Jeokronoloji

Jeokronoloji, kayaların kendisinde bulunan imzaları kullanarak kaya, fosil ve sediman yaşını belirleme bilimidir. Mutlak jeokronoloji radyoaktif izotoplarla gerçekleştirilebilirken, göreceli jeokronoloji paleomanyetizma ve kararlı izotop oranları gibi araçlarla sağlanır. Birden fazla jeokronolojik (ve biyostratigrafik) göstergeleri birleştirerek, geri kazanılan yaşın hassasiyeti geliştirilebilir.
Jeokronoloji, uygulamada, fosil çiçek ve hayvan topluluklarını tanımlayarak, kataloglayarak ve karşılaştırarak tortul kayaçları bilinen bir jeolojik döneme atama bilimi olan biyostratigrafiden farklıdır. Biyostratigrafi, bir kayanın mutlak yaş tayinini doğrudan sağlamaz, sadece fosil topluluğunun bir arada var olduğu bilinen bir zaman aralığına yerleştirir. Bununla birlikte, her iki disiplin de aynı katmanlama (kaya katmanları) sistemini ve katmanları alt katmanları sınıflandırmak için kullanılan süreyi paylaştıkları noktaya kadar el ele çalışır.
Jeokronoloji bilimi, tüm fosil toplulukları için mutlak yaş tarihleri elde etmeye ve Dünya'nın ve dünya dışı organların jeolojik tarihini belirlemeye çalışan kronostratigrafi disiplininde kullanılan başlıca araçtır.
Radyometrik tarihleme
Bilinen bir Yarılanma ömrüne sahip bir radyoaktif izotopun radyoaktif bozunma miktarını ölçerek, jeologlar ana malzemenin mutlak yaşını belirleyebilirler.
Bu amaçla bir dizi radyoaktif izotop kullanılır ve çürüme oranına bağlı olarak farklı jeolojik dönemlere tarih vermek için kullanılır.
Daha yavaş çürüyen izotoplar daha uzun süreler için yararlıdır, ancak mutlak yıllarda daha az doğrudur.
Radyokarbon yöntemi hariç, bu tekniklerin çoğu aslında radyoaktif ana izotopun bozunma ürünü olan bir radyojenik izotopun bolluğundaki bir artışı ölçmeye dayanır.
Daha sağlam sonuçlar elde etmek için iki veya daha fazla radyometrik yöntem birlikte kullanılabilir.
Çoğu radyometrik yöntem sadece jeolojik zaman için uygundur, ancak radyokarbon yöntemi ve 40Ar / 39Ar yaşlandırma yöntemi gibi bazıları erken insan yaşamı zamanına ve kaydedilmiş tarihe kadar uzatılabilir.
Sık kullanılan tekniklerden bazıları:
Radyokarbon tarihleme: Bu teknik, organik malzemedeki karbon-14'ün bozulmasını ölçer ve en iyi yaklaşık 60.000 yıldan daha genç numunelere uygulanabilir.
Uranyum-kurşun tarihleme : Bu teknik, iki kurşun izotopunun (kurşun-206 ve kurşun-207) bir mineral veya kayadaki uranyum miktarına oranını ölçer. Genellikle magmatik kayaçlardaki eser mineral zirkonlara uygulanan bu yöntem, jeolojik tarihleme için en yaygın kullanılanlardan (argon-argon tarihleme ile birlikte) biridir. Monazit jeokronolojisi, özellikle metamorfizmanın tarihlendirilmesinde kullanılan U Pb tarihlendirmesinin başka bir örneğidir. Yaklaşık 1 milyon yıldan daha eski örneklere uranyum kurşun tarihleme uygulanır.
Uranyum-toryum tarihleme: Bu teknik, speleothemleri, mercanları, karbonatları ve fosil kemiklerini tarihlemek için kullanılır. Aralığı birkaç yıldan 700.000 yıla kadardır.
Potasyum-argon tarihleme ve argon-argon tarihleme: Bu teknikler metamorfik, magmatik ve volkanik kayaçlar ile tarihlenmektedir. Ayrıca paleoantropolojik bölgelerdeki veya üstündeki volkanik kül katmanlarını tarihlendirmek için de kullanılırlar. Argon-argon yönteminin daha genç sınırı birkaç bin yıldır.
Elektron devir rezonansı (ESR) tarihleme: Bu yöntem elektrik yüklerinin, silikatlı mineral depolarının doğal radyasyondan kaynaklanan hasarlı kristal kafesleri içerisindeki birikimini ölçer.
Bölünme izi tarihleme
Kozmojenik nüklitler jeokronolojisi
Bir jeomorfik yüzeyin oluşturulduğu yaşı (maruz kalma tarihleme) veya daha önce yüzeysel malzemelerin gömüldüğü (gömme tarihleme) bir dizi ilgili teknik. Maruz kalma tarihleme, alüvyonlu bir fan gibi bir yüzeyin oluşturulduğu yaş için bir proxy olarak Dünya materyalleri ile etkileşen kozmik ışınlar tarafından üretilen egzotik nüklidlerin (örneğin 10Be, 26Al, 36Cl) konsantrasyonunu kullanır. Mezar tarihleme, 2 kozmojenik elementin diferansiyel radyoaktif bozunumunu, bir tortunun daha fazla kozmik ışınlara maruz kalmanın gömülmesiyle tarandığı yaş için bir vekil olarak kullanır.
Kozmojenik nüklitler (veya kozmojenik izotoplar): kozmik ışın ufalanmasının neden olduğu güneş sistemindeki bir atom çekirdeği ile birlikte yüksek enerjili bir kozmik ışın etkileştiğinde oluşan nadir izotoplardır. Bu izotoplar Dünyanın atmosferinde kaya ve toprak gibi, Dünya dışında göktaşları gibi maddelerde üretilen materyallerdir. Kozmojenik izotopları ölçen bilim adamları, jeolojik ve astronomik süreçlerin aralığı hakkında fikir elde edebiliyor. Hem radyoaktif ve istikrarlı izotoplar vardır. Bu radyoizotopların bazıları Trityum, Karbon-14, Fosfor-32dir.
Bazı hafif (düşük atom numarası) eski nüklitlerin (bazı lityum, berilyum ve bor izotopları) sadece büyük patlama sırasında ortaya çıkmadığı ve büyük patlama sonrasında da oluşmuş olduğu düşünülür fakat güneş sistemindeki yıldızlar arası gaz ve toz üzerindeki ufalanmış kozmik ışınlar işlemiyle yoğunlaşmadan önce oluşmuştur. Bu onların oranları ve Dünyadaki diğer bazı nüklitlerin bolluğu ile karşılaştırıldığında bu gibi kozmik ışınların bolluğunu açıklıyor. Ancak, bunların oluşumu için mekanizma tam olarak aynı olsa bile, "güneş sisteminde içindeki yerinde" kozmojenik nüklitler için rastgele tanımlanan nitelilik "kozmojenik çekirdekler" olarak adlandırılmasını güneş sisteminin oluşumundan önce ufalanmış kozmojenik ışınlar tarafından oluşturulmuş eski nüklitleri engeller. Bu aynı nüklitler Dünya üzerine, atmosfere küçük miktarlarda kozmik ışınların gelmesi Dünyada Meteoritler oluşturulmuştur. Ancak berilyum (tümü kararlı berilyum-9) güneş sistemindeki daha önce var olan yoğunlaşma ve güneş sistemini meydana getiren çok daha büyük miktarlarda en baştan beri mevcuttur. Dolayısıyla güneş sistemini meydana getiren malzemelerin içinde mevcuttur.
Bir nüklit her iki sınıfa ait olamaz. Başka bir şekilde ayrım yapmak hangi alt küme olarak adlandırıldığının zamanlamasını belirler. Geleneksel olarak bazı kararlı izotoplar lityum, berilyum ve borun büyük patlama ve güneş sisteminin oluşumunda kozmik ışın ufalanmaları tarafından üretildiği düşünülmektedir. İlkel nüklit berilyum-9 kararlı berilyum izotoplarına örnektir.
Lüminesans tarihleme
Lüminesans tarihleme teknikleri kuvars, elmas, feldispat ve kalsit gibi malzemelerden yayılan 'ışığı' gözlemler. Jeolojide optik olarak uyarılmış lüminesans (OSL), katodolüminesans (CL) ve termolüminesans (TL) dahil olmak üzere birçok lüminesans tekniği kullanılmaktadır. Termolüminesans ve optik olarak uyarılmış lüminesans, arkeolojide, çanak çömlek veya pişirme taşları gibi 'ateşlenen' nesneleri güncellemek için kullanılır ve kum göçünü gözlemlemek için kullanılabilir.
Lüminesans, ısıdan kaynaklanmayan bir madde tarafından kendiliğinden ışık yayılmasıdır; veya "soğuk ışık".
Böylece bir soğuk cisim radyasyonu şeklidir. Kimyasal reaksiyonlar, elektrik enerjisi, atom altı hareketler veya bir kristal üzerindeki stres neden olabilir. Bu, ışıldamayı, ısıtma sonucunda bir madde tarafından yayılan akkordan ayırır. Tarihsel olarak, radyoaktivite bir "radyo-lüminesans" biçimi olarak düşünülmesine rağmen, bugün elektromanyetik radyasyondan daha fazlasını içerdiğinden ayrı olduğu düşünülmektedir.
Kadranlar, eller, teraziler, havacılık ve navigasyon enstrümanları ve işaretlerinin işaretleri genellikle "aydınlatma" olarak bilinen bir işlemle ışıldayan malzemelerle kaplanır.
Artımlı tarihleme
Artımlı tarihleme teknikleri, sabitlenebilen (yani, günümüzle bağlantılı ve dolayısıyla takvim veya yıldız zamanı) veya yüzen olabilen yıllık yıllık kronolojilerin oluşturulmasına izin verir.
Dendrokronoloji
Ağaç halkaları her yıl büyür. Bir ağaçtan küçük bir sondajla örnek alınarak halkalar sayılır ve bu şekilde son derece yüksek güvenilirlikte dendrokronolojik bir zaman ölçeği oluşturulabilir ve karbon-14 tarihlemesi ile denetimleri gerçekleştirilebilir. Kuvaterner çalışmalarında dendrokronoloji yöntemi birçok alana uygulanabilir. Örneğin; İklim çalışmalarında, jeomorfolojinin (dendrojeomorfoloji) kendi içindeki birçok alanda; buzul çalışmalarında (dendroglasiyoloji), volkanik faaliyetlerde (dendrovolkanoloji), depremler ve kaya glasiyelleri çalışmalarında, enkaz akışları, kaya düşmeleri ve heyelan sahalarının belirlenmesinde, çığlar, termokarst süreçleri, seviye değişiklikleri, flüvyal süreçlerin yaşlandırılması ve kumul hareketleri gibi çalışmalarda dendrokronoloji yöntemi uygulanır.
Buz çekirdeği
Likenometri: Yeni yüzeylenmiş bir kaya üzerindeki likenlerin büyümesi esasına dayalı bir yöntemdir.
Varv: Başta buzul gölleri olmak üzere, birçok gölde bulunan farklı çökel katmanları yıllık olarak oluşmaktadır. Bazı göllerde varv katmanları binlerce yıl geriye gidebilmektedir. Varvlar jeolojik kayaç oluşumlarında, hatta Prekambriyen yaşlı çökellerin içinde dahi ayırt edilebilir.
Paleomanyetik tarihleme
Zaten iyi tanımlanmış bir paleomanyetik kutup dizisi (genellikle sanal jeomanyetik kutuplar olarak adlandırılır), görünür bir polar gezinme yolu (APWP) oluşturur. Böyle bir yol büyük bir kıta bloğu için inşa edilmiştir. Farklı kıtalar için APWP'ler, yaşı bilinmeyen kayalar için yeni elde edilen kutuplar için referans olarak kullanılabilir. Paleomanyetik tarihleme için, paleopole APWP'deki en yakın noktaya bağlanarak kayaların veya bilinmeyen yaştaki tortulardan elde edilen bir kutbun tarihlendirilmesi için APWP'nin kullanılması önerilmektedir. İki paleomanyetik tarihleme yöntemi önerilmiştir:
(1) açısal yöntem ve
(2) rotasyon yöntemi.
İlk yöntem, aynı kıta bloğunun içindeki kayaların paleomanyetik tarihlendirilmesi için kullanılır.
İkinci yöntem, tektonik rotasyonların mümkün olduğu katlanmış alanlar için kullanılır.
Demir içeren bazı mineraller veya taneler, kritik bir seviye olan Curie sıcaklığının üzerine çıkan bir sıcaklıkla ısıtıldıklarında, yeryüzünün manyetik alanına duyarlı hale gelir. Kritik seviyelerinden daha yüksek seviyelere ısıtılan kayaların içindeki mineral ve taneler, oluşumları esnasında etkili olan manyetik alan yönelimini korurlar. Kayaçların bağımsız yollarla yaşlandırılabildiği yerlerde, paleomanyetik bir zaman ölçeği düzenlenebilir. Bu zaman ölçeği, paleomanyetik kalıntıların tek başına kullanıldığı diğer yerlerde uygulanabilir.
Manyetostratigrafi
Manyetostratigrafi, bir dizi yataklı tortul ve / veya volkanik kayaçtaki manyetik polarite bölgelerinin paterninden yaşı, manyetik polarite zaman ölçeğine göre belirler. Polarite zaman ölçeği daha önce deniz tabanı manyetik anomalilerinin tarihlendirilmesi, manyetostratigrafik kesitlerde radyometrik olarak uzanan volkanik kayaçlar ve astronomik olarak tarihlenen manyetostratigrafik kesitlerin belirlenmesiyle belirlenmiştir. tortul ve volkanik dizilerin tarihlenebilmesi için kullanılan bir jeofizik korelasyon tekniğidir. Yöntem bölüm boyunca ölçülen aralıklarla yönelik örnekler toplayarak çalışır. Numuneler onların karakteristik mıknatıslanmarı (ChRM), bir tabakasının oluşumundan Dünya'nın manyetik alanının kutuplarını belirlemek için, analiz edilir. Bunun mümkün olmasının sebebi, Volkanik akımları thermomanent manyetizasyon kazanmaktadır ve sedimanlar oluşumu sırasında kalıcı çökelme mıknatıslanmasına uğrar ve her ikisi de Dünya'nın alanının yönünü yansıtan mıknatıslanmalardır.
Kemostratigrafi
İzotop bileşimlerindeki küresel eğilimler, özellikle karbon-13 ve stronsiyum izotopları, tabakaları ilişkilendirmek için kullanılabilir.
Kemostratigrafi veya kimyasal stratigrafi, stratigrafik ilişkileri belirlemek için tortul diziler içindeki kimyasal varyasyonların incelenmesidir. Alan nispeten genç, sadece 1980'lerin başında ortak kullanıma girmiş, ancak kemostratigrafinin temel fikri neredeyse stratigrafinin kendisi kadar eskidir: Farklı kimyasal imzalar, farklı fosil meclisleri veya farklı stratografik ilişkiler kurmada kadar faydalı olabilir.
Marker horizonların korelasyonu
Marker horizonlar, aynı yaştaki ve bu tür ayırt edici kompozisyon ve görünümdeki stratigrafik birimlerdir, farklı coğrafi bölgelerdeki varlıklarına rağmen, yaş denklikleri konusunda kesinlik vardır. Hem deniz hem de karasal fosil faunal ve floral meclisler ayırt edici marker ufuklar yaratır. Tephrochronology, bilinmeyen volkanik külün (tefra) jeokimyasal olarak parmak izi tarihli tefra ile jeokimyasal korelasyonu için bir yöntemdir. Tefra aynı zamanda arkeolojide bir tarihleme aracı olarak da kullanılır, çünkü bazı patlamaların tarihleri iyi kurulmuştur. İşaret ufukları, stratigrafik korelasyonda kullanılan geniş bir coğrafi boyutta (dizinin büyüklüğünden farklı) stratigrafik birimlerdir. Bu amaç için genellikle tüf katmanları (lithified volkanik kül) kullanılır.
Kronolojik periyodizasyonun jeolojik hiyerarşisi
Jeokronoloji: Büyükten küçüğe:
Süper üst zaman
Üst zaman
Zaman
Dönem
Devre
Çağ
Kron
Kronostratigrafiden farklılıklar
Jeokronolojik ve kronostratigrafik birimleri karıştırmamak önemlidir. Jeokronolojik birimler zaman periyotlarıdır, bu nedenle Geç Kretase Dönemi'nde Tyrannosaurus rex'in yaşadığını söylemek doğrudur. Kronostratigrafik birimler jeolojik malzemedir, bu nedenle Tyrannosaurus cinsinin fosillerinin Üst KretaseSerisinde bulunduğunu söylemek de doğrudur. Aynı şekilde, Tyrannosaurus fosillerinin bulunduğu Hell Creek yatağı gibi bir Üst Kretase Serisi yatağına gitmek ve ziyaret etmek tamamen mümkündür - ancak bir süre olduğu için Geç Kretase Dönemi'ni ziyaret etmek doğal olarak imkansızdır.