“纪”是人们最为熟知的地质史划分单位,除此之外,地质史还有一些其他的划分单位,有更大级别的、也有更小级别的。19世纪时,所有比寒武纪更古老的时期都被归到前寒武纪,人们认为那时候还未出现化石。现在我们可以使用放射性定年法来确认不含化石的岩石的年龄。
地球地质史85%以上的时间都属于前寒武纪,地质学家用“宙”来划分这个漫长的时期。整个寒武纪和之后的时期被称为显生宙,这个词在希腊语中的意思是“可见生命”,因为在寒武纪发生了生命大爆发。从25亿年前至5.41亿年前,是比显生宙更古老的元古宙,意思是“早期生命”。更古老的岩石来自太古宙,其意思是“开始”。这是原始生命出现及生物演化的初级阶段。地球上超过40亿岁的岩石非常罕见,它们来自地球形成后的第一个“审”冥古宙,得名于希腊之神哈迪斯(Hades)。那时的地球非常热,被熔岩覆盖,并频繁受到陨石的撞击,地球正处在“地狱”之中,这也是冥古宙得名的原因——哈迪斯正是统治冥界(地狱和亡灵)之神。
在漫长的“宙”和我们熟悉的“纪”之间,是“代”。元古宙分为古、中、元古代和新元古代。显生宙也分为古、中、新三个代,分别是古生代,生物离开海洋登上了陆地;中生代,恐龙称霸地球;新生代,哺乳动物占据整个生物卷。
此外,显生宙里的“纪”还被进一步分为不同的“世”。一般一个“纪”分为2个或3个“世”,通常也称为古、中、新。比“世”更小一级的划分单位叫作“期”。我们来看一些例子。寒武纪以英国的威尔士命名。它最小的“世”是芙蓉世,意为莲花。芙蓉世又分为3个“期”,前两个叫排碧期和江山期,分别以中国湖南省和浙江省的一个村来命名。芙蓉世的第三个“期”尚未命名。
最小的划分单位是“时”(chron),这个词用来定义比“期”更短的时间段,不过国际地层委员会并未使用这个词。
在地质时期的划分越来越精细的时候,我们需要有一个对世界各地的岩石通用的明确定义。地质学家寻找的是富含海洋化石的连续的岩石序列,它们随着时间的推移而迅速变化。但是,他们经常能碰到的情况是,大量的沉积岩在一段时间内未能沉积或者记录被破坏。威尔士确实有很多寒武纪时期的岩石,但中国湖南省却有一些来自芙蓉世最好的岩石序列,成为地质学的“金钉子”。
不是所有的“金钉子”都是由化石消失的现象所确定的。白垩纪和第三纪之间的边界由富含铱的地层定义,因为铱是地球上罕见的元素,在太空中更为常见。因此这个地层可能由巨大的陨石撞击形成(火山口位于北美的墨西哥湾)。恐龙灭绝正发生于这个时期,这很可能不是巧合。
探索更广阔的空间
地层学的基本原理,比如越往上的岩层越年轻,是一个普遍适用的原理。对于一个没有化石的星球,尽管你从来没有去过那里,但是有机器人发来的很多照片。你可以根据这些来定义它的地质时期吗?当然可以!我们已经在火星上这么做过了!
火星的地质时期,包括前诺亚纪、诺亚纪、赫斯珀利亚纪和亚马孙纪等。它们像地球的地质时期一样被分了出来,但又完全不同。虽然它们的划分不够细致——没有“世”和“期”,但是,它们回答了人们同样的疑问——火星有多古老?它的历史是什么样的?我们可以从中了解哪些故事?
将来,如果有智慧生命回溯地球的历史,他们也可以用地层学原理来了解我们所生活的时代。他们可能会用相同的方法,通过寻找动物灭绝事件或不寻常的岩石层来划分地质史。现在形成的岩层在将来会是什么样的呢?我想这一定很有趣。