التأريخ النسبي

ينص مبدأ التوحيد على أن العمليات الجيولوجية التي تُلاحظ حاليًا والتي تُغير قشرة الأرض، قد سارت بنفس الطريقة تقريبًا عبر الزمن الجيولوجي. ^{[ 2 ]} ومن المبادئ الأساسية في علم الجيولوجيا التي طرحها الطبيب والجيولوجي الاسكتلندي جيمس هاتون في القرن الثامن عشر ، أن "الحاضر هو مفتاح الماضي". وبتعبير هاتون: "يجب تفسير تاريخ كوكبنا الماضي بما يُمكن رؤيته يحدث الآن". ^{[ 3 ]}

يتعلق مبدأ العلاقات التداخلية بالتداخلات المتقاطعة . في الجيولوجيا، عندما يقطع تداخل ناري تكوينًا من الصخور الرسوبية ، يمكن تحديد أن التداخل الناري أحدث عمرًا من الصخور الرسوبية. وهناك أنواع عديدة من التداخلات، منها: الكتل الصخرية، واللاكوليثات ، والباثوليثات ، والطبقات المتداخلة ، والسدود النارية .

يتعلق مبدأ العلاقات المتقاطعة بتكوين الصدوع وعمر الطبقات التي تقطعها. الصدوع أحدث من الصخور التي تقطعها؛ وبالتالي، إذا وُجد صدع يخترق بعض التكوينات دون تلك التي تعلوه، فإن التكوينات التي قُطعت تكون أقدم من الصدع، والتكوينات التي لم تُقطع تكون أحدث منه. قد يساعد تحديد الطبقة الرئيسية في هذه الحالات على تحديد ما إذا كان الصدع عاديًا أم انزلاقيًا . ^{[ 4 ]}

يشرح مبدأ الشوائب والمكونات أنه في الصخور الرسوبية، إذا وُجدت شوائب (أو فتات ) في تكوين ما، فلا بد أن تكون هذه الشوائب أقدم من التكوين الذي يحتويها. على سبيل المثال، في الصخور الرسوبية، من الشائع أن تُقتلع الحصى من تكوين أقدم وتُدمج في طبقة أحدث. ويحدث وضع مماثل في الصخور النارية عند العثور على صخور دخيلة . تُحمل هذه الأجسام الغريبة مع تدفقات الصهارة أو الحمم البركانية، وتُدمج لاحقًا في المادة الأساسية لتبرد. ونتيجة لذلك، تكون الصخور الدخيلة أقدم من الصخر الذي يحتويها.

ينص مبدأ الأفقية الأصلية على أن ترسب الرواسب يحدث على شكل طبقات أفقية في الأساس. وتؤكد ملاحظة الرواسب البحرية وغير البحرية الحديثة في بيئات متنوعة هذا التعميم (على الرغم من أن الطبقات المتقاطعة مائلة، إلا أن التوجه العام للوحدات ذات الطبقات المتقاطعة أفقي). ^{[ 4 ]}

ينص قانون التراكب على أن طبقة الصخور الرسوبية في تسلسل غير مضطرب تكتونيًا تكون أحدث من الطبقة التي تحتها وأقدم من الطبقة التي فوقها. وذلك لأنه لا يمكن لطبقة أحدث أن تنزلق أسفل طبقة ترسبت سابقًا. الاضطراب الوحيد الذي تتعرض له الطبقات هو التحريك الحيوي، حيث تحرك الحيوانات و/أو النباتات المواد الموجودة في الطبقات. ومع ذلك، فإن هذه العملية غير كافية لتغيير مواقع الطبقات. يسمح هذا المبدأ بالنظر إلى الطبقات الرسوبية كخط زمني رأسي، سجل جزئي أو كامل للوقت المنقضي من ترسب الطبقة السفلى إلى ترسب الطبقة العليا. ^{[ 4 ]}

يعتمد مبدأ تعاقب الأحافير على ظهور الأحافير في الصخور الرسوبية. وبما أن الكائنات الحية وُجدت في نفس الفترة الزمنية في جميع أنحاء العالم، فإن وجودها أو غيابها (أحيانًا) يُمكن استخدامه لتحديد العمر النسبي للتكوينات التي وُجدت فيها. واستنادًا إلى المبادئ التي وضعها ويليام سميث قبل ما يقرب من مئة عام من نشر نظرية التطور لتشارلز داروين ، طُوّرت مبادئ التعاقب بشكل مستقل عن الفكر التطوري. إلا أن هذا المبدأ يصبح معقدًا للغاية، نظرًا لعدم اليقين بشأن عملية التحجر، وتمركز أنواع الأحافير نتيجة للتغيرات الجانبية في الموائل ( تغير السحنات في الطبقات الرسوبية)، وعدم إمكانية العثور على جميع الأحافير عالميًا في نفس الوقت. ^{[ 5 ]}

ينص مبدأ الاستمرارية الجانبية على أن طبقات الرواسب تمتد في البداية بشكل جانبي في جميع الاتجاهات؛ أي أنها متصلة جانبياً. ونتيجة لذلك، يمكن افتراض أن الصخور المتشابهة في الأصل، ولكنها مفصولة الآن بوادٍ أو أي معلم تآكلي آخر، كانت متصلة في الأصل.

لا تمتد طبقات الرواسب إلى ما لا نهاية؛ بل يمكن تحديد حدودها، وهي تخضع لكمية ونوع الرواسب المتوفرة، وحجم وشكل الحوض الرسوبي . تستمر الرواسب في الانتقال إلى منطقة ما، وتترسب في نهاية المطاف . ومع ذلك، تصبح طبقة هذه الرواسب أرق كلما قلّت كمية الرواسب كلما ابتعدنا عن مصدرها.

في كثير من الأحيان، لا يمكن نقل المواد الخشنة إلى منطقة ما لأن الوسط الناقل لا يملك طاقة كافية لنقلها إلى ذلك الموقع. وبدلاً منها، تكون الجزيئات التي تترسب من الوسط الناقل أدقّ، ويحدث انتقال جانبي من المواد الخشنة إلى المواد الدقيقة. يُعرف هذا التباين الجانبي في الرواسب داخل الطبقة باسم السحنات الرسوبية .

إذا توفرت كمية كافية من المواد الرسوبية ، فإنها ستترسب حتى حدود الحوض الرسوبي. غالباً ما يقع الحوض الرسوبي ضمن صخور تختلف اختلافاً كبيراً عن الرواسب المترسبة، حيث تتميز الحدود الجانبية للطبقة الرسوبية بتغير مفاجئ في نوع الصخور.

تُعدّ شوائب الصهارة كتلًا صغيرة أو "كتلًا" من الصخور المنصهرة محصورة داخل البلورات التي تنمو في الصهارة المُكوِّنة للصخور النارية . وهي تُشابه، من نواحٍ عديدة، شوائب السوائل . تتميز شوائب الصهارة بصغر حجمها عمومًا، إذ يقل قطر معظمها عن 100 ميكرومتر (الميكرومتر هو جزء من ألف من المليمتر، أو حوالي 0.00004  بوصة). ومع ذلك، فهي تُوفّر كمًّا هائلًا من المعلومات المفيدة. فباستخدام الملاحظات المجهرية ومجموعة من تقنيات التحليل الكيميائي الدقيق، يستطيع علماء الجيوكيمياء وعلماء الصخور النارية الحصول على معلومات قيّمة من شوائب الصهارة. ومن أكثر استخدامات شوائب الصهارة شيوعًا دراسة تركيب الصهارة الموجودة في المراحل المبكرة من تاريخ أنظمة الصهارة المُحدَّدة. وذلك لأن الشوائب تُشبه "الأحافير"، إذ تحصر هذه الصهارة المبكرة وتحفظها قبل أن تُغيّرها العمليات النارية اللاحقة. بالإضافة إلى ذلك، ولأنها محصورة تحت ضغوط عالية، فإن العديد من شوائب الصهارة توفر أيضًا معلومات مهمة حول محتويات العناصر المتطايرة (مثل H2O _و CO2 _و S وCl) التي تدفع الانفجارات البركانية .

كان سوربي (1858) أول من وثّق وجود شوائب منصهرة مجهرية في البلورات. وقد ازداد الاهتمام بدراسة هذه الشوائب مؤخرًا بفضل تطوير تقنيات التحليل الكيميائي المتطورة. قاد علماء من الاتحاد السوفيتي السابق دراسة الشوائب المنصهرة في العقود التي تلت الحرب العالمية الثانية (سوبوليف وكوستيوك، 1975)، وطوّروا طرقًا لتسخينها تحت المجهر، ما مكّن من رصد التغيرات مباشرةً.

على الرغم من صغر حجمها، قد تحتوي شوائب الصهارة على عدد من المكونات المختلفة، بما في ذلك الزجاج (الذي يمثل الصهارة التي تم تبريدها بسرعة)، والبلورات الصغيرة، وفقاعة منفصلة غنية بالبخار. وتوجد هذه الشوائب في معظم البلورات الموجودة في الصخور النارية، وهي شائعة في معادن الكوارتز ، والفلسبار ، والأوليفين ، والبيروكسين . ويبدو أن تكوين شوائب الصهارة جزء طبيعي من تبلور المعادن داخل الصهارة، ويمكن العثور عليها في كل من الصخور البركانية والجوفية .

قانون الشظايا المضمنة هو أسلوب للتأريخ النسبي في الجيولوجيا . ينص هذا القانون أساسًا على أن الشظايا الموجودة في الصخر أقدم من الصخر نفسه. ^{[ 6 ]} ومن الأمثلة على ذلك الحجر الدخيل ، وهو شظية من الصخر المحيط سقطت في الصهارة المتدفقة نتيجةً لعملية التعدين . مثال آخر هو الأحفورة المشتقة ، وهي أحفورة تآكلت من طبقة أقدم وأُعيد ترسبها في طبقة أحدث. ^{[ 7 ]}

هذا إعادة صياغة لمبدأ تشارلز لايل الأصلي حول الشوائب والمكونات، الوارد في كتابه "مبادئ الجيولوجيا" متعدد المجلدات، الصادر بين عامي 1830 و1833 ، والذي ينص على أنه في الصخور الرسوبية ، إذا وُجدت شوائب (أو شظايا) في تكوين ما ، فلا بد أن تكون هذه الشوائب أقدم من التكوين الذي يحتويها. على سبيل المثال، في الصخور الرسوبية، من الشائع أن تُقتلع الحصى من تكوين أقدم وتُدمج في طبقة أحدث. ويحدث وضع مماثل في الصخور النارية عند العثور على صخور دخيلة. تُحمل هذه الأجسام الغريبة مع تدفقات الصهارة أو الحمم البركانية ، وتُدمج لاحقًا أثناء تبريدها في المادة الأساسية . ونتيجة لذلك، تكون الصخور الدخيلة أقدم من الصخر الذي يحتويها.