12.2地质时钟

　　第十二章　揭示古代气候的变化

　　12.2地质时钟
　　为追溯地球的历史，需要知道地质体的年龄，推算各种地质事件发生的时代。地质学家们已经研究出各种关于岩石和构造的相对和绝对年代测定的方法，可以把地质事件按年代顺序进行编排。

　　一个岩石单位的相对年代是由它与相邻已知岩石单位的相对层位的关系来决定。

　　绝对年龄是用距今多少年以前来表示，可以通过某种岩石样品所含放射性元素测定的。

地质时间的早期估算

　　1658年，爱尔兰大主教厄谢尔（J.Ussher）认为地球诞生于公元前4004年，这个时间是以圣经里的纪年做为基础计算出来的，这是十八世纪晚期和十九世纪的地质学家所不能接受的。因为大多数地质学家，甚至包括维尔纳和布丰（Buffon）这样的水成论者也认为，地壳沉积岩的形成至少需要几万年。

（一）沉积速率

　　早在公元前五世纪，希罗多德（Herodotus）已对尼罗河三角洲进行了研究。他根据沉积物沉积的年速率推断，该三角洲必定有几千年的历史。后来，尤其在十九世纪末和二十世纪初，人们曾根据沉积岩最大厚度与沉积速率来计算地球的年龄。自从地球形成以来，估计已经沉积了厚33，000--100，000米的沉积岩，而沉积速率的估计变化相当大，每百万年从50--3000米。地球年龄估算结果是17至1584百万年。

（二）海洋里的盐

　　早期人们曾试图根据海洋内的全部盐量与每年增加的盐量的比较来确定地球的年龄。这个方案是假设在地球历史上海洋开始的初期为淡水水体。估计海洋里含盐的全部总量为16×1012吨，而每年增加160百万吨盐（主要来自岩石及土壤风化和河流溶解所携带的盐）。用这种推论方法，地球的年龄大约是100百万年。但是这个计算没有考虑世界许多地方在沉积岩系中出现的大量盐。

（三）冷却速率

　　十九世纪，英国物理学家开尔文（L.Kelvin）根据地球的冷却速率确定地球的年龄为70百万年。凯尔文假设地球开始是从太阳抛出的一个熔融体，而且地球最初的温度是平均火成岩的熔融点。这个计算的错误在于开尔文假设地球内部不存在热的来源。因那时还不知道放射性衰变能释放大量的热能。

　　这有个故事： 氡是放射性气体元素，它不断地产生氦气。铀是不产生射气的，它会不会也不断地产生氦气呢？应该做一下试验。

　　索地把一些含铀的物质放在大烧瓶里，把烧瓶里的空气抽掉，把瓶口封死。过了一年，索地打开烧瓶，取出瓶内的气体作光谱分析。果然，气体的光谱中出现了氦的诺线。虽然氦气的量不多，但是证明了铀也在产生氦气。

　　原来，从放射性元素放出来的看不见的射线，可以分为α、β和γ三种射线。其中的α射线，实际上就是无数的失掉了电子的氦原子。

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