როგორ ათარიღებენ მეცნიერები ქანებსა და ნამარხებს

შედარებითი და რადიომეტრული დათარიღების მეთოდების გამოყენებით გეოლოგებს შეუძლიათ, პასუხი გასცენ კითხვას: რა ასაკისაა ეს ნამარხი?

მიუხედავად იმისა, რომ დედამიწა ერთი შეხედვით სტაბილური პლანეტა ჩანს, მისი ზედაპირი რადიკალურად შეიცვალა 4.6 მილიარდი წლის განმავლობაში. მთები წარმოიქმნებოდნენ და იშლებოდნენ, კონტინენტები და ოკეანეები ადგილმდებარეობას იცვლიდნენ, დედამიწა კი ყინულით დაფარული უკიდურესად ცივი პლანეტიდან თბილ და ყინულისგან თითქმის თავისუფალ ადგილად გარდაიქმნა. ეს ცვლილებები, როგორც წესი, ისე ნელა ხდება, რომ ადამიანის სიცოცხლის განმავლობაში თითქმის შეუძლებელია შემჩნევა, თუმცა დედამიწის ზედაპირი ახლაც კი განიცდის ცვლილებასა და გადაადგილებებს. ამ ცვლილებებთან ერთად ორგანიზმებიც ვითარდებოდნენ და ზოგი მათგანი ნამარხის სახით შემორჩა.

ნამარხის შესწავლა შესაძლებელია იმის გასარკვევად, რა ტიპის ორგანიზმს წარმოადგენს, როგორ ცხოვრობდა ეს ორგანიზმი და როგორ მოხდა მისი სხეულის შენახვა (განამარხება). თუმცა ნამარხს თავისთავად დიდი მნიშვნელობა არ გააჩნია, თუკი გარკვეულ კონტექსტში არ მოხდება მისი განხილვა. საჭიროა ნამარხის ასაკის დადგენა, რათა იგივე პერიოდის სხვა სახეობის ნამარხებთან მოხდეს შედარება. მონათესავე სახეობების ნამარხების ასაკის გაგება მეცნიერებს ეხმარება, ორგანიზმთა ჯგუფის ევოლუციური წარსული გამოიკვლიონ.

მაგალითად, ნამარხთა მატიანეზე დაყრდნობით მეცნიერებმა იციან, რომ ამჟამად არსებული პრიმატები წარმოიშვნენ პრიმატთა განამარხებული სახეობებისგან და ეს ევოლუციური პროცესი ათობით მილიონი წელი გრძელდებოდა. პრიმატთა სხვადასხვა სახეობების ნამარხების შედარებით მეცნიერებს შეუძლიათ, გამოიკვლიონ, როგორ იცვლებოდა ნიშან-თვისებები და როგორ ვითარდებოდნენ ცხოველები დროთა განმავლობაში. თუმცა საჭიროა თითოეული ნამარხი პრიმატის ასაკის დადგენა, რათა ერთმანეთს შედარდეს სხვადასხვა პერიოდის ნამარხები და მსოფლიოს სხვადასხვა რეგიონში ნაპოვნი ერთი პერიოდის ნამარხები.

გეოლოგიური მასალების დათარიღების 3 ძირითადი მეთოდი არსებობს. პირველ რიგში, შესაძლებელია განისაზღვროს ნამარხის შედარებითი ასაკი. შედარებითი დათარიღება გეოლოგიურ მოვლენებს ქრონოლოგიური წესით აწყობს ისე, რომ თითოეული მოვლენის კონკრეტული თარიღის დადგენა არ არის საჭირო. მეორე მეთოდით შესაძლებელია ნამარხების ან მიწის წარმონაქმნების (მინერალები, ქანები და ა.შ.) ასაკის განსაზღვრა. აბსოლუტური დათარიღება გეოლოგიური მოვლენის ასაკს აფასებს და ზოგჯერ საკმაოდ ზუსტად ადგენს, დროის რა პერიოდში არსებობდა განამარხებული სახეობა. მესამე მეთოდი გულისხმობს ქანებში არსებული მაგნეტიზმით ნამარხის ადგილმდებარეობის დათარიღებას. ამ მეთოდში გამოიყენება დედამიწის მაგნიტური ველის მიმართულება, რომელიც დროსთან ერთად იცვლება ხოლმე.

 

 

ქანებისა და ნამარხების შედარებითი დათარიღება

გეოლოგებს განსაზღვრული აქვთ ის პრინციპები, რომლებიც გამოიყენება დედამიწის ზედაპირზე განლაგებული დანალექი და ვულკანური ქანებისადმი, რათა ქანების მატიანეში შემონახული გეოლოგიური მოვლენების შედარებითი ასაკი დადგინდეს. მაგალითად, დიდი კანიონის კედლებზე გაშიშვლებულ ქანებში (სურათი 1) მრავალი ჰორიზონტალური შრეა, რასაც მეორენაირად ფენა ეწოდება. ფენებს შეისწავლის სტრატიგრაფია და რამდენიმე ძირითადი პრინციპის გამოყენებით შესაძლებელი ხდება ქანების შედარებითი ასაკის განსაზღვრა.

სურათი 1: ინდივიდუალური ქანის ფენები, ანუ შრეები, დიდი კანიონის კედელზე არიზონას შტატში, აშშ.
ისევე როგორც დალექვის პერიოდში, შრეები ახლაც მეტწილად ჰორიზონტალურია (პირველადი ჰორიზონტალურობის პრინციპი). თავდაპირველად კანიონის ძირში მდებარე შრეები დაილექა, შესაბამისად ისინი უფრო ძველია, ვიდრე მათ ზემოთ მდებარე ფენები (სუპერპოზიციის პრინციპი).

დიდ კანიონში შრეები თითქმის ჰორიზონტალურია. ზოგადად დანალექების უმეტესობა ან ჰორიზონტალურად არის განლაგებული წყლის მასებში (როგორიცაა ოკეანე) ან ხმელეთზეა ნაკადებისა და მდინარეების საზღვრების გასწვრივ. ყოველ ჯერზე ახალი ფენის დალექვისას გრავიტაციის ზეგავლენით მასის განლაგება ხდება ჰორიზონტალურად, ძველი ფენის ზემოთ. ეს პირველადი ჰორიზონტალურობის პრინციპია: გეოლოგიური შრეები ჰორიზონტალურად ან თითქმის ჰორიზონტალურად არიან დალექილი (სურათი 2). ამგვარად, შრეების ნებისმიერ დეფორმაციას (სურათები 2 და 3) ადგილი აქვს ქანების დალექვის შემდეგ.

სურათი 2: სტრატიგრაფიის პრინციპები გვეხმარება, ქანის შრეების შედარებითი ასაკი გავიგოთ.
ქანის შრეები ტბის ფსკერზე ჰორიზონტალურად ილექებიან (პირველადი ჰორიზონტალურობის პრინციპი). უფრო ახალი შრეები ძველების თავზე განლაგდებიან (სუპერპოზიციის პრინციპი). შრეები, რომლებიც სხვა ფენებს კვეთენ, ქრონოლოგიურად ამ ფენებზე უფრო ახლები არიან (მკვეთი დამოკიდებულების პრინციპი).

სუპერპოზიციის (ზედდების) პრინციპი პირველადი ჰორიზონტალურობის პრინციპს ეფუძნება: დანალექი ქანების არადეფორმირებულ წყობაში თითოეული ფენა მის ზედა ფენაზე უფრო ძველია და ქვედა ფენაზე უფრო ახალგაზრდაა (სურათები 1 და 2). შესაბამისად, ასეთ წყობაში ყველაზე ძველი ქანები იქნება ძირში და ყველაზე ახალგაზრდა ქანები იქნება ზედაპირზე.

ზოგჯერ დანალექი ქანების წყობა ირევა გარკვეული მოვლენების შედეგად, როგორიცაა ნასხლეტის მოძრაობა, რომლის დროსაც დალექილ ფენებში შეჭრა ხდება. ეს მკვეთი დამოკიდებულების პრინციპია. მის თანახმად, ნებისმიერი გეოლოგიური ფორმირება, რომელიც შრეს კვეთს, ამ შრის ჩამოყალიბების შემდეგ უნდა წარმოქმნილიყო (სურათები 2 და 3).

სურათი 3: ესპანეთის ქალაქ სუმაიაში მდებარე კლდეებზე გაშიშვლებული დანალექი ქანის შრეები თითქმის ვერტიკალურადაა დახრილი.
პირველადი ჰორიზონტალურობის პრინციპის თანახმად, ეს შრეები ჰორიზონტალურად უნდა დალექილიყო და ამის შემდეგ გადაიხარა ვერტიკალურად. გარდა ამისა, შეიმჩნევა ნასხლეტებიც (აღნიშნულია წყვეტილი ხაზებით). მკვეთი დამოკიდებულების პრინციპის გამოყენებით ვასკვნით, რომ ეს ნასხლეტი, რომელმაც ქანის შრეების დისლოკაცია გამოიწვია, ამ შრეების დალექვის შემდეგ უნდა წარმოქმნილიყო.

პირველადი ჰორიზონტალურობის, სუპერპოზიციისა და მკვეთი დამოკიდებულების პრინციპები საშუალებას იძლევა, კონკრეტულ ადგილზე მოვლენების თანმიმდევრობა დადგინდეს. თუმცა ეს საკმარისი არ არის იმისთვის, რომ ორ სხვადასხვა რეგიონში მდებარე ქანების შედარებითი ასაკი განისაზღვროს. ამ შემთხვევაში დახმარებას გვიწევენ ნამარხები. თითოეული ნამარხის ტიპი დედამიწის ისტორიის უნიკალური ეპოქის ანარეკლია. ფაუნის თანმიმდევრობის პრინციპი გვამცნობს, რომ ნამარხთა სხვადასხვა ტიპები ყოველთვის ერთი და იგივე კანონზომიერებით ჩნდებიან და ქრებიან. როცა რაღაც სახეობა გადაშენდება, მის ნამარხებს უფრო ახალგაზრდა ქანებში ვეღარ შევხვდებით (სურათი 4).

სურათი 4: ფაუნის თანმიმდევრობის პრინციპი ეხმარება მეცნიერებს, ნამარხების გამოყენებით ქანებისა და სხვა ნამარხების შედარებითი ასაკი განსაზღვრონ.
ნამარხების წარმოქმნა დროის გარკვეულ, შეზღუდულ ინტერვალში ხდება. ამ ნახაზზე თითოეული ტიპის ნამარხის ასაკობრივი დიაპაზონი აღნიშნულია ნაცრისფერი ისრებით. ისრის ქვედა წვერის მიმართულება შეესაბამება პირველი ნამარხების წარმოქმნას, ზედა კი – ბოლოს, როცა ეს სახეობა გადაშენდა. მრავალი ნამარხის ურთიერთგადამკვეთი ქრონოლოგიური პერიოდების გამოყენებით შესაძლებელი ხდება კონკრეტული სახეობის ნამარხის შედარებითი ასაკის დადგენა (დროის შედარებითი ინტერვალი, როცა ეს სახეობა არსებობდა). მაგალითად, არსებობს დროის კონკრეტული პერიოდი, რომელიც აქ ვარდისფერი ზოლითაა აღნიშნული, როცა ლურჯი და ნარინჯისფერი ამონიტები (ერთგვარი მოლუსკები) ერთდროულად ბინადრობდნენ. თუკი ლურჯ და ნარინჯისფერ ამონიტებს ერთად აღმოაჩენენ, ამ ქანის დალექვა ვარდისფერი ზოლით აღნიშნულ პერიოდში უნდა მომხდარიყო. ამ ნახაზზე ნაჩვენებია უცნობი ნამარხი, წითელი ღრუბელა, რომელიც ნამარხთა ბ ჯგუფის 5 სხვა ნამარხთან ერთად გვხვდება. ნამარხთა ბ ჯგუფში შედის სახელმძღვანელო ნამარხები – ნარინჯისფერი და ლურჯი ამონიტები, რაც იმას ნიშნავს, რომ ბ ჯგუფი დაილექა ვარდისფერი ზოლით აღნიშნულ პერიოდში. რადგან უცნობი ნამარხიც ბ ჯგუფის წევრებთან ერთად არის, ისიც ამ ეპოქაში უნდა არსებულიყო.

ნამარხთა ტიპებს, რომლებსაც გეოლოგიური შრეების ერთმანეთისგან განსასხვავებლად იყენებენ, სახელმძღვანელო ნამარხები ეწოდებათ. სახელმძღვანელო ნამარხები დროის შეზღუდულ ინტერვალში გვხვდება. ჩვეულებრივ ეს არის ადვილად ამოსაცნობი განამარხებული ორგანიზმები, რომლებიც ვრცელ რეგიონებში მოიპოვებიან. პრიმატების ნამარხები ამ საკითხში, როგორც წესი, არ გამოდგება იშვიათობის გამო. უფრო ხშირად იყენებენ ღორისა და მღრღნელების მსგავს ორგანიზმებს, რადგან ისინი უფრო დიდი რაოდენობითაა, ფართოდ არიან გავრცელებული და შედარებით სწრაფად განიცდიან ევოლუციურ განვითარებას.

ფაუნის თანმიმდევრობის პრინციპის გამოყენებით ვასკვნით, რომ თუკი სახელმძღვანელო ნამარხის შემცველ ქანში ამოუცნობ ნამარხს წააწყდებიან, ე.ი. ეს ორი სახეობა დროის ერთსა და იმავე პერიოდში არსებობდა (სურათი 4). თუკი ერთსა და იმავე სახელმძღვანელო ნამარხს სხვადასხვა რეგიონებში ვხვდებით, ამ რეგიონთა შესაბამისი შრეები სავარაუდოდ ერთ პერიოდში დაილექა. ამგვარად, ფაუნის თანმიმდევრობის პრინციპი საშუალებას გვაძლევს, უცნობი ნამარხების შედარებითი ასაკი განვსაზღვროთ და ვრცელ, ერთმანეთთან არამოსაზღვრე რეგიონებში მდებარე ნამარხთა უბნები დავაკავშიროთ.

 

 

ქანებისა და ნამარხების რიცხობრივი დათარიღება

შედარებითი დათარიღების მეთოდებისგან განსხვავებით აბსოლუტური დათარიღება ნამარხებთან დაკავშირებული გეოლოგიური მასალების ქრონოლოგიური შეფასებისა და თავად ნამარხის ასაკის პირდაპირი გაზომვის საშუალებას იძლევა. ქანის ან ნამარხის დათარიღებისთვის მკვლევარები იყენებენ ერთგვარ ბუნებრივ საათებს. ყველაზე ხშირად ეს გახლავთ რადიომეტრული დათარიღება, რომელიც ბუნებრივ პროცესს – რადიოაქტიურ დაშლას – ეფუძნება. ამ პროცესს განიცდიან გარკვეული ქიმიური ელემენტები, როგორიცაა კალიუმი და ნახშირბადი. რადიოაქტიურობის სტაბილური ტემპის გამო რადიომეტრული მეთოდი უძველესი მოვლენების დათარიღებისთვის სანდო საათს წარმოადგენს. გეოლოგები ასევე იყენებენ სხვა მეთოდებს, როგორიცაა ელექტრონული სპინური რეზონანსი და თერმოლუმინესცენცია. მათი მეშვეობით იზომება რადიოაქტიურობის გავლენა ელექტრონების დაგროვებაზე მინერალის კრისტალური სტრუქტურის არასრულყოფილ ადგილებში, ე.წ. „ხაფანგებში“, რათა ქანების ან ნამარხების ასაკი დადგინდეს. განვიხილოთ ეს პროცესები უფრო დაწვრილებით.

ყველა ქიმიური ელემენტის ატომი შეიცავს დადებითად დამუხტულ პროტონებს და ნეიტრალურ ნეიტრონებს, რომლებიც ატომბირთვში მდებარეობენ, და ელექტრონებს, რომლებიც ბირთვის გარშემო მოძრაობენ (სურათი 5ა). თითოეულ ელემენტში პროტონთა რაოდენობა მუდმივია, ხოლო ნეიტრონებისა და ელექტრონების რიცხვი შეიძლება იცვლებოდეს. ერთი და იგივე ელემენტის ატომებს, რომლებსაც განსხვავებული რაოდენობის ნეიტრონები აქვთ, ამ ელემენტის იზოტოპები ეწოდებათ. თითოეული იზოტოპი განისაზღვრება თავისი ატომური მასით, რაც პროტონებისა და ნეიტრონების რაოდენობათა ჯამს წარმოადგენს. მაგალითად, ნახშირბადს 6 პროტონი აქვს, მაგრამ შეიძლება 6, 7 ან 8 ნეიტრონი ჰქონდეს. შესაბამისად, ნახშირბადს სამი იზოტოპი აქვს: ნახშირბად-12 (12C), ნახშირბად-13 (13C) და ნახშირბად-14 (14C) (სურათი 5ა).

სურათი 5: რადიოაქტიური იზოტოპები და მათი დაშლა.
ა) ნახშირბადს 3 იზოტოპი აქვს ნეიტრონთა განსხვავებული რაოდენობებით: ნახშირბად-12 (12C, 6 პროტონი + 6 ნეიტრონი), ნახშირბად-13 (13C, 6 პროტონი + 7 ნეიტრონი) და ნახშირბად-14 (14C, 6 პროტონი + 8 ნეიტრონი). 12C და 13C სტაბილურია. 14C-ის ატომბირთვი არასტაბილურია, რის გამოც იზოტოპი რადიოაქტიურია. არასტაბილურობის გამო 14C პერიოდულად რადიოაქტიურ დაშლას განიცდის, რათა სტაბილურ აზოტად (14N) გარდაიქმნას.
ბ) ნებისმიერ მინერალში არსებული რადიოაქტიური ატომები (მშობელი იზოტოპები) დროთა განმავლობაში იშლება და სტაბილურ შვილობილ იზოტოპად გარდაიქმნება. მშობელ იზოტოპთა ნახევრის დაშლისთვის საჭირო დროს ამ იზოტოპის ნახევარდაშლის პერიოდი ეწოდება.

დედამიწაზე არსებული იზოტოპების უმეტესობა სტაბილურია და ცვლილებას არ განიცდის. თუმცა ზოგიერთ იზოტოპს, როგორიცაა მაგალითად 14C, არასტაბილური ბირთვი აქვს და შესაბამისად რადიოაქტიურია. ეს იმას ნიშნავს, რომ არასტაბილური იზოტოპის შემადგენლობაში პერიოდულად იცვლება პროტონების ან ნეიტრონების რიცხვი ან ორივე ერთად. ამ ცვლილებას რადიოაქტიურ დაშლას უწოდებენ. მაგალითად, არასტაბილური ნახშირბადი 14C გარდაიქმნება სტაბილურ აზოტად (14N). ატომბირთვს, რომელიც იშლება, ეწოდება მშობელი იზოტოპი, დაშლის შედეგად მიღებულს – შვილობილი იზოტოპი. ჩვენს მაგალითში 14C მშობელია, ხოლო 14N შვილობილია.

ქვებსა და ორგანულ მასალებში (მაგ. ხე, ძვლები და ნიჟარები) არსებული ზოგიერთი მინერალი შეიძლება რადიოაქტიურ იზოტოპებს შეიცავდეს. ნიმუშში მშობელი და შვილობილი იზოტოპების გავრცელების ანალიზია შესაძლებელი, რაც მისი ასაკის დადგენაში გვეხმარება. ეს მეთოდი ცნობილია, როგორც რადიომეტრული დათარიღება. ასეთი დათარიღების ხშირად გამოყენებული მეთოდების ნაწილი შეჯამებულია 1-ლ ცხრილში.

მრავალი რადიოაქტიური იზოტოპის დაშლის ტემპი იქნა გაზომილი და გაირკვა, რომ ეს ტემპი დროში არ იცვლება. შესაბამისად, თითოეული რადიოაქტიური იზოტოპი წარმოქმნის მომენტიდან ერთი ტემპით იშლებოდა, საათის წიკწიკის მსგავსი რეგულარულობით. მაგალითად, როცა კალიუმი აღმოჩნდება ლავის გაციებისას ჩამოყალიბებულ მინერალში, წინა დაშლების შედეგად წარმოქმნილი არგონი აქ არ გვხვდება (არგონი, რომელიც აირია, თხევადი ლავიდან ატმოსფეროში გაედინება). როცა მინერალი ყალიბდება და ქანი საკმარისად ცივდება, არგონი გადინებას ვეღარ ახერხებს და „რადიომეტრული საათი“ იწყება. დროთა განმავლობაში კალიუმის რადიოაქტიური იზოტოპი ნელ-ნელა იშლება სტაბილურ არგონად, რომელიც მინერალში გროვდება.

დროს, რომელიც საჭიროა მშობელი იზოტოპებისგან შემდგარი ნივთიერების ნახევრის დასაშლელად და შვილობილ ბირთვებად გარდასაქმნელად, იზოტოპის ნახევარდაშლის პერიოდი ეწოდება (სურათი 5ბ). როდესაც მშობელი და შვილობილი იზოტოპების რაოდენობა თანაბრდება, ერთი ნახევარდაშლის პერიოდია გასული. თუკი ცნობილია იზოტოპის ნახევარდაშლის პერიოდი, შესაძლებელია მშობელი და შვილობილი იზოტოპების გავრცელების დადგენა და დროის იმ პერიოდის გამოთვლა, რომელიც „რადიომეტრული საათის“ დაწყებიდან გავიდა.

მაგალითად, თუკი ძვალში 14C და 14N თანაბარი რაოდენობით გვხვდება, გასულია ერთი ნახევარდაშლის პერიოდი და ძვალი 5730 წლისაა (რაც 14C-ის ნახევარდაშლის პერიოდია). თუკი 14C სამჯერ ნაკლებია, ვიდრე 14N, მაშინ ორი ნახევარდაშლის პერიოდი გასულა და ნიმუში 11460 წლისაა. თუმცა, თუკი ძვალი 70 000 წლისაა ან უფრო ძველი, დარჩენილი 14C-ის რაოდენობა ძალიან მცირე იქნება საიმისოდ, რომ ზუსტი გაზომვა მოხდეს. შესაბამისად, რადიონახშირბადული დათარიღება მხოლოდ მაშინ გამოდგება, როცა ნაშთი შედარებით ახლო გეოლოგიურ წარსულში ჩამოყალიბდა. საბედნიეროდ, არსებობს მეთოდები, როგორიცაა მაგალითად ხშირად გამოყენებული კალიუმ-არგონის (K-Ar) მეთოდი, რომლებიც საშუალებას იძლევიან, რადიონახშირბადული დათარიღების ზღვარზე ბევრად ძველი მასალების ასაკი დადგინდეს (ცხრილი 1).

 

მეთოდის სახელი გამოყენების დიაპაზონი დათარიღებული მასალა მეთოდოლოგია
რადიონახშირბადი 1 – 70 000 წელი ორგანული მასალები, როგორიცაა ძვლები, ხე, ნახშირი, ნიჟარა 14C-ის რადიოაქტიური დაშლა ორგანულ ნივთიერებაში ბიოსფეროდან მისი განცალკევების შემდეგ
K-Ar დათარიღება 1000 წელი – მილიარდობით წელი კალიუმის შემცველი მინერალები და  მინები 40K-ის რადიოაქტიური დაშლა ქანებსა და მინერალებში
ურან-ტყვია 10 000 წელი – მილიარდობით წელი ურანის შემცველი მინერალები ურანის ტყვიად გარდაქმნა რადიოაქტიური დაშლის ორი სხვადასხვა ჯაჭვით
ურან-თორიუმი 1000 – 500 000 წელი ურანის შემცველი მინერალები, მარჯნები, ნიჟარები, კბილები, CaCO3 (კალციუმის კარბონატი) 234U-ის რადიოაქტიური დაშლა 230Th-ად
ტრეკული დათარიღება 1000 წელი – მილიარდობით წელი ურანის შემცველი მინერალები და მინები 238U-ის რადიოაქტიური დაშლის შედეგად გამოწვეული დაზიანებების კვალის ძიება მინასა და მინერალებში
ლუმინესცენცია (ოპტიკურად ან თერმულად სტიმულირებული) 1000 – 1 000 000 წელი კვარცი, მინდვრის შპატები, ქვის იარაღები, თიხის ჭურჭელი დამარხვის ან ბოლო გახურების თარიღის განსაზღვრა მინერალის მესრებში მდებარე ელექტრონებისადმი გამოსხივების შედეგად მიყენებულ ჯამურ ზიანზე დაყრდნობით
ელექტრონული სპინური რეზონანსი (ესრ) 1000 – 3 000 000 წელი ურანის შემცველი მასალები, რომლებშიც ურანი გარეშე წყაროებიდან მოხვდა დამარხვის თარიღის განსაზღვრა მინერალის მესრებში გამოსხივების შედეგად წარმოქმნილ პარამაგნიტურ ცენტრებზე დაყრდნობით
კოსმოგენური ნუკლიდები 1000 – 5 000 000 წელი როგორც წესი, კვარცი ან ოლივინი ვულკანური ან დანალექი ქანებიდან კოსმოსური სხივების შედეგად წარმოქმნილი ნუკლიდების (იზოტოპების) რადიოაქტიური დაშლა ზედაპირულ გარემოში
მაგნეტოსტრატიგრაფია 20 000 წელი – მილიარდობით წელი დანალექი და ვულკანური ქანები შორეულ წარსულში დედამიწის მაგნიტური ველის პოლარობის დადგენა სტრატიგრაფიული მიმდევრობის თანახმად
ტეფროქრონოლოგია 100 წელი – მილიარდობით წელი ვულკანური ამონაფრქვევი ვულკანური დანალექების ქიმიური შემადგენლობისა და ასაკის გამოყენებით ქრონოლოგიურად დაშორებულ სტრატიგრაფიულ მოვლენებს შორის კავშირი მყარდება
ცხრილი 1. დათარიღების ყველაზე გავრცელებული მეთოდების შედარება.

 

გამოსხივება, რომელიც რადიოაქტიური დაშლის შედეგია, იწვევს ელექტრონების მოწყვეტას მათი ბუნებრივი მდებარეობიდან და ხდება ელექტრონების გამომწყვდევა ნივთიერების კრისტალური სტრუქტურის არასრულყოფილ ადგილებში (დეფორმაციებში). დათარიღების ისეთი მეთოდები, როგორიცაა თერმოლუმინესცენცია, ოპტიკურად სტიმულირებული ლუმინესცენცია და ელექტრონული სპინური რეზონანსი, ზომავენ ნივთიერების კრისტალური სტრუქტურის ამ არასრულყოფილ ადგილებში, ე.წ. „ხაფანგებში“, ელექტრონების დაგროვებას. თუკი გამოსხივების რაოდენობა, რომლის ზემოქმედებასაც ობიექტი განიცდიდა, უცვლელი რჩება, გამომწყვდეული ელექტრონების რაოდენობა ნივთიერების ასაკის პროპორციული იქნება. ეს მეთოდები გამოიყენება მასალებზე, რომელთა ასაკი 100 000 წლამდეა. როცა ქანები და ნამარხები ამ ასაკს გადაცდებიან, ყველა „ხაფანგი“ ივსება და ელექტრონების დაგროვება აღარ ხდება, თუნდაც მათი მოწყვეტა მოხდეს.

 

 

ქანებისა და ნამარხების დათარიღება პალეომაგნეტიზმით

დედამიწა გიგანტური მაგნიტივითაა. მას გააჩნია მაგნიტური ჩრდილოეთ და სამხრეთ პოლუსები და მაგნიტური ველი ყველგანაა გავრცელებული (სურათი 6ა). როგორც კომპასის მაგნიტური ნემსი არის მიმართული ჩრდილოეთ პოლუსისკენ, ქანებში ბუნებრივად წარმოქმნილი მცირე ზომის მაგნიტური მინერალებიც ანალოგიურად მაგნიტური ჩრდილოეთისკენ იხრებიან, დედამიწის მაგნიტური ველის პარალელურად. ამის გამო ქანებში არსებული მაგნიტური მინერალები დედამიწის მაგნიტური ველის ორიენტაციის ანუ პოლარობის არაჩვეულებრივ აღმრიცხველს წარმოადგენენ.

სურათი 6: დედამიწის მაგნიტური ველის გაზომვით შესაძლებელია ქანის ნიმუშის პოლარობის დადგენა.
ა) დედამიწას გარს არტყამს მაგნიტური ველი, რომელსაც დედამიწის ბირთვში არსებული მაგნეტიზმი ქმნის. ქანებში მდებარე პატარა მაგნიტური ნამცეცები მაგნიტური ველის პარალელურად, ჩრდილოეთ პოლუსის მიმართულებით ლაგდებიან.
ბ) გეომაგნიტური პოლარობის დროის სკალა აჩვენებს, როგორ იცვლება დროთა განმავლობაში დედამიწის მაგნიტური ველის პოლარობა. შავი ზოლებით აღნიშნულია პირდაპირი პოლარობის პერიოდები, თეთრით კი – შებრუნებული პოლარობის.

გეოლოგიური ისტორიის განმავლობაში დედამიწის მაგნიტური ველის პოლარობა პერიოდულად საპირისპირო მიმართულებით იცვლებოდა, ანუ ინვერსია ხდებოდა. დედამიწის მაგნიტურ ველს ქმნიან დედამიწის ბირთვში კონვექციის შედეგად წარმოქმნილი ელექტრული დენები. მაგნიტური ინვერსიის დროს დედამიწის ბირთვში მიმდინარე კონვექციაში ხდება ცვლილებები, რაც შედეგად მაგნიტურ ველს ცვლის. დედამიწის არსებობის მანძილზე მისმა მაგნიტურმა ველმა ბევრჯერ განიცადა ინვერსია. როდესაც მაგნიტური ჩრდილოეთ პოლუსი ახლოსაა გეოგრაფიულ ჩრდილოეთ პოლუსთან (როგორც დღესდღეობით), ამას პირდაპირი პოლარობა ეწოდება. შებრუნებული პოლარობის დროს მაგნიტური „ჩრდილოეთი“ გეოგრაფიულ სამხრეთ პოლუსთანაა. ვულკანური და დანალექი ქანების რადიომეტრული დათარიღებითა და უძველესი მაგნიტური პოლარობის გაზომვით (რასაც პალეომაგნეტიზმი ეწოდება), გეოლოგებმა შეძლეს, ზუსტად დაედგინათ, როდის ხდებოდა წარსულში მაგნიტური ინვერსიები. ასეთი დაკვირვებების გაერთიანებით მათ შექმნეს გეომაგნიტური პოლარობის დროის სკალა (გპდს) (სურათი 6ბ). გპდს იყოფა პირდაპირი და შებრუნებული პოლარობის პერიოდებად.

გეოლოგებს შეუძლიათ, ქანების პალეომაგნეტიზმი გაზომონ და გამოავლინონ ძველ დროში მომხდარი მაგნიტური ინვერსიები, რომლებსაც ამ ქანზე ჰქონდათ გავლენა. ყოველ ინვერსიას ქანებში ერთნაირი სახე აქვს, ამიტომ საჭიროა სხვა სახის მტკიცებულებებიც, რათა ქანების ადგილმდებარეობა გპდს-ს დაუკავშირონ. ისეთი ინფორმაცია, როგორიცაა სახელმძღვანელო ნამარხები ან რადიომეტრული ასაკი, შეიძლება იქნას გამოყენებული, რათა კონკრეტული პალეომაგნიტური ინვერსია შეუსაბამონ გპდს-ში აღრიცხულ ცნობილ ინვერსიას. როგორც კი ერთი რომელიმე ინვერსიის პერიოდის დადგენა ხდება, მთელი მიმდევრობის რიცხობრივი დათარიღება ხდება შესაძლებელი.

 

 

შეჯამება

სხვადასხვა მეთოდების გამოყენებით გეოლოგებს შეუძლიათ გეოლოგიური მასალების ასაკი განსაზღვრონ და პასუხი გასცენ კითხვას: „რა ასაკისაა ეს ნამარხი?“ შედარებითი დათარიღების მეთოდები გამოიყენება მოვლენათა მიმდევრობის აღსაწერად. ამ დროს გამოიყენება სტრატიგრაფიის მეთოდები, რათა ქანებში აღრიცხული მოვლენები ქრონოლოგიურად ძველიდან ახლისკენ დალაგდეს. აბსოლუტური დათარიღების მეთოდები იზოტოპების რადიოაქტიური დაშლის გაზომვით ან მინერალების კრისტალურ სტრუქტურაზე გამოსხივების გავლენის ანალიზით ადგენენ, რა დრო გავიდა ქანის ჩამოყალიბების შემდეგ. პალეომაგნეტიზმი იკვლევს დედამიწის მაგნიტური ველის მიმართულებებს შორეულ წარსულში, რათა ქანების დათარიღებაში წვლილი შეიტანოს.

დატოვე კომენტარი

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out /  შეცვლა )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out /  შეცვლა )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out /  შეცვლა )

Connecting to %s