记录地球历史的地质年代表
地球已经存在了大约46亿年。在46亿年漫长的历史长河中,地球经历了无数次的动荡,发生过无数次重要的地质事件,如生命的诞生及生物灭绝、海陆变迁、气候变化、行星撞击、火山爆发等。
这些地质事件只有从时间角度来考虑才有意义,就像研究历史时需要用“朝代”来划分一样。举个简单的例子,地球上经历过五次比较大的生物灭绝事件,多数是火山爆发作用导致的,这就需要知道哪个时间发生的火山喷发导致了哪个时间段的生物大灭绝。如果没有时间限定的话,我们无法了解这些重大地质事件的作用和影响。所以在研究地球演化历史的时候,也需要一个能够反映重大地质事件发生的时间和顺序的地质年代表。
地质年代表,看起来简单,但是制作这张地质年代表可花费了地质学家不少的心血。
从1881年地质年代表的基本划分单元被确定以来,地质年代表就一直处于补充和完善中,到现在已经形成了一套比较完整的地质年代划分系统。在地质年代表中,时间的划分单位为“宙”“代”“纪”“世”“期”,大家可以理解为我们生活中的“年”“月”“日”“时”“分”。
“宙”是地质年代表中最大的时间单位,从古至今分为冥古宙、太古宙、元古宙和显生宙。地质学家又将前三个称为隐生宙,因为那是几乎看不到生命的时代。
“宙”的下一级是“代”,包括始太古代、古太古代、中太古代、新太古代、古元古代、中元古代、新元古代、古生代、中生代和新生代。
“代”的下一级是“纪”,显生宙以来可以分为寒武纪、奥陶纪、志留纪、泥盆纪、石炭纪、二叠纪、三叠纪、侏罗纪、白垩纪、古近纪、新近纪和第四纪。因为电影《侏罗纪公园》,大家应该很熟悉侏罗纪和白垩纪,知道恐龙生活在侏罗纪,且在白垩纪的晚期灭绝了,也就是地球历史上著名的第五次大灭绝事件。也许你还知道寒武纪、石炭纪等,因为寒武纪发生了生命大爆发事件,石炭纪是植物大繁盛的时代。
“显生宙”中各纪的奇怪称呼是怎么来的?
这些称呼有的来源于地理名称,比如“寒武”“泥盆”与英格兰岛有关,“侏罗”是西欧的一条山系;有的来源于一些原住民的部落名称,比如“奥陶”“志留”;有的来源于地层的分层特征,例如“二叠”“三叠”,代表地层呈现出二分性、三分性;有的来源于地层中的组成物质,例如“石炭”和“白垩”,石炭纪时期的地层中富含煤炭,白垩纪的地层中富含白垩,白垩是一种极细的粉末状灰质的静海及远海沉积物,又称“白土粉”;有的来源于古今对比的相对称呼,例如“古近纪”“新近纪”“第四纪”就相当于“前天纪”“昨天纪”“今天纪”。
“纪”的下一级是“世”。按照惯例,一般一个“纪”可分成多个“世”,大多数的“纪”包括早(下)、中、晚(上)三个“世”,如奥陶纪、泥盆纪等;也有部分仅分为两个“世”,如石炭纪、白垩纪;还有部分分为四个世,如寒武纪之下分为“纽芬兰世”“第二世”“第三世”和“芙蓉世”。(https://www.daowen.com)
有排序就需要有依据,为什么白垩纪在侏罗纪的上面,而三叠纪在侏罗纪的下面呢?这些“纪”凭什么这样排列呢?这还得从“爱泄密”的石头说起。
地球上有一种岩石,它叫沉积岩,就是在各个地质历史时期都会形成的一种岩石。它就像飞机上的“黑匣子”一样,将地球演化的印迹都记录了下来。丹麦地质学家尼古拉斯·斯坦诺在意大利西部山区工作的时候,应用了一个非常简单的原理。这个原理认为最先沉积形成的石头位于底层,后来沉积形成的石头位于它的上面,越往上,岩层越年轻。换句话说,在没有变形的沉积岩地层中,每一层都要比下一层新,而比上一层老。尽管这个事实在今天听起来非常简单,但是直到1669年斯坦诺才将其推断出来,这就是著名的地层层序律。
地质年代与生物发展阶段对照表

注:本表中地质年代的划分来源于国际地层委员会2021年发布的《国际年代地层表》。
那么问题来了,对于同一个地区的石头,我们能根据地层层序律判断出哪些石头老、哪些石头新,那么怎么判断不同地方的石头的新老关系呢?地质学家也有办法,这个利器就是化石。
化石是保存在地层中不同地质时期的生物遗体(如动物的骨骼等)和遗迹(如动物的足印、粪便等)。不同时代形成的地层中常含有不同种类的古生物,如寒武纪时期的代表性生物为三叶虫,志留纪时期的代表性生物是笔石,泥盆纪时期则是“鱼类时代”,侏罗纪时期的海洋霸主是鱼龙等,白垩纪时期又属于恐龙时代。因此,地质学家可以利用生物化石估计地层的大致时代,同时进行不同地区地层的对比。
有相对就有绝对,地质年代表中的“距今时间”就是绝对年代,说明了各阶段距离现在的时间,这些超出很多人认知的巨大数字是怎样得出来的呢?

这个问题的答案还是要从石头身上寻找。石头是由很多种化学元素组成的,有些元素具有放射性,这些元素会按照一定的时间和速度发生变化。随着科学技术的发展和进步,人类研制出了精密仪器,开始进行放射性元素测年工作,测定出的岩石年龄我们就叫作绝对年代。目前,地球上最古老的岩石通过放射性元素测年的方法测定,它已经42.8亿岁了,是在加拿大被发现的。