【藻类生境】地球系统(八)

发布于 2021-04-05 23:36

藻诗飞翔

【地球系统】

岩石记录的全球年代测定

到目前为止，我们只讨论了彼此接近的岩体之间的年龄关系。地质学家使用额外的技术，在更大的范围内拼凑地球的历史，例如，用这些技术证明位于一个大陆上的岩体比位于另一个大陆上的岩体更古老或更年轻。

化石和物理标记表明了岩石的相对年龄

被称为化石的古代生命遗迹对于比较世界各地沉积岩的年龄非常有用。“化石”一词通常仅限于有形的遗迹或死于数千年或数百万年前的古代生物的迹象。因为很少有化石能在火成岩和变质岩的高温下存活，因此几乎所有的化石都可以在沉积物和沉积岩中找到。从微小的细菌细胞到巨大的恐龙骨骼，化石的大小不一。它们包括无脊椎动物的外壳、脊椎动物的牙齿和骨头，也包括植物的叶子和软体动物的印记。

化石为确定相距甚远的岩石的相对年龄提供了一种有价值的方法。英国测量员威廉·史密斯在18世纪末指出，化石不是随机分布在岩石中的。当史密斯研究英格兰和威尔士的大部分地区时，他发现沉积岩中的化石以特定的垂直顺序出现(“垂直”是指一层在另一层之上的分解)。令经验不太丰富的观察者惊讶的是，史密斯可以预测他从未去过的地区的化石的垂直顺序，这种顺序现在被我们称为化石演替，反映了有机进化的顺序——物种随时间的自然出现和消失。图1-10展示了双壳贝类的化石序列，双壳贝类是一组动物，包括蛤、扇贝和贻贝。双壳类软体动物生活的每个地质时代都有自己独特的动物种类。尽管史密斯和他几乎所有的同事一样，对进化一无所知，但他能够利用他对化石序列的了解来确定英格兰和威尔士的地层序列中沉积岩的位置。

图1-10 三个地质时代的典型双壳类软体动物，代表了自动物生活变得相当多样化以来地球历史的间隔:古生代(底部)、中生代(中部)和新生代(顶部)。扇贝(左上角)大约10厘米(4英寸)宽。

自威廉·史密斯时代以来，地质学家已经扩展了化石的用途来确定全球范围的岩石的相对年龄。他们还发现了其他类型的标志，表明世界许多地方的地层是同时沉积的。标志之一就是在恐龙化石正上方地层上高浓度的铱元素。铱在陨石中比在地球表面几乎所有的岩石中更常见。不寻常的富铱层遍布世界各地。正如前文解释的那样，这一事件首次表明小行星撞击了地球并杀死了恐龙。撞击产生了巨大的尘埃云，夹杂着高浓度的铱，散布在全球。更实际地说，富含铱(地球上非常稀有的一种元素)的地层，使地质学家能够在世界各地的沉积矿床中找到标志恐龙时代结束的精确地层水平。

放射性衰变提供了岩石的实际年龄

虽然前一节概述的原则让我们能够确定许多岩石的相对年龄，但这些原则不能帮助我们确定数千年或数百万年的岩石的实际年龄。正如我们在前文中看到的，有些沉积层是每年产生的，就像树干的年轮一样。然而，除非一个连续的年床序列中最近的一个正在形成，否则不可能倒序计算出一个较老的床层是多少年以前形成的。换句话说，如果这种类型的序列是很久以前形成的，我们就不能说出它床层的实际年龄。幸运的是，以化学成分经历放射性衰变的形式存在的“地质钟”，为我们提供了对古代岩石实际年龄的准确估计。自然产生的放射性物质以已知的速率衰变成其他物质。要想确定含有放射性物质的岩石的年代，必须测定其中两种成分的含量:由放射性衰变产生的物质的含量和尚未衰变的放射性物质的含量。