قياس الزمن فى الجيولوجيا

قسم: علم الجيولوجيا محمود الاسوانى - 10 يوليو, 2017

التقدير الشجري

  • يستخدم لتقدير الأعمار الحديثة . وخاصة في الأخشاب المتحجرة .
  • تعتمد على عدد وعرض وكثافة حلقات النمو في الأشجار .
  • تمكننا من تحديد العمر والاستدلال على المناخ وطول اليوم من خلال السمك وكثافة الحلقات .
  • حلقات النمو لجذوع الشجر قد تكون كبيرة الحجم وتعبر عن النمو الربيعي وقد تكون صغيرة الحجم وتعبر عن النمو الصيفي .

التقدير بالرواسب

  • تعتمد على معدل الترسيب في فترة زمنية محددة .
  • من خلال السمك يمكن معرفة معدل الترسيب ” في البحار أو الأنهار الحديثة “.
  • يمكن أن تستخدم لتقدير أعمار رواسب مماثلة قديمة بقياس سمكها ثم يقسم على سمك الرواسب في السنة الواحدة .
  • عيوب هذه الطريقة : نتائجها غير دقيقة .
  1. احتمال الترسيب بمعدلات أكبر أو اصغر مما هو عليه حديثا .
  2. احتمال حدوث تعرية لمل قد ترسب من قبل .

الرقائق الحولية

  • هي رواسب تنتج من التغير السنوي في ظروف الترسيب .
  • لا توجد في الرواسب الحديثة فقط وإنما يلاحظ امتدادها عبر الزمن الجيولوجي .
  • من الأمثلة عليها : رقائق الحولية للجليديات  التي تنتج من توالي تجمد وانصهار الجليد .
  • في فترات انصهار الجليد ينتج فتات خشن مكونا رقيقة لأسفل ثم يتجمد الماء وتتوقف إضافة المواد الخشنة ليبدأ في تجمع فتات ناعم لأعلى وعند بدأ دورة انصهار جديدة يتغطى الفتات الناعم بالفتات الخشن .
  • وهكذا تتكون الرقيقة الواحدة مكونة من جزءين أحدهما خشن الحبيبات فاتح اللون يغطيه جزء ذو حبيبات ناعمة بلون داكن
  • استخدمت لتقدير أعمار صخور يعود عمرها إلى أكثر من عشرين ألف سنة من الآن .
  • الطرائق الإشعاعية : (   عمر الأرض 4600 مليون سنة )  .
  • تم اكتشاف ظاهرة الإشعاع عام 1898م على يد مدام كوري .
  • تعتمد الطرائق الإشعاعية على الانحلال النووي للعناصر المشعة .
  • العنصر المشع : هو عنصر غير مستقر تنطلق منه طاقة إشعاعية   لكي يصل إلى حالة الاستقرار  ويحدث ذلك من خلال سلسلة للتحلل .
  • ينتج الإشعاع الطبيعي لعنصر معين من عدم ثبات التركيب النووي لنظير أو أكثر من نظائره .

أنواع الانحلال النووي

نوع الانحلال العدد الكتلي العدد الذري مميزة هامة
انبعاث أشعة جاما لا تغيير لا تغيير موجات كهرومغناطيسية ذات طول موجي قصير جدا.
انبعاث جسيمات إلفا انخفاض بمقدار 4 أعداد ينخفض بمقدار عددين يحدث في حالة النوى الكبيرة جدا التي تكون غير ثابتة لكبر حجمها وكتلتها .
انبعاث جسيمات بيتا لا تغيير زيادة  بمقدار عددا واحدا هي الكترونات حبيسة وتوجد في النيترونات التي يمكن أن تتحول إلى بروتونات ذات شحنة موجبة
اكتساب ألكترون لا تغيير نقصان بمقدار عددا واحدا يكتسب البروتون الكترونا ليحول إلى نيوترونا

سلاسل التحول

  • عدة مراحل للتحول النووي للوصول إلى حالة الثبات مثل اليورانيوم (238) يمر بثماني مرات ليفقد جسيمات الفا وست مرات ليفقد جسيمات بيتا ليصبح رصاص (206) مستقرا .
  • مرحلة واحدة : مثل الكربون (14) الذي يفقد جسيم بيتا ليصبح نيتروجينا مستقر ز
  • علل : لا يتغير معدل انحلال النظائر المشعة مهما تغيرت الظروف الفيزيائية والكيميائية لأنه لا يتأثر بعوامل الضغط والحرارة .
  • فترة نصف العمر: الفترة الزمنية اللازمة لانحلال نصف مادة  العنصر  المشع إلى عنصر مستقر  .

مميزات فترة عمر النصف

  1. ثابتة لكل عنصر .لا تعتمد على الكمية الأصلية للعنصر عند بداية الانحلال .
  2. النسبة المئوية لعدد ذرات العنصر المشع دون انحلال هي نسبة ثابتة وتساوي( 50 ) .
  3. تتراوح بين جزء من الألف من الثانية إلى عدة آلاف الملايين من السنين.

سمات عامة حول ذرة العنصر المشع

  • العدد الفعلي من ذرات العنصر المشع ” المتبقي ” يتناقص بمرور الزمن نتيجة الإشعاع  بينما يزيد  عدد ذات العنصر المستقر   .
  • النسبة المئوية لعدد ذات العنصر المشع ” المتبقي ” في العينة دون انحلال تقل كلما زاد  العمر المطلق للعينة نتيجة الإشعاع  والعكس بالنسبة للعنصر المستقر .
  • جدول  يوضح النسبة المئوية لعدد ذرات العنصر المشع المستقرة  والنسبة المئوية لعدد ذرات العنصر المشع المتبقية دون انحلال وعدد فترات عمر النصف والنسبة بين كتلة العنصر المشع إلى كتلة العنصر المستقر الناتج عن التحلل .
النسبة المئوية لعدد ذرات العنصر المستقر النسبة المئوية  للعنصر المشع عدد فترات عمر النصف  النسبة بين كتلة العنصر المشع إلى كتلة العنصر المستقر الناتج عن التحلل
100% 0 0
50% 50% 1 1:1
75% 25% 2 3:1
87,5% 12,5% 3 7:1
93,75% 6،25% 4 15:1
96,875% 3,125% 5 31:1
تزداد تتناقص

طرائق إشعاعية أخرى

 طريقة الكربون 14

  •   تستخدم لتقدير أعمار قصيرة نسبيا : علم  الآثار و المحيطات و التربة  .
  •  نسبة الكربون 12 ( المستقر ) إلى الكربون 14 (الغير ثابت و المشع) في الغلاف الجوي و المحيطات  هي نسبة ثابتة.
  • من عيوب هذه الطريقة :     فترة العمر للكربون  قصيرة : 5730 سنة . والفترة التي يقيسها تصل ما بين 100 سنة و 50000 سنة .
  • تبنى الكائنات الحية في المحيطات هياكلها أو صدفتها من كربونات الكالسيوم مستخدمة الكربون بنوعيه ونفس النسبة السائدة في ماء المحيط . ومنذ اللحظة التي يموت فيها الكائن الحي فإنه لا يستطيع أن يغير في نسبة نظيري الكربون فتبدأ نسبة الكربون 14 في النقصان لأنه ينحل متحولا إلى الكربون 12 المستقر .
  • كلما زادت الفترة الزمنية بعد الموت قلت نسبة الكربون 14 .

طريقة البوتاسيوم – أرجون

  • يتحلل البوتاسيوم إلى غاز الأرجون و يقاس الزمن بقياس نسبة الأرجوان داخل المعدن.
  • من عيوب هذه الطريقة تحرر غاز الأرجون عند تعرضه للهواء  وبالتالي فإن العمر المقدر يكون أقل من المتوقع.
  • أو تحرره عند تسخينه  إلى درجة حرارة أكثر من 125 مئوية   .
  •   فترة نصف عمر البوتاسيوم يساوي  1300  مليون سنة و تستعمل لتقدير أعمار صخور تصل ما بين 10000 سنة و 4500 مليون سنة .

  طريقة الروبيديوم – استرونشيوم

  •  تعتمد على تحلل الروبيديوم – 87 المشع بواسطة خروج جسيمات بيتا  إلى استرونشيوم – 87 .
  •  لا يتأثر بالتعرض للهواء او التسخين .
  • فترة نصف العمر للروبيديوم حوالي 4700 مليون عام   فترته الزمنية ( 10مليون سنة إلى 4500 مليون سنة)

    طرائق  الرصاص

  • تعتمد على تحلل العناصر المشعة طويلة  عمر النصف   مثل اليورانيوم – 238 الذي يتحلل إلى رصاص –206  واليورانيوم 235 والذي يتحلل الى لينتج 207 . واخيرا الثوريوم 232 الذي ينتج الرصاص 208 .
  • التفاعلات لهذه العناصر تتم عن طريق انبعاث جسيمات الفا وبالتالي فان نسبة الرصاص 207 و 208 هي مقياس مزوج للعمر .
  •  تصلح لقياس أعمار صخور ما قبل الكمبري او تقدير عمر الأرض .
  • فترة نصف العمر لليورانيوم 238 تساوي 4,6 ألف مليون  سنة .

صعوبات التأريخ بالطرائق الإشعاعية

  • العناصر المشعة ليست موزعة بانتظام في صخور القشرة الأرضية وبالتالي لا توجد في كل الصخور المراد قياس عمرها .
  • طرائق التحليل تتفاوت دقة ومنهجا وبالتالي تختلف النتائج من دارس لآخر ز
  • معدلات الانحلال الإشعاعي ( عمر النصف) لم تحسب بعد كلها لجميع العناصر المشعة ز
  • نواتج الانحلال الإشعاعي من النظائر غير المشعة (المستقرة) قد تتعرض للنقص بفعل التجوية أو المياه الجارية.
  • المعادن المشعة قد تتأثر بعوامل التحول من الحرارة الشديدة والضغط وعليه فأن تأريخ الصخور المتحولة يواجه بعض

الصعوبات في التقدير

تأريخ الصخور الرسوبية بالطرائق الإشعاعية لا يتم الا نادرا . علل : لان عمر الحبيبات للنظائر المشعة في هذه الصخور لا تمثل عمر الصخر الرسوبي لأنها قد تم تجويتها من صخور أخرى ذات أعمار مختلفة .

شارك هذه المقالة
مضمون قد يهمك
أضف تعليقا

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها بـ *

error: