深 時(shí)

地球的一生廣博而深邃，其時(shí)間尺度大到超出人類的想象。幾個(gè)世紀(jì)以來(lái)，通過(guò)研究巖石和化石，我們得以拼湊出地球數(shù)百萬(wàn)年的歷史和發(fā)展進(jìn)程。長(zhǎng)期以來(lái)，人類一直試圖通過(guò)觀察地貌來(lái)了解世界，直到近幾百年，我們才了解地球表面被多次塑造和重新排列的神奇方式，以及這種方式是如何塑造蕓蕓眾生的。

從熔融的內(nèi)部到堅(jiān)硬的外殼，整個(gè)地球都是由巖石構(gòu)成的。通過(guò)研究巖石和化石（地質(zhì)學(xué)和古生物學(xué)），人類對(duì)地球的形成和發(fā)展有了深入的了解。盡管我們已經(jīng)掌握了這些信息，但要理解地史，即深時(shí)（deep time），依舊很難，因?yàn)樗�遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了人類的經(jīng)驗(yàn)范疇。

地質(zhì)學(xué)家研究地層組成、年齡和分布，從而闡明諸如板塊構(gòu)造、氣候變化、生命起源及進(jìn)化的過(guò)程。地質(zhì)學(xué)的原理看似簡(jiǎn)單，實(shí)則繁復(fù)，因?yàn)樵谏顣r(shí)里，堅(jiān)硬的巖石可以像水一樣流動(dòng)，也可以像紙一樣皺縮。新巖石的形成伴隨著舊巖石被吞噬的過(guò)程。與此同時(shí)，化石的分布是不均勻的，這不僅體現(xiàn)在化石所處的空間位置上，還體現(xiàn)在化石所代表的特定時(shí)間段上。此外，有骨骼的動(dòng)物比沒(méi)有骨骼的動(dòng)物更容易形成化石。大約300 年前，人類開(kāi)始認(rèn)真思考這些謎題。在更早的時(shí)候，人類就嘗試著解讀世界，比如將山頂上的貝殼解釋為古代洪水留下的證據(jù)，以及用神話來(lái)解釋在草原絲綢之路上的沙漠中發(fā)現(xiàn)的恐龍骨骼。

地質(zhì)年代

地質(zhì)年代是用于描述地球 46 億年生命中事件發(fā)生的時(shí)間，它被分割成極為精細(xì)的尺度，從宙、代到紀(jì)，再到期。其中大部分是由歐洲地質(zhì)學(xué)家命名的，并根據(jù)他們?cè)诘貙又杏^察到的明顯變化來(lái)定義，比如從石灰?guī)r到砂巖的突然轉(zhuǎn)變，或者化石新種的出現(xiàn)。隨著我們對(duì)地質(zhì)過(guò)程的深入了解，有關(guān)這些時(shí)間尺度的細(xì)節(jié)不斷完善，年代也越來(lái)越精確。

科學(xué)家使用的現(xiàn)代時(shí)標(biāo)被稱為年代地層表（chronostratigraphic chart），它綜合了多種來(lái)源的信息，包括巖石和化石中放射性元素的年代測(cè)定。盡管科技日新月異，地質(zhì)年代背后的一個(gè)關(guān)鍵原則仍是對(duì)生物的化石研究，以及它們是如何在深時(shí)出現(xiàn)、發(fā)生變化和消失的。

地層里的故事

關(guān)于巖石的早記錄來(lái)自古希臘和古羅馬，那時(shí)的人研究了石頭、金屬和礦物，并認(rèn)識(shí)到地球隨著時(shí)間的推移發(fā)生了巨大變化。大約在公元 1000 年，波斯和中國(guó)的學(xué)者通過(guò)地層的成分來(lái)推測(cè)地貌的形成過(guò)程。11 世紀(jì)的自然科學(xué)家伊本·西拿（Ibn Sīn�。┦且了固m世界偉大的學(xué)者之一，他認(rèn)識(shí)到巖石的沉積和山谷的形成需要無(wú)比漫長(zhǎng)的時(shí)間。在中國(guó)，沈括也注意到了沉積和侵蝕的過(guò)程，貝類化石更是表明中國(guó)內(nèi)陸的部分地區(qū)曾經(jīng)是海洋。

詹姆斯·赫頓（James Hutton）是西方地質(zhì)科學(xué)領(lǐng)域的主要人物，被稱為現(xiàn)代地質(zhì)學(xué)之父。與先前的偉大學(xué)者一樣，赫頓也觀察到了侵蝕和沉積現(xiàn)象，并意識(shí)到巖石當(dāng)時(shí)的狀態(tài)揭示了其形成過(guò)程。他還提出了關(guān)于深時(shí)的新觀點(diǎn)，并認(rèn)識(shí)到地層可以抬升、傾斜和折疊，從而形成山脈、山谷以及復(fù)雜的地貌。人們對(duì)地質(zhì)過(guò)程的認(rèn)識(shí)也由此進(jìn)入了新階段。

層層疊疊的巖石

地球上的巖石類型主要有火成巖（巖漿巖）、沉積巖和變質(zhì)巖三種。火成巖來(lái)自地表以下，要么由噴出地表的巖漿冷凝而成，要么由侵入地殼的巖漿凝固而成。沉積巖則積聚在地球表面，由被侵蝕的巖石和礦物的碎片、生物化石或化學(xué)沉淀物（如碳酸鹽）組成。變質(zhì)巖一開(kāi)始是火成巖或沉積巖，在壓縮或加熱等作用下發(fā)生了變化。當(dāng)巖石直接接觸到熾熱的巖漿或者像油灰那樣被折疊、壓制和擠壓時(shí)，它就會(huì)變質(zhì)。變質(zhì)通常意味著巖石化學(xué)成分的改變，礦物在重新排列時(shí)會(huì)形成新的紋理和圖案。

地質(zhì)學(xué)中重要的原理與了解地層所處的地質(zhì)年代密切相關(guān)。沉積巖一層一層地疊在一起，就像一層又一層的蛋糕。古老的地層在底部，越往上，地層越年輕。地層中的化石展示了生物的演變歷程，而只存在于特定時(shí)期的指準(zhǔn)化石（index fossils）可以用來(lái)確定地層的年代。然而，在漫長(zhǎng)的歲月里，地層可能會(huì)傾斜或折疊，并將較老的地層推到較新的地層上面，沿著蘇格蘭西北海岸分布的莫因沖斷帶就是一個(gè)典型例子。地層也會(huì)被雨雪沖走，在巖石記錄中留下缺口。火山活動(dòng)會(huì)將巖漿閃電般注入已經(jīng)存在的地層。地表的裂縫、斷層線和板塊構(gòu)造會(huì)使地層相互移動(dòng)，形成復(fù)雜且混亂的模式。解釋這些模式是一項(xiàng)復(fù)雜而艱巨的工程，只有將它們置于地球漫長(zhǎng)的一生中，我們才能真正理解它們。

躁動(dòng)的板塊

大陸漂移是板塊構(gòu)造機(jī)制的一部分，而板塊運(yùn)動(dòng)是塑造地球的基本過(guò)程之一。地球表面雖然看起來(lái)是一個(gè)固體涂層，但實(shí)際上是由巖石板塊組成的。地球上大約有 8 個(gè)主要板塊和幾十個(gè)較小板塊，它們會(huì)隨著地球熔融內(nèi)核的沸騰和攪動(dòng)而不停地移動(dòng)。地球內(nèi)核的熱量產(chǎn)生了對(duì)流，使這些板塊在數(shù)百萬(wàn)年的時(shí)間里分分合合。由于厚度不同，板塊之間會(huì)相互滑動(dòng)或者向上折疊和擠壓，從而形成山脈。在板塊交匯和分離的地方，如環(huán)太平洋火山地震帶，火山和地震會(huì)頻繁發(fā)生。

許多較大的板塊都包含一個(gè)古老的核心，后者被稱為克拉通�？死�通是地殼中古老的部分，其中一些形成于 40 億年前，即地球誕生后不久。通過(guò)研究克拉通，地質(zhì)學(xué)家已經(jīng)能夠拼湊出地球的形成過(guò)程。在過(guò)去的 35 億年里，尤其是在復(fù)雜生命出現(xiàn)之后，大陸板塊的移動(dòng)對(duì)生物進(jìn)化過(guò)程產(chǎn)生了巨大影響，其中包括創(chuàng)造了新的棲息地，形成了海洋又使其消失，改變了氣候，以及使生物相互隔離了數(shù)百萬(wàn)年。