ธรณีกาล

ภาพวงจรแสดงอายุของโลก ซึ่งเริ่มตั้งแต่ 4 ภาพวงจรแสดงอายุของโลก ซึ่งเริ่มตั้งแต่ 4.6 พันล้านปีมาแล้ว จนถึงปัจจุบัน

สิ่งที่ต้องรู้ 1. บรรพชีวินวิทยา (Paleontology) คืออะไร? 2. บรรพชีวิน (Fossil) คืออะไร? 3. ซากดึกดำบรรพ์ดัชนี (Index fossil) คืออะไร? 4. ประโยชน์ของการศึกษาบรรพชีวิน

บรรพชีวินวิทยา (Paleontology) เป็นวิชาว่าด้วยลักษณะความเป็นอยู่ของสัตว์และพืชในธรณีกาล ตลอดจนร่องรอยต่างๆของสัตว์และพืชนั้นๆ โดยเอาความรู้ทางชีววิทยาปัจจุบันไปเปรียบเทียบกับสภาพซากดึกดำบรรพ์ จัดเป็นแขนงหนึ่งของวิชาธรณีประวัติ

บรรพชีวินหรือซากดึกดำบรรพ์ (Fossil) หมายถึงส่วนหรือร่องรอยของสิ่งมีชีวิตที่ถูกเก็บรักษาไว้ในหินตามธรรมชาติ ซากและร่องรอยของบรรพชีวินที่ประทับอยู่ในหิน บางแห่งเป็นรอยพิมพ์ (mold) รอยตีนสัตว์ มูลสัตว์ ถ่านหิน (coal) ไม้กลายเป็นหิน (petrified wood) ซากดึกดำบรรพ์พบกระจายในหินตะกอนเป็นส่วนใหญ่ อาจพบเป็นบางชั้นหิน บริเวณที่พบซากดึกดำบรรพ์อาจบ่งบอกสภาพแวดล้อมที่มันตกทับถม

ซากดึกดำบรรพ์ดัชนี (Index fossil) หมายถึงซากดึกดำบรรพ์ที่มีลักษณะพิเศษ เฉพาะในหินบริเวณใดบริเวณหนึ่งสามารถใช้บ่งบอกอายุของชั้นหินนั้นได้ เช่น ฟูซูลินิด (fusulinid) เป็น Index fossil ในหินยุค Permian ลักษณะของซากดึกดำบรรพ์ดัชนี 1. มีช่วงอายุสั้นๆ (narrow or restricted stratigraphic range) 2. มีวิวัฒนาการรวดเร็ว (short-lives) 3. การแพร่กระจายอย่างกว้างขวาง 4. มีรูปร่างง่ายต่อการจำแนก

ประโยชน์ของการศึกษาบรรพชีวิน 1. เป็นข้อมูลเพื่อศึกษาความสัมพันธ์เปรียบเทียบ (geologic correlation) ระหว่าง ชั้นหินในพื้นที่ต่างๆกัน 2. เป็นหลักฐานที่ใช้ศึกษาถึงสภาพแวดล้อมขณะเกิดการตกตะกอนของชั้นหิน และขณะที่บรรพชีวินนั้นๆยังมีชีวิตอยู่ และสามารถใช้ข้อมูลของซากดึกดำบรรพ์ บอกตำแหน่งทางภูมิศาสตร์ในธรณีวิทยาประวัติของโลกได้ 3. เป็นหลักฐานของสิ่งมีชีวิตในอดีต และแสดงถึงวิวัฒนาการของพืชและสัตว์ ตลอดระยะเวลาที่ผ่านมาตั้งแต่เริ่มพบหลักฐานของซากดึกดำบรรพ์ปรากฏในหิน 4. ซากดึกดำบรรพ์เป็นหลักฐานที่ดีอย่างหนึ่งในการศึกษาและหาความสัมพันธ์ ของชั้นหินตะกอน ซึ่งการศึกษาอย่างละเอียดร่วมกับการศึกษาทางธรณีฟิสิกส์ มีความสำคัญต่อการหาแหล่งทรัพยากร เช่นหาแหล่งน้ำมัน ถ่านหิน และแร่ เศรษฐกิจต่างๆ

ลักษณะพิเศษที่ทำให้มีโอกาสสูงในการเกิดซากดึกดำบรรพ์ 1. สิ่งมีชีวิตนั้นจะต้องมีส่วนแข็ง (hard part) 2. อุณหภูมิต้องเย็นจัดหรือแห้งแล้ง เพราะจะทำให้รอดพ้นจากการทำลายของ แบคทีเรีย 3. เมื่อสิ่งมีชีวิตนั้นตายลงจะต้องถูกทับถมโดยตะกอนอย่างรวดเร็วเพื่อหลีกเลี่ยง จากการทำลายของแบคทีเรียและสัตว์อื่น

ชนิดของการถูกเก็บรักษา 1. Unaltered soft part : ถ้าสิ่งมีชีวิตไม่ถูกทำลายโดยแบคทีเรีย พวกส่วนที่เป็นเนื้อ จะถูกเก็บรักษาสภาพไว้ได้ดีเท่าพวกที่มีส่วนแข็ง เช่นซากช้าง mammoth, และแรด (rhinoceros) ที่พบในน้ำแข็งแถบทุนดราในไซบีเรีย 2. Unaltered hard part : สัตว์ไม่มีกระดูกสันหลังส่วนมาก ส่วนที่แข็งจะประกอบจาก calcium carbonate, calcium phosphate, silica, complex organic compounds เป็นต้น 3. Altered hard part : การเปลี่ยนแปลงนี้มีผลต่อโครงสร้างทางกายภาพ และ/หรือ ส่วน ประกอบทางเคมี อาจมีการเปลี่ยนแปลงของโมเลกุล มีความแข็งมากขึ้น มีการแทนที่เมื่อ ถูกชะล้างไป กระบวนการที่เกิดขึ้นสามารถแบ่งได้ดังนี้ 3.1 carbonization 3.2 Permineralization หรือ Petrifaction 3.3 Recrystallization 3.4 Dehydration และ Recrystallization 3.5 Replacement

Trace fossil แบ่งออกเป็นหลายชนิดได้แก่ track, trail, burrow (รูชอนไช), หินตะกอน ซึ่ง Trace fossil จัดเป็น sedimentary structure ชนิดหนึ่งด้วย Trace fossil แบ่งออกเป็นหลายชนิดได้แก่ track, trail, burrow (รูชอนไช), boring (รอยชอนไช), coprolite เป็นต้น

Mold รอยพิมพ์: รอยประทับของซากดึกดำบรรพ์ เช่นเปลือกหอยหรือโครงสร้างอินทรีย์ อื่นๆที่ปรากฏในเนื้อหินที่ซากนั้นฝังตัวอยู่

Cast รูปพิมพ์: หินตะกอนหรือแร่ที่เข้าไปบรรจุอยู่ในรอยเดิมของซากดึกดำบรรพ์ซึ่ง เคยอยู่ในหินนั้น ทำให้มีรูปร่างเหมือนเปลือกหรือโครงร่างของซากดึกดำบรรพ์นั้นๆ

Gastrolith: ก้อนกรวดที่ถูกขับถ่ายออกมาของสัตว์ที่มีกระดูกสันหลัง Coprolite มูลสัตว์โบราณ

Radiometric dating Uranium-235 Lead-207 0.704 billion years Parent Daughter Half-life Uranium-235 Lead-207 0.704 billion years Uranium-238 Lead-206 4.47 Potassium-40 Argon-40 1.25 Rubidium-87 Strontium-87 48.8 Samarium- 147 Neodymium 143 106 Thorium-232 Lead-208 14.0 Rhenium- 187 Osmium- 187 43.0 Lutetium- 176 Hafnium- 176 35.9 *Carbon-14 is a method used for young (less than 50,000 year old) sedimentary rocks C 14 halflife = 5730