24السلّم الطبقي

على شاطئ إتزورون في زوماييا على الساحل الباسكي، تتكوّن الجروف من طبقات رقيقة من الحجر الكلسي والمارل، مائلة ومكرّرة على مئات الأمتار. وعند تماس واحد، حيث ينتهي طبقة كلسية شاحبة وتبدأ المارلات الحمراء، يُثبَّت في الصخر قرص برونزي منقوش عليه أربعة أحرف (الشكل أدناه). إنه مسمار ذهبي. فهو يحدّد، لكوكب الأرض كله، اللحظة التي يبدأ عندها أحد أقسام الزمن الجيولوجي، أي الطابق السيلاندي. والصخر في باتاغونيا أو في سيبيريا يكون سيلانديًّا إن ترسّب بعد اللحظة المسجّلة عند هذا التماس، وقبل اللحظة المسجّلة عند المسمار التالي أعلى السلّم. يشرح هذا الفصل كيف احتاج الجيولوجيون إلى مثل هذه العلامة: ثلاث طرق مختلفة لتقسيم كومة من الصخور، والمبادئ التي ترتّبها، والخطوط التي تربط مقاطع متباعدة، والسلّم الدولي الذي يجمع النتيجة.

ما تعرفه من قبل

في كومة من الطبقات لم تُقلب، كل طبقة أحدث من التي تحتها؛ والبنية التي تقطع الصخور أحدث منها؛ والحفريات تتغيّر من الطبقات الأقدم إلى الأحدث بالترتيب نفسه في كل مكان؛ وتاريخ الأرض مقسّم إلى حقب وعصور جيولوجية، لكل منها عمر بالسنين لبدايتها، تجمعها سلّم دولي (الكتاب الأول، الصف السابع). وسجلّ الحفر يسجّل الوحدات التي ظهرت على عمق معيّن، والترابط يطابق الوحدات نفسها من سجلّ إلى آخر (التعريف 5.9)؛ وعدم التوافق سطح تآكل أو لا ترسيب (التعريف 5.12). والسحنة الرسوبية جسم من صخر تسجّل صفاته بيئته الترسيبية (التعريف 21.12). وتصف كتب الأحياء كيف تظهر الأنواع وتنقرض، والانقراضات الجماعية القليلة التي اختفى فيها جزء كبير من كل الأنواع في زمن قصير.

24.1 ثلاث طرق لتقسيم الصخور

يستطيع الجيولوجي الذي يُسجّل جرفًا أن يقسّم الكومة نفسها من الطبقات بثلاث طرق: بما تتكوّن منه الصخور، وبالحفريات التي تحويها، وبالزمن الذي رُسّبت خلاله. والتقسيمات الثلاثة تجيب عن أسئلة مختلفة، وحدودها لا تتطابق بالضرورة. وقواعد تسمية كل نوع من الوحدات وتعريفه تضعها اتفاقية دولية.

تعريف 24.1 (التكوين، والعضو، والمجموعة)

الوحدة الصخرية جسم من صخر يُعرَّف ويُعرف بصخريّته وبموضعه بين أجسام أخرى، مهما كان عمره. والوحدة الأساسية هي التكوين: جسم من الصخر يتميّز بما يكفي عن جيرانه ليُرسم على خريطة بمقياس الإقليم، وتُقسَّم إليه العمودية كلّها. والعضو تقسيم مسمّى داخل التكوين، يُميَّز بصخريّته؛ والمجموعة تتابع من تكوينين أو أكثر لها صفات صخرية مشتركة مهمّة. ويصل الاسم الرسمي اسمًا جغرافيًّا محليًّا بالرتبة أو بالصخر السائد: حجر كِل الرملي، وتكوين مردون الصخري.

قد يكون التكوين أقلّ من متر في السماكة، أو عدّة آلاف من الأمتار. ويُمدّ بعيدًا عن قطاعه النموذجي بقدر ما تُعرف صخريّته، فتتبع حدوده الصخر، لا الزمن.

تعريف 24.2 (الحيّز الأحيائي، والحفرية الدليلية، ومعطى الظهور الأول)

الحيّز الأحيائي جسم من الطبقات يُعرَّف أو يُوصف بالحفريات التي يحويها. وحيّز المدى يضمّ الوجودات المعروفة لتصنيف واحد؛ وحيّز الفاصل جسم الطبقات الواقع بين أفقين حفريّين محدّدين، كأدنى الوجودات لتصنيفين. ومعطى الظهور الأول (FAD) لتصنيف هو أفق أدنى وجوداته، ومعطى الظهور الأخير أفق أعلاها. والحفرية الدليلية تصنيف يُستعمل لتمييز حيّز أحيائي: وأفضلها واسعة الانتشار، وفيرة، سهلة التعرّف، وقصيرة العمر.

الأفق الحفري لا سماكة له؛ أما الحيّز الأحيائي فقد يكون بضعة أمتار أو بضع مئات منها، بحسب سرعة تراكم الرسوب أثناء عيش التصنيفات. ولأن الأنواع تتطوّر ولا تعود بعد انقراضها، فإن تجمّع الحفريات في أيّ عمر فريد. وبعض أفضل الحفريات الدليلية أحافير دقيقة، كالفورامينيفيرا والكونودونتات: واسعة الانتشار، وفيرة، وصغيرة بما يكفي لاستخلاصها من قصاصات بئر.

تعريف 24.3 (الوحدات الكرونوستراتغرافية والجيوكرونولوجية)

الوحدة الكرونوستراتغرافية هي جسم كل الصخور التي تكوّنت خلال فترة زمنية جيولوجية معيّنة، وخلالها وحدها؛ وحدودها أسطح متساوية العمر. والفترة الزمنية نفسها وحدة جيوكرونولوجية. والرتب، من الأصغر، هي الطابق (زمنه: عمر)، والسلسلة (حقبة)، والنظام (دورة)، والإراثيم (عصر) والإيونوثيم (إيون)؛ وكل وحدة تتكوّن من عدّة وحدات متتالية من الرتبة التي دونها.

الكلمتان تصفان التقسيم نفسه مرئيًّا كصخر أو كزمن (Table 24.1): فصخور الجوراسي تكوّنت خلال دورة الجوراسي، والسلسلة الجوراسية السفلى خلال حقبة الجوراسي المبكّرة. والطابق أصغر وحدة معروفة في كل أنحاء العالم.

الوحدة الكرونوستراتغرافية (الصخر)	الوحدة الجيوكرونولوجية (الزمن)	المثال
إيونوثيم	إيون	الفانيروزويّ
إراثيم	عصر	السينوزويّ
نظام	دورة	الباليوجين
سلسلة	حقبة	الباليوسين
طابق	عمر	الدانيّ ($66.00\text{ ⁧إلى⁩ }61.66\,\mathrm{Ma}$)

24.2 المبادئ والترابط

قبل أن يُؤرَّخ أيّ صخر بالسنين، قُرئ ترتيب الأحداث من الصخور نفسها. وقد وضع نيكولاس ستينو مبادئ علم الطبقات الأساسية عام 1669؛ وبين 1785 و$1800$ أضاف هاتون وويليام سميث استعمال الطبقات كفترات زمنية، واستعمال حفرياتها للتعرّف عليها.

تعريف 24.4 (مبادئ علم الطبقات)

1. مبدأ التراكب: في تتابع من الطبقات الرسوبية لم يُقلب، كل طبقة أحدث من التي تستقرّ عليها.
2. مبدأ الأفقية الأصلية: تُرسَّب الرسوبات وتدفّقات الحمم أفقيًّا، أو قريبًا من ذلك، وتميل قليلًا عند حواف الحوض.
3. مبدأ الاستمرار الجانبي: داخل الحوض، تمتدّ الطبقة باستمرار في كل اتجاه حتى تنحسر عند حافة الحوض أو عند عائق؛ والطبقة التي يقطعها واد تستمرّ على الجانب الآخر.
4. مبدأ علاقات القطع: الجسم أو البنية التي تقطع الصخور، كجدار دايك أو صدع أو سطح تآكل، أحدث من الصخور التي تقطعها.
5. مبدأ التعاقب الحيواني: تتعاقب التصنيفات الحفرية بالترتيب نفسه في كل إقليم، فالصخور التي تحوي التجمّع نفسه من نفس العمر.

ليست المبادئ متساوية القوّة. فالتراكب يعطي ترتيبًا يجب على كل طريقة أخرى أن تحترمه. والأفقية الأصلية هي ما يجعل الطبقة المائلة سجلًّا لتشوّه لاحق. والاستمرار الجانبي هو ما يسمح للجيولوجي برسم الطبقة نفسها على جانبي واد، وفي مسافة محدودة، فإن مستوى الطبقة المتتبّع على الأرض هو أفضل خطّ للعمر نفسه. والتعاقب الحيواني هو المبدأ الذي يعبر المحيطات؛ وهو موضوع الفقرات التالية.

الترابط بالحيّزات الأحيائية

الترابط بالحفريات يقارن ترتيب الظهور الأول والأخير في قطاعين (الشكل أدناه). والاثنان ليسا موثوقين بالمقدار نفسه. فأعلى حفرية لتصنيف وُجدت في قطاع تتوقّف على عدد ما حُفظ منها: فحيث تكون نادرة، قد تقع آخر حفرية وُجدت أسفل المستوى الذي انقرض عنده التصنيف فعلًا، ويمكن أن تظهر حفرية تآكلت وأعيد ترسيبها فوقه. ويمكن أن يُزاح الظهور الأول أيضًا، لكن التصنيف الواسع الانتشار الذي انتشر بسرعة يُصادَف عند المستوى نفسه تقريبًا عبر حوض كامل.

طريقة 24.5 (ترابط القطاعات بالحيّزات الأحيائية)

1. ارسم لكل قطاع مدى كل تصنيف بدلالة الارتفاع: من أدنى وجوده إلى أعلاه.
2. اختر الآفاق الحفرية التي تحدّد الحيّزات، ويُفضَّل الظهور الأول لتصنيفات واسعة الانتشار مستقلّة عن السحنة.
3. ارسم حدود الحيّزات في كل قطاع عند هذه الآفاق.
4. صِل الآفاق نفسها من قطاع إلى آخر؛ وتحقّق من أن الخطوط لا تتقاطع، كما يقتضي التراكب.
5. اقرأ، بين خطّين، سماكة كل حيّز في كل قطاع؛ وحيث يغيب حيّز، ابحث عن عدم توافق أو تغيّر في السحنة قبل أن تستنتج غياب التصنيف.

الحيّز الأحيائي لا يكون أفضل من استقلال حفرياته عن البيئة. فالمحارة التي عاشت على شواطئ رملية فقط لا تُوجد إلا في الحجر الرملي؛ وتتبّعها من قطاع إلى آخر يتبع الحجر الرملي، لا الزمن. والترابط الأحيائي ليس بالضرورة ترابطًا زمنيًّا: فقد يتبع سحنة يتغيّر عمرها من مكان إلى آخر.

حدود تعبر الزمن

ترسَّب رسوبات مختلفة في الزمن نفسه في أماكن مختلفة: الرمل على الشاطئ، والطين في البحر المفتوح، والكلس أبعد على رفّ يفتقر إلى الرمل. ولذلك يعبر خطّ العمر نفسه من صخريّة إلى أخرى. وعلى العكس، فإن حدًّا صخريًّا يُتتبّع عبر حوض لا يلزم أن يكون خطّ عمر متساوٍ البتّة.

تعريف 24.6 (الحدّ المتباين الزمن)

يكون الحدّ متباين الزمن حين يتغيّر عمره من مكان إلى آخر على امتداده. وحدود التكوينات والسحنات متباينة الزمن عادةً؛ أما حدود الوحدات الكرونوستراتغرافية فهي، بالتعريف، ليست كذلك.

الحالة الكلاسيكية هي التجاوز البحري: يرتفع مستوى البحر النسبي أسرع مما يملأ الرسوب المكان المصنوع، فينتقل الشاطئ نحو اليابسة. ويُرسَّب رمل الشاطئ عند خطّ الشاطئ في كل لحظة، فتنتشر طبقة من الحجر الرملي نحو اليابسة معه؛ وتعلوها طين أعماق البحر. فقمّة الحجر الرملي هي إذن أثر الشاطئ المتحرّك: أحدث نحو اليابسة، وأقدم نحو البحر (الشكل أدناه). وترتيب السحنات في قطاع رأسي واحد، أي حجر رملي تحته صخر طيني تحته حجر كلسي، يكرّر ترتيبها عبر الرفّ في لحظة واحدة؛ والمجلد الثالث يجعل ذلك أساس نماذج سحناته.

بأيّ سرعة يتغيّر عمر الحدّ على امتداده؟ على سهل ساحلي يرتفع برفق نحو اليابسة، الجواب مسألة هندسة.

قضية 24.7 (سرعة التجاوز البحري)

ينحدر سهل ساحلي نحو اليابسة بانحدار منتظم $s$، ويرتفع مستوى البحر النسبي بمعدّل ثابت $R$، دون إضافة رسوب عند الشاطئ. فينتقل الشاطئ نحو اليابسة بالسرعة

$$u = \frac{R}{s},$$

ويكون الحدّ الذي يتبع الشاطئ أحدث، عند نقطة تبعد مسافة $d$ أبعد نحو اليابسة، بمقدار $\Delta t = d/u = d\,s/R$.

النسبة كبيرة لأن السهول الساحلية شبه مستوية. فارتفاع قدره $10\,\mathrm{m}$ لكل مليون سنة على سهل ينحدر $1$ في $2000$ يحرّك الشاطئ $20\,\mathrm{km}$ نحو اليابسة لكل مليون سنة؛ وقمّة حجر رملي تبدو كسطح واحد في جرف تكون بعد مليون سنة أحدث على بُعد $20\,\mathrm{km}$ نحو اليابسة. والرسوب الذي يصل إلى الشاطئ يبطّئ التجاوز البحري أو يعكسه.

خطوط العمر المتساوي

إذن ما الذي يترابط مع الزمن، إن لم تفعل ذلك الصخرية، والحفريات لا تفعله إلا تقريبًا؟ أفضل الخطوط تصنعها أحداث تترك أثرًا في كل مكان في اللحظة نفسها. فالرماد البركاني يسقط على مساحة واسعة في ما هو، جيولوجيًّا، لحظة واحدة، ويستقرّ على الرمل والطين والكلس معًا: فطبقة الرماد خطّ عمر متساوٍ يعبر حدود السحنات، وكثيرًا ما يمكن تأريخها بالسنين بطرائق الفصل 25. وانعكاسات المجال المغناطيسي للأرض، التي يتناولها المجلد الثالث، تُسجَّل في صخور من أنواع كثيرة، ويمكن التعرّف عليها في العالم كله بعد معرفة ترتيبها؛ وكذلك التحوّلات الحادّة في نظائر الكربون، مثل التحوّل الذي يُعلِّم قاعدة الإيبريسي (Table 24.2). وبين مستويين مؤرّخين، يُقدَّر عمر أيّ طبقة بافتراض أن الرسوب تراكم بمعدّل ثابت.

قضية 24.8 (العمر بين مستويين مؤرّخين)

لطبقتين على ارتفاعي $z_1 < z_2$ في قطاع متّصل أعمار $t_1 > t_2$. فإن كان الرسوب قد تراكم بمعدّل ثابت بينهما، فإن مستوى على الارتفاع $z$ بينهما عمره

$$t = t_1 - f\,(t_1 - t_2), \qquad f = \frac{z - z_1}{z_2 - z_1},$$

ومعدّل التراكم هو $r = (z_2 - z_1)/(t_1 - t_2)$. وإن حملت العمرين الاثنين عدمي يقين معياريين مستقلّين $\sigma_1$ و$\sigma_2$، فإن العمر المستكمل يحمل عدم اليقين

$$\sigma_t = \sqrt{(1 - f)^2 \sigma_1^2 + f^2 \sigma_2^2}.$$

عدم اليقين أصغر ما يكون بين الطبقتين المؤرّختين، ولا يكون أكبر هناك من أكبر $\sigma_1$ و$\sigma_2$. والحدّ الحقيقي هو الافتراض: فالرسوب يتراكم في نبضات، وقد يتوقّف عند فجوات خفية، ويُنضغط بطرق مختلفة في الرمل والطين (القضية 23.4)، فلا يكون العمر المستكمل أفضل من انتظام القطاع.

24.3 الأنماط الحدّية للحدود

تُعرَّف الوحدة الكرونوستراتغرافية في الصخر قبل أن تُؤرَّخ. وكانت الممارسة القديمة تصف كل طابق بقطاع نموذجي للوحدة كلّها؛ لكن قمّة قطاع نموذجي وقاعدة القطاع التالي، المختاران في أماكن مختلفة، قد يتركان بينهما فجوة زمن غير مُعيَّن أو يتداخلان. والممارسة الحديثة تُعرّف الحدّ الأدنى لكل وحدة فقط عند نقطة واحدة في قطاع واحد؛ والحدّ الأعلى هو الحدّ الأدنى للوحدة التالية. فلا يقع أي فاصل زمني بين وحدتين، ولا ينتمي إلى كليهما.

تعريف 24.9 (النموذج الحدّي للحدّ، ونموذج الوحدة، و GSSP)

النموذج الحدّي هو القطاع المعيّن من الصخر الذي يكون المعيار المرجعي لوحدة أو حدّ. ونموذج الوحدة هو القطاع النموذجي لوحدة كاملة؛ والنموذج الحدّي هو القطاع الذي يحوي النقطة المعيّنة التي تُعرّف حدًّا بين وحدتين. والقطاع والنقطة النموذجية الحدّية العالمية (GSSP) هو النموذج الحدّي لوحدة من السلّم الكرونوستراتغرافي الدولي: نقطة واحدة في قطاع واحد، تُختار باتفاق دولي، وتُعرّف قاعدة الطابق وكل وحدة أكبر تبدأ به.

النقطة في الصخر لا عمر. وعمرها بالسنين هو ما يعطيه أفضل تأريخ لتلك النقطة، ويمكن أن يُحسَّن دون أن تتحرّك النقطة. ويُختار القطاع ليجعل النقطة قابلة للعثور عليها في مكان آخر: ترسيب متّصل عبر الحدّ (لا عند عدم توافق، حيث يجعل الزمن المفقود الحدّ ملتبسًا)، ويُفضَّل أن يكون بحريًّا، غنيًّا بحفريات محفوظة جيدًا لتصنيفات واسعة الانتشار، دون تغيّر في السحنة عند المستوى، وقليل التشوّه أو التغيّر، ومتاحًا ومحميًّا. والأهمّ من ذلك أن النقطة تُوضع عند مستوى يتطابق مع إشارة واحدة مختارة، عادةً الظهور الأول لتصنيف، داخل فترة غنية بإشارات أخرى (طبقات رماد، وانعكاسات مغناطيسية، وتحوّلات نظائر) يمكن بها التعرّف على المستوى من بعيد. وتُوضع عند النقطة علامة دائمة، هي المسمار الذهبي.

في الميدان — كيف يُختار حدّ

يُدرس الحدّ من قِبَل فريق عمل تابع للّجنة الفرعية المسؤولة عن النظام، يقارن القطاعات المرشّحة، ويسجّل كل منها طبقةً طبقة، ويأخذ عيّنات من حفرياتها وطبقات رمادها ونظائرها، ويكتب اقتراحًا. ويحتاج الاقتراح إلى أغلبية فائقة، أكثر من $60\,\%$، من الأعضاء المصوّتين في اللجنة الفرعية، وهم نحو عشرين مختصًّا؛ ثم يمرّ إلى الأعضاء المصوّتين في اللجنة الدولية لعلم الطبقات، والمسؤولين التنفيذيين ورؤساء لجانها الفرعية السبع عشرة، وأخيرًا إلى اللجنة التنفيذية للاتحاد الدولي للعلوم الجيولوجية، الذي يصادق عليه بموافقته. وتُنشر النتائج، وتُثبَّت العلامة في الصخر، ولا يجوز اقتراح أيّ تغيير في حدّ استُحدث حديثًا لمدة عشر سنوات.

أساس	العمر ($\mathrm{Ma}$)	القطاع	علامة النقطة	المصادقة
الفورتونيان (الكمبري)	538.8	رأس فورتشن، نيوفاوندلاند، كندا	الظهور الأول للأثر الحفري Trichophycus pedum	1992
اللوكوفيان (الديفوني)	419.62	كلونك قرب براغ، جمهورية التشيك	الظهور الأول للغرابتوليت Monograptus uniformis	1972
الإنديان (الترياسي)	251.902	مَيشان، تشجيانغ، الصين	ظهور أول للكونودونت Hindeodus parvus، أساس 27c	2001
الدانيان (الباليوجين)	66.00	وادي جرفان، الكاف، تونس	أساس طين حدّي داكن بسمك $50\,\mathrm{cm}$؛ شذوذ الإيريديوم	1991
السيلاندي	61.66	زوماييا، إسبانيا	أساس المارل الأحمر؛ الإشعاع الثاني لمجموعة من النانوأحافير	2008
الإيبريسي (الإيوسين)	56.00	دبابية قرب الأقصر، مصر	أساس انحراف نظائر الكربون	2003
الشيبانيان	0.774	تشيبا، اليابان	أساس طبقة تفرا، أسفل انعكاس مغناطيسي مباشرةً	2020
الميغالايان	0.0042	كهف ماوملوه، ميغالايا، الهند	مستوى على عمق $7.45\,\mathrm{mm}$ في رواسب كهفية	2018

يُظهر Table 24.2 مدى تنوّع الإشارات المختارة. وتقوم حدود الباليوزويك والميزوزويك في الجدول على ظهورات أولى لحفريات، لغرابتوليت وكونودونت؛ وعند قاعدة الكمبري تكون الحفرية أثرًا حفريًّا، أي العلامة التي يتركها نشاط حيوان في الرسوب، لا الحيوان نفسه. وفي أمثلة السينوزويك تكون الإشارات كيميائية وفيزيائية: الإيريديوم عند الدانيان، وانحراف نظائر الكربون عند الإيبريسي، والانعكاس المغناطيسي الواقع $1.1\,\mathrm{m}$ فوق نقطة الشيبانيان. وأحدث حدّ في الجدول ليس في صخر بحري أصلًا: فقاعدة الميغالايان مستوى داخل رواسب كهفية، تسجّل حدثًا مناخيًّا قبل 4200 سنة.

أرقام عام 2026

في أكتوبر 2026 كان جدول اللجنة الدولية لعلم الطبقات يسرد 80 GSSP مصادَقًا عليها، واقتراحين آخرين. وكانت الأولى قد صودق عليها عام 1972 في كلونك؛ وأحدثها عام 2024، حين نُقلت حدود اثنين من السيلوري، المعرّفة في ويلز حتى ذلك الحين، إلى قطاعات جديدة في إسبانيا وجمهورية التشيك. ومن بين $101$ طابقًا من الفانيروزويك على المخطط، كان 21 لا يملك بعدُ GSSP مصادقًا عليه؛ وقواعدها مؤقّتة.

وتحت الفانيروزويك يكون السلّم مقسّمًا بطريقة مختلفة في الغالب. فباستثناء أحدث نظام فيه، الإدياكاري، يُقطع ما قبل الكمبري عند أعمار مستديرة مختارة باتفاق: فالتقسيمات مُعرَّفة بالسنين، لا بنقاط في الصخر.

24.4 الانقراضات الجماعية بوصفها علامات

يصف كتب الأحياء الانقراضات الجماعية بوصفها لحظات اختفى فيها جزء كبير من الأنواع في زمن قصير جيولوجيًّا. وبالنسبة إلى علم الطبقات، يكون مثل هذا الحدث هبةً: أفقٌ يوجد في كل قارّة وفي كل محيط، تتغيّر عبره تجمّعات الحفريات تغيّرًا كاملًا. واثنان منها يحدّان الأحقاب الثلاثة للفانيروزويك.

نهاية الطباشيري

في عام 1980 قاس لويس ألفاريز وولتر ألفاريز وفرانك أسارو وهارولد ميشيل الإيريديوم، وهو أحد المعادن البلاتينية، المستنفد في قشرة الأرض مقارنةً بوفرته في الكون، في كلس أعماق البحار عبر الحدّ بين الطباشيري والثالث، وهو اليوم الحدّ بين الطباشيري والباليوجين، حدّ K–Pg. ووجدوه مُثرًى نحو 30 مرة فوق الخلفية في إيطاليا، و$160$ مرة في الدنمارك، و$20$ مرة في نيوزيلندا، تحديدًا عند مستوى الانقراضات. واقترحوا أن كويكبًا عرضه $10\,\mathrm{km}$ عرضًا، زيادةً أو نقصانًا بأربعة، اصطدم بالأرض وقذف إلى الغلاف الجوي نحو 60 ضعف كتلته من صخر مسحوق؛ وكان الغبار سينتشر في العالم كله ويُعتّم السماء. ولاحظوا أن الطين عند الحدّ يختلف كيميائيًّا عن طين الكلس فوقه وتحته.

وربطت أعمال لاحقة الحدّ بصدمة واحدة، تشيكسولوب. فالتأريخ بالأرغون–الأرغون يضع تلك الصدمة والحدّ مع انقراضاته في غضون $32\,000$ سنة من بعضهما، وخلص استعراض للأدلة إلى أن الصدمة أطلقت الانقراض، الذي وقع أيضًا في زمن فيضان كبير للبازلت في الهند. و GSSP لقاعدة الدانيان، أي قاعدة الباليوجين والسينوزويك كلّه، يقع عند قاعدة طين الحدّ الداكن في الكاف بتونس، عند شذوذ الإيريديوم. ويمكن رؤية الحدّ نفسه على اليابسة، في كولورادو (الشكل أدناه).

نهاية البرمي

كان الانقراض عند نهاية البرمي أشدّ فقد للحياة البحرية والبرّية في آخر نصف مليار سنة. وفي مَيشان بالصين، القطاع الذي يحوي GSSP لقاعدة الترياسي، أُرِّخت خمس طبقات رماد بطريقة اليورانيوم–الرصاص على الزركون. وتضعه بين $(251.941 \pm 0.037)\,\mathrm{Ma}$ و$(251.880 \pm 0.031)\,\mathrm{Ma}$: فترة قدرها $60 \pm 48$ ألف سنة. ويسبقه انحراف سالب حادّ قدره $3\,\text{‰}$ في نظائر الكربون في الكربونات، وظلّت دورة الكربون غير مستقرّة نحو $500$ ألف سنة.

قاعدة الترياسي نفسها، $(251.902 \pm 0.024)\,\mathrm{Ma}$، لا تقع عند الانقراض، بل عند الظهور الأول للكونودونت Hindeodus parvus، وهو مستوى يقع داخل فترة الانقراض المؤرّخة في مَيشان. فالانقراض مجموعة من الظهورات الأخيرة، يطمسها الحفظ؛ أما ظهور أول واحد لنوع معروف فيصنع خطًّا أكثر حدّة. وأسباب الانقراضين، أي الصدمة وأقاليم البازلت الكبرى، هي موضوع المجلد الثاني.

24.5 المخطّط الدولي

يجمع المخطط الكرونوستراتغرافي الدولي كل الوحدات، من الإيونوثيمات إلى الطوابق، في جدول واحد: أسماؤها، وأساس كل منها بالملايين من السنين مع عدم يقينه، وعلامة لكل أساس محدَّد ب GSSP مصادَق عليه، ولون معياري لكل وحدة، هو لون لجنة الخريطة الجيولوجية للعالم. ويُرسم جزء الفانيروزويك، مختزلًا إلى أحقابه وأدواره، أدناه من قيم المخطط نفسه.

الفترات غير متساوية بشدّة. فالطباشيري استمرّ $77.1\,\mathrm{Myr}$، والنيوجين $20.46\,\mathrm{Myr}$، والرباعي $2.58\,\mathrm{Myr}$ فقط؛ ومتوسط الاثني عشر هو $44.9\,\mathrm{Myr}$. وهذه اللامساواة موروثة: فقد سُمِّيت الأنظمة في التصنيفات الأولى، قبل أن يُؤرَّخ أيّ صخر بالسنين. فبعض الأسماء يعطي موضعًا (الباليوجين، النيوجين، الرباعي)، وبعضها صخرًا (الكربوني، الطباشيري)، وبعضها شعبًا أو مكانًا (الأوردوفيشي، السيلوري، الديفوني، البرمي)، ويحتفظ المخطط بالأسماء بينما يعرّف قواعدها ب GSSP. أما الأعمار بالسنين فتأتي من التأريخ النظائري للصخور البركانية قرب الحدود، مثل طبقات الرماد في مَيشان (الفصل 25)، المستكملة كما في القضية 24.8؛ وقد تُزيح نسخة جديدة من المخطط عمرًا بينما تبقى GSSP في مكانها.

أرقام عام 2024

الأنثروبوسين، وهو اسم اقتُرح عام 2001 لفترة جديدة يطبعها النشاط البشري، درسته منذ 2009 مجموعة عمل تابعة للّجنة الفرعية للطبقات الرباعية. وفي أواخر 2023 اقترحت المجموعة سلسلة تبدأ نحو عام 1950، و GSSP لها في رسوب بحيرة كروفورد بأونتاريو. وصوّتت اللجنة الفرعية، وأُغلق التصويت في 4 مارس 2024، فرفضته: 4 أصوات مع، و$12$ ضدّ، و$3$ امتناعات، و$3$ أعضاء لم يُصوّتوا. واعترف الأعضاء المصوّتون في اللجنة الدولية لعلم الطبقات بالتصويت. والأنثروبوسين ليس وحدة من المخطط؛ وهو يبقى مصطلحًا غير رسمي، شائع الاستعمال.

24.6 التمارين

تمرين 24.1 ★

حدّد أيّ اسم هو لوحدة صخرية أو بيوستراتغرافية أو كرونوستراتغرافية أو جيوكرونولوجية، وأعطِ رتبتها حيث تكون لها رتبة: (أ) نظام الجوراسي؛ (ب) تكوين مردون الصخري؛ (ج) الكرتاسي المبكّر؛ (د) حيّز Hindeodus parvus؛ (ه) طابق الدانيان؛ (و) حقبة الباليوسين؛ (ز) عضو حجر رملي من مردون الصخري.

حل

حل التمرين 24.1.

(أ) كرونوستراتغرافي، نظام. (ب) صخري، تكوين. (ج) جيوكرونولوجي، حقبة (وصخرها هو السلسلة الكرتاسية السفلى). (د) بيوستراتغرافي، حيّز أحيائي. (ه) كرونوستراتغرافي، طابق. (و) جيوكرونولوجي، حقبة. (ز) صخري، عضو.

تمرين 24.2 ★

بأسس الحقب في شكل المخطط (أي الكمبري والترياسي والباليوجين)، احسب مدّة الباليوزويك والميزوزويك والسينوزويك، وحصّة كل منها من الفانيروزويك. وأيّ حصّة من الزمن منذ أساس الهاديان، $4567\,\mathrm{Ma}$، يمثّل الفانيروزويك كلّه؟

حل

حل التمرين 24.2.

الباليوزويك $538.8 - 251.902 = 286.9\,\mathrm{Myr}$، أي $53.2\,\%$ من الفانيروزويك؛ الميزوزويك $251.902 - 66.00 = 185.9\,\mathrm{Myr}$، أي $34.5\,\%$؛ السينوزويك $66.0\,\mathrm{Myr}$، أي $12.2\,\%$. والفانيروزويك هو $538.8/4567 = 11.8\,\%$ من الزمن منذ أساس الهاديان.

تمرين 24.3 ★

يُظهر جرف من الأسفل: الطبقات A وB وC وD، مائلة بزاوية $40{}^{\circ}$؛ وجدارًا E يقطع A إلى D؛ وسطح تآكل يقطع قمّة D والجدار؛ وطبقات أفقية F وG فوقه؛ وصدعًا يزيح A إلى F دون G. رتّب الأحداث، وسمِّ المبدأ الذي يبرّر كل خطوة.

حل

حل التمرين 24.3.

تكوّنت A وB وC وD بهذا الترتيب (التراكب)، أفقيةً (الأفقية الأصلية)، فميلها حدث لاحق. والدايك E يقطع A إلى D، فهو أحدث من D (علاقات القطع)؛ ولا يمكن تحديد إن كان جاء قبل الميل أو بعده من الوصف. وسطح التآكل يقطع D وE، فهو أحدث منهما (علاقات القطع). ثم رُسّبت عليه F وG (التراكب). والصدع يزيح A إلى F دون G: فقد تحرّك بعد F وقبل G (علاقات القطع). الترتيب: A، B، C، D؛ والميل ودخول E (الترتيب غير محسوم)؛ والتآكل؛ وF؛ والتصدّع؛ وG.

تمرين 24.4 ★

طبقتا رماد تبعدان $30\,\mathrm{m}$ في صفيحة طينية أُرِّختا ب$85.40\,\mathrm{Ma}$ (الأسفل) و$84.60\,\mathrm{Ma}$ (الأعلى). والظهور الأول لحفرية دليلية يقع $12\,\mathrm{m}$ فوق الرماد الأسفل. احسب معدّل التراكم وعمر الظهور الأول، بافتراض أن المعدّل ثابت.

حل

حل التمرين 24.4.

$r = 30/(85.40 - 84.60) = 37.5\,\mathrm{m}$ لكل مليون سنة. ويقع الظهور الأول على بُعد $12/37.5 = 0.32\,\mathrm{Myr}$ بعد الرماد الأسفل: $85.40 - 0.32 = 85.08\,\mathrm{Ma}$.

تمرين 24.5 ★★

في قطاع، لأربعة تصنيفات المدى التالي (بالأمتار): A من 0 إلى 34، وB من 12 إلى 50، وC من 26 إلى 62، وD من 41 إلى 70. (أ) ارسم مخطط المدى. (ب) أعطِ امتداد وسماكة حيّز المدى المتزامن لB وC، وسماكة الحيّز الفاصل بين الظهورين الأولين لB وD. (ج) في قطاع ثانٍ يوجد B من 3 إلى $15\,\mathrm{m}$، وC من 9 إلى $22\,\mathrm{m}$، ولا شيء آخر معروف. أيّ حدود حيّزات (ب) يمكن التعرّف عليها هناك، وأيّها لا يمكن؟ وأيّ الآفاق يمكن ترابطها بين القطاعين بأكبر ثقة؟

حل

حل التمرين 24.5.

(أ) أربعة أعمدة رأسية مقابل الارتفاع. (ب) يظهر B وC معًا من $26\text{ ⁧إلى⁩ }50\,\mathrm{m}$: حيّز مدى متزامن سماكته $24\,\mathrm{m}$. والحيّز الفاصل من الظهور الأول لB إلى الظهور الأول لD يمتدّ من $12\text{ ⁧إلى⁩ }41\,\mathrm{m}$، أي $29\,\mathrm{m}$. (ج) في القطاع الثاني يمكن تحديد الظهورين الأولين لB ($3\,\mathrm{m}$) ولC ($9\,\mathrm{m}$)، فيُعرف أساس الحيّز الفاصل في (ب) وأساس حيّز المدى المتزامن؛ أما قمّته (الظهور الأول لD) وقمّة التداخل كما تُرى في القطاع 1 فلا يمكن فحصهما لغياب D. والظهوران الأوّلان لB وC ($12\,\mathrm{m} \leftrightarrow 3\,\mathrm{m}$، $26\,\mathrm{m} \leftrightarrow 9\,\mathrm{m}$) هما أكثر الخطوط أمانًا؛ أما الظهورات الأخيرة (لB عند $50\,\mathrm{m}$ و$15\,\mathrm{m}$) فتعتمد أكثر على الحفظ.

تمرين 24.6 ★★

خلال تجاوز بحري تحرّك الشاطئ نحو اليابسة بمعدّل $20\,\mathrm{km}$ لكل مليون سنة. (أ) بكم يختلف عمر قمّة الحجر الرملي الشاطئي بين بئرين تبعد كل منهما $60\,\mathrm{km}$ عن الأخرى على امتداد اتّجاه التجاوز؟ (ب) يسقط رماد بعد مليون سنة من مرور الشاطئ بالبئر الأبعد نحو البحر، حيث يتراكم طين البحر المفتوح بمعدّل $30\,\mathrm{m}$ لكل مليون سنة. على أيّ ارتفاع فوق قمّة الحجر الرملي يُعثر على طبقة الرماد هناك؟ (ج) أين كان الشاطئ حين سقط الرماد؟ وهل يوجد الرماد فوق الحجر الرملي أم تحته في البئر البرّي، ولماذا قد لا يُوجد فيه أصلًا؟ اشرح برسم تخطيطي.

حل

حل التمرين 24.6.

(أ) $60/20 = 3\,\mathrm{Myr}$: قمّة الحجر الرملي أحدث بثلاثة ملايين سنة في البئر البرّي. (ب) مليون سنة من الطين بمعدّل $30\,\mathrm{m}$ لكل مليون سنة: يقع الرماد على $30\,\mathrm{m}$ فوق قمّة الحجر الرملي. (ج) حين سقط الرماد، كان الشاطئ قد تحرّك $20\,\mathrm{km}$ نحو اليابسة من البئر البحري، فكان ما زال على بُعد $40\,\mathrm{km}$ من البحر عن البئر البرّي، الذي كان واقفًا على اليابسة. سقط الرماد هناك على سطح اليابسة، تحت الحجر الرملي الذي رسّبه البحر بعد ذلك بمليوني سنة، إن لم يُغسل قبل ذلك، كما تُغسل طبقة مفكّكة على اليابسة غالبًا. وطبقة الرماد نفسها فوق حدّ التكوين في بئر، وتحته في الآخر: فالحدّ يعبر الزمن.

تمرين 24.7 ★★

(أ) احسب عدم اليقين النسبي لعمري قاعدة اللوكوفيان ($(419.62 \pm 1.36)\,\mathrm{Ma}$) والإنديان ($(251.902 \pm 0.024)\,\mathrm{Ma}$)، بالمئة. واقترح لماذا يختلفان كثيرًا. (ب) من العمرين اللذين يحيطان بانقراض نهاية البرمي في مَيشان، $(251.941 \pm 0.037)\,\mathrm{Ma}$ و$(251.880 \pm 0.031)\,\mathrm{Ma}$، أعِد حساب مدّة الانقراض وعدم يقينها، بافتراض أن الخطأين مستقلّان. قارن بالقيمة المنشورة $60 \pm 48$ ألف سنة.

حل

حل التمرين 24.7.

(أ) اللوكوفيان $1.36/419.62 = 0.32\,\%$؛ الإنديان $0.024/251.902 = 0.0095\,\%$، أي أصغر بنحو 34 مرّة. وقاعدة الإنديان تقع بين طبقات رماد مؤرّخة بدقّة في القطاع نفسه للGSSP؛ وعدم يقين كبير يوحي بحدّ يجب أن يُحمل عمره من مستويات مؤرّخة أبعد. (ب) $251.941 - 251.880 = 0.061\,\mathrm{Myr} = 61$ ألف سنة، مع عدم يقين $\sqrt{37^2 + 31^2} = 48$ ألف سنة: $60 \pm 48$ ألف سنة المنشورة.

تمرين 24.8 ★★

خذ الكويكب في عام 1980 كرةً عرضها $10\,\mathrm{km}$، كثافتها $3000\,\mathrm{kg}\,\mathrm{m}^{-3}$ (قيمة مفترضة)، يقذف غبارًا كتلته 60 ضعف كتلته. (أ) احسب كتلة الكويكب وكتلة الغبار. (ب) وزّع الغبار بالتساوي على الأرض (القطر $12\,756\,\mathrm{km}$): أيّ كتلة تسقط على كل متر مربّع؟ (ج) إن رُسِّب بكثافة $2500\,\mathrm{kg}\,\mathrm{m}^{-3}$، فكم سماكة الطبقة؟ (د) كرّر (ج) لأقطار $6\,\mathrm{km}$ و$14\,\mathrm{km}$، وهو مدى التقدير. قارن بسماكة طين الحدّ عند GSSP الدانيان.

حل

حل التمرين 24.8.

(أ) $m = 3000 \times \frac43\pi\,(5000)^3 = 1.57 \times 10^{15}\,\mathrm{kg}$؛ والغبار، $60m = 9.42 \times 10^{16}\,\mathrm{kg}$. (ب) مساحة سطح الأرض $4\pi(6.378\times10^6)^2 = 5.11 \times 10^{14}\,\mathrm{m}^{2}$: $184\,\mathrm{kg}$ لكل متر مربّع. (ج) $184/2500 = 0.074\,\mathrm{m}$، نحو $7\,\mathrm{cm}$. (د) تتناسب السماكة مع مكعب القطر: $1.6\,\mathrm{cm}$ ل$6\,\mathrm{km}$، و$20\,\mathrm{cm}$ ل$14\,\mathrm{km}$. وترتيب المقدار، من السنتيمترات إلى الديسيمترات، هو ترتيب طين الحدّ البالغ سمكه $50\,\mathrm{cm}$ في الكاف؛ والمقارنة لا يمكن أن تكون إلا تقريبية، إذ لا يمكن أن يسقط الغبار بالتساوي، والطين يجمع أيضًا الرسوب المعتاد في زمنه.

تمرين 24.9 ★★

(أ) في قطاع مكثّف ترسّب فيه الرسوب بمعدّل $2\,\mathrm{m}$ لكل مليون سنة، كم سماكة فترة $60$ ألف سنة من انقراض نهاية البرمي؟ وكم تكون لأقصر مدّة وأطول مدّة يسمح بهما عدم يقينها؟ (ب) في قطاع بحري عميق يتراكم بمعدّل $10\,\mathrm{m}$ لكل مليون سنة، كم سماكة فترة $32\,000$ سنة يتزامن ضمنها الاصطدام وحدّ K–Pg؟ (ج) ماذا تقول هذه الأعداد عن أخذ عيّنات من قطاع لدراسة انقراض؟

حل

حل التمرين 24.9.

(أ) $60 \times 10^{3} \times 2 \times 10^{-6} = 0.12\,\mathrm{m}$، أي $12\,\mathrm{cm}$؛ ول$12$ و$108$ ألف سنة، $2.4\,\mathrm{cm}$ و$21.6\,\mathrm{cm}$. (ب) $32 \times 10^{3} \times 10 \times 10^{-6} = 0.32\,\mathrm{m}$. (ج) يشغل الانقراض سنتيمترات إلى ديسيمترات من الصخر: فيجب أخذ العيّنات سنتيمترًا بسنتيمتر، وعيّنة واحدة سماكتها $10\,\mathrm{cm}$ في القطاع المكثّف تتوسّط خمسين ألف سنة، أي معظم الحدث.

تمرين 24.10 ★★★

ينحدر سهل ساحلي بنسبة $1$ في $2000$، ويرتفع مستوى البحر النسبي بمقدار $10\,\mathrm{m}$ لكل مليون سنة. (أ) باستعمال القضية 24.7، بأيّ سرعة يتحرّك الشاطئ نحو اليابسة، وبكم يختلف عمر قمّة حجر الشاطئ الرملي بين بئرين تبعد كل منهما $30\,\mathrm{km}$ عن الأخرى؟ (ب) يُوصَل الرسوب الآن إلى الشاطئ، فيبني السهل الساحلي نحو الأعلى بمقدار $a$ متر لكل مليون سنة عند الشاطئ. بيّن أن الشاطئ يتحرّك نحو اليابسة بمعدّل $(R - a)/s$ ما دام $a < R$. ماذا يحدث حين يكون $a > R$؟ (ج) اشرح لماذا يمكن لقمّة حجر رملي يتغيّر عمرها بمليون سنة أن تبدو، في جرف واحد، تمامًا كسطح متساوي العمر.

حل

حل التمرين 24.10.

(أ) $u = R/s = 10 \times 2000 = 20\,000\,\mathrm{m}$ لكل مليون سنة، أي $20\,\mathrm{km}$ لكل مليون سنة؛ وعلى $30\,\mathrm{km}$، $\Delta t = 1.5\,\mathrm{Myr}$. (ب) أصبح السهل الآن السطح $z = s x + a t$. ويحقّق الشاطئ $s x + a t = z_0 + R t$، ف$x(t) = (z_0 + (R - a)t)/s$ و$\mathrm dx/\mathrm dt = (R - a)/s$، موجبة (نحو اليابسة) ما دام $a < R$. وحين يكون $a > R$ تكون السرعة سالبة: ينتقل الشاطئ نحو البحر، وهو تراجع بحري، ويصير حجر الشاطئ الرملي حينئذٍ أحدث نحو البحر. (ج) جرف طوله $200\,\mathrm{m}$ يمتدّ، بسرعة $20\,\mathrm{km}$ لكل مليون سنة، على $0.2/20 = 0.01\,\mathrm{Myr}$: عشرة آلاف سنة من التباين الزمني، أقلّ بكثير مما تستطيع الحفريات أو معظم التأريخات تمييزه؛ والصخر على جانبي الحدّ هو نفسه في كل مكان على امتداده.

تمرين 24.11 ★★★

طبقتا رماد تقعان على $10\,\mathrm{m}$ و$50\,\mathrm{m}$ في قطاع، وأُرِّختا ب$(100.50 \pm 0.05)\,\mathrm{Ma}$ و$(99.70 \pm 0.03)\,\mathrm{Ma}$. (أ) استكمل عمر مستوى على $25\,\mathrm{m}$ وعدم يقينه بالقضية 24.8. (ب) أين بين الرمادين يكون عدم اليقين أصغر ما يمكن؟ اعثر على قيمة $f$ التي تُصغّر $\sigma_t$، وعلى هذه القيمة الصغرى. (ج) بيّن أن $\sigma_t$ لا يتجاوز أبدًا الأكبر من $\sigma_1$ و$\sigma_2$ بين الطبقتين.

حل

حل التمرين 24.11.

(أ) $f = (25 - 10)/(50 - 10) = 0.375$ و$t = 100.50 - 0.375 \times 0.80 = 100.20\,\mathrm{Ma}$، مع

$$\sigma_t = \sqrt{(0.625 \times 0.05)^2 + (0.375 \times 0.03)^2} = 0.033\,\mathrm{Myr}.$$

(ب) $g(f) = (1 - f)^2\sigma_1^2 + f^2\sigma_2^2$ له $g'(f) = -2(1 - f)\sigma_1^2 + 2f\sigma_2^2$، وصفره عند $f^* = \sigma_1^2/(\sigma_1^2 + \sigma_2^2) = 0.0025/0.0034 = 0.735$، أقرب إلى الطبقة المؤرّخة الأفضل؛ وعندها $\sigma_t = \sigma_1\sigma_2/\sqrt{\sigma_1^2 + \sigma_2^2} = 0.026\,\mathrm{Myr}$، أصغر من كليهما. (ج) $g$ قطع مكافئ مفتوح نحو الأعلى، فعلى $[0, 1]$ يبلغ أكبر قيمة عند أحد الطرفين: $g(0) = \sigma_1^2$، و$g(1) = \sigma_2^2$. ومن ثمّ $\sigma_t \le \max(\sigma_1, \sigma_2)$ بين الطبقتين.

تمرين 24.12 ★★★

تخترق بئر صفيحة طينية موحّدة. رماد أُرِّخ ب$30.0\,\mathrm{Ma}$ يقع على عمق $1000\,\mathrm{m}$، ورماد أُرِّخ ب$29.0\,\mathrm{Ma}$ على $200\,\mathrm{m}$؛ وحدّ طابق يقع على $600\,\mathrm{m}$. (أ) استكمل عمره من الأعماق. (ب) تراكمت الحبيبات، لا المسامات، بمعدّل ثابت. وباستعمال صخر الطين في Table 23.1 والقضية 23.4، احسب السماكة الصلبة بين كل رماد والحدّ، واستكمل العمر مرّة أخرى بنسبتها. (ج) بكم ألف سنة يختلف التقديران، وأيّهما أفضل؟

حل

حل التمرين 24.12.

(أ) الحدّ في منتصف العمق: $f = 0.5$، $29.50\,\mathrm{Ma}$. (ب) مع $\varphi_0\lambda = 0.63 \times 1960 = 1234.8\,\mathrm{m}$، فالسماكة الصلبة من $600\text{ ⁧إلى⁩ }1000\,\mathrm{m}$ هي $400 - 1234.8\,(e^{-600/1960} - e^{-1000/1960}) = 232.2\,\mathrm{m}$، ومن $200\text{ ⁧إلى⁩ }600\,\mathrm{m}$، $194.2\,\mathrm{m}$؛ والمجموع $426.3\,\mathrm{m}$. وكسر الحبيبات المرسّبة بين الرماد الأسفل والحدّ هو $232.2/426.3 = 0.545$، والعمر $30.0 - 0.545 = 29.46\,\mathrm{Ma}$. (ج) التقدير الثاني أصغر ب$45$ ألف سنة، وهو الأفضل: فالنصف الأعمق فقد ماء أكثر، فيحمل حبيبات، وزمنًا، أكثر لكل متر من النصف الأضحل (مسامية متوسطة $0.42$ مقابل $0.51$).

24.7 مسألة: ترابط ثلاثة قطاعات عبر حوض

مسألة 24.1

مسألة نهاية الأسبوع — كيف تجتمع الحفريات وطبقات الرماد والحجر الرملي متباين الزمن لتأريخ حدّ طابق

تُسجَّل ثلاثة قطاعات على امتداد خطّ عبر حوض خيالي: A في الغرب، وB على بُعد $25\,\mathrm{km}$ شرق A، وC على بُعد $20\,\mathrm{km}$ شرق B. وفي كل منها يعلو حجرَ كِل الرملي تكوينُ مردون الصخري. والارتفاعات بالأمتار فوق قاعدة كل قطاع:

	A	B	C
السماكة الكلية المسجّلة	80.0	66.0	32.0
قمّة حجر كِل الرملي	45.0	20.0	6.0
طبقة الرماد 1 (المؤرّخة ب $(152.40 \pm 0.04)\,\mathrm{Ma}$)	5.0	8.0	3.0
طبقة الرماد 2 (المؤرّخة ب $(151.20 \pm 0.04)\,\mathrm{Ma}$)	71.0	56.0	27.0
الظهور الأول ل Vardenoceras medium	36.6	31.2	14.8
الظهور الأول ل Vardenoceras ultimum	65.8	52.0	24.8
الظهور الأخير ل Vardenoceras primum	49.0	40.0	19.0

يُوجد V. primum من قاعدة كل قطاع. ويوجد الصدفي Ostreola في حجر كِل الرملي وحده، في القطاعات الثلاثة كلها. وتُعرَّف ثلاثة حيّزات فاصلة: الحيّز 1 حتى الظهور الأول لV. medium، والحيّز 2 حتى الظهور الأول لV. ultimum، والحيّز 3 فوقه. ويُعرَّف حدّ الطابق، بنموذجه الحدّي في موضع آخر، بالظهور الأول لV. medium.

الجزء الأول — الحيّزات الأحيائية.

1. ارسم القطاعات الثلاثة جنبًا إلى جنب بمقياس رأسي مشترك، مع حجر كِل الرملي وطبقات الرماد وحدود الحيّزات.
2. أعطِ سماكة الحيّز 2 في كل قطاع، وسماكة الجزء من الحيّز 3 المسجَّل.
3. لماذا لا يمكن وضع قاعدة الحيّز 1 في أيّ من القطاعات الثلاثة؟
4. لماذا يكون Ostreola حفرية دليلية ضعيفة، مهما كان شائعًا؟
5. في أيّ حيّز يقع الظهور الأخير لV. primum في كل قطاع؟ وهل يصلح حدًّا رابعًا للحيّزات؟
6. رابِط القطاعات بالظهورين الأولين لV. medium وV. ultimum. ماذا توحي نسبة سماكات الحيّز 2؟

الجزء الثاني — حجر كِل الرملي.

7. في أيّ حيّز تقع قمّة حجر كِل الرملي في كل قطاع؟
8. هل قمّة حجر كِل الرملي سطح متساوي العمر؟ في أيّ اتجاه تحرّك الشاطئ، وأيّ حدث هذا؟
9. طبقة الرماد 1 تقع في حجر كِل الرملي في القطاعات الثلاثة كلها، وطبقة الرماد 2 في تكوين مردون الصخري. لماذا تكون طبقات الرماد خطوط زمن أفضل من حدّ التكوين؟
10. أيّ من مبادئ التعريف 24.4 تبرّر تتبّع طبقة رماد واحدة من A إلى C؟

الجزء الثالث — المعدّلات.

11. احسب معدّل التراكم بين طبقتي الرماد في كل قطاع، بالأمتار لكل مليون سنة.
12. اقترح سبب هبوط المعدّل من A إلى C.
13. كم سنة تمثّل عيّنة سماكتها $10\,\mathrm{cm}$ في كل قطاع؟ وأيّ قطاع يعطي أدقّ دقّة زمنية؟
14. بافتراض معدّلات ثابتة، احسب عمر قمّة حجر كِل الرملي في كل قطاع.
15. احسب سرعة الشاطئ بين C وB، وبين B وA، بالكيلومترات لكل مليون سنة. هل أسرع التجاوز البحري أم أبطأ؟
16. احسب عمر الظهور الأول لV. ultimum في كل قطاع.
17. هل تتفق الأعمار الثلاثة للسؤال 16 ضمن عدم يقين تأريخات الرماد؟ ماذا يقول هذا عن الظهور الأول؟

الجزء الرابع — عمر الحدّ.

18. استكمل، في كل قطاع، عمر الظهور الأول لV. medium.
19. احسب عدم يقين كل عمر من عدم يقين تأريخات الرماد بالقضية 24.8.
20. احسب متوسط الأعمار الثلاثة وانتشارها. هل الانتشار أكبر أم أصغر من عدم يقين السؤال 19؟
21. في القطاع A يقع الظهور الأول لV. medium في حجر كِل الرملي، وفي B وC في تكوين مردون الصخري. كيف يمكن لتغيّر الصخرية بين طبقات الرماد أن ينحرف بالاستكمال في A؟
22. أيّ القطاعات الثلاثة يصلح أفضل نموذجًا حدّيًّا، ولماذا؟ وأيّها أسوؤها؟
23. كم دامت الحيّز 2؟
24. ما عمر الحدّ المستكمل؟

حل

حل المسألة 24.1.

1. ثلاثة أعمدة بمقياس $1\,\mathrm{cm}$ لكل $10\,\mathrm{m}$ تقريبًا، موصولة بطبقات الرماد وبحدود الحيّزات؛ وإسفين حجر كِل الرملي يتناقص من $45\,\mathrm{m}$ في A إلى $6\,\mathrm{m}$ في C.
2. الحيّز 2: في A، $65.8 - 36.6 = 29.2\,\mathrm{m}$، وفي B $20.8\,\mathrm{m}$، وفي C $10.0\,\mathrm{m}$. والحيّز 3 المسجَّل: في A $14.2\,\mathrm{m}$، وفي B $14.0\,\mathrm{m}$، وفي C $7.2\,\mathrm{m}$.
3. يبدأ الحيّز 1 عند الظهور الأول لV. primum، الذي يوجد من قاعدة كل قطاع: فظهوره يقع تحت القطاعات كلها.
4. إنه يعيش في الحجر الرملي وحده: فهو يتبع السحنة، والسحنة أعمارها تختلف من مكان إلى آخر. وفي A يوجد في الحيّزين 1 و$2$، وفي B وC في الحيّز 1 وحده.
5. في الحيّز 2 في الثلاثة كلها (A $49.0\,\mathrm{m}$، وB $40.0\,\mathrm{m}$، وC $19.0\,\mathrm{m}$). وهو متّسق من قطاع إلى آخر هنا، فيمكن أن يقسّم الحيّز 2، لكن الظهور الأخير يعتمد على الحفظ، وينبغي فحصه في قطاعات أكثر أولًا.
6. تصل الخطوط $36.6\,\mathrm{m}$ و$31.2\,\mathrm{m}$ و$14.8\,\mathrm{m}$، ثم $65.8\,\mathrm{m}$ و$52.0\,\mathrm{m}$ و$24.8\,\mathrm{m}$. ويرقّ الحيّز 2 بنسبة $29.2 : 20.8 : 10.0$، أي نحو $2.9 : 2.1 : 1$: فلو دام الحيّز الزمن نفسه في كل مكان، لتراكم الرسوب في A نحو ثلاث مرّات أسرع منه في C.
7. A: الحيّز 2 ($45.0 > 36.6$)؛ B: الحيّز 1 ($20.0 < 31.2$)؛ C: الحيّز 1 ($6.0 < 14.8$).
8. لا: فهو في الحيّز 2 في A، وفي الحيّز 1 في B وC، فهو أحدث نحو الغرب. وانتشر الطين البحري نحو الغرب فوق رمل الشاطئ: تحرّك الشاطئ نحو الغرب، أي نحو اليابسة، في تجاوز بحري.
9. يسقط الرماد على الحوض كله في لحظة جيولوجية، ويستقرّ على أيّ رسوب؛ وقمّة الحجر الرملي تتبع الشاطئ المتحرّك، وتكون متباينة الزمن.
10. استمرار الطبقة جانبيًّا (الطبقة تمتدّ عبر الحوض)، والتراكب (الرماد 1 تحت الرماد 2 في كل قطاع، وهذا يتحقّق من الترابط).
11. A: $(71.0 - 5.0)/1.20 = 55.0\,\mathrm{m}$ لكل مليون سنة؛ B: $48.0/1.20 = 40.0\,$؛ C: $24.0/1.20 = 20.0\,$.
12. A هي الأقرب إلى اليابسة، حيث أُمدّ الرسوب؛ ووصل إلى الماء العميق نحو الشرق منه أقلّ.
13. $0.1/55 = 1.8$ ألف سنة في A، و$2.5$ في B، و$5.0$ في C: فA تُميّز الزمن بأدقّ قدر.
14. A: $152.40 - 40.0/55.0 = 151.67\,\mathrm{Ma}$؛ B: $152.40 - 12.0/40.0 = 152.10\,\mathrm{Ma}$؛ C: $152.40 - 3.0/20.0 = 152.25\,\mathrm{Ma}$.
15. من C إلى B: $20/(152.25 - 152.10) = 133\,\mathrm{km}$ لكل مليون سنة؛ ومن B إلى A: $25/(152.10 - 151.67) = 58.5\,\mathrm{km}$ لكل مليون سنة. فقد تباطأ التجاوز.
16. A: $152.40 - 60.8/55.0 = 151.29\,\mathrm{Ma}$؛ B: $152.40 - 44.0/40.0 = 151.30\,\mathrm{Ma}$؛ C: $152.40 - 21.8/20.0 = 151.31\,\mathrm{Ma}$.
17. تمتدّ على $16$ ألف سنة، وهذا أقلّ من عدم يقين كل منها (نحو $28$ ألف سنة، السؤال 19): فالظهور الأول متزامن عبر الحوض ضمن دقّة التأريخات، وهذا ما يجعله دليلًا جيدًا.
18. A: $152.40 - 31.6/55.0 = 151.826\,\mathrm{Ma}$؛ B: $152.40 - 23.2/40.0 = 151.820\,\mathrm{Ma}$؛ C: $152.40 - 11.8/20.0 = 151.810\,\mathrm{Ma}$.
19. $f = 0.479$، و$0.483$، و$0.492$؛ و$\sigma_t = \sqrt{(1 - f)^2 + f^2} \times 0.04 = 0.028\,\mathrm{Myr}$ في كل منها، أي $28$ ألف سنة.
20. المتوسط $151.819\,\mathrm{Ma}$؛ والانتشار $151.826 - 151.810 = 16$ ألف سنة، وهو أصغر من عدم يقين كل عمر: فالثلاثة تتفق.
21. يفترض الاستكمال معدّلًا واحدًا من الرماد 1 إلى الرماد 2. وفي A يحوي ذلك الفاصل حجرًا رمليًّا شاطئيًّا حتى $45\,\mathrm{m}$ وصخرًا طينيًّا فوقه؛ ولا يلزم أن يكون الرمل والطين قد تراكما بالمعدّل نفسه، ولا أن ينضغطا بالطريقة نفسها (الفصل 23). فإن تراكم الرمل أسرع، فجزء الحجر الرملي يحمل زمنًا أقلّ مما توحي به سماكته، ويكون الظهور الأول أقدم مما حُسب، والعمر من A هو فعلًا الأقدم بين الثلاثة.
22. B: يقع الظهور الأول في صخر طيني بحري، على $11\,\mathrm{m}$ فوق قمّة الحجر الرملي، دون تغيّر في السحنة قرب المستوى، ويعطي المعدّل $2.5$ ألف سنة لكل $10\,\mathrm{cm}$. وA تُميّز الزمن بشكل أفضل، لكنها تضع المستوى في الحجر الرملي الشاطئي، على بُعد $8.4\,\mathrm{m}$ تحت تغيّر في السحنة؛ وC مكثّفة، $5$ ألف سنة لكل $10\,\mathrm{cm}$. فC هي الأسوأ في التمييز، وA الأسوأ في السحنة.
23. من متوسطي عمري الظهورين الأولين: $151.819 - 151.302 = 0.52\,\mathrm{Myr}$: نحو نصف مليون سنة.
24. الحدّ هو $(151.82 \pm 0.03)\,\mathrm{Ma}$.