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地球的编年史,至少有一个地质年代的名字妇孺皆知:侏罗纪

地球编年史

地质代表也与时俱进。让我们探索它所讲述的故事和它自己的故事。

托好莱坞的福气至少有一个地质时代的名字:侏罗纪

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-尽管有些人认为,从恐龙的角度来看,这部电影更适合改名为白垩纪公园。稍微关注地质或古生物的人可能听说过寒武纪、三叠纪和第四纪。乍一看,这些名字和标记它们的岩石一样稳定。但事实上,地质学也有自己的流行时尚。人们划分和称呼地球历史的方法随着时间的推移而悄然改变

岁月之书

地球有着悠久的历史。化石是几千年甚至几亿年前古代生物的遗迹——这在今天看来是一种非常普通的常识,但它们很快就成为了科学常识。

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世界的古老和地球的变迁反映在许多民族的神话和传说中,但这只是原始哲学概念或对自然灾害记忆的艺术处理。古埃及僧侣和婆罗门教徒都注意到了地下化石,但他们只使用它们来支持世界反复破坏和创造的教义。中国学者朱西

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在12世纪,它描述了山上石头中的蛤蜊壳,并立即上升到下者变高,软者变刚的原则。从现代科学的角度来看,这种格子非常不到位。

地质学在古希腊学者的自然哲学成就中并不突出,但在时代上却相当不简单。色诺芬尼认为,

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在内陆甚至高山上发现海壳是海洋和陆地变化的证据。亚里士多德说,海洋和陆地的分布并不是永久性的,陆地和海洋将相互转换,这些变化是有规律的。史脱拉波提出,陆地将上升和下沉,导致海水的起伏和洪水。随着古希腊文明的中断,这些想法并没有继续发展。在一千多年的时间里,基督教在西方世界占据了主导地位。圣经的宇宙观已经成为一条神圣的教条。现代科学开始追溯自然历史的过程,并遇到了许多阻力。

化石

1650年,爱尔兰阿玛的大主教厄瑟推测,地球(或整个宇宙)的诞生是耶稣诞生前4004年。这个数字从1701年开始就没有出现在希伯来或其他经典中,并印在教会批准的圣经创世纪的第一页上,几乎和文本一样重要。在欧洲诞生的过程中,现代地质学花了很多精力来对抗今天看起来有趣的数字(它甚至被计算得准确到几分钟)。至于化石,宗教学者说,它们是由天体形成的石头,或者是由地层中的物质意外凝结的,或者只是创造者的笑话。当他们不得不承认化石是生物时,他们说这是洪水摧毁一切的证据。但化石分层分布在地下,每层生物都有明显的差异,而不是洪水。

17世纪丹麦科学家斯泰诺总结了15世纪以来的地质结构理念,并提出了一个重要的观点:当地层最初沉积时,它是水平的。如果位置不受剧烈活动的影响而改变,则应先沉积,较老的地层较低,然后沉积,较新的地层较高。这种地层序列在地质学史上具有重要意义,揭示了地层有时间序列,研究地层可以重建地球的历史,时间和空间在这里统一。

18世纪的英国人赫顿说:

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在现在的地球上,你可以看到旧世界的废墟。这条将今论古;这条规则在19世纪在英国人莱伊尔手中发扬光大。他的地质学原理使地质学真正成为一门科学。达芬奇说,地球是一本早于文本记录的书。科学的任务是解释地球本身的历史痕迹。幸运的是,这本书总体上是有序的,尽管具体的年龄需要仔细解释。

地质时钟

19世纪,英国地质学家史密斯提出,

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不仅每个地层都含有特定的生物化石,而且某些化石在地层中的位置也是固定的,就像货物被放置在货架窗口一样。地层可以用一种或几种生物化石来划分,它们有序地分类。含有相同化石的不同地方的地层应属于同一时代。生物地层学正式出现。通过对化石的研究,我们可以推理古代的地质和环境,当然,以及生物本身的情况。但这也限制了地球历史研究在生命诞生后,只能排出地质时代的时间顺序,而不能确定具体的时间。

放射性发现不仅给物理学带来了革命,也为地质史研究开辟了新的道路。英国物理学家卢瑟福,1905年

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首次明确表示,放射性可以作为直接测量地质时间的工具。1907年,耶鲁大学的放射性化学家波特·伍德根据样本中铀铅的比率测量了云母矿的年龄。他的结果很粗糙,但足以表明放射性测量是可行的,令人惊讶的是,人们不知道同位素或放射性元素衰变的速度。

原子核中的质子数,

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它决定了原子核属于哪种元素。有时,同一元素的不同原子核中有不同数量的中子,由此形成的不同原子被称为该元素的同位素。例如,普通氢原子核中只有一个质子,如果含有另一个中子,则为氢同位素锶;两个中子是另一个同位素δ。一些同位素不稳定,其原子核会自发地失去颗粒,成为另一种元素的稳定同位素,这被称为衰变。每个放射性同位素的衰变速率是固定的,每隔一段时间就会衰变一半,这被称为同位素的半衰期,不受外部因素的影响。

大多数放射性同位素衰变得很快,半衰期只有几年、几天甚至更短。它们显然不能用来测量古代岩石的年龄——如果你用化学实验室的平衡称重大象,问题当然不是平衡本身的错。但也有一些同位素衰变得非常缓慢,可以用作地质时钟。

岩层

如果一块岩石含有一定的放射性同位素及其衰变产物,则可以通过测量两者的含量比来计算岩石的年龄。这种方法很容易说,但实际操作仍然很麻烦。它的准确性取决于各种因素,这是必不可少的。例如,必须准确确定同位素的衰变速度。如果半衰期有误差,年度测量结果自然会模糊。岩石样本中的同位素含量也必须准确确定。鉴于这些同位素通常含量很小,对测量技术的要求也很高。此外,一些外部因素可能导致同位素从岩石中流失或污染岩石。如果不考虑这一点,就会得到一个虚假的年龄。因此,必须严格筛选样品,而不是路边的石头。

由于这些原因,不同实验室和技术的年度测量结果往往不完全一致。侏罗纪的年龄变化就是一个例子。1987年,人们根据钾氩同位素测量海绿石,

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侏罗纪结束于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。新方法改变了玄武岩中钾氩的含量,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,如果年度测试结果提出超过5年,它已经过时,应该更新。科学家们正在建立一个国际实验室网络,标准化同位素年度测试方法,以获得更准确和一致的结果。

地球纪元

我们很难准确地将人类历史上的某一事件定位到某一天的几点。出于类似的原因,我们不必指望准确地定义地质时代——在大多数时期,要在数万年内犯错误并不容易。

地质时代最大的单位叫宙,依次分为代、纪、世。

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它们对应的地层或地质记录称为宇宙、边界、系统和系统。例如,在中国辽西发现的一种长翅膀的恐龙生活在显生宙-中生代-白垩纪-早白垩世中。它的地层属于显生宇-中生界-白垩系-下白垩系——描述时间时,使用早、中、晚;当描述空间(地层顺序)时,使用下、中、上。时间可以细分为到期和时间。相应的地层称为阶级和时间带,相当专业,非专业读者很少接触。

显生宙的名字是看得见生物的时代,

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它始于5.42亿年前的寒武纪,直到现在。为了解释显生宙与往年代的区别,首先要重点介绍寒武纪。

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它于1835年被英国地质学家塞奇韦克命名。它是地球历史上的一个重要概念。它被理解为两侧对称动物首次出现的时代。这种原始动物的典型代表是三叶虫。

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此外,寒武纪还在进化史上发生了一个重要事件,寒武纪爆发。在很短的时间内(地质意义上很短,其实几百万年),生物种类突然丰富,呈爆炸式增长。这意味着生物进化不仅可以缓慢渐变,还可以跳跃。

有了寒武纪这个名字,更深更早的地层自然被称为前寒武纪地层。它不是一个时代,而是指寒武纪以前的所有时代。20世纪,人们习惯使用隐生宙

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(生命隐藏的时代)被称为这一时期,但现在很少使用。从地球诞生到寒武纪之前的漫长岁月仍然被称为前寒武纪。除了它的末期——埃迪卡拉纪,大多数前寒武纪可以研究太少,没有代表地层,所以虽然也分为太古宙和元古宙,但两者的边界——25亿年纯粹是人为划分,下一代和纪也是理想化的设置,不是根据真实的地质记录来定义的。太古宙的开始并没有被定义。有些人建议称太古宙之前地球上没有生命的时期为冥古宙,但国际地层委员会(ICS)发布的2004年地质年代表并没有正式采用这个词。

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显生宙分为古代、中生代和新生代,其次细分为多个纪。这些纪的名字最常与那些奇怪的灭绝生物联系在一起。从这些名字中可以清楚地看出,英国是早期地质学的中心,尤其是古代:奥陶纪和志留纪的名字来自英国古代威尔士民族的名字。泥盆纪的英文名字直接翻译为德文纪,代表英国德文郡的地层。石炭纪起源于英国的一个煤炭地层。二叠纪的直接翻译是彼尔姆纪。地层发现在俄罗斯乌拉尔山的彼尔姆城,二叠纪是中国根据地层特征进行的意大利翻译。在古代,蕨类植物、鱼和两栖动物都很繁荣。然后是恐龙时代——中生代,一个巨大的爬行动物,包括三叠纪、侏罗纪和白垩纪。三叠纪被命名为德国西南部的三层,侏罗纪被命名为瑞士和德国交界处的侏罗山,白垩纪被命名为英吉利海峡附近形成的白垩纪断壁。

恐龙在6550万年前灭亡;

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哺乳动物最初在它们的阴影下生存,在新一代繁荣,成为地球的新统治者。新一代最初分为第三和第四,在新时代的代表中变成了古代和新时代。

时空界标:金钉

地质时代的名称和分类方法经常发生变化,不同时代的时间限制也不稳定。这有的是因为时代的重新定义,有的是因为年度测量方法不同,有的是因为世界各地的研究人员以不同的岩石作为同一时代的边界,导致具体的时间限制存在争议。为了解决这个问题,地质学家使用金钉作为公认的固定边界。

金钉的典故来自美国铁路史。1869年5月10日,在犹他州北部,太平洋铁路和中央太平洋铁路交叉口连接成第一条横跨美国大陆的铁路。为了永久纪念这一成就,人们在两条铁路的最后一个接头钉上了一颗特殊的金钉。

借用于地质学的金钉被正式命名为全球层型剖面和层型点。这个顽固的名字表明它有资格被称为金钉。它是地质时代边界的代表地。这里的岩石和化石记录了一个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,经国际地质科学联合会(IUGS)批准。一旦金钉被钉住,这个地方将成为地质时代边界点的唯一标志。即使这里的岩石年龄计算结果发生了变化,其地位也不会改变。

第一颗金钉出现在1972年,位于捷克共和国的一个小镇附近,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之间的界限。因为它的化石就像写在石头上的笔迹,所以它被称为笔石。然而,金钉系统发展缓慢。当1989年发布地质年代表时,不到15个人钉上了金钉,从寒武纪到91个重要的地质年代界点。

自1999年以来,国际地质科学联合会加强了这项工作,全球金钉竞争激烈。有时决定金钉不仅是科学,如讨论金钉应该钉在哪里,喀什米尔和伊朗也有合格的地质记录,但这些地方太难到达,不利于科学研究,所以中国浙江长兴煤山地质剖面获胜。得到一颗金钉是一件光荣的事情,现在人们自然不会按照原来的字面意义钉一斤重的金铆钉,但新的纪念方式可能更贵——科学家在长兴建立了一座6米高的纪念碑。中国还有两颗金钉,一颗在广西,一颗在浙江常山。

现在世界上有50多颗金钉。

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科学家们希望在过去6亿年的重要地质边界上钉上金钉子。年龄越古老,就越难找到——越古老的石头就越稀有。的石头越稀有。当时不会有大化石。正如前面所述,前寒武纪时期的大多数边界都是人为划定的,没有地质依据,所以没有钉子。2004年。前寒武纪的第一颗金钉在澳大利亚钉下,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——埃迪卡拉纪的地质和生物事件没有世界上常见的记录。

一些科学家建议,太阳系其他星球上的地质特征应该被允许作为古代的金钉,这样地质学家和行星科学家就可以使用共同的语言。例如,月亮诞生于45亿年前,地球与另一颗行星发生了巨大的碰撞这一事件的遗迹可能成为一颗好钉子,标志着冥古宙的开始,协调地球和月球的地质年龄。