现代科学对地球历史“纪”的划分,是一个多学科、多证据的综合体系,其核心依据正是岩石和化石记录。
简单来说,划分依据是:地球岩石圈(岩石)和生物圈(化石)在全球范围内发生的重大、革命性的变化。 这些变化通常代表了全球性的环境突变和生物演化史上的关键节点。
下面我们详细拆解这些依据,以及它们与岩石、生物的相关性。
一、核心划分依据:“金钉子”理论
现代地质年代划分的官方标准,依赖于在全球范围内选定一个特定的地层剖面作为标志,称为 “全球界线层型剖面和点位” ,俗称 “金钉子” 。要确定一颗“金钉子”,必须满足以下一个或多个条件:
1. 生物演化标志:某个具有全球性意义的新物种首次出现。
2. 全球性事件标志:能够进行全球对比的重大地质事件,如大规模火山喷发、地磁倒转、小行星撞击证据等。
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二、具体划分依据与岩石、生物的相关性
1. 生物演化(最重要的依据)
生物化石是划分“纪”最直观、最常用的标尺。其相关性体现在:
· 灭绝事件:纪的边界往往对应着大规模的生物集群灭绝。
· 例子:古生代与中生代的边界(二叠纪-三叠纪界线),发生了地球历史上最严重的生物大灭绝,超过95%的海洋生物和70%的陆地生物消失。这个界线在岩石中,表现为富含化石的层位突然变为“死层”,然后再出现全新的生物化石组合。
· 辐射事件:大灭绝之后,幸存下来的生物会快速演化,占领空出的生态位,形成全新的生物群。
· 例子:寒武纪的开始(显生宙的开始)以“寒武纪生命大爆发”为标志,在相对短暂的地质时期内,多细胞生物突然出现了门类众多的硬体骨骼化石(如三叶虫),这被称为“寒武纪生命大爆发”。
· 标志性化石:某些生物演化快、分布广、数量多、特征明显,是理想的“指准化石”。
· 例子:恐龙化石是中生代的绝对标志;哺乳动物的崛起和繁盛是新生代的标志;菊石化石是划分古生代和中生代海相地层的重要依据。
总结:生物的相关性在于,每一个“纪”都拥有其独特的、占主导地位的生物群落。纪的边界就是这些生物群落发生全球性更替的时刻。
2. 岩石记录与重大地质事件
岩石是记录地球历史的“书页”,其中蕴含了当时环境变化的直接证据。
· 构造运动与海陆变迁:全球性的造山运动会改变海陆格局和气候,从而影响生物演化。
· 例子:泥盆纪被称为“鱼类时代”,部分原因是当时大陆聚集,形成了广阔温暖的浅海,非常适合鱼类演化。而新生代喜马拉雅山脉和阿尔卑斯山脉的隆起,极大地改变了全球的大气环流。
· 气候变化证据:岩石中记录了全球性气候变化的痕迹。
· 例子:在石炭纪,全球气候温暖湿润,形成了广袤的森林,这些森林后来变成了今天遍布世界的煤炭层。而在新生代的第四纪,冰川沉积物是识别冰期和间冰期的直接证据。
· 全球性灾难事件:小行星撞击等灾难性事件会在地层中留下独特的“印记”。
· 例子:在白垩纪-古近纪(K-Pg)界线(即中生代与新生代的边界)的粘土层中,全球都发现了铱元素异常。铱在地壳中稀有,但在小行星中富集。这为小行星撞击导致恐龙灭绝提供了关键证据。
总结:岩石的相关性在于,它忠实地记录了形成时的环境信息。纪的边界往往对应着岩石类型、沉积环境和地球化学特征的全球性突变。
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三、一个完整的例子:中生代与新生代的划分
让我们以中生代(包括三叠纪、侏罗纪、白垩纪)和新生代的划分来看这些依据如何协同工作:
1. 生物证据:
· 灭绝:非鸟类恐龙、菊石、大量海洋爬行动物等突然消失。
· 新生:哺乳动物和鸟类在灭绝事件后迅速辐射演化,占据了主导地位。
2. 岩石/地球化学证据:
· 在全球各地的K-Pg界线地层中,发现了铱异常层。
· 在墨西哥尤卡坦半岛发现了对应的希克苏鲁伯撞击坑。
· 界线附近发现了撞击石英、玻璃陨石等撞击证据。
3. 综合判断:
所有这些证据共同指向了一个结论:一次巨大的小行星撞击事件,导致了全球环境的剧变(如“撞击冬天”),引发了生物大灭绝,从而终结了中生代,开启了新生代。 这个界线就被确定为白垩纪和古近纪的边界。
总结
现代科学对“纪”的划分,是一个证据链系统:
· 首要依据:生物演化的革命性事件(大灭绝和大辐射),这是划分年代的最根本逻辑。
· 关键证据:全球性的岩石记录和地球化学异常,为生物更替的原因提供了物证。
· 实现手段:通过在全球范围内确立“金钉子”剖面,将这些生物和岩石证据标准化、定量化。
因此,我们手中的一块化石和一层岩石,就像是历史书中的文字和插图,共同讲述了地球46亿年波澜壮阔的史诗,而“纪”就是这本书的篇章名称。
😂地球地质年代的划分是一个层级系统,就像一本书被分为“章、节、段”一样。它记录了地球46亿年历史中环境和生命的重大变迁。
以下是地球地质年代划分的详细情况,您可以借助下面的图表来建立整体概念:
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timeline
title 地球地质年代简表
section 冥古宙
距今4600-4000百万年 : 地球形成初期, 岩浆海, 无岩石记录
section 太古宙
距今4000-2500百万年 : 原始生命出现<br>(细菌, 蓝藻)
: 大陆地壳开始形成
section 元古宙
距今2500-541百万年 : 蓝藻繁盛, 大气开始充氧
: 多细胞生物出现
section 显生宙
古生代 : 距今541-252百万年
: “生命大爆发”<br>鱼类, 蕨类, 两栖类
: 石炭纪茂密森林<br>形成今日煤炭
中生代 : 距今252-66百万年
: 恐龙时代<br>哺乳动物, 鸟类出现
: 裸子植物<br>(如松柏)繁盛
新生代 : 距今66百万年-今
: 恐龙灭绝<br>哺乳动物崛起
: 人类出现
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地质年代层级结构(从大到小)
· 宙(Eon) > 代(Era) > 纪(Period) > 世(Epoch) > 期(Age)

我们通常所说的“恐龙生活在中生代的侏罗纪和白垩纪”,就使用了“代”和“纪”这两个层级。
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各时期具体情况
一、前寒武纪(距今约46亿年 – 5.41亿年)
这是地球历史上最漫长的阶段,占了地球历史的近90%。由于年代久远,岩石记录残缺,化石稀少,划分相对较粗。
1. 冥古宙(46亿-40亿年前)
· 特点:地球刚形成,处于熔融状态;遭受频繁的小行星撞击;原始大气和海洋开始形成;目前已知最古老的岩石出现在此时期末期。
2. 太古宙(40亿-25亿年前)
· 特点:生命诞生!出现了最早的原始生命证据——原核生物(如细菌)。大陆地壳开始形成。海洋广泛分布,但大气中几乎没有氧气。
3. 元古宙(25亿-5.41亿年前)
· 特点:发生了 “大氧化事件” ,蓝藻的光合作用使大气中的氧气含量急剧上升,为后续复杂生命的出现奠定了基础。后期出现了真核生物和多细胞生物(如埃迪卡拉生物群)。多次出现“雪球地球”事件(全球被冰封)。
二、显生宙(距今5.41亿年 – 至今)
意为“可见生命的时期”,从此以后的化石记录变得非常丰富,年代划分也更为精细。其下的“代”和“纪”是我们最常接触的部分。
1. 古生代(距今5.41亿 – 2.52亿年)——“古老生命的时代”
· 总体特点:生命在海洋中爆发并走向繁盛,最终征服陆地。
· 寒武纪(5.41亿-4.85亿年前):“寒武纪生命大爆发”,绝大多数现代动物的门在此时突然出现。三叶虫是代表生物。
· 奥陶纪(4.85亿-4.43亿年前):海洋无脊椎动物繁盛,如笔石、头足类(鹦鹉螺)。最早的鱼类出现。
· 志留纪(4.43亿-4.19亿年前):生命开始向陆地进军,出现了最早的陆生植物和节肢动物。鱼类继续发展。
· 泥盆纪(4.19亿-3.59亿年前):“鱼类时代”,各种鱼类(包括盾皮鱼、软骨鱼和硬骨鱼)统治海洋。昆虫和两栖动物出现。
· 石炭纪(3.59亿-2.99亿年前):全球气候温暖湿润,出现广阔的沼泽森林,这些森林后来形成了今天的煤炭。巨大的昆虫和两栖类繁盛,爬行动物出现。
· 二叠纪(2.99亿-2.52亿年前):盘古大陆形成。哺乳动物的祖先——合弓类动物繁盛。以地球历史上最严重的大灭绝事件结束,约95%的海洋生物和70%的陆地生物消失。
2. 中生代(距今2.52亿 – 6600万年)——“中期生命的时代”
· 总体特点:爬行动物的时代,尤其是恐龙统治着陆地。
· 三叠纪(2.52亿-2.01亿年前):大灭绝后生命复苏。恐龙、最早的哺乳动物和最早的鳄类出现。
· 侏罗纪(2.01亿-1.45亿年前):恐龙达到鼎盛,体型巨大(如腕龙、剑龙)。鸟类从恐龙中演化出来。裸子植物(如松柏)是主要植物。
· 白垩纪(1.45亿-6600万年前):恐龙继续多样化,出现了霸王龙、三角龙等著名物种。开花植物(被子植物) 首次出现并迅速传播。以白垩纪-古近纪灭绝事件结束,一颗小行星撞击地球导致非鸟类恐龙全部灭绝。
3. 新生代(距今6600万年 – 至今)——“新时代的生命”
· 总体特点:哺乳动物的时代,鸟类和开花植物也高度繁盛,最终人类出现。
· 古近纪(6600万-2300万年前)
· 古新世:恐龙灭绝后,哺乳动物开始辐射演化。
· 始新世:现代哺乳动物的祖先类型出现。
· 渐新世:全球气候变冷,草原开始扩张。
· 新近纪(2300万-260万年前)
· 中新世:许多现代哺乳动物家族出现,草原在全球广泛分布。
· 上新世:气候继续变冷变干,人类与黑猩猩的祖先分道扬镳。
· 第四纪(260万年前-至今)
· 更新世:“冰河时期”,多次发生冰川作用。猛犸象、剑齿虎等巨型动物( Megafauna )生存。人类( Homo 属)出现并演化。
· 全新世:从约1.17万年前开始,最后一次冰期结束,气候变暖,进入间冰期。人类文明(农业、城市)在此时期发展。一些科学家提议将工业革命以后的新时期称为“人类世”,以强调人类对地球的深刻影响,但这尚未被官方正式批准。
这个宏大的年代表,正是通过全球地质学家对地层、岩石和化石的对比研究而建立起来的,每一道界限都代表着地球环境和生命演化的一个革命性篇章。
😂地球地质年代表是描述地球历史时间分期的系统框架,通过相对地质年代(事件先后顺序)和同位素地质年龄(绝对年龄)相结合构建而成。其核心单位为宙(Eon)、代(Era)、纪(Period)、世(Epoch),对应地层单位分别为宇、界、系、统。
地质年代划分方法
地质年代划分基于两种方法:
1. 相对地质年代:根据地层叠覆原理和生物演化序列确定事件顺序,例如通过化石判断地层形成先后。
2. 绝对地质年龄:利用放射性同位素(如铀-铅法)测定岩石年龄,为地质事件提供具体时间数值。
时间单位体系
地质年代表采用分级时间单位,从大到小依次为:
– 宙(Eon):最大时间单位,如显生宙(Phanerozoic,约5.41亿年前至今)。
– 代(Era):宙下细分,如显生宙分为古生代、中生代、新生代。
– 纪(Period):代下单位,如古生代包含寒武纪、奥陶纪等。
– 世(Epoch):纪下细分,如第四纪分为更新世和全新世。
主要时期与关键事件
地球历史从古至今可分为以下阶段:
1. 前寒武纪(Precambrian):占地球历史约90%,包括冥古宙(46亿–38亿年前,地球形成初期)、太古宙(38亿–25亿年前,原始生命出现)和元古宙(25亿–5.41亿年前,多细胞生物起源)。
2. 显生宙(Phanerozoic):生物化石丰富,分为:
– 古生代(5.41亿–2.52亿年前):寒武纪(生命大爆发)、泥盆纪(鱼类时代)、二叠纪末生物大灭绝。
– 中生代(2.52亿–6600万年前):三叠纪(恐龙出现)、白垩纪(恐龙灭绝)。
– 新生代(6600万年前至今):古近纪(哺乳动物兴起)、第四纪(人类出现)。
3. 最新细分:2018年国际地质科学联合会将全新世内部分为梅加拉亚期(约公元前2200年至今),以全球大旱灾为标志。