علم تحديد عمر الرماد البركاني

📅 آخر تحديث: ٣١ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٣١ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 2 صور
الموسوعة الحرة
طبقات التيفرا في جنوب وسط أيسلندا . الطبقة السميكة ذات اللون الفاتح على مستوى يدي عالم البراكين هي التيفرا الريوليتية من هيكلا .
جيولوجي يشرح أهمية علم تحديد عمر الرماد البركاني للطلاب في موقع ميداني في أيسلندا .

علم تحديد عمر الرماد البركاني هو تقنية جيولوجية زمنية تُستخدم لتحديد تواريخ التسلسلات والأحداث الأثرية والجيولوجية والبيئية القديمة من خلال موقعها بين الطبقات العليا والسفلى من الرماد البركاني (المقذوفات البركانية) ذات التاريخ المعروف، ولربط هذه التسلسلات والأحداث في مواقع منفصلة ضمن الطبقات نفسها. تقوم هذه التقنية على فرضية أن كل حدث بركاني يُنتج "أفقًا من الرماد البركاني"، وهو طبقة من الرماد ذات "بصمة" كيميائية فريدة تسمح بتحديد الرواسب في جميع أنحاء المنطقة المتأثرة بالتساقط. وبالتالي، بمجرد تحديد تاريخ الحدث البركاني بشكل مستقل، يعمل أفق الرماد البركاني كعلامة زمنية. وهو شكل من أشكال تقنية علم الطبقات الجيولوجية الأساسية .

تتمثل المزايا الرئيسية لهذه التقنية في سهولة تحديد طبقات الرماد البركاني في العديد من الرواسب، وترسب طبقات التيفرا بشكل فوري تقريبًا على مساحة جغرافية واسعة. وهذا يعني أنها توفر طبقات مرجعية زمنية دقيقة يمكن استخدامها للتحقق من صحة تقنيات التأريخ الأخرى أو تأكيدها، وربط التسلسلات المتباعدة جغرافيًا في تسلسل زمني موحد يربط بين التسلسلات والأحداث المناخية. وينتج عن ذلك " تأريخ مكافئ للعمر ". [ 1 ]

يتطلب تحديد عمر الرماد البركاني بدقة عالية تحديدًا دقيقًا للبصمة الجيوكيميائية (عادةً باستخدام مجهر إلكتروني دقيق ). [ 2 ] ومن التطورات الحديثة الهامة استخدام تقنية LA-ICP-MS (أي الاستئصال بالليزر ICP-MS ) لقياس وفرة العناصر النزرة في شظايا الرماد البركاني الفردية. [ 3 ] إحدى المشكلات في تحديد عمر الرماد البركاني هي إمكانية تغير التركيب الكيميائي للرماد البركاني بمرور الوقت، على الأقل بالنسبة للرماد البركاني البازلتي . [ 4 ] بعض طبقات الرماد البركاني واستخدام تقنيات موجهة بالزركون أكثر فائدة من غيرها في ربط الطبقات على مساحات واسعة وتحديد تفاصيل الثوران. [ 5 ] على سبيل المثال، غالبًا ما تؤدي الطبيعة الانفجارية للثورات الريوليتية إلى انتشار أوسع، كما أن ارتفاع محتوى البوتاسيوم في الريوليت يسمح بتحديد زمني أكثر دقة، ويؤثر موقع الرواسب على احتمالية تغيرها الكيميائي بعد ترسبها. [ 5 ] قد تسمح تقنيات الزركون المطبقة على الرماد البركاني وعينات أخرى من نفس الثوران بفهم أفضل لمصادر الصهارة، وأوقات بقاء الصهارة، والظروف الجيوكيميائية لتكوين الصهارة، وذلك من خلال تحديد تاريخ ليس فقط الثوران نفسه، بل أيضاً متى تطورت الصهارة لأول مرة بشكل منفصل، أو متى اندمجت مع صخور أخرى. [ 5 ]

تاريخ التخصص

يبدو أن مصطلح "علم تحديد عمر الرماد البركاني" قد استُخدم من قِبل سيغوردور ثورارينسون في وقت مبكر من عام 1944. [ 6 ] وكانت نقطة التحول الرئيسية في تأسيس هذا المجال العلمي، الذي تطور ليصبح منهجًا جيولوجيًا فريدًا، في عام 1961، بعد أن أدى اقتراحٌ قدمه ثورارينسون، بقيادة باحثين يابانيين من بينهم البروفيسور كونيو كوباياشي، إلى إنشاء فريق علمي دولي. وقد سبق ذلك الكثير من العمل، لكنه كان محدودًا بالتقنيات المتاحة آنذاك في علم الجيولوجيا. وقد نتج عن ذلك عدم ربط تكوينات الرماد البركاني ببعضها البعض، وتحديد أوقات غير دقيقة لا يمكن ربطها بالأحداث، على سبيل المثال، بالآثار العالمية.

بدأت الدراسات التي تُعرف اليوم باسم دراسات الرماد البركاني الخفي في عينات قاع البحر في أربعينيات القرن العشرين، لكن كريستر بيرسون في الدول الاسكندنافية كان أول من نشر مقالات في هذا المجال في ستينيات القرن العشرين. [ 6 ] وكان أندرو دوغمور في عام 1989 أول من استخدم المنهجية المنهجية الحديثة. [ 6 ] ومنذ ذلك الحين، استهدف الباحثون السجلات الطبقية للخث ، ورواسب البحيرات، وعينات الجليد، والرواسب البحرية، والتربة اللوسية ، وأرضيات الكهوف والملاجئ الصخرية أو الصواعد، بالإضافة إلى رواسب الانفجارات البركانية المعاصرة. [ 6 ]

تم تحديد طبقات التيفرا المبكرة مع طبقة ساكسونارفاتن (أصلها أيسلندي، حوالي 10.2 ألف سنة قبل الحاضر )، والتي شكلت طبقة في أواخر العصر ما قبل البوريالي في شمال أوروبا، ورماد فيد (أصله أيسلندي أيضًا، حوالي 12.0 ألف سنة قبل الحاضر)، وتيفرا بحيرة لاخر (في حقل إيفل البركاني، حوالي 12.9 ألف سنة قبل الحاضر). تشمل البراكين الرئيسية التي استُخدمت في الدراسات التيفروكرونولوجية بركان فيزوف ، وهيكلا، وسانتوريني . قد تترك الأحداث البركانية الصغيرة أيضًا بصمتها في السجل الجيولوجي : يُعد بركان هايز مسؤولاً عن سلسلة من ست طبقات رئيسية من التيفرا في منطقة خليج كوك في ألاسكا. توفر طبقات التيفرا فحصًا متزامنًا يمكن من خلاله ربط عمليات إعادة بناء المناخ القديم التي يتم الحصول عليها من السجلات الأرضية، بما في ذلك دراسات حبوب اللقاح الأحفورية ( علم حبوب اللقاح )، من الطبقات الرسوبية في رواسب البحيرات أو من الرواسب البحرية وسجلات لب الجليد ، وتوسيع حدود التأريخ بالكربون-14 .

كان سيغوردور ثورارينسون رائدًا في استخدام طبقات التيفرا كعلامات مرجعية لتحديد التسلسل الزمني، حيث بدأ بدراسة الطبقات التي عثر عليها في موطنه أيسلندا. [ 7 ] ومنذ أواخر التسعينيات، أحدثت التقنيات التي طورها كريس إس إم تورني وآخرون لاستخراج طبقات التيفرا غير المرئية بالعين المجردة ("التيفرا الخفية") [ 8 ] ثورة في تطبيق علم تحديد التسلسل الزمني للرماد البركاني. تعتمد هذه التقنية على الفرق بين الكثافة النوعية لشظايا التيفرا الدقيقة ومصفوفة الرواسب المحيطة بها. وقد أدت إلى أول اكتشاف لرماد فيد في بريطانيا العظمى، وفي السويد، وهولندا ، وبحيرة سوبنسي السويسرية، وفي موقعين على برزخ كاريليا في بحر البلطيق الروسي. كما كشفت عن طبقات رماد لم تكن مكتشفة من قبل، مثل طبقة بوروبول تيفرا التي اكتُشفت لأول مرة في شمال اسكتلندا ، والتي يعود تاريخها إلى حوالي 14.4 سنة قبل الميلاد. [ 8 ] آفاق الميكروتيفرا ذات الجيوكيمياء المكافئة من جنوب السويد ، والتي يعود تاريخها إلى 13900 سنة كارياكو قبل الحاضر [ 9 ] ومن شمال غرب اسكتلندا، والتي يعود تاريخها إلى 13.6 ألف سنة تقويمية قبل الحاضر. [ 10 ]

منذ عام 2010، بُني نموذج العمر البايزي على أساس 14 محسّنة باستمرارتستمر منحنيات معايرة الكربون المشع وغيرها من البيانات المتعلقة بالعمر، مثل التأريخ المزدوج للزركون، في تحديد التسلسل الزمني للرماد البركاني بشكل أفضل. [ 6 ]

مراجع

  1. ↑ لوي، دي جيه؛ ألوواي، بي في (2015). رينك، دبليو جيه وتومسون، جيه دبليو (محرران). علم تحديد عمر الرماد البركاني، في: موسوعة أساليب التأريخ العلمي . سبرينغر، دوردريخت. ص 783-799 . ISBN  978-94-007-6303-6.
  2. ↑ سميث، دي جي دبليو؛ ويستجيت، جيه إيه (1969). "تقنية المسبار الإلكتروني لتوصيف الرواسب البركانية الفتاتية". رسائل علوم الأرض والكواكب . 5 : 313-319 . Bibcode : 1968E & PSL...5..313S . doi : 10.1016/S0012-821X(68)80058-5 .
  3. ↑ بيرس، ن. ج. ج.؛ إيستوود، و. ج.؛ ويستجيت، ج. أ.؛ بيركنز، و. ت. (2002). "تركيب العناصر النزرة في شظايا زجاجية مفردة في الرماد البركاني المينوي البعيد من جنوب غرب تركيا". مجلة الجمعية الجيولوجية، لندن . 159 (3): 545-556 . Bibcode : 2002JGSoc.159..545P . doi : 10.1144/0016-764901-129 . S2CID 129240868 . 
  4. ↑ بولارد، أ.م.؛ بلوكلي، س.ب.إ.؛ وارد، ك.ر. (2003). "التغير الكيميائي للرماد البركاني في بيئة الترسيب". مجلة علوم العصر الرباعي . 18 (5): 385-394 . Bibcode : 2003JQS....18..385P . doi : 10.1002/jqs.760 . S2CID 140624059 . 
  5. بانيك ، تي جيه؛ كارلي، تي إل؛ كوبل، إم إيه؛ هانشار، جيه إم؛ دود، جيه بي؛ كاسال، جي إم؛ ماكغواير (2021). " العمليات الصهارية في بركان سنايفيل، أيسلندا، مقيدة بأعمار الزركون والنظائر والعناصر النزرة" . الكيمياء الجيولوجية، الجيوفيزياء، الجيولوجيا النظامية . 22 (3) e2020GC009255. Bibcode : 2021GGG....2209255B . doi : 10.1029/2020GC009255 .الأقسام : 1- مقدمة، 2- الوضع الجيولوجي والخلفية
  6. 1 2 3 4 5 لوي، ديفيد جيه؛ أبوت، بيتر إم؛ سوزوكي، تاكيهيكو؛ جنسن، بريتا جيه إل (2022). "دراسات التيفرا العالمية: دور وأهمية مجموعة أبحاث التيفرا الدولية "لجنة التيفروكرونولوجيا" في أول 60 عامًا من عمرها" . تاريخ علوم الفضاء الجيولوجي . 13 (2): 93-132 . Bibcode : 2022HGSS...13...93L . doi : 10.5194/hgss-13-93-2022 . hdl : 10289/15024 .
  7. ↑ ألوواي وآخرون (2007)
  8. 1 2 تورني، سي إس إم؛ هاركنس، دي دي؛ لوي، جيه جيه (1997). "استخدام طبقات الرماد البركاني الدقيقة لربط تتابعات رواسب البحيرات في أواخر العصر الجليدي في اسكتلندا". مجلة علوم العصر الرباعي . 12 (6): 525-531 . Bibcode : 1997JQS....12..525T . doi : 10.1002/(SICI)1099-1417(199711/12)12:6 < 525::AID-JQS347 > 3.0.CO ; 2-M .
  9. ↑ ديفيز، إس إم؛ وولفارث، بي؛ ويستغارد، إس؛ أندرسون، إم؛ بلوكلي، إس؛ بوسنرت، جي (2004). "هل وُجدت طبقتان من رماد بوروبول البركاني خلال الفترة الجليدية المتأخرة المبكرة: دلالات على علم تحديد عمر الرماد البركاني؟". مجلة مراجعات علوم العصر الرباعي . 23 ( 5-6 ): 581-589 . Bibcode : 2004QSRv...23..581D . doi : 10.1016/j.quascirev.2003.11.006 .
  10. ↑ رانر، بي إتش؛ ألين، جيه آر إم؛ هانتلي، بي. (2005). "طبقة رماد خفي جديدة من العصر الهولوسيني المبكر من شمال غرب اسكتلندا" . مجلة علوم العصر الرباعي . 20 (3): 201-208 . رمز Bibcode : 2005JQS....20..201R . doi : 10.1002/jqs.910 . S2CID 126677732 . 

مصادر

  • ألوواي بي في، لارسن جي، لو دي جي، شين بي إيه آر، ويستجيت جي إيه (2007). "علم تحديد عمر الرماد البركاني"، موسوعة علوم العصر الرباعي (المحرر - إلياس إس إيه) 2869-2869 (إلسيفير).
  • ديفيز، إس إم؛ ويستغارد، إس؛ وولفارث، بي. (2003). "توسيع نطاق طبقة بوروبول البركانية لتشمل الدول الاسكندنافية والكشف عن طبقات بركانية جديدة من العصر الهولوسيني المبكر". مجلة أبحاث العصر الرباعي . 59 (3): 345-352 . رمز Bibcode : 2003QuRes..59..345D . doi : 10.1016/S0033-5894(03)00035-8 . S2CID 59409634 . 
  • دوغمور، أندرو؛ بوكلاند، بول (1991). "علم تحديد عمر الرماد البركاني وتآكل التربة في أواخر العصر الهولوسيني في جنوب أيسلندا". التغير البيئي في أيسلندا: الماضي والحاضر . علم الجليد وجيولوجيا العصر الرباعي. المجلد  7. الصفحات 147-159 . doi : 10.1007/978-94-011-3150-6_10 . ISBN  978-94-010-5389-1.
  • كينان، دوغلاس ج. (2003). "الرماد البركاني المستخرج من لب الجليد GRIP ليس من ثيرا" (ملف PDF) . الكيمياء الجيولوجية، الجيوفيزياء، الجيولوجيا النظامية . 4 (11) 2003GC000608: 1097. Bibcode : 2003GGG.....4.1097K . doi : 10.1029/2003GC000608 .
  • Þórarinsson S. (1970). "Tephrochronology in medieval Iceland", Scientific Methods in Medieval Archaeology (ed. R. Berger) 295–328 (Berkeley: University of California Press).