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地质年代表传奇

 柳树沟图书馆 2016-12-10

 最近几篇里,我们一直在一种叫“寒武纪”的概念里兜圈子,最后还烂尾了。但是寒武纪这个词是怎么来的,是因为这个时期很冷吗?我们是如何把我们地球的历史划分为不同的阶段的呐?今天我们抽一点时间,来了解一下我们赖以了解地球历史的载体:地质年代和他的故事。

人类总是有编辑史书的习惯,在陈述历史时,我们总是把历史划分成夏商周秦汉等不同的朝代,朝代内又不断细划为不同的阶段,直到划分为每一位帝王,每一个XX元年,以方便我们的研究和强迫症。地球历史的研究也是如此,46亿年的历史过于漫长,我们将他们划分为一系列不同时期,这就是地质年代。

随意在搜索引擎上输入地质年代,你必然会获得一份或完备或粗糙的地质年代表,划分地层看起来也同样易如反掌。但是地球不像人类,每改朝换代都会变更国家名称,并鲜明的记下来。几万米厚的地层可不是一开始就贴着鲜明的标签,将他们划分为现在的样子,可是费了地质学家三百年的苦心。


(随便搜索的一个地质年代表)


意大利与德国时代

单纯的岩石就像白纸,根据纸张的成分来分辨哪个是秦汉哪个是唐宋很明显不可行。而写在纸上的文字,无疑对确定年代有至关重要的作用。化石就是我们在鉴定过程中重要的编年工具,自文艺复兴以来,欧洲贵族们对化石进行了长久的观察,但是由于很多地层学基本知识的匮乏、对化石证据的错误解释,直到1750年,才有一个意大利地质学家Arduino阿尔杜伊诺根据他在意大利北部观察的地层把地球的历史粗糙的划分为第一、二、三纪(虽然第一第二纪早已无人使用,但是第三第四纪尤其是第三纪派生的第四纪沿用至今)。

四十五亿年的历史划分为四个时期无疑太过于粗糙了,严谨的德国人表示,让我来。十八世纪后期,德国人在研究地层上取得了许多重要成绩,1775年Lemann第一次测量了地层剖面、并将岩石实体建立为“组”“统”,时至今日,这两个词汇仍被广泛使用,而测量剖面更是每个地质狗的必修课,可见其影响。更为厉害的是,1795年,德国地质人洪堡(Humboldt)在风景秀丽的法国侏罗山(Jura),突然想起了意大利人的粗糙三纪,于是把侏罗山的地层建立为侏罗灰岩,这套地层后来被厘定为大名鼎鼎的“侏罗纪(Jurassic)”!


(风景秀丽的侏罗山)

德国人的所为极大刺激了欧洲同行,尤其是当时正蒸蒸日上的大英帝国的地质学家,这直接导致英国人对地质年代的快速命名,使十九世纪上半段几十年间,现代地质年代全部爆发式的建立完毕。


两位大神时代

1822年,克尼碧尔(Coreybeare)将英格兰北部含煤地层命名为一个纪,这就是“石炭纪(Corboniferous)”。同年,比利时地质狗打卤瓦(Halloy)将巴黎盆地一段产白垩的地层命名为“白垩纪(Cretaceous)”。(豹子按:这是要多着急出成果才取这种名字,用地层产物命名的地质年代,仅此两例,还是同一年,巧了!)


(英吉利海峡地区的白垩海岸)

英国人一看如此简单,瞬间有了套路。下面就是两个明星人物的故事,让我们不吝惜篇幅看看他们的简历与成就,他们是: Roderick Murchison莫企逊爵士和朋友Sedgwick塞奇威克院长。莫企逊是半路专业的军人、皇家地理学会的会长(并没有地质基础使莫企逊更像一个投机人,不过他确实投对了);塞奇威克是剑桥大学三一学院高材生、达尔文的导师(但是最后他却成了达尔文的反对者)。



(莫企逊爵士(上)与塞奇威克院长(下))

1835年,塞奇威克和莫企逊几乎同时在威尔士创造了“寒武纪(Cambrian)”“志留纪(Silurian)”,“寒武”取自威尔士的堪布连山、而“志留”是威尔士古老民族的名字,翻译成汉语才成了如此奇怪的词汇。1840年,这一对牛人又联合一起在英国南部德文郡(Devonshir)老红色砂岩命名了“泥盆纪(Devonian)”。


(泥盆纪命名地点)

距离泥盆纪仅仅一年,1841年莫企逊又将在俄罗斯彼尔姆省发现的一套灰岩命名为“二叠纪(Permian)”,至此莫企逊取得命名了三个纪的成就。等等,我们先不要羡慕塞奇威克和莫企逊这对基友取得了研究三个纪的成绩,他们马上就吵起来了。原来塞奇威克和莫企逊发现他们在威尔士研究的是同一套地层,塞奇威克在东部研究、莫企逊在西北研究,他们建立的地层有一部分重复,这下问题来了:谁命名的最标准?好同志闹翻,因为当时寒武纪发现的化石很少,所以志留纪占了上风,很长一段时间,志留纪都是一个包含寒武纪与奥陶纪的巨大单位。

虽然两位大神的合作存在分歧,但是成就确实惊人:1835-1841年6年间,两位大神命名了四个纪,再加上之前已经被英国人抢占的石炭纪。整个古生代已经全部被英国人冠名。


德国无奈

这个情况,德国人不愿意了。明明是我先搞得分类点子,咋全都叫你们英国人抢注了呐?1834年阿伯第(Alberti)按德国南部的三套地层建立了“三叠纪(Triassic)”。1859年马考(Marcou)通过对Dyas地区的研究,发现其明显分为两套部分,从而命名了二叠纪(虽然相应时代的地层已经被莫企逊大神抢注为“彼尔姆纪”,但是因为日本当时引进的是德国的分类法,所以中日一直将此地层称为二叠纪)。这两个成就算是对这一情况的反击。但奈何德国当时又没有统一,实在没有力量抢注更多的地层,德国人的地质年代命名史不得不告一段落。(豹子按:二叠纪和三叠纪这种用岩层沉积关系来命名地层的情况全部出自德国人之手,不知道是巧合、还是他们严谨的作风所为。相比较而言,英国人的地层都是用的华丽的地名和历史称谓,很难反映岩石信息)


日不落的辉煌收官和米国不服

到1841年,加上保留的第三纪第四纪(1829年法国学者将第三纪中接近现代的部分划分为第四纪,沿用至今),几乎全部的地质年代都已经被命名和发现了,等等给,只有奥陶纪还没有加入这个家庭里来。并不是这段时期的地层无人研究,而是这段地层已经被研究了两遍。或许你还记得前面两位好同志的矛盾,虽然后来寒武纪得以正名,但是之前两人重复研究的那段地层一直没有定论,这倒为后来的研究者提供了便利,1879年拉普沃思(Lapworh)捡了这个便宜,他发现既然这段重复的地层生物群与寒武纪和志留纪都有区别,那么就直接单独划出来好了,于是“奥陶纪(Ordovician)”被独立了出来,奥陶是古代威尔士民族的名字。不过拉普沃思也是英国人,英国人终于保全了全部古生代的命名。

看到英国取得如此辉煌的成就,初出茅庐的米国表示不服。但是奈何地层都被命名遍了,能做的只能是拆分了:1891年威廉斯把石炭纪拆分为“宾夕法尼亚系”和“密西西比系”,巧的是与美国的地层确实好一些,所以在各纪都三分(既把一个纪分为早中晚三个部分)的情况下,石炭纪却在推行两分,这就是米国地层系统的延续。


全球地层议会时代

自1879年奥陶纪尘埃落定,再也没有纪一级别的分类单位再被创造出来。但可以发现,一个纪的时间跨度可能达到亿年,对于越做越精细的地质学家,这个分辨度也太粗糙了。于是他们在“纪”之下,建立了“世”“期”两个更小的单位,把全球历史以期为最小单位划分为了更多部分。

Ps:这里要区分两套单位,“纪”“世”“期”是三个纯时间单位,而与之完全对应的“系”“统”“阶”三个单位则表示在相应的时间单位内生成的地层。“寒武纪”形成的地层就叫“寒武系”。

 

上图是一个由各国地层学大咖组成的专门为地球编史的组织:“国际地层委员会”划分的以阶为单位的国际地层表。其实不光纪,更小一级年代地层单位的名字也是国际上争抢的对象,而且地质年代作为全球对比的重要词汇,必须要有能让全世界认可的定义,国际地层委员会应运而生。他就像是地层学的大议会,全球地层学家一起商议投票谁的研究最系统、哪里的地层最标准。而随着中国科学的进步,地层表上已经有了越来越多的中国词汇,和这一过程有关的全球层型GSSP,我们将以后再做介绍。

大议会无疑是一个公平的地方,2004年议会通过了“埃迪卡拉纪Ediacaran”的命名,奥陶纪命名整整125年后,国际地层表终于再次加入了一个“纪”。这一次时代已经变了,没有独霸天下的大英帝国,没有英雄时代的莫企逊和塞奇威克,百年前白热化的竞争,投票之间就已经解决,地质年代表,已经来到了一个新的时代。


封面图片:“虫筳”(这是一个字),一种单细胞有孔虫,生存在石炭纪与二叠纪




上周跳更了~因为上周作为地质狗的豹子出了两周的野外,实在是有点小忙。豹子实在抱歉~下次不会再有跳更啦|·ω·`)谢谢各位的支持~

这周一次推两篇,给大家赔罪了

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