أنها تمثل خطوطًا زمنية (مثل أسطح عدم التوافق السطحية ، وأسطح الفيضان القصوى)، مما يضع علم الطبقات في إطار زمني طبقي يسمح بفهم تطور سطح الأرض في منطقة معينة عبر الزمن. يُعد علم الطبقات التسلسلي بديلاً مفيدًا للنهج الليثوستراتيغرافي البحت ، الذي يركز فقط على التشابه التركيبي للوحدات الصخرية بدلاً من الأهمية الزمنية. وتكتسب أسطح عدم التوافق أهمية خاصة في فهم التاريخ الجيولوجي لأنها تمثل أسطح التعرية حيث توجد فجوة واضحة في السجل الجيولوجي. في المقابل، ضمن التسلسل، يجب أن يكون السجل الجيولوجي متصلاً وكاملاً نسبيًا، ومرتبطًا وراثيًا. [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ]

يشرح علماء الطبقات حدود التتابعات والوحدات الطبقية بشكل أساسي من خلال التغيرات في مستوى سطح البحر النسبي (مزيج من التغيرات العالمية في مستوى سطح البحر العالمي والهبوط الإقليمي الناتج عن الهبوط التكتوني والهبوط الحراري والهبوط الناجم عن الأحمال، حيث يتسبب وزن الرواسب المتراكمة والمياه في هبوط متساوي مع امتلاء الحوض الرسوبي). وتؤدي التغيرات الصافية الناتجة عن هذه القوى الرأسية إلى زيادة أو تقليل المساحة المتاحة لتراكم الرواسب في الحوض الرسوبي . ومن العوامل الثانوية المؤثرة معدل إمداد الرواسب إلى الحوض، والذي يحدد معدل امتلاء تلك المساحة. [ 5 ]

التطور التاريخي

يمكن تتبع أصول علم الطبقات التسلسلية إلى أعمال إل إل سلوس حول عدم التوافق بين المناطق في الدرع القاري لأمريكا الشمالية. وقد حدد سلوس ستة تسلسلات على امتداد الدرع تمثل مئات الملايين من السنين من تاريخ الأرض. [ 6 ] [ 7 ] [ 8 ]

في أواخر الستينيات، كان لدى سلوس عدد من الطلاب، أبرزهم بيتر فيل وروبرت ميتشوم وجون سانجري، الذين أنجزوا أطروحاتٍ تناولت دراسة الصخور الرسوبية البنسلفانية في الدرع القارية لأمريكا الشمالية، وأدركوا أن التغيرات العالمية في مستوى سطح البحر قد تكون مسؤولة عن العديد من عدم التوافقات واسعة الانتشار في تلك الصخور. وخلال مسيرتهم المهنية اللاحقة كباحثين علميين في قسم الأبحاث بشركة إكسون، كان فيل وميتشوم وآخرون روادًا في ممارسة علم الطبقات الزلزالية ، وهو التفسير الطبقي لملامح الانعكاس الزلزالي لفهم طبقات وتكوين الصخور الرسوبية في باطن الأرض باستخدام التصوير الصوتي. [ 9 ] [ 10 ]

أتاح ظهور علم الطبقات الزلزالية تحديد التتابعات التي تمثل فترات زمنية أقصر تتراوح مدتها بين عشرات الآلاف وبضعة ملايين من السنين، ومقارنة تاريخ التتابعات الطبقية حول العالم. وقد أدى ذلك بدوره إلى تنظيم علم التتابعات الطبقية وفهمه على نطاق واسع ليشمل دراسة الطبقات الصخرية المكشوفة على سطح الأرض.

خلال ثمانينيات القرن العشرين، أدى ذلك إلى ثورة في علم الطبقات الجيولوجية، استنادًا إلى تحديد الأسطح الفيزيائية الإقليمية التي تفصل الصخور الرسوبية إلى مجموعات تمثل فترات زمنية منفصلة ومتتابعة وأنماطًا يمكن التنبؤ بها لتاريخ ترسب الرواسب. [ 11 ] [ 12 ] [ 4 ] [ 3 ]

أسطح كبيرة

حدود التسلسل

تُعتبر حدود التتابعات أهم الأسطح. [ 13 ] تُعرَّف حدود التتابعات بأنها أسطح عدم توافق أو أسطح توافق مُرتبطة بها. تتشكل حدود التتابعات نتيجة لانخفاض مستوى سطح البحر. على سبيل المثال، غالبًا ما تملأ طبقات الحجر الرملي النهري متعددة الطبقات الوديان المحفورة التي تشكلت بفعل انخفاض مستوى سطح البحر المرتبط بحدود التتابعات. ترتبط الوديان المحفورة لحدود التتابعات جانبيًا بالمناطق بين الأنهار، وهي ترب قديمة تشكلت على هوامش الوديان المحفورة. لا ترتبط رواسب الوديان وراثيًا بأنظمة الترسيب الأساسية كما كانت تُعتقد سابقًا. هناك أربعة معايير تميز رواسب الوديان المحفورة عن أنواع أخرى من رواسب الحجر الرملي متعددة الطبقات: ارتباط واسع النطاق بسطح تآكل إقليمي عالي الارتفاع، وهو أكثر انتشارًا من قواعد التآكل للقنوات الفردية داخل الوادي؛ تعكس تجمعات السحنات تحولًا باتجاه الحوض في السحنات عند مقارنتها بالوحدات الأساسية؛ يؤدي التعرية في قاعدة الوادي إلى إزالة الطبقات الرسوبية السابقة والأحزمة البحرية، مما يُحدث فجوة زمنية. تُحفظ الوحدات المُزالة أسفل المناطق الواقعة بين الأنهار، مما يزيد من امتلاء القنوات وتكوين وحدات دقيقة الحبيبات باتجاه الأعلى، أو يُحدث تغييرات في طبيعة الأنظمة النهرية تعكس زيادة المساحة المتاحة. يمكن أن تكون أجسام الحجر الرملي المرتبطة بالأودية المنحوتة خزانات جيدة للهيدروكربونات . وقد وُجدت بعض المشاكل في ربط هذه الأجسام وتوزيعها. وقد ساهمت مبادئ علم الطبقات التسلسلي وتحديد الأسطح المهمة في حل بعض هذه المشاكل.

حدود التسلسل الجزئي

مع ذلك، تُعطى أهمية أقل لحدود التتابعات الجزئية، إلا أن هناك ما يشير إلى أن أسطح الفيضان التي تمثل حدود التتابعات الجزئية قد تكون أكثر امتدادًا جانبيًا، مما يترك أدلة أكثر من حدود التتابعات، نظرًا لأن السهل الساحلي يتميز بانحدار أقل من الجرف القاري الداخلي . [ 14 ] يمكن تمييز حدود التتابعات الجزئية من خلال الاختلافات في الخصائص الفيزيائية والكيميائية عبر السطح، مثل: ملوحة مياه التكوين، وخصائص الهيدروكربونات، والمسامية، وسرعات الموجات الانضغاطية، والمعادن. قد لا تشكل حدود التتابعات الجزئية حاجزًا أمام تراكم الهيدروكربونات، ولكنها قد تعيق التواصل الرأسي بين طبقات الخزان. بعد بدء الإنتاج، تعمل التتابعات الجزئية كوحدات تصريف منفصلة، ​​حيث تشكل أسطح الفيضان، التي تعلوها طبقات من الطين الصفحي أو طبقات متماسكة بالكربونات، حاجزًا أمام التواصل الرأسي بين طبقات الخزان. وقد ساهمت مبادئ علم الطبقات التتابعية في تحسين إمكانات الإنتاج بمجرد تحديد بنية الخزان على نطاق واسع وتحديد وحدات التصريف المنفصلة.

مسارات الأنظمة

تطور مفهوم وحدات النظام لربط أنظمة الترسيب المعاصرة. تشكل وحدات النظام تقسيمات فرعية في تسلسل. يتم تحديد أنواع مختلفة من وحدات النظام بناءً على نمط تراكم الطبقات، وموقعها في التسلسل، ومنحنى مستوى سطح البحر، وأنواع الأسطح الحدودية. [ 15 ]

  • يتشكل نظام الترسيب المنخفض ( LST) عندما يتجاوز معدل الترسيب معدل ارتفاع مستوى سطح البحر خلال المرحلة المبكرة من منحنى مستوى سطح البحر. ويحده من الأسفل سطح عدم توافق سطحي أو ما يقابله من سطح توافق، ومن الأعلى سطح تراجع أقصى.
  • تُحدَّد وحدة النظام المتجاوزة (TST) بسطح انحسار أقصى عند القاعدة وسطح فيضان أقصى عند القمة. تتشكل هذه الوحدات عندما يتجاوز معدل ارتفاع مستوى سطح البحر معدل الترسيب في منحنيات مستوى سطح البحر.
  • يحدث نظام ارتفاع مستوى سطح البحر (HST) خلال المرحلة الأخيرة من ارتفاع مستوى القاعدة، عندما ينخفض ​​معدل ارتفاع مستوى سطح البحر عن معدل الترسيب. في هذه الفترة، يتشكل ارتفاع مستوى سطح البحر، والذي يحده سطح الفيضان الأقصى عند القاعدة وسطح مركب عند القمة.
  • تتشكل أنظمة الترسيب التراجعية في الجزء البحري من الحوض أثناء انخفاض مستوى القاعدة. وتتشكل في الوقت نفسه عدم توافقات سطحية في الجانب البري من الحوض.

التسلسلات الجزئية وأنماط التراص

التتابع الجزئي هو سلسلة متجانسة نسبياً من الطبقات ومجموعات الطبقات، ذات صلة جينية، ومحددة بأسطح الفيضانات البحرية والأسطح المقابلة لها. ولا تكون أسطح الفيضانات التي تحدد التتابعات الجزئية بنفس حجم سطح التجاوز الإقليمي المرتبط بحدود التتابع.

يتم فصل التسلسلات الجزئية إلى أنماط تكديس:

يُقدّم كل نمط من أنماط التراكم معلومات مختلفة حول سلوك مساحة الإقامة، ويُعدّ المستوى النسبي أحد أهم العوامل المؤثرة فيه. لذا، يُشير النمط التصاعدي السريع إلى انخفاض مستوى سطح البحر، بينما يُشير النمط التراجعي السريع إلى ارتفاع سريع في مستوى سطح البحر، أما النمط التراكمي فيُشير إلى ارتفاع طفيف في مستوى سطح البحر.

مستوى سطح البحر عبر الزمن الجيولوجي

مقارنة بين عمليتي إعادة بناء لمستوى سطح البحر خلال الـ 500 مليون سنة الماضية. يوضح الشريط الأسود مقدار تغير مستوى سطح البحر خلال العصور الجليدية الرباعية؛ وهذا خلال الملايين القليلة الماضية من السنين، ولكن تم إزاحة الشريط إلى الماضي البعيد لتسهيل القراءة.

تغيرات مستوى سطح البحر عبر الزمن الجيولوجي . يوضح الرسم البياني على اليمين تفسيرين حديثين لتغيرات مستوى سطح البحر خلال حقبة الحياة الظاهرة ( الفانيروزويك) . يُمثل العصر الحديث على الجانب الأيسر، ويُشار إليه بالحرف N اختصارًا لـ "النيوجين" . تمثل الارتفاعات الزرقاء القريبة من تاريخ الصفر تغيرات مستوى سطح البحر المرتبطة بأحدث فترة جليدية ، والتي بلغت أقصى امتداد لها قبل حوالي 20,000 سنة . خلال هذه الفترة الجليدية، كان مستوى سطح البحر في العالم أقل بحوالي 98 مترًا (320 قدمًا ) مما هو عليه اليوم، وذلك بسبب تبخر كميات كبيرة من مياه البحر وترسبها على شكل ثلوج وجليد في الأنهار الجليدية في نصف الكرة الشمالي . عندما كان مستوى سطح البحر في العالم عند هذا المستوى المنخفض، تعرضت رواسب قاع البحر السابقة للتجوية الجوية ( التعرية بفعل الأمطار والصقيع والأنهار، وما إلى ذلك) ، وتشكل خط ساحلي جديد عند هذا المستوى الجديد، وأحيانًا على بعد أميال باتجاه حوض البحر من الخط الساحلي السابق إذا كان قاع البحر مائلًا بشكل طفيف.

اليوم، يشهد مستوى سطح البحر ارتفاعًا نسبيًا ضمن دورات العصر الجليدي الرباعي نتيجةً لذوبان الجليد السريع في نهاية العصر البليستوسيني وبداية العصر الهولوسيني . ويغمر خط الساحل القديم للعصر الجليدي الأخير حاليًا ما يقارب 120 مترًا من الماء. ورغم وجود جدل بين علماء الأرض حول ما إذا كنا نشهد حاليًا ارتفاعًا في مستوى سطح البحر، إلا أنه من المقبول عمومًا أن مستوى سطح البحر العالمي آخذ في الارتفاع.

في الماضي البعيد، كان مستوى سطح البحر أعلى بكثير مما هو عليه اليوم. خلال العصر الطباشيري (المشار إليه بالحرف K في الرسم البياني)، كان مستوى سطح البحر مرتفعًا لدرجة أن ممرًا مائيًا امتد عبر وسط أمريكا الشمالية من تكساس إلى المحيط المتجمد الشمالي .

تتكرر هذه التناوبات بين ارتفاع وانخفاض مستوى سطح البحر على فترات زمنية مختلفة. أصغر هذه الدورات يبلغ حوالي 20,000 عام، وتتوافق مع معدل ترنح محور دوران الأرض (انظر دورات ميلانكوفيتش )، ويُشار إليها عادةً باسم دورات "الرتبة الخامسة". أما الدورة الأكبر التالية ("الرتبة الرابعة") فتبلغ حوالي 40,000 عام، وتتوافق تقريبًا مع معدل تغير ميل محور الأرض بالنسبة للشمس ( كما شرحه ميلانكوفيتش). بينما تبلغ الدورة الأكبر التالية ("الرتبة الثالثة") حوالي 110,000 عام، وتتوافق مع معدل تذبذب مدار الأرض من بيضاوي إلى دائري. كما تُعرف دورات من رتب أدنى، ويبدو أنها ناتجة عن أحداث تكتونية للصفائح، مثل انفتاح أحواض محيطية جديدة نتيجة انقسام الكتل القارية.

شهدت الأرض مئات الدورات الجليدية المماثلة عبر تاريخها . وقد لاحظ علماء الأرض الذين يدرسون مواقع الرواسب الساحلية عبر الزمن (علماء الطبقات التسلسلية) عشرات التحولات المماثلة لخطوط السواحل باتجاه الأحواض، والتي ارتبطت بانتعاش لاحق. وفي بعض الحالات، يمكن ربط أكبر هذه الدورات الرسوبية حول العالم بدرجة عالية من الدقة.

العوامل الثلاثة المؤثرة على البنية الطبقية وتطور الدورة الرسوبية هي:

  • تغيرات مستوى سطح البحر الأوستاتيكية
  • معدل هبوط الحوض
  • إمدادات الرواسب.

مستوى سطح البحر العالمي هو مستوى سطح البحر بالنسبة إلى نقطة ثابتة، وهي مركز الأرض. أما مستوى سطح البحر النسبي فيُقاس بالنسبة إلى مستوى القاعدة، الذي يبدأ عنده التعرية ويبدأ عنده الترسيب. وتميل كل من تغيرات مستوى سطح البحر العالمي ومعدلات الهبوط إلى أن تكون دورات طويلة. ويُعتقد أن إمداد الرواسب يخضع إلى حد كبير للظروف المناخية المحلية، ويمكن أن يتغير بسرعة. وتؤثر هذه التغيرات في إمداد الرواسب المحلي على مستوى سطح البحر المحلي والنسبي، مما يُسبب دورات رسوبية محلية .

لا ترتبط دورات الترسيب الصغيرة والمحلية بتغيرات مستوى سطح البحر العالمية (الأوستاتيكية)، بل ترتبط أكثر بإمداد الرواسب للأحواض المجاورة التي تتغذى منها. على سبيل المثال، عندما كان التحول باتجاه الحوض (باتجاه المحيط) مع تقدم خطوط الساحل يحدث في منطقة بوك كليفس بولاية يوتا، كانت خطوط الساحل تتراجع أو تتقدم شمالًا في ولاية وايومنغ . تمثل دورات الترسيب هذه كمية الرواسب التي تتغذى بها الأحواض. في حالة التقدم البحري ، تكون كمية الرواسب التي تتغذى بها الأحواض أقل من معدل زيادة عمق المياه، وبالتالي يتحرك خط الساحل باتجاه اليابسة. أما في حالة التراجع البحري ، إذا كان عمق المياه يتناقص، يتحرك خط الساحل باتجاه البحر (باتجاه الحوض) ويتآكل خط الساحل السابق. يحدث تراجع خط الساحل أيضًا إذا كانت كمية الرواسب التي تتغذى بها الأحواض أكبر من قدرة خط الساحل على التآكل، مما يؤدي إلى تحرك خط الساحل باتجاه البحر. يُطلق على هذه العملية اسم الترسيب التدريجي. وتُشكل دورة الطبقات المترسبة خلال عمليات التقدم والتراجع المتكررة تسلسلاً ترسيبياً.

الأهمية الاقتصادية

يُعد علم الطبقات التسلسلية أداة أساسية في جيولوجيا البترول لاستكشاف النفط والغاز. [ 3 ] [ 4 ]

تُعدّ حدود التتابعات ذات أهمية اقتصادية بالغة، إذ تُسبب هذه التغيرات في مستوى سطح البحر تحولات جانبية كبيرة في أنماط ترسب رواسب قاع البحر . وتُؤدي هذه التحولات الجانبية في الترسيب إلى تكوين طبقات متناوبة من صخور ذات جودة عالية (رمال مسامية ونفاذة) وطبقات من طين ذي جودة أقل (قادرة على توفير "غطاء" للخزان لمنع تسرب أي هيدروكربونات متراكمة قد تكون هاجرت إلى الأحجار الرملية). ويبحث المنقبون عن الهيدروكربونات عن مواقع في العالم حيث تغطي الرمال المسامية والنفاذة صخور ذات نفاذية منخفضة، وحيث تكون الظروف مواتية لتكوّن الهيدروكربونات وهجرتها إلى هذه "المصائد".

انظر أيضاً

مراجع

  1. ↑ كاتونيانو، أوكتافيان (2022). مبادئ علم الطبقات التسلسلية (  الطبعة الثانية). سان دييغو: إلسيفير. ISBN 978-0-08-088513-1.
  2. ↑ إيمري، دومينيك؛ مايرز، كيث (1996). علم الطبقات التسلسلي . أكسفورد: بلاكويل ساينس. ISBN 978-0-632-03706-3.
  3. 1 2 3 فان واغنر، جيه سي؛ بوسامنتير، إتش دبليو؛ ميتشوم، آر إم جونيور؛ فيل، بي آر؛ سارج، جيه إف؛ لوتيت، تي إس؛ هاردنبول، جيه. (1988). "نظرة عامة على أساسيات علم الطبقات التسلسلية والتعريفات الرئيسية". منشور خاص لجمعية علماء الحفريات الاقتصادية وعلماء المعادن . 42 : 39-45 .
  4. 1 2 3 فان واغنر، جيه سي؛ ميتشوم، آر إم الابن؛ بوسامنتير، إتش دبليو؛ فيل، بي آر (1987). تفسير الطبقات الزلزالية باستخدام علم الطبقات التسلسلي: الجزء 2: التعريفات الرئيسية لعلم الطبقات التسلسلي . الجمعية الأمريكية لجيولوجيي البترول. الصفحات 11-14 . 
  5. ↑ "دليل إلكتروني لعلم الطبقات التسلسلية" . strata.uga.edu . مؤرشف من الأصل بتاريخ 1 أبريل 2022. تم الاطلاع عليه بتاريخ 5 أغسطس 2018 .
  6. ↑ سلوس، إل إل؛ كرومبين، دبليو سي؛ دابلز، إي سي (1949). "تحليل متكامل للطبقات الصخرية". مذكرات الجمعية الجيولوجية الأمريكية . 39 : 91-124 . doi : 10.1130/MEM39-p91 .
  7. ↑ سلوس، إل إل (1950). "الطبقات الجيولوجية في حقبة الحياة القديمة في منطقة مونتانا". نشرة الجمعية الأمريكية لجيولوجيي البترول . 34 : 425-451 .
  8. ↑ سلوس، إل إل (1963). "التتابعات في المناطق الداخلية من القارة القارية لأمريكا الشمالية". نشرة الجمعية الجيولوجية الأمريكية . 74 (2): 93. doi : 10.1130/0016-7606(1963)74 [ 93:SITCIO ] 2.0.CO ; 2 .
  9. ↑ فايل، بي آر؛ ميتشوم، آر إم؛ طومسون، إس. (1977). "علم الطبقات الزلزالي والتغيرات العالمية في مستوى سطح البحر، الجزء 3: التغيرات النسبية في مستوى سطح البحر الناتجة عن التراكب الساحلي". علم الطبقات الزلزالي - تطبيقات في استكشاف الهيدروكربونات . doi : 10.1306/M26490C5 . ISBN 978-1-6298-1205-2.
  10. ↑ فايل، بي آر؛ هاردنبول، جيه؛ تود، آر جي (1984). "عدم التوافقات الجوراسية، والتسلسل الزمني الطبقي، وتغيرات مستوى سطح البحر من خلال علم الطبقات الزلزالي وعلم الطبقات الحيوية". العصر الجوراسي في حافة الخليج . doi : 10.5724/gcs.84.03.0347 . ISBN 978-1-944966-02-7.
  11. ↑ بيرغ، أورفيل روجر؛ وولفرتون، دونالد ج. (1985). علم الطبقات الزلزالي II: منهج متكامل لاستكشاف الهيدروكربونات . doi : 10.1306/M39449 . ISBN 0-89181-316-0.
  12. ↑ كروس، تي. أ.؛ ليسنجر، إم. أ. (مايو 1988). "علم الطبقات الزلزالي". المراجعة السنوية لعلوم الأرض والكواكب . 16 (1): 319-354 . رمز Bibcode : 1988AREPS..16..319C . doi : 10.1146/annurev.ea.16.050188.001535 .
  13. ↑ هامبسون، جي جي، ديفيز، إس جي، إليوت، تي ، فلينت، إس إس، وستولهوفن، إتش. 1999. أجسام الحجر الرملي المملوءة في الوديان المتشعبة في طبقات دلتاوية نهرية من العصر الكربوني العلوي: التعرف عليها وتوصيف مكامنها، ونظائرها في بحر الشمال الجنوبي. في: جيولوجيا البترول في شمال غرب أوروبا: وقائع المؤتمر الخامس. (تحرير فليت، إيه جيه، وبولدي، إس إيه آر). الجمعية الجيولوجية، لندن. 771-788.
  14. ↑ براينت، أيداهو، 1996. تطبيق القياسات الفيزيائية لتقييد نماذج الطبقات التسلسلية على نطاق الخزان. في: هاول، جيه إيه وأيتكن، جيه إف (محرران). علم الطبقات التسلسلي عالي الدقة: الابتكارات والتطبيقات. منشور خاص لجمعية الجيولوجيا 104. 51-64
  15. ↑ كاتونينو، أوكتافيان (2003). علم الطبقات التسلسلي للأنظمة الفتاتية . سانت جونز، نيوفاوندلاند: الجمعية الجيولوجية الكندية. ISBN 0-919216-90-0.

للمزيد من القراءة

  • موسوعة التسلسل الطبقي الموثوقة على الإنترنت من جمعية SEPM، وهي جمعية علمية كانت منشوراتها أساسية في تعريف التسلسل الطبقي.
  • دليل إلكتروني لعلم الطبقات التسلسلية من إعداد مختبر علم الطبقات بجامعة جورجيا.
  • موقع USC's Sequence Stratigraphy Web هو مورد تعليمي واسع النطاق على الإنترنت
  • رسم بياني لمستوى سطح البحر خلال الـ 140,000 سنة الماضية (يمكن اعتبار الرتب المختلفة للدورية بمثابة ثرثرة ذات تردد أعلى على دورة غير متماثلة بشكل عام. تاريخ اليوم موجود على الجانب الأيمن من هذا الرسم البياني.)