سن یابی زمین

مساله تعیین سن زمین و نحوه تشکیل آن از زمان‌های خیلی پیش فکر بشر را بخود مشغول داشته است. علم تعیین سن و تاریخ‌گذاری سنگ‌ها را ژئوکرونولوژی (Geochronology) می‌گویند که به معنی شناخت سن زمین می‌باشد. در زمین شناسی اصولا دو نوع سن وجود دارد که عبارتند از سن نسبی و سن مطلق.
سن نسبی
مقصود از سن نسبی این است که پدیده‌های زمین شناسی را باهم مقایسه کرده و تعیین کنیم که کدامیک جوان‌تر و کدامیک قدیمی‌تر می‌باشد.


معیارهای تعیین سن نسبی سنگ‌ها :


لایه‌های رسوبی معمولا به صورت لایه‌لایه بوده و در حالت کلی می‌توان گفت که طبقه زیرین از طبقه رویی قدیمی‌تر است. ولی گاهی اوقات استثناهایی وجود دارد که به عنوان مثال می‌توان گفت آبرفت‌های پلکانی رودخانه‌ها را نام برد که در این آبرفت‌ها سن عکس حالت ذکر شده است. گاهی نیز ممکن است گسل طبقات قدیمی‌تر را بر روی طبقات جدید قرار دهد. و یا اینکه لایه‌ها در اثر عوامل تکتونیکی کاملا برگشته و از حالت اولیه خود واژگون شده باشند.

اغلب طبقات رسوبی دارای فسیل هستند و از آنجا که امروزه این فسیل‌ها کاملا مطالعه شده و سن آنها تعیین شده است. با مشاهده فسیل‌ها در طبقات می‌توان سن نسبی لایه‌ها و در برخی موارد حتی سن مطلق آنها را تعیین کرد.

غالبا می‌توان با کمک مشخصات کلی طبقات مثل مشخصات فیزیکی ، شیمیایی ، فسیل شناسی ، سنگ شناسی و ... طبقات مختلف را به هم ارتباط داده و توسط آن سن نسبی طبقه را تعیین کرد.
سن مطلق
مقصود از سن مطلق سن واقعی هر پدیده می‌باشد و در واقع سن تشکیل یا وقوع آن می‌باشد. روش‌های مختلفی برای تعیین سن مطلق وجود دارد که از جمله آنها می‌توان استفاده از طبقات رسوبی ، رسوبات یخچالی ، مواد رادیواکتیو و ... را تعیین سن مطلق نام برده البته کاربرد مواد رادیواکتیو در تعیین سن مطلق بیشتر می‌باشد و سنی را که از این طریق بدست می‌آید دقیقتر می‌باشد.


روش استفاده از رادیواکتیو :
برخی از مواد معدنی دارای خاصیت رادیواکتیو هستند. بدین معنی که از خود 3 نوع اشعه خارج می‌سازند که عبارتند از . هر کدام از این تشعشعات دارای خواص فیزیکی مربوط به خود هستند. در اثر صدور این تشعشعات یک عنصر به مرور زمان تبدیل به عنصر دیگری می‌شود. به عنوان مثال در اثر یک سری فعل و انفعالات رادیواکتیوی تبدیل به می‌شود.

هر عنصر رادیواکتیو دارای نیم عمر مختصوص به خود می‌باشد. نیم عمر عبارت است از زمانی که مقدار ماده اولیه با طی این زمان به نصف مقدار خود برسد. با داشتن نیم عمر و همچنین مقدار ماده اولیه و مقدار ماده تولید شده ، با استفاده از یک سری روابط فیزیکی می‌توان سن دقیق پدیده‌های زمین شناسی را تعیین کرد. روش‌های مختلفی برای تعیین سن به روش رادیواکتیو وجود دارد. از جمله روش‌های ، ... . پدیده‌هایی که با روش رادیواکتیو می‌توان تعیین سن کرد عبارتند از :

تبلور سنگ‌های آذرین از یک ماگما :

تبلور دوباره سنگ‌هایی که قبلا وجود داشته‌اند (از هر نوعی که باشند) برای تشکیل سنگ‌های دگرگونی که عمدتا تا تجمع کانی‌هایی که تماما جدید هستند همراه می‌باشد.
افزایش سرما و فرسایش سلسله کوههای چین خورده .
ته‌نشین شدن یک سنگ رسوبی ، مشروط بر آنکه یک یا چند کانی جدید همزمان یا بعد از رسوبگذاری تشکیل شده باشد.

تعیین سن با استفاده از رسوبات یخچالی :
در بعضی موارد، رسوبات ناشی از یخچال‌ها می‌توانند در زمینه تعیین سن مطلق منطقه موثر باشند. رسوبات یخچالی عمدتا لایه‌لایه بوده و تناوبا از رسوبات دانه‌درشت و دانه‌ریز تشکیل شده‌اند. این رسوبات حاصل ذوب شدن یخ یخچال‌های طبیعی می‌باشد. معمولا لایه‌های دانه‌ریز در زمستان و لایه‌های دانه درشت در تابستان رسوب کرده‌اند. بنابراین هر جفت از این لایه‌ها می‌تواند نمایند یک سال باشد. بدین ترتیب با شمارش تعداد لایه‌ها می‌توان مدت زمانی را که از رسوب این مواد می‌گذرد تعیین کرد.

تعیین سن با استفاده از طبقات رسوبی :
در زمان‌های مختلف زمین شناسی طبقات مختلفی در اثر فرآیندهای رسوب‌گذاری بوجود آمده‌اند. هرگاه ضخامت کل طبقات رسوبی را بدست آورده و میزان تشکیل سالیانه طبقات را نیز تعیین کنیم با تقسیم این دو می‌توان سن زمین را از شروع عمل رسوبگذاری تعیین کرد. البته این روش دارای اشکالاتی نیز می‌باشد. به عنوان مثال توقف در عمل رسوبگذاری باعث می‌شود که سن تعیین شده اشتباه باشد.
کاربرد علم تعیین سن
هدف تمام ژیوکرونولوژیست‌ها تعیین سن و قدمت تمام حوادث دگرگونی ، آذرین و حتی رسوبی می‌باشد که عبارتند از رویدادهایی که زمین و دیگر اجرام قابل دسترس درون منظومه شمسی را در سراسر دوره‌های زمین شناسی ، شکل بخشیده‌اند. فهرست پاره‌ای از کاربردها علم ژئوکرونولوژی در زیر ذکر شده است :


زمان‌بندی و مدت رویدادهای کمربندهای کوهزایی ، از زمان تشکیل سنگ تا زمان سرد شدن نهایی.
مطالعه توزیع و پخش زمان‌های ایزوتوپ‌های رادیواکتیو در فضا و زمان در محدوده نواحی قاره‌ای و ارتباط با مسایل مربوط به منشا ، ساختمان و تکامل قاره‌ها.
تنظیم مقیاس زمانی در فانروزوئیک که از طریق تعیین سن نسبی سنگ‌ها به روش چینه شناسی یا فسیل شناسی شناخته شده‌اند.
تنظیم مقیاس زمانی پرکامبرین و تطبیق بین رویدادهای زمین شناسی پرکامبرین در سراسر جهان.
آزمایش فرضیه اشتقاق قاره‌ای.
تعیین سن رویدادهای زمین شناسی نسبتا جوان و مانند سن و میزان تکامل انسان‌های اولیه و سن یخبندان‌های حاصله در طی دوران زمین شناسی.
سن زمین
قسمت اعظم سن زمین مربوط به دوران پرکامبرین می‌باشد. همچنین این دوران قدیمی‌ترین بخش تاریخ زمین را تشکیل می‌دهد. که از نظر سنگ شناسی معمولا مشخص بوده و می‌توان سنگ‌های متعلق به آن را تشخیص داد. آزمایشات متعددی که بر روی سنگ‌های مختلف متعلق به این دوران انجام شده اعداد متفاوتی را بدست داده که کمترین آنها 600 میلیون سال و بیشترین آنها 3.5 میلیارد سال می‌باشد. بنابراین می‌توان گفت دوران پرکامبرین حد اقل در فاصله زمانی بین 3.5 میلیارد تا 600 میلیون سال پیش گسترش داشته است.


اگر شروع پرکامبرین 3.5 میلیارد سال پیش باشد مسلما سن زمین بیش از این عدد خواهد بود. بنابراین برای تعیین سن زمین از عوامل دیگری شامل شهاب سنگ‌ها کمک گرفتند. از آنجا که مطابق تمام نظریات موجود تشکیل سن زمین و سایر سیارات منظومه شمسی همزمان بوده است، با تعیین سن این سنگ‌ها می‌توان سن واقعی زمین را نیز بدست آورد. حداکثر سنی را که تابحال برای شهاب سنگ‌ها بدست آمده است، عدد 4.6 میلیارد سال بوده است. بدین ترتیب می‌توان عدد 4.6 میلیارد سال را برای سن زمین در نظر گرفت.