地球的年龄

今天的科学家告诉我们,地球的年龄已经有46亿年了。这个结论是怎么得出来的呢?怎样才能科学地推算地球的年龄呢?

17世纪到18世纪期间,有科学家试图通过研究海洋里的盐度来推算地球的年龄。他们假定海水最初是淡的,由于河水把盐冲入海洋才使海水变咸。知道了目前海水的含盐量和全世界的河流每年能把多少盐冲人海洋就可以算出海洋的年龄,并进一步推算出地球的年龄。因为海水最初是不是淡的本身就是一个末解之谜,河流每年带入海洋的盐量也并不一样,此外地球的形成比海洋的出现早多少年也不得而知。因此这种方法解决不了问题。还有一些科学家想通过测量海洋每年的沉积率来推算地球的年龄。他们认为算出海洋每年的沉积率,再测出海洋沉积物的总厚度,就可以计算海洋的年龄。然而由于海底是不断运动的,海底沉积也随之时常在变化,这种方法也站不住脚。
    19世纪,达尔文提出进化论以后,人们发现了通过对生物化石的研究来确定岩石相对年龄的方法,但是用这种方法还不能推算出地球本身的绝对年龄。
    到了20世纪,科学家们终于找到了测定地球年龄的最可靠的方法,叫做同位素地质测定法。20世纪初期,人们发现地壳中普遍存在微量的放射性元素,它们的原子核中能自动放出某些粒子而变成其它元素,这种现象被称做放射性衰变。在天然条件下,放射性元素衰变的速度不受外界物理化学条件的影响而始终保持很稳定。例如1克铀经过一年之后有1/74亿克衰变为铅和氦。在铀的质量不断减少的情况下,经过约45亿年以后,大体就有1/2克衰变为铅和氦。利用放射性元素的这一特性,我们选择含铀的岩石,测出其中铀和铅的含量,便可以比较准确地计算出岩石的年龄。用这种方法推算出地球上最古老的岩石大约为38亿年。当然这还不是地球的年龄,因为在地壳形成之前地球还经过一段表面处于熔融状态的时期,科学家们认为加上这段时期,地球的年龄应该是46亿年。

1.4地质年代

1.4.1地质年代的划分

地质年代的划分是将地球上不同时期的岩石和地层,按形成的时间(年龄)先后进行的排序。地质年代可分为相对年代和绝对年龄(或同位素年龄)两种。

相对地质年代:是指岩石和地层之间的相对新老关系和它们的时代顺序。地质学家和古生物学家根据地层自然形成的先后顺序,将地层分为4宙8代16纪(表1-1-2)。在各个不同时期的地层里,大都保存有古代动、植物的标准化石。各类动、植物化石出现的早晚是有一定顺序的,越是低等的,出现得越早,越是高等的,出现得越晚。

绝对年龄:是根据岩石中某种放射性元素及其蜕变产物的含量而计算出岩石生成后距今的实际年数。越是老的岩石、地层距今的年数越长。每个地质年代单位应为开始于距今多少年前,结束于距今多少年前,这样便可计算出共延续多少年。例如,中生代始于距今2.3亿年前,止于6700万年前,延续1.2亿年。
    1.4.2地质年代单位的命名

按地层的年龄将地球的年龄划分成一些单位,这样可便于我们进行地球和生命演化的表述。以生物的情况来划分,就把整个46亿年划成4个大的单元。地球形成初期称为冥古宙;生命现象开始出现,并有原核生物出现称为太古宙;绿藻及真核生物出现称为元古宙,而将可看到一定量生命以后的时代称做显生宙。冥古宙、太古宙、元古宙的下限为地球的初期形成阶段,其上限年代不是一个绝对准确的数字,一般说来可推至5.7亿年前,也有推至6亿年前的。从5.7亿或6亿年以后到现在就被称做是显生宙。

宙下划分有:古太古代、新太古代、古元古代、中元古代、新元古代、古生代、中生代、新生代8个代。古太古代、新太古代一般指的是地球形成及化学进化这个时期,可以是从46亿年前到38亿年前或34亿年前,这个数字之所以有数以亿计的年数之差是因为我们目前所能掌握的最古老的生命或生命痕迹还有许多的不确定因素。古、中、新元古代紧接在太古代之后,其下限一般定在前寒武纪生命大爆发之前,这个时期目前在5.7亿到6亿年前。

太古代和元古代这两个名称是1863由美国人洛冈命名的,他命名的意思是指生物界太古老和生物界次古老,近年来地质科学家根据最新研究成果将太古代二分为古、新太古代,将元古代三分为古、中、新元古代。自寒武纪后到2.3亿年前这段时间为古生代,这个名称由英国人赛德维克制定,他依照洛冈取了生物界古老的意思,此事发生在1838年。从2.5亿年前到0.65亿年前为中生代,从0.65亿年后到现在为新生代。这两个代均由英国人费利普斯于1841年命名,取意分别为生物界中等古老和生物界接近现代。
    代以下的划分单元为纪。在中国,最古老的纪叫长城纪,然后是蓟县纪、青白口纪、震旦纪。震旦纪,由美籍人葛利普于1922年在中国命名,葛氏当时活动在浙、皖一带,他按照古代印度人称呼中国为日出之地而取了这个名称。

1936年赛德维克在英国西部的威尔士一带进行研究,在罗马人统治的时代,北威尔士山曾称寒武山,因此赛德维克便将这个时期称为寒武纪。33年以后,另一位英国地质学家拉普华兹在同一地区发现一个地层,这个与较早发现的志留纪与寒武纪相比有着诸多不同的地方,它介入上述两个层之间,显然是属于一个不同的有代表性的时期,因此他根据一个古代在此居住过的民族名将这个时期称为奥陶纪。志留纪的名称的产生比寒武纪和奥陶纪都要早,大约是在1835年,莫企孙也是在英国西部一带进行研究,名称的意思来源于另一个威尔士古代当地民族的名称。莫氏和赛德维克于1839年在德文郡(Devonshire)将一套海成岩石层按地名进行了命名,中文翻译为“泥盆”。石炭这个名称的出现可能是最早的,1822年康尼比尔和费利普斯在研究英国地质时,发现了一套稳定的含煤炭地层,这是在一个非常壮观的造煤时期形成的,因此因煤炭而得名。二叠纪这个名称是我国科学家按形象而翻译的,最初命名时是在1841年,由莫企孙根据当地所处彼尔姆州(俄乌拉尔山乌法高原)将其命名为彼尔姆纪。后来在德国发现这个时期的地层明显为上,在白云质灰岩下是红色岩层,这也是我国后来翻译成二叠纪的根据。

中生代为三个纪。第一个是三叠纪,1834年阿尔别尔特根据德国西南部的三套截然不同的地层而命名。在德国与瑞士交界处有一座侏罗山,1829年前后布朗维尔在这里研究发现该处有非常明显的地层特征,因此以山命名。两年后的1822年,德哈罗乌发现英吉利海峡两岸悬崖上露出含有大量钙质的白色沉积物,这恰恰是当时用来制作粉笔的白垩土,于是便以此命名为白垩纪。需要指出的是,世界上大多地区该时期的地层并不都是白色的,如在我国就是多为紫红色的红层。

1829年德努阿耶在研究法国某些地区的地质时按魏尔纳的分层方案从第三纪中又划分出来了第四纪,这样,新生代便由这两个纪所组成。

纪下面还有分级单位,如“世”,一般是将某个纪分成几个等份,如新生代依次分为古新世、始新世、渐新世、中新世、上新世、更新世、全新世等。

表1-1-2  地质年代表

年代开始(百万年)

主要事件

显生宙

新生代

全新世

由0.012年前开始直到现在

人类繁荣(即公元前9560-9300年左右)

更新世

2.48(1.64)06

冰河期,大量大型哺乳动物灭绝,人类进化到现代状态

上新世

5.3

人類的人猿祖先出現

中新世

23.3

 

渐新世

36.5±

大部份哺乳動物目掘起

始新世

53± 0.

 

古新世

65

 

中生代

白垩纪

135(140)

恐龙的繁荣和灭绝,有胎盘的哺乳动物出现

侏罗纪

208

有袋目哺乳动物出现,鸟出现,裸子植物繁荣,被子植物出现

三叠纪

250

恐龙出现,卵生哺乳动物出现

古生代

二叠纪

290

二叠纪灭绝事件,地球上95%生物灭绝,盘古大陆形成

石炭纪

362(355)

昆虫繁荣,爬行动物出现,
煤炭森林裸子植物出現

泥盆纪

409

鱼纲繁荣,两栖动物出现,
昆虫出现,种子植物出现
海洋形成,石松和木贼出现

志留纪

439

陆生的蕨类植物门出现

奥陶纪

510

鱼纲出现;海生藻類繁盛出现

寒武纪

570(600)

寒武纪生命大爆炸

古宙

震旦纪

800

裸露动物繁盛

 

青白口纪

 

1000

多细胞生物出现

 

蓟县纪

1400

真核生物出现

长城纪

 

1800

绿藻出现

古元古代

2500

太古宙

新太古代

3000

原核生物出现

古太古代

3800

生命现象出现

冥古宙

 

4600

 

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