บทที่ 4 ธรณีประวัติ
อายุทางธรณีวิทยา
อายุทางธรณีวิทยา เป็นอายุที่เกี่ยวกับการเกิดของโลก ทุกอย่างที่อยู่ใต้ผิวดินจะเกี่ยวข้องกับธรณีวิทยาทั้งสิ้น จึงต้องมีการให้อายุ เพื่อลำดับขั้นตอน เหตุการณ์ ว่าหิน แร่ ซากดึกดำบรรพ์ที่พบใต้ผิวโลก (จากการเจาะสำรวจ) หรือโผล่บนดินเกิดในช่วงใด เพื่อจะได้หาความสัมพันธ์ และเทียบเคียงกันได้ มีหน่วยเป็นล้านปี อายุทางธรณีวิทยานอกจากเป็นตัวเลขแล้ว ก็มีชื่อเรียกด้วย ซึ่งส่วนใหญ่ก็จะใช้ชื่อตามชื่อสถานที่ทางภูมิศาสตร์ที่มีการพบซากดึกดำบรรพ์
การศึกษาหาอายุทางธรณีวิทยา
หาได้ 2 ลักษณะ คือ มี 2 ลักษณะ คือ
1. อายุเทียบสัมพันธ์หรืออายุเปรียบเทียบ (Relative age) คือเป็นช่วงระยะเวลาอายุทางธรณีวิทยาโดยศึกษาจากชั้นหิน หรือการลำดับชั้นหิน ลักษณะทางธรณีวิทยา หรือเหตุการณ์ทางธรณีวิทยาอื่นๆ โดยเมื่อนำมาเปรียบเทียบสัมพันธ์ซึ่งกันและกัน กับดัชนีต่างๆ รายงานวิชาการอื่นๆ ที่พบในชั้นหิน เช่น หาจากซากดึกดำบรรพ์ต่างๆ ที่พบอยู่ในหิน ว่าเป็นสกุลและชนิดใด เป็นต้น ซึ่งศาสตร์นี้ต้องอาศัยการสั่งสมประสบการณ์และความเชี่ยวชาญสูง ซึ่งแทนที่จะบ่งบอกเป็นจำนวนปี แต่การบอกอายุของหินแบบนี้กลับบอกได้แต่เพียงว่า สิ่งไหนเกิดก่อนหรือหลัง อายุแก่กว่าหรืออ่อนกว่าหิน หรือซากดึกดำบรรพ์ อีกชุดหนึ่งเท่านั้น โดยอาศัยตำแหน่งการวางตัวของหินตะกอนเป็นตัวบ่งบอก( Index fossil) เป็นส่วนใหญ่ เพราะชั้นหินตะกอนแต่ละขั้นจะต้องใช้ระยะเวลาช่วงหนึ่งที่จะเกิดการทับถม เมื่อสามารถเรียงลำดับของหินตะกอนแต่ละชุดตามลำดับก็จะสามารถหาเวลาเปรียบเทียบได้ และจะต้องใช้หลักวิชาการทางธรณีวิทยา(Stratigraphy)ประกอบด้วย
การศึกษาเวลาเปรียบเทียบโดยอาศัยหลักความจริง มี อยู่ 3 ข้อคือ
1.1 กฎการวางตัวซ้อนกันของชั้นหินตะกอน (Law of superposition) ถ้าหินตะกอนชุดหนึ่งหรือหินอัคนีผุไม่ถูกพลิกกลับ (Overturn) โดยปรากฏการณ์ทางธรรมชาติแล้ว ส่วนบนสุดของหินชุดนี้ย่อมจะมีอายุอ่อนหรือน้อยที่สุด และส่วนล่างสุดย่อมจะมีอายุแก่ที่สุดหรือมากกว่าเสมอ
1.2 กฎของความสัมพันธ์ในการตัดผ่านชั้นหิน (Law of cross-cutting relationship) กล่าวคือ หินที่ตัดผ่านเข้ามาในหินข้างเคียง ย่อมจะมีอายุน้อยกว่าหินที่ถูกตัดผ่านเข้ามา
1.3 การเปรียบเทียบสหสัมพันธ์ของหินตะกอน (Correlation of sedimentary rock) ศึกษาเปรียบเทียบหินตะกอนในบริเวณที่แตกต่างกันโดยสามารถเปรียบเทียบได้โดยอาศัยใช้ลักษณะทางกายภาพ เช่น
1.3.1 ใช้ลักษณะทางกายภาพโดยอาศัยชั้นหินหลักหรือคีย์เบด (Key bed) ซึ่งเป็นชั้นหินที่กำหนดได้สะดวกง่ายดาย โดยมีลักษณะเด่นเฉพาะบางประการตัวของมันเอง เช่น ซากพืช สัตว์ เป็นต้น และชั้นหินหลักนี้ ถ้าพบที่ไหนในบริเวณที่ต่างกันก็จะมีอายุหรือช่วงเวลาที่เกิดเท่ากันหรือใกล้เคียงกัน สามารถบ่งบอกจดจำได้อย่างถูกต้องถึงว่าชั้นหินที่วางตัวอยู่ข้างบนและข้างล่างของคีย์เบดจะมีลักษณะแตกต่างกันออกไปในแต่ละบริเวณด้วย
1.3.2 เปรียบเทียบโดยใช้ซากดึกดำบรรพ์ (Correlation by fossil) โดยมีหลักเกณฑ์คือ ในชั้นหินใดๆ ถ้ามีซากดึกดำบรรพ์ชนิดเดียวกัน ที่เหมือนหรือคล้ายคลึงเกิดอยู่ในตัวของมันแล้ว แม้ชั้นหินนั้นๆ จะอยู่ต่างที่กัน ย่อมมีอายุหรือช่วงระยะเวลาที่เกิดเดียวกันหรือใกล้เคียงกับซากดึกดำบรรพ์ที่สามารถจะใช้เปรียบเทียบได้ดี ต้องมีช่วงเวลาที่อาศัยอยู่บนโลกเป็นเป็นช่วงระยะเวลาสั้นๆ แต่เกิดอยู่อย่างกระจัดกระจายเป็นบริเวณกว้างขวางมากที่สุด ซึ่งฟอสซิลเหล่านี้เรียกว่า ไกด์ฟอสซิลหรือ อินเด็กฟอสซิล หรือ ซากดึกดำบรรพ์ดัชนี (Guide or Index fossil)
2. อายุสัมบูรณ์ (Absolute age) หมายถึง เป็นระยะเวลาที่สามารถบ่งบอกอายุที่แน่นอนลงไป เช่น อายุซากดึกดำบรรพ์ของหินหรือวัตถุต่างๆ ที่สามารถหาได้ ลักษณะหรือเหตุการณ์ทางธรณีวิทยา (โดยมาก การบอกอายุเป็นตัวเลขได้ วัดเป็นปี เช่น พันปี ล้านปี) มาหาอายุ โดยทั่วไปหมายถึงการกำหนดหาอายุที่จากการวิเคราะห์และคำนวณหาได้จากไอโซโทปของธาตุกัมมันตรังสีที่ปะปนประกอบอยู่ในหินหรือในซากดึกดำบรรพ์หรือวัตถุนั้นๆ ขึ้นอยู่กับวิธีการและช่วงเวลาครึ่งชีวิต(Half life period)ของธาตุนั้น ๆ เช่น C-14 มีครึ่งชีวิตเท่ากับ 5,730 ปี จะใช้กับหินหรือ Fossil โบราณคดี ที่มีอายุไม่เกิน 50,000 ปี ส่วน U-238 หรือ K-40 จะใช้หินที่มีอายุมาก ๆ ซึ่งมีวิธีการที่สลับซับซ้อน ใช้ทุนสูง และแร่ที่มีปริมาณรังสีมีปริมาณน้อยมาก วิธีการนี้เรียกว่า การตรวจหาหาอายุจากสารกัมมันตภาพรังสี (Radiometric age dating)
การใช้ธาตุกัมมันตรังสีเพื่อหาอายุหิน หรือ ฟอสซิล นั้น ใช้หลักการสำคัญคือการเปรียบเทียบอัตราส่วนของธาตุกัมมันตรังสีที่เหลืออยู่ ( End product) ที่เกิดขึ้นกับไอโซโทปของธาตุกัมมันตรังสีตั้งต้น (Parent isotope) แล้วคำนวณโดยใช้เวลาครึ่งชีวิตมาช่วยด้วยก็จะได้อายุของชั้นหิน หรือ ซากดึกดำบรรพ์ นั้น ๆ เช่น
วิธีการ Uranium 238 – Lead 206 วิธีการ Uranium 235 – Lead 207
วิธีการ Potassium 40 – Argon 206 วิธีการ Rubidium 87- Strontium 87
วิธีการ Carbon 14 – Nitrogen 14
ประโยชน์ของการหาอายุโดยใช้ธาตุกัมมันตรังสีมี 2 ประการคือ
1. ช่วยในการกำหนดอายุที่แน่นอนหลังจากการใช้ Fossil และ Stratigrapy แล้ว
2. ช่วยบอกอายุหรือเรื่องราวของยุคสมัย พรีแคมเบียน (Precambrian) นี้ถูกเปลี่ยนแปลงอย่างต่อเนื่องไปอย่างมาก ร่องรอยต่าง ๆจึงสลายไปหมด
1. นักวิทยาศาสตร์ทราบได้อย่างไรว่า ครั้งหนึ่งบนโลกมีไดโนเสาร์อาศัยอยู่
2. เพราะเหตุใดเราจึงไม่ค่อยพบซากดึกดำบรรพ์ในกลุ่มอัคนี และหินแปร
3. ซากดึกดำบรรพ์ที่ค้นพบสามารถบอกอะไรแก่เราได้บ้าง
4. ซากดึกกำบรรพ์ที่ดีและบ่งชี้อายุได้ชัดเจนควรเป็นอย่างไร อธิบายพร้อมยกตัวอย่างเท่าที่ทราบ
5. การลำดับชั้นหินและซากดึกดำบรรพ์ที่พบ มีความสำคัญอย่างไรกับการศึกษาความเป็นมาของโลก
เฉลยยย ซื่อสัตย์ด้วยน้าา...
ตอบ 1. นักวิทยาศาสตร์พบหลักฐานการมีอยู่ของไดโนเสาร์โดยการศึกษาซาดึกดำบรรพ์
ตอบ 2. เพราะหินอัคนีนั้น คือหินภูเขาที่พ่นออกมาและแข็งตัวลงดังนั้นจึงเป็นการยากที่จะพบฟอสซิล และหินแปรเป็นที่มีการแปรสภาพโดยความกดดันและความร้อนจึงเป็นเรื่องยากที่จะพบฟอซิล
ตอบ 3. 1) บอกอายุของสิ่งมีชีวิเจ้าของฟอสซิล
2) บอกสภาพแวดล้อมในขนาดที่สิ่งมีชีวิตเจ้าของฟอสซิลยังดำรงชีวิตอยู่
3) บอกลักษณะของสิ่งมีชีวิตเจ้าของฟอสซิล
4) บอกสาเหตุการตายของสิ่งมีชีวิตเจ้าของฟอสซิล
ตอบ 4. ควรมีลักษณะสมบูรณ์ ใกล้เคียงกับลักษณะตอนที่สิ่งมีชีวิตเจ้าของซากฟอสซิลนั้นยังมีชีวิตอยู่ เช่น ซากฟอสซิลช้างแมมอธชื่อ ลิวบาที่มีสภาพสมบูรณ์จากกาารถูกแช่แข็ง หรือซากแมลง ที่อยู่ในอำพันซึ่งเกิดจากยางไม้
ตอบ 5. เพราะซากฟอสซิล และลำดับชั้นหินนั้นสามารถบอกได้ถึงอายุและความเก่าแก่ของเจ้าของซอสซิล สภาพความเป็นอยู่ในขนาดมีชีวิต รวมไปถึงสาเหตุของการตายของสิ่งมีชีวิต ซึ่งล้วนแล้วแต่เชื่อมโยงไปยังสภาพแวดล้อมของโลกในโดยซึ่งศึกษาจากหลักฐานทางเคมีในชั้นดิน เช่น การศึกษาการสูญพันธุ์ของไดโดนเสาร์ไปจากโลกโดยการศึกษาซากฟอสซิลที่มีอายุอยู่ในช่วงนั้นและตรวจสอบชั้นดินในขนาดนั้นเพื่อวิเคราะห์สาเหตุที่แท้จริง
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น