Skala Masa Geologi

Ia merupakan sebuah sistem pentarikhan kronologi yang menggunakan kronostratigrafi (proses mengaitkan lapisan stratum dengan masa) dan geokronologi (cabang saintifik geologi yang bertujuan untuk menentukan umur batuan). Ia digunakan oleh terutamanya ahli sains Bumi (termasuk ahli geologi, ahli paleontologi, ahli geofizik, ahli geokimia dan ahli paleoklimatologi) untuk menerangkan masa dan hubungan peristiwa dalam sejarah geologi. Skala masa tersebut berkembang melalui kajian lapisan batuan dan pemerhatian hubungannya bersama ciri-ciri identifikasi seperti sifat litologi, sifat paleomagnet dan fosil. Takrifan unit antarabangsa masa geologi piawai adalah tanggungjawab Suruhanjaya Stratigrafi Antarabangsa (ICS), sebuah badan konstituen Kesatuan Sains Geologi Antarabangsa (IUGS), yang objektif utamanya adalah untuk mentakrifkan dengan tepat unit-unit kronostratigrafi global pada Carta Kronostratigrafi Antarabangsa (ICC) yang digunakan untuk mentakrifkan pembahagian masa geologi. Pembahagian kronostratigrafi pula digunakan untuk mentakrifkan unit geokronologi.

Walaupun beberapa istilah serantau masih digunakan, jadual masa geologi yang dibentangkan dalam rencana ini mematuhi tatanama, umur dan kod warna yang ditetapkan oleh ICS.

SMG dibahagikan kepada unit kronostratigrafi dan padanan unit geokronologi. Unit-unit tersebut diwakili pada ICC yang diterbitkan oleh ICS; namun, istilah serantau masih digunakan di sesetengah kawasan.

Kronostratigrafi merupakan unsur stratigrafi yang mengurus hubungan antara jasad-jasad batuan dan pengukuran relatif masa geologi. Ia merupakan satu proses yang melibatkan penetapan stratum-stratum tersendiri yang terletak antara ufuk-ufuk stratigrafi tertakrif pada selangan relatif bagi tempoh masa geologi.

Satu unit kronostratigrafi ialah sebuah jasad batuan, sama ada berlapis mahupun tidak berlapis, yang ditakrifkan kedudukannya antara ufuk-ufuk stratigrafi tertentu yang mewakili selang masa geologi yang spesifik. Satu unit ini termasuk semua batuan yang mewakili selang masa geologi tertentu, dan hanya pada rentangan masa ini. Eonotem, eratem, sistem, siri, subsiri, peringkat, dan subperingkat merupakan unit kronostratigrafi berhierarki.

Geokronologi merupakan cabang saintifik geologi yang bertujuan untuk menentukan umur batu-batuan, fosil-fosil, dan mendapan-mendapan sama ada melalui kaedah mutlak (contohnya, pentarikhan radiometri) atau kaedah relatif (contohnya: kedudukan stratigrafi, kepaleomagnetan, nisbah isotop stabil).

Satu unit geokronologi merupakan satu subbahagian masa geologi. Ia merupakan perwakilan berangka bagi sifat tak ketara (masa). Eon, era, tempoh/zaman, epok, subepok, usia dan subusia merupakan unit-unit geokronologi berhierarki. Geokronometri ialah bidang geokronologi yang mengukur masa geologi secara angkaan.

Bahagian dan Titik Stratotip Sempadan Global (GSSP) ialah titik rujukan yang dipersetujui di peringkat antarabangsa pada bahagian stratigrafi yang mentakrifkan sempadan-sempadan bawah untuk peringkat-peringkat pada skala masa geologi. (Baru-baru ini istilah ini telah digunakan untuk menentukan asas bagi satu unit sistem)

Umur Stratigrafi Piawai Global (GSSA) ialah titik rujukan kronologi dan berbentuk hanya angka yang digunakan untuk mentakrifkan asas unit geokronologi sebelum zaman Kriogen. Titik-titik rujukan ini masaih ditakrifkan secara sebarangan. Ia digunakan apabila GSSP masih belum ditubuhkan. Penyelidikan sedang dijalankan untuk mentakrifkan GSSP untuk asas semua unit yang pada masa ini ditakrifkan oleh GSSA.

Perwakilan berangka (geokronometri) bagi unit geokronologi boleh, dan lebih kerap tertakluk pada perubahan apabila geokronologi memperhalusi geokronometri tersebut, manakala padanan unit kronostratigrafi kekal sama, dan semakannya kurang berlaku. Contohnya, pada awal 2022 sempadan antara tempoh Ediakara dan tempoh Kambria (unit geokronologi) telah disemak daripada 541 Ma kepada 538.8 Ma tetapi takrifan batu untuk sempadannya (GSSP) masih di pangkal Kambrium, dan dengan itu sempadan antara sistem Edikara dan sistem Kambria (unit kronostratigrafi) tidak berubah, hanya geokronometri telah diperhalusi.

Nilai berangka pada ICC diwakili oleh unit Ma (megaanum) yang bermaksud "juta tahun lalu", iaitu, 201.4 ± 0.2 Ma, sempadan bawah Tempoh Jura, ditakrifkan sebagai 201,400,000 tahun dengan ketidakpastian 200,000 tahun. Unit awalan metrik lain yang biasa digunakan oleh ahli geologi ialah Ga (gigaanum, bilion tahun lalu), dan ka (kiloanum, ribuan tahun lalu), dengan yang terakhir sering diwakili dalam unit yang dikalibrasi (sebelum kini).

Pembahagian masa geologi

• Satu merupakan satu unit masa geokronologi yang terbesar dan bersamaan dengan satu eonotem kronostratigrafi. Terdapat empat eon yang ditakrifkan secara rasmi: Hadean, Arkean, Proterozoik dan Fanerozoik.
• Satu merupakan satu unit masa geokronologi kedua terbesar (selepas eon) dan bersamaan dengan satu eratem kronostratigrafi. Terdapat sepuluh era yang ditakrifkan: Eoarkean, Paleoarkean, Mesoarkean, Neoarkean, Paleoproterozoik, Mesoproterozoik, Neoproterozoik, Paleozoik, Mesozoik dan Senozoik, tanpa satu pun era tersebut dari eon Hadean.
• Satu (atau ) bersamaan dengan satu sistem kronostratigrafi. Terdapat 22 tempoh yang ditetapkan, dengan tempoh kini ialah tempoh Kuaterner. Terdapat pengecualian kerana terdapat dua subtempoh digunakan untuk Tempoh Karbon.
• Satu ialah unit geokronologi yang kedua terkecil. Ia bersamaan dengan satu siri kronostratigrafi. Terdapat 37 epok yang ditentukan dan satu epok yang tidak formal. Terdapat juga 11 subepok yang semuanya berada dalam tempoh Neogen dan tempoh Kuarter. Penggunaan subepok sebagai unit formal dalam kronostratigrafi antarabangsa telah disahkan pada tahun 2022.
• Satu ialah satu unit geokronologi hierarki terkecil dan bersamaan dengan satu peringkat kronostratigrafi. Terdapat 96 usia formal dan lima usia tidak formal.
• Satu ialah satu unit geokronologi formal tidak berhierarki untuk kedudukan yang tidak ditentukan dan bersamaan dengan satu kronozon kronostratigrafi. Unit tersebut berkaitan dengan unit magnetostratigrafi, litostratigrafi atau biostratigrafi kerana ia berdasarkan unit stratigrafi atau ciri geologi yang ditakrifkan sebelum ini.

Pecahan-pecahan geokronologi Awal dan Akhir digunakan sebagai padanan untuk pecahan-pecahan kronostratigrafi Bawah dan Atas, contohnya, Tempoh Trias Awal (unit geokronologi) digunakan sebagai gantian kepada Siri Trias Bawah (unit kronostratigrafi).

Batuan yang mewakili sesuatu unit kronostratigrafi diberi merupakan unit kronostratigrafi tersebut, dan masa apabila ia dibaringkan ialah unit geokronologi, iaitu, batuan yang mewakili Siri Silur merupakan Siri Silur itu sendiri dan ia dimendapkan sewaktu Tempoh Silur.

Nama-nama pada unit masa geologi ditakrifkan untuk unit-unit kronostratigrafi dengan padanan unit geokronologi yang berkongsi nama yang sama dengan perbezaan hanya pada unit sahaja (contohnya: Eonotem Fanerozoik menjadi Eon Fanerozoik). Nama-nama eratem pada eonotem Fanerozoik dipilih untuk mencermin perubahan ketara dalam sejarah segala kehidupan di muka Bumi: Paleozoik (kehidupan lama), Mesozoik (kehidupan pertengahan), dan Senozoik (kehidupan baharu). Nama-nama sistem pula asal dari pelbagai sumber, dengan beberapa daripadanya memberi bayangan terhadap kedudukan kronologi (contohnya: Paleogen), manakala yang lain pula ada yang diberi nama berdasarkan litologi (contohnya: Kapur), ada yang berdasarkan geografi (contohnya: Perm), dan ada yang berasal dari suku tertentu (contohnya Ordovisi). Kebanyakan siri dan subsiri yang diperakui pada masa kini dinamakan berdasarkan kedudukannya dalam sesuatu sistem/siri (awal/tengah/akhir); namun ICS memperjuang untuk kesemua siri dan subsiri baharu supaya diberi nama berdasarkan ciri geografi dalam lingkungan stratotipnya atau ketempatan jenis batu rujukannya. Nama-nama peringkat perlulah juga diterbit dari sesuatu ciri geografi pada ketempatan stratotipnya atau ketempatan batu rujukan tersebut.

Secara tidak formalnya, jangka masa sebelum Tempoh Kambria sering dirujuk sebagai supereon Prakambria.

Sejarah awal

 

Walaupun skala masa geologi moden belum terbentuk sehingga ke tahun 1911 oleh Arthur Holmes, konsep luas hubungan antara batuan dengan masa boleh ditelusuri sehingga (sekurang-kurangnya) seawal ahli-ahli falsafah Yunani Kuno. Xenophanes dari Kolofon (sekitar tahun 570–487 SM) memperhati lapisan batuan yang mempunyai cangkerang fosil terletak di atas paras laut, dan menganggap fosil itu pada suatu ketika dahulu sebagai organisma hidup, dan menggunakan bukti ini untuk menaakul bahawa terdapat ketidakstabilan dari segi lapisan dasar lautan pernah mara sehingga tertimbus tanah sedia ada manakala pada masa lainnya pula mundur sehingga mendedahkan lapisan tanah tersebut. Pandangan ini dikongsi oleh beberapa tokoh sezaman Xenophanes termasuklah tokoh pada zaman kemudian iaitu Aristotle (384–322 SM) yang (dengan pemerhatian tambahan) berhujah bahawa kedudukan daratan dan lautan saling bertukar-tukar dalam tempoh masa yang lama. Konsep masa mendalam tersebut juga diiktiraf oleh ahli alam Cina Shen Kuo (1031–1095 M), serta ahli sains-falsafah Islam terutamanya Ikhwān aṣ-Ṣafāʾ yang menulis proses perlapisan merentasi tempoh masa dalam warkah mereka. Karya mereka ini berkemungkinan memberikan inspirasi kepada pakar rentas bidang Parsi Ibnu Sina (980–1037 M) pada abad ke-11 yang menulis karya who wrote in Kitab Penyembuhan (1027 M) berkaitan konsep perlapisan dan pertindihan, wujud lebih dari enam kurun sebelum Nicolas Steno. Ibnu Sina juga mengecam bahan fosil sebagai "proses pembatuan jasad tumbuhan dan haiwan", dengan uskup Dominika Albertus Magnus (sekitar 1200-1290 M) pada abad ke-13 melanjutkan teori ini kepada teori cecair pembatuan. Namun hasil karya ini mempunyai pengaruh yang sedikit pada ahli cendekiawan Zaman Pertengahan yang mencari dari Bible penerangan asal usul fosil dan perubahan paras laut, dan sering mengaitkan kejadian tersebut dengan peristiwa air bah, termasuklah Ristoro d'Arezzo pada tahun 1282. Sehinggalah pada Zaman Renaissance di Itali apabila Leonardo da Vinci (1452–1519 M) memperbaharui semula hubungkait antara perlapisan tanah, perubahan paras laut relatif, dengan masa, dan menolak hubungkait fosil dengan peristiwa air bah besar:

Tentang kebodohan dan kejahilan mereka yang membayangkan bahawa makhluk-makhluk ini telah dibawa ke tempat-tempat yang jauh dari laut oleh Peristiwa Air Bah... Mengapa kita dapati begitu banyak serpihan dan bentuk asal cengkerang di antara lapisan batu yang berbeza melainkan mereka pernah berada di pantai dan telah tertimbus oleh bumi yang baru ditolak oleh laut yang kemudiannya membatu? Dan jika Peristiwa Air Bah yang disebutkan di atas telah membawa mereka ke tempat-tempat ini dari laut, anda akan mendapati cangkerang di pinggir satu lapisan batu sahaja, bukan di tebing yang kebanyakannya yang entah berapa banyak tahun musim sejuk berlalu apabila lautan telah melipatgandakan lapisan pasir dan lumpur yang dibawa turun oleh sungai-sungai jiran dan menyebarkannya ke pantainya. Dan jika anda ingin mengatakan bahawa mesti ada banyak banjir untuk menghasilkan lapisan ini dan cangkang di antara mereka, maka kalian semua perlu mengesahkan bahawa banjir seperti itu berlaku setiap tahun.

Pandangan da Vinci kekal tidak diterbit, maka pada ketika itu kurang pengaruh; namun, persoalan berkaitan fosil dan kepentingannya sering dikejar-kejarkan, dan walaupun pandangan menentang Peristiwa Air Bah tidak diterima lagi dan mendapat tentangan dari kedoktrinan keagamaan, ahli cendekiawan seperti Girolamo Fracastoro berkongsi pandangan da Vinci, dan mendapati hubungkait antara fosil dan Peristiwa Air Bah mengarut.

Pembentukan prinsip utama

Niels Stensen, lebih dikenali dengan nama Nicolas Steno (1638–1686 M), diberi pengiktirafan atas pemantapan empat prinsip pedoman stratigrafi. Dalam De solido intra solidum naturaliter contento dissertationis prodromus Steno menyatakan:

• Apabila mana-mana lapisan stratum tertentu sedang terbentuk, semua jirim yang terletak di atasnya adalah cecair dan, oleh itu, apabila lapisan terendah sedang terbentuk, tiada satu pun lapisan di atas itu wujud.
• ...stratum yang sama ada berserenjang dengan ufuk atau condong kepadanya pada satu masa dahulu adalah selari dengan ufuk.
• Apabila mana-mana lapisan tertentu sedang dibentuk, ia sama ada diliputi di tepinya oleh bahan pepejal lain atau ia meliputi seluruh bola bumi. Oleh itu, ia mengikut (prinsip) bahawa di mana-mana bahagian tepi stratum yang terdedah kelihatan, sama ada kesinambungan stratum yang sama mesti dicari atau bahan pepejal lain mesti dijumpai yang menghalang bahan stratum daripada tersebar.
• Jika suatu jasad atau keratan yang tidak bersinambungan terjumpa merentasi suatu stratum, ia mestilah terbentuk selepas stratum itu.

Keempat-empat prinsip ini masing-masing berpadanan dengan konsep pertindihan, keufukan asal, kesinambungan lateral, dan hubungan potongan silang. Dari prinsip tersebut Steno memberi alasan bahawa stratum dilapiskan dalam susunan dan masa relatif jangkaan (dalam kepercayaan Steno, masa bermula dengan Penciptaan Alam). Walaupun prinsip Steno adalah mudah dan menarik banyak perhatian, penerapannya terbukti mencabar. Prinsip asas ini, walaupun dengan tafsiran yang diperbaik dan lebih bernuansa, masih membentuk prinsip asas untuk menentukan hubungkait strata kepada masa geologi.

Sepanjang tempoh abad ke-18, ahli geologi menyedari bahawa:

• Urutan lapisan bumi sering menjadi terhakis, terherot, tercondong, atau malah terbalik selepas pemendapan
• Lapisan bumi yang dibaringkan pada masa yang sama di kawasan yang berbeza boleh mempunyai penampilan yang sama sekali berbeza
• Lapisan pada mana-mana kawasan tertentu mewakili hanya sebahagian daripada sejarah lama Bumi

Perumusan skala masa geologi moden

Pembahagian rasmi yang jelas dan terawal untuk rekod geologi yang dikaitkan dengan masa telah diperkenalkan oleh Thomas Burnet yang menggunakan istilah gandaan dua pada kawasan pergunungan dengan mengenal pasti "montes primarii" untuk batuan yang terbentuk pada masa 'Peristiwa Air Bah', dan "monticulos secundarios" yang lebih muda terbentuk pada masa yang terkemudian berbanding serpihan "primarii". Penyebaban terhadap 'Peristiwa Air Bah' tersebut sementara dipersoalkan sebelum ini oleh mereka seperti da Vinci, adalah asas kepada teori Neptunisme Abraham Gottlob Werner (1749–1817 M) yakni semua batuan dimendap melalui peristiwa banjir tunggal. Teori yang bersaing iaitu Plutonisme, telah dibangunkan oleh Anton Moro (1687–1784 M) dan juga menggunakan pembahagian utama dan sekunder untuk unit batuan. Dalam versi awal teori Plutonisme ini, bahagian dalaman Bumi dianggap panas, dan hal ini mendorong penciptaan batuan igneus dan metamorfik utama serta batuan sekunder yang membentuk mendapan terpilin dan dipenuhi fosil. Pembahagian utama dan sekunder ini telah dikembangkan oleh Giovanni Targioni Tozzetti (1712–1783 M) dan Giovanni Arduino (1713–1795 M) untuk memasukkan pembahagian tertier dan kuaterner. Pembahagian-pembahagian ini digunakan untuk menerangkan masa apabila batuan itu dilapiskan, serta masa pengumpulan batuan itu sendiri (yakni boleh kata betul untuk batuan Tertier dan Tempoh Tertier). Hanya pembahagian Kuaterner sahaja yang dikekalkan dalam skala masa geologi moden, manakala pembahagian Tertier digunakan sehingga awal abad ke-21. Teori Neptunisme dan Plutonisme bersaing pada awal abad ke-19 dengan penggerak utama untuk menyelesaikan perdebatan ini adalah hasil kerja James Hutton (1726–1797 M), yang tertulis pada karyanya Theory of the Earth, pertama kali dibentangkan di hadapan Royal Society of Edinburgh pada tahun 1785. Teori Hutton kemudiannya dikenali sebagai uniformitarianisme, dipopularkan oleh John Playfair (1748–1819 M) dan kemudiannya oleh Charles Lyell (1797–1875) dalam Principles of Geology. Teori mereka menentang dengan kuat perihal usia Bumi 6,000 tahun seperti yang ditentukan oleh James Ussher melalui kronologi Bible yang diterima pada masa itu oleh agama barat. Sebaliknya, menggunakan bukti geologi, mereka mempertikaikan Bumi itu berusia lebih tua, mengukuhkan konsep masa mendalam.

Pada awal abad ke-19 William Smith, Georges Cuvier, Jean d'Omalius d'Halloy, dan Alexandre Brongniart mempelopori pembahagian batuan secara sistematik mengikut stratigrafi dan himpunan fosil. Ahli-ahli geologi tersebut mula menggunakan nama tempatan yang diberikan kepada unit batuan dalam erti kata yang lebih luas, mengaitkan lapisan batuan merentasi sempadan negara dan benua berdasarkan persamaan mereka antara satu sama lain. Banyak nama di bawah peringkat eratem/era yang digunakan pada ICC/SMG moden telah ditentukan pada awal hingga pertengahan abad ke-19.

Kemunculan geokronometri

Pada abad ke-19, perdebatan mengenai umur Bumi telah diperbaharukan, dengan ahli geologi menganggarkan usia batuan berdasarkan kadar penggondolan dan ketebalan mendapan atau kimia lautan, manakala ahli fizik pula menentukan usia penyejukan Bumi atau Matahari menggunakan termodinamik asas atau fizik orbit. Anggaran-anggaran ini berbeza-beza dari 15,000 juta tahun hingga 0.075 juta tahun bergantung pada kaedah dan pengarang, tetapi anggaran Lord Kelvin dan Clarence King dipandang tinggi pada masa itu kerana keunggulan mereka dalam bidang fizik dan bidang geologi. Semua penentuan geokronometri awal ini kemudiannya terbukti tidak betul.

Penemuan pereputan radioaktif oleh Henri Becquerel, Marie Curie, dan Pierre Curie menjadi asas untuk pentarikhan radiometri, tetapi pengetahuan dan alat yang diperlukan untuk penentuan tepat umur radiometri tidak tersedia sehingga ke pertengahan 1950-an. Percubaan awal untuk menentukan umur mineral dan batuan uranium oleh Ernest Rutherford, Bertram Boltwood, Robert Strutt dan Arthur Holmes mencapai puncak apabila terbentuknya skala masa geologi antarabangsa pertama oleh Holmes pada tahun 1911 dan 1913. Penemuan isotop pada tahun 1913 oleh Frederick Soddy, dan perkembangan dalam spektrometri jisim yang dipelopori oleh Francis William Aston, Arthur Jeffrey Dempster, dan Alfred O. C. Nier pada awal sehingga pertengahan abad ke-20 akhirnya membolehkan penentuan tepat umur radiometri, dengan Holmes menerbitkan beberapa semakan pada skala masa geologinya dengan versi terakhirnya pada tahun 1960.

Skala masa geologi antarabangsa moden

Penubuhan IUGS pada tahun 1961 dan penerimaan Suruhanjaya Stratigrafi (dipakai pada tahun 1965) sebagai ahli suruhanjaya IUGS membawa kepada penubuhan ICS. Salah satu objektif utama ICS ialah "penubuhan, penerbitan dan penyemakan Carta Kronostratigrafi Antarabangsa ICS yang merupakan Skala Masa Geologi yang terpiawai dan rujukan global untuk memasukkan keputusan Suruhanjaya yang disahkan".

Susulan selepas Holmes, beberapa buku A Geological Time Scale telah diterbitkan pada tahun 1982, 1989, 2004, 2008, 2012, 2016, and 2020. Walau bagaimanapun, sejak tahun 2013, ICS telah mengambil tanggungjawab untuk menghasil dan mengedarkan ICC berdasarkan sifat komersial, penciptaan bebas, dan kekurangan pengawasan oleh ICS pada versi SMG yang diterbitkan sebelumnya (buku SMG sebelum 2013) walaupun versi-versi ini diterbitkan dalam hubungan rapat dengan ICS. Buku Skala Masa Geologi berikutnya (2016 dan 2020) ialah penerbitan komersial tanpa pengawasan daripada ICS, dan tidak mematuhi sepenuhnya carta yang dihasilkan oleh ICS. Carta SMG yang dihasilkan oleh ICS adalah versi (tahun/bulan) bermula pada v2013/01. Sekurang-kurangnya satu versi baharu diterbitkan setiap tahun yang menggabungkan sebarang perubahan yang disahkan oleh ICS sejak versi sebelumnya.Garis masa berikut menunjukkan skala demi skala waktu geologi. Garis masa pada baris pertama menunjukkan seluruh zaman dari masa pembentukan Bumi sehingga ke zaman kini, tetapi memberikan ruang yang amat pendek untuk eon terkini. Garis masa pada baris kedua menunjukkan gambaran lanjutan untuk eon terkini. Dalam cara yang sama, era terkini juga dikembangkan di garis masa pada baris ketiga, manakala zaman terkini pula dikembangkan pada baris keempat, serta epok terkini pada baris kelima.

Berjuta-juta tahun (baris pertama, kedua, ketiga, dan keempat)
Beribu-ribu tahun (baris kelima)