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地球编年史地质代表也在与时俱进。让我们来探索它讲述的故事和它自己的故事。感谢好莱坞,至少有一个地质年代是妇孺皆知的:侏罗纪。——虽然有人认为,从里面出现的恐龙来

地球编年史

地质代表也在与时俱进。让我们来探索它讲述的故事和它自己的故事。

感谢好莱坞,至少有一个地质年代是妇孺皆知的:侏罗纪。

地球纪年表(地质年代顺序表)

——虽然有人认为,从里面出现的恐龙来看,这部电影叫《白垩纪公园》更合适。稍微关注地质学或者古生物学的人,可能听说过寒武纪、三叠纪、第四纪等等。乍一看,这些名字就像标记它们的岩石一样坚实。但事实上,地质学有它自己的时尚,人们对地球历史的划分和称呼方式也在随着时间悄然变化……

岁月之书

地球有很长的历史。化石是几千年甚至几亿年前远古生物的遗骸——这在今天看来是很普通的知识,但成为科学知识的时间并不长。

世界的古老,地球的沧桑,在很多民族的神话传说中都有所体现,但只是出于对自然灾害的记忆而进行的原始的哲学思想或艺术加工。古埃及僧侣和婆罗门都注意到了地下化石,但他们只是用它们来支持世界反复毁灭和创造的学说。中国学者朱

12世纪描述高山岩石中的螺壳、蚌壳,立即上升为“低者变高,软者变强”的道理。从现代科学的角度来看,这个“格子的东西”是不到位的。

在古希腊学者在自然哲学方面的成就中,地质学并不突出,但就其所处的时代而言,它并不简单。齐诺弗尼斯认为,

在内陆甚至高山上发现贝壳是陆地和海洋变化的证据。亚里士多德说,陆地和海洋的分布不是永久的,陆地和海洋会相互变化,而这些变化是有规律的。斯特拉波提出,陆地会上升下沉,会导致海水的波动和泛滥。随着古希腊文明的中断,这些思想没有继续发展。一千多年来,基督教统治着西方世界。《圣经》的世界观成了神圣的教条。现代科学开始追溯自然历史的进程,这遇到了很多阻力。

化石

1650年,爱尔兰阿马尔大主教亚瑟推测,地球(或整个宇宙)的年龄在耶稣诞生前4004年。这个从未在希伯来文或其他经典中出现过的数字,被印在了1701年以来教会认可的圣经《创世纪》的第一页上,几乎和正文一样重要。在欧洲现代地质学诞生的过程中,为了对抗今天这个可笑的数字(甚至计算到几分钟后),付出了很大的努力。至于化石,宗教学者说是天体作用形成的,或者是地层中物质偶然凝结形成的,或者干脆是“造物主的玩笑”。当他们不得不承认化石是生物的时候,他们说这是洪水摧毁一切的证据。而化石在地下是分层分布的,不同层次的生物有明显的差异,这不是一次洪水就能达到的。

17世纪丹麦科学家斯特诺总结了15世纪以来的地质构造思想,提出了一个重要观点:地层在最初沉积时是水平的。如果不是因为剧烈的活动改变了位置,那么先沉积的较老的地层应该在下面,后沉积的较新的地层应该在上面。这个“地层层序律”在地质史上具有重要意义。它揭示了地层具有时间顺序。研究地层可以重构地球的历史,时间和空在这里统一了。

18世纪的英国人赫顿说:

"在现在的地球结构中,你可以看到旧世界的废墟."这篇文章“将谈今昔”;19世纪,地质学原理在英国人利手中发扬光大,他的《地质学原理》真正使地质学成为一门科学。正如列奥纳多·达·芬奇所说,《地球》是一本书,早于文字记录。科学的任务是解释地球本身的历史痕迹。幸运的是,这本书大体上排列有序,虽然它的具体年代还需要仔细解读才能弄清楚。

地质钟

英国地质学家史密斯在19世纪提出,

不仅每个地层中都含有特定的生物化石,而且某个化石在地层中的位置也是固定的,就像商品被放在货架的橱窗里一样。以一个或几个生物化石为标志,可以划分地层,它们会按顺序排列。不同地方含有相同化石的地层应该属于同一时代。“生物地层学”正式出现。通过研究化石,我们可以推断出古代的地质和环境,当然还有生物体本身的状况。但这也将地球历史的研究局限于生命的诞生,只能排出地质时间的年代顺序,而无法确定具体时间。

放射性的发现不仅革新了物理学,也为地质史的研究开辟了新的途径。1905年,英国物理学家卢瑟福

首次明确提出放射性可以作为直接测量地质时间的工具。1907年,美国耶鲁大学的放射化学家波特·伍德(Porter Wood)根据样品中铀和铅的比例测定了云母矿石的年龄。他的结果很粗略,但足以说明放射性测年是可行的,而且令人惊讶的是,这个时候,人们还不知道同位素和放射性元素的衰变率。

原子核中质子的数量,

决定了这个原子核属于哪个元素。有时,同一种元素的不同原子核中有不同数量的中子,由它们形成的不同原子称为这种元素的同位素。比如普通氢核只有一个质子,如果有另一个中子,那就是氢的同位素氘;两个中子是另一种同位素氚。有些同位素是不稳定的,它们的原子核会自发失去粒子,变成另一种元素的稳定同位素。这个过程叫做衰变。每种放射性同位素的衰变率是固定的,每隔一定时间就有一半衰变。这个时间称为同位素的半衰期,它不受外界因素的影响。

大多数放射性同位素衰变很快,半衰期只有几年、几天甚至更短。显然,它们不能用来测量古代岩石的年龄——如果你在化学实验室用天平称大象的重量,出了问题肯定不是天平本身的错。但有些同位素衰变非常慢,可以作为“地质时钟”。

岩层

如果岩石中含有某种放射性同位素及其衰变产物,可以通过测量两者的含量比来计算岩石的年龄。这个方法说起来容易,但是实际操作起来还是很麻烦的。它的准确性取决于许多因素,这些因素缺一不可。比如,相关同位素的衰变率肯定是经过精确测量的,如果半衰期有误差,测年结果自然会有歧义。岩石样品中的同位素含量也必须准确测量。由于这些同位素通常含量很少,对测量技术的要求也很高。此外,一些外部因素可能导致岩石中的同位素损失或岩石的“污染”。如果不考虑这一点,就会得出错误的年龄。为此,必须对样品进行严格筛选,并不是所有的石头都可以路边采摘。

由于这些原因,不同实验室、不同技术得到的测年结果往往不完全一致。侏罗纪时代多变,就是一个例子。1987年,人们根据钾氩同位素方法测量海绿石,

人们认为侏罗纪时期结束于1.31亿年前。但后来发现,氩会从海绿石中流失,使石头“看起来更年轻”。新方法是测量玄武岩中钾和氩的含量,认为侏罗纪结束于1.455亿年前。由于方法和技术的不断改进,有一种说法是,一个断代结果过时了,提出5年以上就要更新。科学家们正在建立一个国际实验室网络,以标准化同位素测年方法,并获得更准确和一致的结果。

我们很难将人类历史上的一个事件精确定位到某一天的某个时间。出于类似的原因,我们也不必指望地质年代精确到年——把大多数时期界定在数万年之内并不容易。

年龄最大的地质单位称为“周”,依次分为代、龄、龄。

它们对应的地层或地质记录称为宇宙、边界、系列和系列。比如中国辽西发现的一种有翼恐龙,生活在显生宙-中生代-白垩纪-早白垩世,其地层属于显生宙-中生代-白垩纪-早白垩世——描述时间时用“早、中、晚”;在描述空(地层层序)时,我们用“下、中、上”。再往下,时间可以细分为到期时间和时间,对应的地层称为时区。这些都比较专业,非专业读者很少接触。

显生宙的名字指的是“可以看到生物的时代”,

它始于5.42亿年前的寒武纪,一直持续到现在。为了解释显生宙和以前时代的区别,我们必须首先介绍寒武纪。

它于1835年由英国地质学家塞奇威克命名。这是地球历史上的一个重要概念。它被理解为两侧对称的动物首次出现的时间。这种原始动物的典型代表是三叶虫。

此外,寒武纪还产生了一个进化史上的重要事件,“寒武纪大爆发”。在很短的时间内(地质学意义上的短,其实几百万年),生物的种类突然丰富起来,爆炸式增长。意味着生物进化除了缓慢的渐变,也可能是跳跃式的。

有了寒武纪这个名字,那些更深更早的地层自然就被称为前寒武纪地层。它不是一个时期,而是寒武纪之前的所有时代。在20世纪,人们习惯使用隐孢子虫。

(生命被隐藏的年代)来称呼这个时期,但是现在已经很少用了。从地球诞生到寒武纪开始的漫长时间,至今仍称为前寒武纪。除了它的终点——埃迪卡拉纪,前寒武纪大部分年份可研究的东西太少,没有代表性的地层,所以虽然可以划分为太古代和元古代,但两者之间的界线——25亿年前——纯属人为,下一代和时代都是理想化的设定,并不是根据真实的地质记录界定的。太古代的开始没有定义。有人建议将太古代之前的时期,即地球上没有生命,像冥界一样变幻莫测的时期,称为太古代,但国际地层委员会(ICS)出版的2004年版《地质年代表》中并未正式采用这一术语。

显生宙分为古生代、中生代和新生代,又细分为多个时期。这些时代的名字通常与那些奇怪的灭绝生物联系在一起。从这些名称中可以清楚地看出,英国是早期地质学,尤其是古生代的中心:奥陶纪和志留纪的名称来源于古代英格兰威尔士人的名字,泥盆纪的英文名直译为“泥盆纪”,代表在英格兰德文郡发现的地层。石炭纪起源于英国的煤层。二叠纪的直译是“彼尔姆时期”。该地层发现于俄罗斯乌拉尔山彼尔姆,二叠纪是中国根据地层特点所做的意译。在古生代,蕨类植物、鱼类和两栖动物繁盛起来。然后是恐龙时代,中生代,巨型爬行动物华丽登场,包括三叠纪、侏罗纪和白垩纪。三叠纪以德国西南部的三套地层命名,侏罗纪以瑞士和德国交界处的汝拉山命名,白垩纪以英吉利海峡附近白垩土形成的白色断壁命名。

6550万年前,恐龙灭绝;

曾经在阴影下苟且偷生的哺乳动物在新生代繁盛起来,成为了地球的新统治者。新生代最初分为第三纪和第四纪,但在新的年度代表中变成了古近纪和新近纪。

时间空地标:金钉子

地质年代学的名称和分类方法经常变化,不同年代的时限也飘忽不定。其中有些是由于年代学的重新定义,有些是由于年代测定方法的不同,有些是由于世界不同地区的研究者用不同的岩石作为同一时代的标志,从而导致对具体时限的争议。为了解决这个问题,地质学家使用“金钉子”作为公认的固定地标。

钉子的故事来自美国铁路的历史。1869年5月10日,在今天的犹他州北部,联合太平洋铁路和中央太平洋铁路相遇,形成了第一条横贯大陆的铁路。为了永久纪念这一成就,人们在两条铁路的最后交汇处钉上了一枚特殊的金钉。

借用地质学的金钉子,正式名称是“全球地层剖面和地层点”。这个满嘴的名字,意思是有资格被称为金钉子的地方。它是标志地质年代界线的代表性地方。这里的岩石和化石记录了具有全球意义的重大地质事件。金钉由国际地层委员会提名,由国际地质科学联合会(IUGS)审查批准。一旦钉子被钉上,这个地方将成为某个地质时代分界点的唯一地标,即使这里的岩石年龄测量结果发生变化,其地位也不会改变。

第一枚金钉子出现在1972年,位于捷克的一个小镇附近,在那里发现了非常好的笔石化石。这是一种灭绝的水生无脊椎动物。它的出现标志着志留纪和泥盆纪的分界线。因为它的化石像钢笔在石头上书写的痕迹,所以叫笔石。然而,金钉系统发展缓慢。1989年版《地质年代学代表》出版时,从寒武纪到现在的91个重要地质年代分界点,只有不到15个被钉上了金钉子。

自1999年以来,国际地质科学联合会(IUGS)加强了在这一领域的工作,全球对金钉的竞争变得激烈。有时候不仅仅是科学决定了金指甲会落在哪里。比如在讨论二叠纪-三叠纪界线上的金钉子应该钉在哪里的时候,克什米尔和伊朗在地质记录上也有合格的地方,但是这些地方太难到达,不利于科学研究,所以中国浙江长兴的景山公园地质剖面胜出。得到金指甲是一件光荣的事情。现在,人们自然不会钉一颗原本字面意义上重达一公斤的金铆钉,但新的纪念方式可能更昂贵——科学家们在长兴立了一座6米高的纪念碑。中国有两颗金钉,一颗在二叠纪的广西,一颗在奥陶纪的浙江常山。

现在世界上有50多个金钉子。

科学家希望确定过去6亿年中所有重要的地质界线。年代越久远,越难找到金钉候选遗址——年代越久远的石头越稀有。到时候就不会有什么大化石了。前面说过,前寒武纪的时限大部分是人工绘制的,没有地质依据,所以没有钉子。2004.前寒武纪的第一颗金钉子在澳大利亚被钉上,这标志着6亿年前覆盖地球的冰河时代的结束和埃迪卡拉纪的开始。这是标准放宽的结果——埃迪卡拉纪没有普遍的地质和生物事件记录。

有科学家提出,应该允许把太阳系其他行星的地质特征作为古代的金钉子,让地质学家和行星科学家使用一种共同的语言。例如,月球诞生于45亿年前地球与另一颗行星的大碰撞中。这一事件的遗迹可能是一个很好的钉子,可以用来标志太古代的开始,协调地球和月球的地质年代。

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