เวลาทางธรณี

ธรณีประวัติ

ตั้งแต่โลกเริ่มเย็นตัวลงเมื่อ 4,600 ล้านปีที่แล้ว มีการเปลี่ยนเกิดขึ้นเรื่อยมาจนทำให้โลกมีโสภาพเช่นปัจจุบัน การเปลี่ยนแปลงดังกล่าวมีผลทำให้บริเวณที่เคยเป็นทะเลบางแห่งกลายเป็นภูเขา ภูเขาบางลูกถูกกัดเซาะเป็นที่ราบ นอกจากนั้นยังมีผลถึงวิวัฒนาการของสิ่งมีชีวิต ซึ่งมีทั้งการดำรงอยู่ การเกิดใหม่ การกลายพันธุ์และการสูญพันธุ์ของพืชและสัตว์ต่าง ๆ ของโลก การเปลี่ยนแปลงดังกล่าวเกิดขึ้นทั้งแบบค่อยเป็นค่อยไปและแบบฉับพลันที่เกิดจากแผ่นดินไหว ภูเขาไฟระเบิด และแผ่นดินถล่ม เป็นต้น สิ่งเหล่านี้ล้วนเป็นข้อมูลที่บอกกล่าวความเป็นมาเกี่ยวกับสภาพและเหตุการณ์ที่เกิดขึ้นในอดีตของโลก อาจเรียกว่าเป็นประวัติศาสตร์ทางธรณีวิทยาของโลกซึ่งเราสามารถสืบค้นประวัติเหล่านี้จากหลักฐานและร่องรอยต่าง ๆ ที่ปรากฏอยู่บนหินหรือบนแผ่นธรณีภาคของโลกข้อมูลทางธรณีวิทยาที่สามารถอธิบายความเป็นมาของพื้นที่ในอดีต ได้แก่ อายุทางธรณีวิทยา ซากดึกดำบรรพ์ โครงสร้างและการลำดับชั้นหิน เป็นต้น

อายุทางธรณีวิทยา

โดยทั่วไปอายุทางธรณีวิทยาแบ่งเป็น 2 แบบ คือ อายุเทียบสัมพันธ์ และอายุสัมบูรณ์ ซึ่งมีวิธีการศึกษาแตกต่างกัน

อายุเปรียบเทียบ (Realative age) เป็นอายุหินเปรียบเทียบซึ่งบอกว่าหินชุดใดมีอายุมากหรือน้อยกว่ากัน อายุเปรียบเทียบหาได้โดยอาศัยข้อมูลจากซากดึกดำบรรพ์ที่ทราบอายุ ลักษณะการลำดับของชั้นหินต่าง ๆ และลักษณะโครงสร้างธรณีวิทยาของหิน แล้วนำมาเปรียบเทียบกับช่วงเวลาทางธรณีวิทยาที่เรียกว่า ธรณีกาล (Geologic time) ก็จะสามารถบอกอายุของหินที่เราศึกษาได้ว่าเป็นหินในยุคไหน หรือมีช่วงอายุเป็นเท่าใด

อายุสัมบูรณ์ (absolute age) เป็นอายุของหินหรือซากดึกดำบรรพ์ที่สามารถบอกเป็นจำนวนปีที่ค่อนข้างแน่นอน การหาอายุสัมบูรณ์ใช้วิธีคำนวณจากครึ่งชีวิตของธาตุกัมมันตรังสีที่มีอยู่ในหินหรือซากดึกดำบรรพ์ที่ต้องการศึกษา ธาตุกัมมันตรังสีที่นิยมนำมาหาอายุสัมบูรณ์ ได้แก่ ธาตุคาร์บอน-14 ธาตุโพแทสเซียม-40 ธาตุเรเดียม-226 และธาตุยูเรเนียม-238 เป็นต้น การหาอายุสัมบูรณ์มักใช้กับหินที่มีอายุมากเป็นแสนหรือล้านปี

                                                               ความรูเพิ่มเติม.....จ้า

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 การตรวจหาอายุจากสารกัมมันตภาพรังสี (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