从化石定年到同位素测年：科学人文随笔

时间概念，不仅向越来越精细、越短促的高分辨率方向发展，而且也在向长久、遥远的大尺度方向发展，朝着地球历史的早期推进。

地质计时，经历了曲折的历史。地质学的建立就从地层学开始，本身就与时间不可分割；然而那时用的是相对年代序列，指的是地层形成时间先后的定性序列，并不在乎定量的具体年代。识别相对地层年代的依据，主要是生物化石，比如三叶虫的出现是寒武纪的开始，恐龙的灭绝是白垩纪的结束，而这寒武纪、白垩纪无非是科学家命名的一种代号，究竟距离今天有多少年并没有测定，而且对早期的地质学来说也并不重要。当时地质学的任务在于找矿，重要的是识别某个时代的地层，如石炭纪地层含煤矿，而鳞木化石指示石炭纪，找到有鳞木化石的地层，就有可能找到煤矿。发展到现在，地质学的任务已经从找矿勘探扩展到环境保护与预测，性质也从现象描述进展到机理探索，定量的时间概念变成了关键，测年的重要性也提升到空前的高度。

地质学产生的早期，确实缺乏手段，无从猜测地层的形成究竟花了多长时间，只能从今天的地质过程提出自己的推想。例如，海水中盐来自大陆化学风化的溶解物质，那么根据今天河流向海洋输送溶解物质的速率，就可以算出世界大洋存在的年龄。同样，根据现代的岩石剥蚀作用和沉积作用的速度，可以推算剥蚀出今天的地形、堆积起今天的地层需要花多长时间。前提是这种地质作用的速率不变，就是所谓“均变论”。地质界的“均变论”，也为当时的生物学革命所接受，如对生物界的进化，就估计有10亿年历史。达尔文在《物种起源》中专门讨论岩石风化的缓慢，推论地质年代数以亿年计。相反的是当时的物理学界，从热力学角度推算太阳的年龄，以及地球从炽热熔融状态冷却固化的年龄，认为地球年龄只有几千万年，绝不会上亿。地学界与物理学界的争论，到了19世纪末期放射性元素发现后就有了结论：因为太阳的能量还在不断产生，不能用简单的热量消耗来计算其年龄，所以地质界的估算要比物理学界来得正确。(www.xing528.com)

就在1895年X光发现后的第二年，发现了铀的放射性，为利用放射性元素的半衰期测定矿物的年龄开辟新途径：1904年，E.Roservelt首次从一种铀矿物测得5亿年的放射性年龄。现在放射性测年不仅是地质年代学的基本方法，也是天文学界用来测陨石追索太阳系的历史，考古界用来测量出土文物年龄^[9]的手段。