ชั้นหินบอกอายุ (Stage) ในทางลำดับชั้นหิน

ในทางลำดับชั้นหินเชิงเวลา (Chronostratigraphy) ชั้นหินบอกอายุ (Stage) คือลำดับของชั้นหินที่สะสมตัวในช่วงเวลาเดียว (Age) ตามมาตราส่วนเวลาทางธรณีวิทยา ซึ่งโดยปกติจะครอบคลุมระยะเวลาการสะสมตัวนานหลายล้านปี ตามข้อตกลงทางธรณีวิทยา ชั้นหินบอกอายุ (Stage) และช่วงเวลา (Age) ที่สอดคล้องกันจะมีชื่อเรียกเดียวกันและมีขอบเขตเดียวกัน

โครงสร้างและลำดับชั้นของหน่วยหิน

ในระบบการแบ่งหน่วยทางธรณีวิทยา ชั้นหินบอกอายุมีความสัมพันธ์กับหน่วยอื่น ๆ ดังนี้:

• ชุดหิน (Series): ถูกแบ่งย่อยออกเป็นชั้นหินบอกอายุ (Stages) เช่นเดียวกับที่ยุคทางธรณีวิทยา (Epochs) ถูกแบ่งย่อยออกเป็นช่วงเวลา (Ages)
• หน่วยย่อย: ชั้นหินบอกอายุสามารถแบ่งย่อยลงไปอีกเป็นหน่วยที่เรียกว่า โครโนโซน (Chronozones) หรือ ชั้นหินบอกอายุย่อย (Substages)
• หน่วยรวม: เมื่อรวมชั้นหินบอกอายุหลายหน่วยเข้าด้วยกันจะเรียกว่า ซูเปอร์สเตจ (Superstages)

ในอดีตมีการใช้คำว่า Faunal stage เพื่อเน้นย้ำว่าในชั้นหินดังกล่าวมีการพบกลุ่มสัตว์หรือซากดึกดำบรรพ์ชนิดเดียวกันตลอดทั้งชั้น ซึ่งเป็นเกณฑ์สำคัญในการระบุอายุหินในสมัยนั้น

การกำหนดขอบเขตของชั้นหินบอกอายุ

การกำหนดขอบเขตของ Stage จะใช้เกณฑ์หลัก 2 ประการ ได้แก่:

1. ชีวลำดับชั้นหิน (Biostratigraphy)

เป็นการใช้ชุดของซากดึกดำบรรพ์ที่ปรากฏอย่างสม่ำเสมอในชั้นหิน โดยเฉพาะ ซากดึกดำบรรพ์ดัชนี (Index Fossils) ซึ่งต้องมีคุณสมบัติคือ พบได้แพร่หลายทั่วโลก จำแนกได้ง่าย และมีช่วงเวลาการดำรงอยู่จำกัด (ปรากฏอยู่ใน Stage เดียวหรือเพียงไม่กี่ Stage) ตัวอย่างเช่น ในการแบ่งลำดับชั้นหินของอเมริกาเหนือ การพบไทรโลไบต์ชนิด Olenellus จะระบุว่าชั้นหินนั้นอยู่ใน Stage Waucoban ในขณะที่การพบ Elrathia จะระบุว่าเป็น Stage Albertan

2. สมบัติทางแม่เหล็กโลกโบราณ (Paleomagnetism)

การใช้ค่าความเข้มหรือทิศทางของสนามแม่เหล็กโลกที่ถูกบันทึกไว้ในหิน (Magnetic Polarity) เพื่อใช้เป็นเกณฑ์ในการแบ่งช่วงเวลา

นอกจากนี้ การวิเคราะห์ลักษณะทางกายภาพและเคมีของหิน (Petrology) ยังถูกนำมาใช้เพื่อช่วยยืนยันอายุของชั้นหินในบางกรณี

มาตรฐานสากลและการกำหนดขอบเขต

ในอดีต การกำหนด Stage มักทำในระดับภูมิภาค แต่ปัจจุบันมีการผลักดันให้เป็นมาตรฐานสากลโดย คณะกรรมาธิการระหว่างประเทศว่าด้วยลำดับชั้นหิน (International Commission on Stratigraphy - ICS) ภายใต้สหภาพธรณีวิทยาสากล (IUGS) โดยใช้เกณฑ์อ้างอิง 2 รูปแบบ:

• GSSP (Global Boundary Stratotype Section and Point): หรือ "ตะปูทองคำ" (Golden Spike) คือการกำหนดจุดอ้างอิงทางกายภาพบนหน้าผาหินหรือชั้นหินที่แสดงขอบเขตของ Stage นั้น ๆ อย่างชัดเจน ใช้สำหรับ Stage ในยุคที่ค่อนข้างใหม่
• GSSA (Global Standard Stratigraphic Age): การใช้ตัวเลขอายุสัมบูรณ์ (Absolute Date) เป็นเกณฑ์กำหนดขอบเขต ใช้สำหรับ Stage ในยุคโบราณที่หาจุดอ้างอิงทางกายภาพได้ยาก

ความแตกต่างระหว่าง Stage และหน่วยหินทางกายภาพ (Lithostratigraphy)

สิ่งสำคัญที่ต้องแยกแยะคือ Stage เป็นหน่วยทางเวลา (Chronostratigraphic unit) ในขณะที่ หน่วยหินทางกายภาพ (Lithostratigraphic unit) เช่น หมวดหิน (Formation) หรือ ชั้นหิน (Bed) เป็นหน่วยที่แบ่งตามลักษณะทางกายภาพของหิน

ดังนั้น ในหนึ่ง Stage อาจประกอบด้วยหน่วยหินทางกายภาพหลายชนิดที่สะสมตัวในสภาพแวดล้อมที่แตกต่างกันแต่เกิดขึ้นในเวลาเดียวกัน ในทางกลับกัน หน่วยหินทางกายภาพหนึ่งหน่วย (เช่น หมวดหินหนึ่งหมวด) อาจครอบคลุมระยะเวลาหลาย Stage หรือบางส่วนของ Stage ก็ได้