岩石的年龄是怎么测定的？

原文：岩石的年龄是怎么测定的？

人们已经为地球的历史编出了详细的地质年代表。比如恐龙最繁盛的时代为距今约2．25亿年前的侏罗纪，绝灭于约0．65亿年前的白垩纪末期。三叶虫的繁盛时期为距今约5．3亿年前的寒武纪等。这些动物生存的时代是怎么定出来的呢？地球的46亿年历史是怎么定出来的呢？

元素的原子由原子核和电子构成，而原子核又由质子和中子组成。同种元素具有相同的质子数，但可以有不同的中子数，这种具有相同的质子数而具有不同的中子数的元素叫同位素。其中有一些同位素的原子核能自发地发射出粒子或射线，释放出一定的能量，同时质子数或中子数发生变化，从而转变成另一种元素的原子核。元素的这种特性叫放射性，这样的过程叫放射性衰变，这些元素叫放射性元素。具有放射性的同位素叫放射性同位素。

地质学家和地球化学家发现，当岩石或矿物在一次地质事件中形成时，放射性同位素以一定的形式进入岩石、矿物，之后便不断地衰减，随之蜕变成的子体逐渐增加。所以，通过准确地测定岩石、矿物中母体和子体的含量，就可以根据放射性衰变规律计算出该岩石、矿物的地质年龄。这种年龄测定称作同位素计时或放射性计时。计时的基本原理就是天然放射性同位素的衰变规律。测定的地质事件或宇宙事件的年龄，就是“同位素地质年龄”。

在地学界，目前应用的同位素测年方法比较多，不同的方法有不同的应用范围。比如由于碳同位素的半衰期相对较短，碳－14法可测的年龄一般不超过5万年，最大限度是7万年。因此凡是几万年以来曾经在地球生物圈、大气圈和水圈中生存过的含碳生物均可作为样品进行测定。包括动植物的残骸（如木头、木炭、果实、种子、兽皮、象牙等）、含同生有机质的沉积物（泥炭、淤泥等）和土壤、生物碳酸盐（贝壳、珊瑚等）和原生无机碳酸盐（石灰华、苏打、天然碱等）、含碳的古代文化遗物（纸、织物、陶瓷、铁器）等。碳－14法主要适用于考古学研究。

进行“同位素地质年龄”测定的岩石必须尽可能地新鲜、无污染，在有蚀变的岩石内，氩易丢失，所以测出的年代不准确，钾—氩法的最佳测定范围在10万年至10亿年，铷—锶法的最佳范围为千万年至亿年，所以这两种方法适应于中生代—新生代地层时代的测定。铀—铅法的适应范围在千万年至10亿年，铀—钕法也在2亿年以上，所以这两种方法较适用于非常古老地层的研究。

有了精确的同位素地质年龄，地质学家就可以编制用来进行地层划分与对比的“地质年代表”了。

早在1911年，年仅21岁的英国地质学家霍尔梅斯就提出了用矿物中铀—铅同位素的比值来测定地层年龄的设想。1937年，经过20多年的努力，他发表了世界上第一份具有数字年龄的地质年表。

第二次世界大战结束后，欧美各国及苏联的地质学者加强了同位素地质年龄的研究力度。进入20世纪80年代以后，地质年代表发展得很快，目前在国际地学界有影响的地质年代表主要有：

PTS年表：这是一份“显生宙地质年表”，由英国伦敦地质学会于1964年提出，曾对国际地学界产生过相当大的影响。1976年在悉尼召开的第25届国际地质大会上，对此年代表进行了修改、补充和复算。

GTS年表：这是在PTS年表的基础上编制的，其中几位重要的研究人员在著名的石油公司任职，所以该年表对石油、煤炭及天然气工业界有较大的影响。GTS年表最重要的特点在于它有时间年标和地层年标双重意义。前者以标准的天文时间“年”计时，后者以传统的地层时代单位代、纪、世等计时。二者构成了既有数字年龄，又能反映生物演化阶段，具有地质事件特征的统一地质年表。著名科学家W．B．哈兰德是编制者之一。

NDS年表：该表诞生于20世纪80年代初，它强调了放射性同位素年龄、全球化石对比和地磁极性年表的结合，国际适用性更强。该表是在全球251个测量点、显生宙的71条界线实测年龄的基础上编制而成的。所以，NDS年表已成为现代地层研究人员必须了解的内容之一。

COSUNA年表：美国石油地质家协会（AAPG）在1976年第25届国际地质大会开过之后，积极开展了一项建立北美地层对比（COSUNA）计划。在这项工作中，尽量做到以海相标准化石为基础划分与对比地层，并配合同位素年龄数据，我国地质学家采用该表中前寒武纪地层界线。