اسکولیتوس

اسکولیتوس
محدودهٔ زمانی: کامبرین پیشین تا اکنون، کامبرین پیشین تا Present
ردفسیلِ اسکولیتوس. خط مقیاس ۱۰ میلی‌متر است.
رده‌بندی علمی
فرمانرو:
ردفسیل (Ichnofossil)
سرده:
†اسکولیتوس (Skolithos)
گونه نماد
†اسکولیتوس لینئاریس
(Skolithos linearis)
هالدمن، ۱۸۴۰
فسیل اسکولیتوس از منطقهٔ کراکو آم زه (Kraków am See) در آلمان.
فسیل اسکولیتوس در بستری از سازند داکوتا در نیومکزیکو، ایالات متحده.

اسکولیتوس (Skolithos - که در گذشته با املای Scolithus یا Skolithus نیز نوشته می‌شد[۱]) یک سرده اثری[الف] رایج از ردفسیلیست که نشان‌دهندهٔ یک نقبِ (سوراخِ) استوانه‌ایِ تقریباً عمودی با دیواره‌ای متمایز است (یا در ابتدا این‌گونه بوده است). این نقب‌ها در سطح جهانی توسط جاندارانِ متنوعی —بیشتر در محیط‌های دریاییِ کم‌عمق— ایجاد شده‌اند و به‌صورت ساختارهای خطی در سنگ‌های رسوبی دیده می‌شوند.[۳]

محیط‌های رسوبی

پراکندگیِ زمانیِ اسکولیتوس از اوایل دورهٔ کامبرین[۳] تا به امروز[۴][۵] امتداد دارد و در سراسر جهان یافت می‌شود. آن‌ها در درون رسوبات و سنگ‌های رسوبی (عمدتاً ماسه و ماسه‌سنگ) رخ می‌دهند. خاستگاه آن‌ها معمولاً محیط‌های دریایی است[۶] و معمولاً با محیط‌های پُرانرژی در نزدیکی خط ساحلی مرتبط هستند.[۳] حضور آن‌ها در محیط‌های آب‌شیرینِ دریاچه‌ای نیز گزارش شده است،[۷] اما به‌ندرت در سنگ‌های کربناتی دیده شده‌اند. فسیل‌های عمودیِ اسکولیتوس همچنین می‌توانند در رسوبات آبرفتی (مانند نهشته‌های رودخانه‌های شریانی) رخ دهند؛ محیط‌هایی که در آن‌ها نوساناتِ دوره‌ایِ آب عامل مهمی در تشکیل این ساختار است.[۸] این نوساناتِ دوره‌ایِ آب، با فعالیت جزر و مدی در محیط‌های دریاییِ کم‌عمق مطابقت دارد، اما در رسوبات آبرفتی در فواصل زمانیِ طولانی‌تری رخ می‌دهد.[۸]

طبقه‌بندی و تاریخچه

سردهٔ اثریِ اسکولیتوس برای نخستین بار در سال ۱۸۴۰ به‌عنوان زیرسرده‌ای از جلبک دریایی فرضیِ فوکوئیدس (Fucoides) توصیف شد. این توصیف توسط ساموئل استهمان هالدمن (Samuel Stehman Haldeman) —طبیعی‌دان برجستهٔ پنسیلوانیایی در اوایل قرن نوزدهم— انجام گرفت؛ او این ساختار را به‌عنوان «قدیمی‌ترین فسیلِ ایالت» برچسب‌گذاری کرد.[۹] او نامِ این اثر فسیلی را Skolithos (به معنای «کرم‌سنگ») گذاشت که به شباهتِ ریخت‌شناسیِ آن با یک کرم اشاره داشت.[۹] جیمز هال (James Hall) در مجلهٔ خود با عنوان دیرینه‌شناسی نیویورک جلد اول (۱۸۴۷) نخستین تصاویر از کشف هالدمن را منتشر کرد و املای نام آن را به Scolithus تغییر داد.[۹]

سال ۱۹۴۳ نقطهٔ آغازِ احیای تحقیقات هالدمن بود؛ زمانی که بنجامین هاول (Benjamin Howell) حضور این اثر فسیلی را در سازند هاردیستون در پنسیلوانیا گزارش کرد.[۹] هاول مطابق با قوانین جهانی نام‌گذاری برای جانوران، نام Skolithos را بازیابی کرد. در دههٔ ۱۹۶۰، زمین‌شناسانِ ساختاری دریافتند که می‌توان از این اثر فسیلی به‌عنوان یک نشانگر کرنش (تغییرشکل) استفاده کرد و از طریق آن، میزانِ چرخش و کرنش را در سنگ‌های به‌شدت تغییرشکل‌یافته ثبت و محاسبه نمود.[۹] این امر منجر به انجام یک‌سری آزمایش‌ها (که تا تحلیل‌های امروزی ادامه دارد) برای تعیین میزانِ قابلیت‌های اسکولیتوس به‌عنوان نشانگر کرنش شد. گونهٔ Skolithos linearis که در منطقهٔ کوهستان بلو ریج (Blue Ridge Mountains) یافت شده است، قدیمی‌ترین اثر فسیلیِ شناخته‌شده در ایالت ویرجینیا محسوب می‌شود.[۱۰] فسیل‌های سردهٔ تریپانیتس (Trypanites) از نظر ظاهری شباهت زیادی با اسکولیتوس دارند، اما آن‌ها سوراخ‌هایی هستند که در بسترهای سخت حفر شده‌اند و فاقدِ دیوارهٔ متمایزِ (Lining) مختص به اسکولیتوس می‌باشند.

ساختار و استفاده به‌عنوان نشانگر کرنش

ساختار اسکولیتوس

ساختارِ این اثر فسیلی، استوانه‌ای و کشیده است و معمولاً با زاویه‌ای عمود بر سطحی که در آن رسوب کرده، قرار دارد. طول آن‌ها می‌تواند تا حدود ۳۵ سانتی‌متر و قطر آن‌ها تا حدود ۵ سانتی‌متر برسد.[۷] کانی‌شناسیِ (مینرالوژی) این نقب‌های عمودی دقیقاً با سنگ دربرگیرنده‌شان (Matrix) یکسان است و همین ویژگی به آن‌ها اجازه می‌دهد تا هم‌گام و هماهنگ با سنگِ مادر تغییرشکل دهند. تفاوت‌ها و تنوع‌های ساختاریِ مشاهده‌شده در اسکولیتوس شامل مواردی چون انحنای نقب، زاویهٔ آن نسبت به صفحهٔ رسوب‌گذاری، و اندازهٔ دهانهٔ فسیل است.[۱۱] دهانه‌های قیفی‌شکل در اسکولیتوس بازتاب‌دهندهٔ عاداتِ تغذیه‌ایِ این سرده (تغذیه از طریق فیلتر کردن و معلق‌خواری) است. شدتِ بالای آشفتگیِ زیستی[ب] (Bioturbation) ناشی از فعالیت این ارگانیسم‌ها، نشان می‌دهد که نقب‌های اسکولیتوس اندکی پس از ته‌نشینیِ بستر، در محیط‌های دیرینه‌آبِ کم‌عمق شکل گرفته‌اند.[۱۱]

استفاده از اسکولیتوس برای ارزیابی کرنش

نقب‌های اسکولیتوس در حالتِ تغییرشکل‌نیافته، دقیقاً بر صفحهٔ لایه‌بندیِ سنگ عمود (نرمال) هستند.[۱۱] در مناطقی که تغییرشکل‌های تکتونیکی شدید است (مانند مناطق راندگی)، می‌توان از نقبِ تغییرشکل‌یافتهٔ اسکولیتوس برای ارزیابیِ کرنشِ (Strain) واردشده بر آن منطقه استفاده کرد.[پ][۱۱] این روش با مقایسهٔ زاویهٔ فعلیِ میان فسیل و سطح لایه‌بندی، با رابطهٔ هندسیِ ۹۰ درجهٔ اولیهٔ آن انجام می‌شود. از آنجایی که این اثر فسیلی دارای خواص فیزیکی و موادیِ یکسانی با سنگِ پیرامونِ خود است، استنباط می‌شود که هر دو با یک مکانیسمِ یکسان تغییرشکل داده‌اند.[۱۱] این روشِ محاسباتی را می‌توان در مناطقی به کار برد که سایر نشانگرهای کرنش بر اثر فعالیت‌های تکتونیکی یا جریان‌های کاتاکلاستیک (خردشدگیِ سنگ‌ها) از بین رفته باشند.[۱۱]

کرنشِ واحد ($ \varepsilon $) را نیز می‌توان با استفاده از میزانِ کشیدگیِ (Elongation) ساختار و با فرمول زیر تعریف کرد:

$$ \varepsilon = \frac{\ell - \ell_0}{\ell_0} $$

که در آن:

  • **$ \varepsilon $**: کرنشِ واحد ناشی از کشیدگی است.
  • **$ \ell $**: طولِ نهایی و تغییرشکل‌یافتهٔ ساختار است.
  • **$ \ell_0 $**: طولِ اولیه و تغییرشکل‌نیافتهٔ ساختار است.

از آنجا که جهت و طولِ ساختار ممکن است تحت تأثیرِ رفتارِ جهت‌دارِ ارگانیسمِ نقب‌زن قرار گرفته باشد، مشاهده و بررسیِ پهنای (عرض) نقب‌ها نیز می‌تواند تخمین دقیق‌تری از کرنش به دست دهد.[۱۴]

نمونه‌ای از تحلیل کرنش با استفاده از اسکولیتوس

«صخرهٔ لوله‌ای» (Pipe Rock) معروف در شمال‌غربی اسکاتلند، نمونه‌ای شناخته‌شده از حضور اسکولیتوس است. 'لوله'هایی که نامِ این صخره از آن‌ها گرفته شده، در واقع لوله‌های مستقیمِ اسکولیتوس هستند که به‌طور متراکم در کنار هم قرار گرفته‌اند و احتمالاً توسط ارگانیسمی کرم‌مانند ایجاد شده‌اند.[۱۵] صخرهٔ لوله‌ای در منطقهٔ اِستک آو گلن‌کول (Stack of Glencoul) و در زیرِ کمربند راندگی موین در اسکاتلند واقع شده است.[۱۶] این منطقه که تاریخچه‌ای طولانی از فعالیتِ گسل‌های راندگی (Thrust faults) دارد، یک منطقهٔ به‌شدت تغییرشکل‌یافته از جنس میلونیت[ت] با سنگ مادرِ (پروتولیت) کوارتزیتی است. زمین‌شناسانِ ساختاریِ بسیاری در این منطقه از ریزساختارها (مانند سوراخ‌های اسکولیتوس) در کنار سایر نشانگرهای کرنش (مانند تبلور مجددِ رگه‌های کوارتز) استفاده کرده‌اند تا کرنشِ واردشده بر این منطقه را تخمین بزنند.[۱۶]

زمین‌شناسان با استفاده از تحلیلِ سه‌بعدیِ این نشانگرهای کرنش، نتیجه گرفتند که تغییرشکل‌ها در این منطقه شامل مسطح‌شدن (Flattening) موازی با جهت راندگی، کشیدگی در امتداد جهت کرنش عمودی، و کوتاه‌شدگی عمود بر تورقِ (Foliation) سنگ‌شناسی بوده است.[۱۶] تاریخچهٔ تغییرشکلِ کمربندِ میلونیت —که با انتقال و جابه‌جاییِ بزرگِ گسل‌های راندگی مشخص می‌شود— از چرخشِ ظاهراً ساعت‌گردِ این ساختارها قابل استنتاج است. با فرضِ «برش ساده» (Simple shear)، میزانِ جابه‌جاییِ روبه‌غرب در میلونیت‌های ۸۰۰ متریِ راندگی موین در منطقه لاخ اریبول (Loch Eriboll) —جایی که میانگینِ کرنش برشی با استفاده از آثار فسیلی تقریباً ۱۰ تعیین شده است— حدود ۸ کیلومتر محاسبه شد.[۱۱]

انتقادات و منابع خطا

مفروضاتِ در نظر گرفته‌شده دربارهٔ وضعیت نقبِ اولیه (تغییرشکل‌نیافته) و رابطهٔ هندسیِ آن را نمی‌توان به‌طور مستقیم تعیین کرد، بلکه تنها می‌توان آن‌ها را تخمین زد.[۱۸] اگرچه تشکیل شدنِ نقب‌های اسکولیتوس به‌صورت عمود بر صفحهٔ رسوب‌گذاری امری رایج است، اما این موضوع همیشه و همه‌جا صادق نیست؛ در این صورت، دیگر نمی‌توان از حالتِ ایده‌آل و تغییرشکل‌نیافتهِ عمودی به‌عنوان یک جهت‌گیریِ مرجع استفاده کرد.[۱۸] رسوباتِ ته‌نشین‌شده در محیط‌های کم‌عمق نیز در معرض آسیب‌های ناشی از فرسایش و نیروهای تنش تکتونیکی قرار دارند که این امر می‌تواند بر میانگینِ اندازه‌گیری‌ها و جهت‌گیری‌های هندسی تأثیر بگذارد.

از آنجا که ویژگی‌های رئولوژیکیِ (روان‌شناختیِ) ساختارِ فسیل و سنگِ میزبان معمولاً بسیار شبیه‌به‌هم هستند، بررسیِ فسیل‌ها با این پیش‌فرض انجام می‌شود که آن‌ها به‌طور همگن تغییرشکل داده‌اند (یعنی نیروهای تغییرشکل در طولِ کلِ منطقهٔ دگرگونی به‌طور یکنواخت توزیع شده‌اند).[۱۴] اما وجودِ چین‌خوردگی و متفاوت بودنِ اندازه‌های کشیدگیِ فسیل در مکان‌های مختلف از یک منطقهٔ دگرگونی، مستقیماً این فرضِ همگن‌بودن را نقض می‌کند. تشخیص مکانیسم‌های تغییرشکل با استفاده از این نشانگرِ کرنش دشوار است، زیرا نازک‌شدن و مسطح‌شدنِ سنگ‌های به‌شدت تغییرشکل‌یافته لزوماً نباید به «برش ناب» (Pure shear) نسبت داده شود؛ ممکن است صفحاتِ سنگی صرفاً در جهتی نزدیک به موازی با سطحِ برشی چرخیده باشند.[۱۸] بنابراین، انجامِ محاسباتِ دقیق از میزان کرنشِ سنگ میزبان، تنها در صورتی امکان‌پذیر است که فرض‌های ما دربارهٔ مکانیسمِ تغییرشکل و اندازه‌گیری‌های اولیهٔ سنگ کاملاً درست باشند.

یادداشت‌ها

  1. ↑ سردهٔ اثری (Ichnogenus) در آرایه‌شناسیِ آثار فسیلی، به سرده‌ای گفته می‌شود که تنها بر اساس ردپا، نقب، یا سایر آثارِ به‌جای‌مانده از فعالیتِ یک جاندار (و نه بقایای فیزیکیِ خودِ آن) تعریف و نام‌گذاری می‌شود.[۲]
  2. ↑ آشفتگی زیستی (Bioturbation) به جابه‌جایی، ترکیب و دستکاریِ رسوباتِ بستر دریا یا دریاچه توسط ارگانیسم‌های زنده (مانند کرم‌ها و صدف‌هایی که نقب می‌زنند) گفته می‌شود.[۱۲]
  3. ↑ نشانگر کرنش (Strain marker) در زمین‌شناسی ساختاری، به هر شیء هندسی در سنگ (مانند فسیل‌ها، بلورها یا قلوه‌سنگ‌ها) گفته می‌شود که شکلِ اولیهٔ آن مشخص است و با اندازه‌گیریِ میزانِ تغییرِ شکلِ آن می‌توان مقدار و جهتِ تنش‌ها و تغییرشکل‌های تکتونیکیِ (کرنش) واردشده بر سنگ را محاسبه کرد.[۱۳]
  4. ↑ میلونیت (Mylonite) سنگی دگرگونی است که در اثر تغییرشکلِ پلاستیک و تبلور مجددِ کانی‌ها در مناطق برشی (گسل‌های عمیق) تحت فشار و دمای بالا تشکیل می‌شود و معمولاً دانه‌ریز و لایه‌لایه است.[۱۷]

پانویس

  1. ↑ Gevers, T.W.; Frakes, L.A.; Edwards, L.N.; Marzolf, J.E. (1971). "Trace Fossils in the Lower Beacon Sediments (Devonian), Darwin Mountains, Southern Victoria Land, Antarctica". Journal of Paleontology. 45 (1): 81–94. JSTOR 1302754.
  2. ↑ "Ichnology". Encyclopedia Britannica (in English). Retrieved 2023-10-26.
  3. 1 2 3 Desjardins, P. R.; Mángano, M.G.; Buatois, L. A.; Pratt, B. R. (2010). "Skolithos pipe rock and associated ichnofabrics from the southern Rocky Mountains, Canada: colonization trends and environmental controls in an early Cambrian sand-sheet complex". Lethaia. 43 (4): 507. Bibcode:2010Letha..43..507D. doi:10.1111/j.1502-3931.2009.00214.x.
  4. ↑ Pemberton, S.G. and Frey, R.W. 1985. The Glossifungites ichnofacies: modern examples from the Georgia coast, U.S.A. In: Curran, H.A. (ed.), Biogenic structures: their use in interpreting depositional environments. Society of Economic Paleontologists and Mineralogists, Special Publication 35, p. 237-259.
  5. ↑ Gingras, M.K. , Pemberton, S.G. , Saunders, T. and Clifton, H.E. 1999. The ichnology of modern and Pleistocene brackish-water deposits at Willapa Bay, Washington; variability in estuarine settings. Palaios, vol. 14, no. 4, p. 352-374.
  6. ↑ Trewin, N.H.; McNamara, K.J. (1995). "Arthropods invade the land: trace fossils and palaeoenvironments of the Tumblagooda Sandstone (? late Silurian) of Kalbarri, Western Australia". Transactions of the Royal Society of Edinburgh: Earth Sciences. 85 (3): 177–210. doi:10.1017/s026359330000359x. S2CID 129036273.
  7. 1 2 Woolfe, K.J. (1990). "Trace fossils as paleoenvironmental indicators in the Taylor Group (Devonian) of Antarctica". Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology. 80 (3–4): 301–310. Bibcode:1990PPP....80..301W. doi:10.1016/0031-0182(90)90139-X.
  8. 1 2 Fitzgerald, P.G.; Barrett, P.J. (January 1986). "Skolithos in a Permian braided river deposit, southern Victoria Land, Antarctica". Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology. 52 (3–4): 237–247. Bibcode:1986PPP....52..237F. doi:10.1016/0031-0182(86)90049-0.
  9. 1 2 3 4 5 Knaust, Dirk; Thomas, Roger D.K.; Curran, H. Allen (October 2018). "Skolithos linearis Haldeman, 1840 at its early Cambrian type locality, Chickies Rock, Pennsylvania: Analysis and designation of a neotype". Earth-Science Reviews. 185: 15–31. Bibcode:2018ESRv..185...15K. doi:10.1016/j.earscirev.2018.05.009. S2CID 134131531.
  10. ↑ "Blue Ridge". geology.blogs.wm.edu. Retrieved 2017-02-04.
  11. 1 2 3 4 5 6 7 Wilkinson, P.; Soper, N.J.; Bell, A.M. (October 1975). "Skolithos pipes as strain markers in mylonites". Tectonophysics. 28 (3): 143–157. Bibcode:1975Tectp..28..143W. doi:10.1016/0040-1951(75)90033-5.
  12. ↑ "Bioturbation". Encyclopedia Britannica (in English). Retrieved 2023-10-26.
  13. ↑ "Strain (Geology)". Encyclopedia Britannica (in English). Retrieved 2023-10-26.
  14. 1 2 Waldron, John W.F (January 1988). "Determination of finite strain in bedding surfaces using sedimentary structures and trace fossils: A comparison of techniques". Journal of Structural Geology. 10 (3): 273–281. Bibcode:1988JSG....10..273W. doi:10.1016/0191-8141(88)90060-0.
  15. ↑ Hallam, A. and Swett, K. Trace fossils from the Lower Cambrian pipe rock of the north-west highlands. Scottish Journal of Geology, vol. 2, p. 101-107.
  16. 1 2 3 Law, R. D.; Mainprice, D.; Casey, M.; Lloyd, G. E.; Knipe, R. J.; Cook, B.; Thigpen, J. R. (2010). "Moine Thrust zone mylonites at the Stack of Glencoul: I – microstructures, strain and influence of recrystallization on quartz crystal fabric development". Geological Society, London, Special Publications. 335 (1): 543–577. Bibcode:2010GSLSP.335..543L. doi:10.1144/SP335.23. ISSN 0305-8719. S2CID 73567897.
  17. ↑ "Mylonite". Encyclopedia Britannica (in English). Retrieved 2023-10-26.
  18. 1 2 3 McLeish, Andrew J. (December 1971). "Strain analysis of deformed Pipe Rock in the Moine Thrust zone, northwest Scotland". Tectonophysics. 12 (6): 469–503. Bibcode:1971Tectp..12..469M. doi:10.1016/0040-1951(71)90046-1.

پیوند به بیرون

This page is issued from ویکی‌پدیا. The text is available under Creative Commons Attribution-Share Alike 4.0 unless otherwise noted. Additional terms may apply for the media files.