การหาอายุเปรียบเทียบ (Realative age)

เวลาที่ใช้กำหนดมาตราธรณีกาล (Geological time scale) แบ่งเป็น 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)

นักธรณีวิทยาแบ่งช่วงเวลาของโลก นับตั้งแต่อุบัติขึ้นมาจนถึงปัจจุบัน โดยใช้มาตราธรณีกาล (Geological time scale) ซึ่งพิจารณาจากชนิดของซากสิ่งมีชีวิตดึกดำบรรพ์ (Fossil) ซึ่งฝังตัวอยู่ในชั้นหิน โดยจำแนกคาบเวลาออกเป็น บรมยุค มหายุค ยุค สมัย และพบว่ามนุษย์เป็นสายพันธุ์ที่ใหม่มากเมื่อเทียบกับอายุของโลก ซึ่งหากเปรียบเทียบระยะเวลาที่โลกกำเนิดขึ้นมา 4,600 ล้านปี กับระยะทางของถนนรอบประเทศไทยประมาณ 4,600 กิโลเมตร จะพบว่าระยะเวลาที่สายพันธุ์โฮโมเซเปียนอุบัติขึ้นมา 10,000 ปี เทียบได้เท่ากับระยะทางเพียง 1 มิลลิเมตรสุดท้ายเท่านั้นเอง

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

ที่มา : https://geonoi.wordpress.com