ธรณีประวัติ

มาตราธรณีกาล(Geologic time scale)

เวลาที่ใช้แบ่งเป็น 2 ประเภท คือ

1.เวลาสัมบูรณ์ (absolute time) หาได้จากอัตราการสลายตัวของธาตุกัมมันตรังสี หรือธาตุไอโซโทปซึ่งมีอะตอมของธาตุเดียวกัน แต่มีจำนวนนิวตรอนในนิวเคลียสต่างกัน ซึ่งเป็นธาตุที่ไม่มีเสถียรภาพ จะสลายตัวและปล่อยอนุภาคออกมา เวลาที่ใช้ไปในการทำให้อะตอมของธาตุที่มีอยู่เดิมสลายไปครึ่งหนึ่งเรียกว่า “ครึ่งชีวิต” (half life) โดยธาตุสุดท้ายที่เหลือจากการสลายตัวคือธาตุตะกั่ว เนื่องจากทราบอัตราการสลายตัวของธาตุที่แน่นอนในแต่ละธาตุ นักวิทยาศาสตร์จึงนำมาใช้คำนวณหาอายุสัมบูรณ์ของหินที่มีธาตุกัมมันตรังสี อายุที่ได้ถือว่าเป็นเวลาสัมบูรณ์ ธาตุที่นิยมใช้ได้แก่ ยูเรเนียม ทอเรียม โพแทสเซียม และคาร์บอน ซึ่งมักพบในแร่และหินมากน้อยต่างกัน จากงานวิจัยทำให้ทราบค่าเฉลี่ยของธาตุไอโซโทปเหล่านี้ว่าปกติมีปริมาณเท่าใด

คุณสมบัติของธาตุกัมมันตรังสีที่เหมาะในการใช้หาอายุจะต้อง
1. มีอัตราการสลายตัวที่สม่ำเสมอ
2. มีครึ่งชีวิตที่นานพอสมควร
3. ควรเป็นธาตุที่พบทั่วไปในวัสดุที่เป็นเปลือกโลก

ธาตุกัมมันตรังสีที่นิยมใช้หาอายุหิน มียูเรเนียม 238 ซึ่งมีครึ่งชีวิตถึง 4.51พันล้านปี ธาตุสุดท้ายที่ได้จากการสลายตัวคือตะกั่ว โพแทสเซียม 40 มีครึ่งชีวิต 1.31 พันล้านปี และพบมากในหินอัคนี

กรณีต้องการหาอายุซากพืช-สัตว์ นิยมใช้ คาร์บอน-14 ซึ่งมีครึ่งชีวิต 5568 ปี ส่วนใหญ่ใช้หาอายุวัตถุโบราณ ซึ่งมีอายุสูงสุดประมาณ 40,000 ปี (ไม่เกิน 100,000 ปี) คาร์บอน-14 ที่พบในธรรมชาติเกิดจากรังสีคอสมิกชนนิวเคลียสของธาตุไนโตรเจน หลัง จากนั้นจะกลายเป็นคาร์บอนไดออกไซด์และเข้าสู่วงจรคาร์บอน ผู้ค้นพบวิธีหาอายุแบบนี้คือ ดร.ดับเบิลยู. เอฟ.ลิบบี

นอกจากนี้ยังมีวิธีอื่นอีก เช่น
1.1 เทอร์โมลูมิเนสเซนซ์ (thermoluminescence) เป็นกระบวนการที่แร่เมื่อถูกความร้อนที่สูงกว่า 400 องศาเซลเซียส จะเปล่งแสงออกมา ซึ่งเป็นสัดส่วนกับพลังงานที่อยู่ในแร่นั้น ๆ มักใช้กับแร่ควอตซ์ และเฟลด์สปาร์ เหมาะสำหรับการหาอายุในยุคควอเทอร์นารี
1.2 ภาวะแม่เหล็กบรรพกาล (palaeomagnetism) ความเป็นแม่เหล็กอย่างอ่อนของหิน ซึ่งอาจมีตั้งแต่ตะกอนสะสมตัวหรือขณะหินหนืดกำลังแข็งตัว ในขณะที่เกิดเกิดสารแม่เหล็กในเนื้อหินจะวางตัวตามทิศทางสนามแม่โลกโลกในขณะ นั้น ด้วยคุณสมบัติดังกล่าวจึงถูกนำไปใช้หาทิศของขั้วแม่เหล็กโลกในช่วงเวลาต่าง ๆ ของหิน และเป็นหลักฐานสำคัญที่สนับสนุนทฤษฎีการขยายตัวของพื้นมหาสมุทร
1.3 การนับวงปีต้นไม้ (Tree ring) เป็นที่ทราบว่าวงปีในต้นไม้สามารถบ่งบอกอัตราการเติบโตของต้นไม้ใน แต่ละปี รวมทั้งบ่งบอกสภาพแวดล้อมทางภูมิอากาศในแต่ละปีอีกด้วย วงปีคู่หนึ่งประกอบด้วยวงสีเข้มและวงสีอ่อน 1 คู่
2. เวลาเปรียบเทียบ (relative time) ได้จากการหาความสัมพันธ์และการเปรียบเทียบที่เราใช้กันในชีวิต ประจำวัน ซึ่งทางธรณีวิทยาคิดบนพื้นฐานที่ว่า

2.1 ชั้นหินที่อยู่ล่างจะเกิดก่อนชั้นหินที่วางทับอยู่ เรียกกฎนี้ว่า “กฎการลำดับชั้น” (Law of Super- position) ผู้ตั้งกฎนี้คือ นิโคลัส สตีโน (Nicolaus Steno) และ “การที่หินอัคนีที่แทรกตัดเข้าไปในหินอีกชนิด หินอัคนีที่แทรกไปนี้จะมีอายุอ่อนกว่าหินที่ถูกตัด” เรียกกฎนี้ว่า “กฎความสัมพันธ์ของการตัด” (Law of Cross-cutting Relationship)

2.2 การเปรียบเทียบชั้นหิน (Correlation of Sedimentary Rocks) การแสดงความสัมพันธ์ของลักษณะ ตำแหน่ง และการลำดับชั้นหินของธรณีวิทยาในที่ต่าง ๆ กัน ทำได้ 2 แบบ คือ
2.2.1 การเปรียบเทียบชุดหินโดยอาศัยลักษณะทางกายภาพ เป็นการเปรียบเทียบตรงไปตรงมา โดยอาศัยลักษณะทางกายภาพของหินในแต่ละลำดับชั้นที่ต้องการเปรียบเทียบ ดังรูป

2.2.2 การเปรียบเทียบโดยอาศัยซากดึกดำบรรพ์ ทำได้โดยอาศัยซากดึกดำบรรพ์ในแต่ละชั้นหินในลำดับชุดหินที่ต้องการเปรียบ เทียบ โดยมีสมมุติฐานว่าซากดึกดำบรรพ์ดรรชนีที่อยู่ในชั้นหินบริเวณหนึ่ง สามารถเปรียบเทียบได้กับซากดึกดำบรรพ์ดรรชนีที่อยู่ในชั้นหินอีกบริเวณหนึ่ง ถ้าเป็นซากดึกดำบรรพ์ดรรชนีชนิดเดียวกัน ชั้นหินทั้งสองบริเวณควรมีอายุการสะสมตัวในช่วงอายุเดียวกัน

แท่งแห่งธรณีวิทยา(The geologic column)นักธรณีวิทยาพบว่าช่วงต่อเวลาแต่ละช่วงจะมีการเปลี่ยนแปลงอย่างทันทีทันใด ลักษณะเช่นนี้เรียกว่า Break หรือ Gap จึงใช้เป็นขอบเขต (boundaries) ระหว่างชั้นหินที่มีอายุต่างกัน

ซากดึกดำบรรพ์(Fossil)

สิ่งมี ชีวิตในปัจจุบันเมื่อตายไปและฝัง ไม่ถือว่าเป็นซากดึกดำบรรพ์ จะถือว่าเป็นซากดึกดำบรรพ์ก็ต่อ เมื่อได้ถูกฝังตัวอยู่ในช่วงก่อนระยะเวลาเริ่มต้นของประวัติศาสตร์

ซากดึกดำบรรพ์พบในหินตะกอนเป็นส่วนใหญ่ บริเวณที่พบซากดึกดำบรรพ์ บอกให้ทราบถึงสภาวะที่มันถูกทับถม โดยดูจากชนิดของซากดึกดำบรรพ์

การที่ซากดึกดำบรรพ์คงสภาพให้เห็นนั้นขึ้นกับ
1. อุณหภูมิ ต้องเย็นจัดหรือแห้งแล้ง เพราะจะทำให้รอดพ้นจากการทำลายของแบคทีเรีย
2. ต้องถูกทับถมโดยเร็วเพื่อหลีกเลี่ยงจากการทำลายของแบคทีเรีย
3. ร่องรอยของสัตว์ (traces of animals)

ซากดึกดำบรรพ์ที่พบแบ่งเป็น 2 ส่วน คือ
1. ส่วนที่แข็ง (Hard part) เช่นเปลือกหอย, ส่วนโครง (skeleton)
2. ส่วนที่เป็นเนื้อ (Soft part) เช่น เนื้อเยื่อต่างๆ

ชนิดของการถูกเก็บรักษาสภาพ
1. Unaltered soft parts: เช่น ซากช้างแมมม็อท (mammoths) และแรดมีขน (rhinoceroses)

ประเภทของซากดึกดำบรรพ์

ซากดึกดำบรรพ์สามารถจำแนกออกเป็นประเภทต่างๆได้หลายลักษณะ ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับว่าจะใช้หลักเกณฑ์อะไรเป็นบรรทัดฐาน การพยายามจำแนกตามหลักอนุกรมวิธานตามแบบชีววิทยา อาจพบกับข้อจำกัด เนื่องจากส่วนใหญ่แล้วซากดึกดำบรรพ์มักเป็นส่วนซากเหลือจากการผุพังสลายตัว ส่วนใหญ่เป็นส่วนที่แข็ง มีความทนทานต่อการผุพังสลายตัวสูงกว่าส่วนที่เป็นเนื้อเยื่ออ่อนนุ่ม เช่น กระดูก ฟัน กระดอง เปลือก และสารเซลลูโลสของพืชบางส่วน อย่างไรก็ตาม เพื่อให้สอดคล้องกับประเภทนักวิจัยซากดึกดำบรรพ์ (นักบรรพชีวินวิทยา) ในปัจจุบัน ในที่นี้จะจำแนกซากดึกดำบรรพ์ออกเป็น 3 ประเภท คือ

1. ซากดึกดำบรรพ์สัตว์
   • ซากดึกดำบรรพ์สัตว์มีกระดูกสันหลัง
   • ซากดึกดำบรรพ์สัตว์ไม่มีกระดูกสันหลัง
2. ซากดึกดำบรรพ์พืช
   • ซากดึกดำบรรพ์ไม้กลายเป็นหิน
   • ซากดึกดำบรรพ์ใบไม้
   • ซากดึกดำบรรพ์ดอก
   • ซากดึกดำบรรพ์ทางเรณูวิทยา
   • ซากดึกดำบรรพ์ผลไม้
   • ซากดึกดำบรรพ์เมล็ด
3. ซากดึกดำบรรพ์ร่องรอยอ้างอิง

อ้างอิง

กรมทรัพยากรธรณี กระทรวงทรัพยากรธรรมชาติและสิ่งแวดล้อม ความหลากหลายทางชีวภาพของสิ่งมีชีวิตดึกดำบรรพ์ในประเทศไทย 114 ปี (พ.ศ. 2549) กรมทรัพยากรธรณี

http://www.tps.ac.th/~lop/astro/index_files/page0004.htm

This slideshow requires JavaScript.