地球的年龄，地质学家是如何一步步走近

在自然科学的诸多谜团中，最引人入胜的是莫过于地球的年龄。在科学尚未萌芽的人类蒙昧时期，为神学或玄学未下了极其广阔的想象空间。地球的真实年龄或许永远无法准确得出结论，但却可以无限度的一步步走近。

阿希尔（Anglican Archbishop Usher 1654）最早断定，地球是上帝于公元前4004年创造的。此后，剑桥大学副校长莱特福宣布了“科学”的考证结论：“上帝是在公前4004年9月17日上午9时，一个星期五的早上，用几天前创造的大地的尘土创造出亚当。”

用科学方法探究地球年龄是从十八世纪开始的，最早使用的是“钠法”。英国物理学家哈雷（Edmund Halley 1715）认为：“虽然古希腊和拉丁学者没留下二千年前的海水盐度记录,但只要知道海水盐度在几个世纪的增长率就能求出大洋的年龄。1899年，卓利（J.Joly）根据每年由河水带入海洋中的钠量，以及今日大洋中的钠量，得出大洋的年龄约为8000万年。但是，这个推算没有考虑诸如火山喷发、大陆水量变化等因素，因此其结论不可能是精确的。

现代地质学创建后，人类开始以生物化石作为地球编年的证据。但其局限性是难以克服的：其一，在岩浆岩中没有化石，在变质岩中化石一般均遭到破坏；其二，先寒武纪地层中可见化石不多；其三，所有生物化石指示的时代只有相对意义，没有绝对坐标。

19世纪下叶，开始用物理学方法计算地球年龄。1854年，柏林大学的赫尔姆霍茨（Hermann Helmholtz 1821-1894）假定太阳能来自引力收缩，通过计算太阳能的消耗时间计算出地球年龄不会大2500万年。只可惜那是他还不知道什么是热核反应，所以逻辑起点就错了。1862年，英国的汤姆生(William Thomson 1824-1907）根据给出的地球原始温度、现在地壳的温度分布和地球冷却规律，计算出地球的年龄不超过2亿年；后来他又把年龄缩短为2000-4000万年。

关于地球年龄问题，在物理学家与地质学家之间曾经发生激烈的争论。争论的焦点是，地质学家根据沉积速率估算出的大部分数据超过2亿年，许多数据达4亿年，少数可达6亿年；而物理学家根据热力学计算出的大部分数据少于2亿年，多数为几千万年。

放射性同位素的发现为定量的地质纪年提供了有力的证据。

1896年，在贝克勒尔（Antoine Becquerel 1852-1909）无意中发现铀盐射线之后；1898年，居里夫人（Madame Curie 1867-1934）成功地分离出放射性镭。1902年，蒙特利尔麦基尔大学的新西兰人卢瑟福（Ernest Rutherford 1871-1937）和牛津大学研究生索迪（Frederick Soddy 1887-1956）一起建立了不稳定元素放射性蜕变原理，并很快认识到，用含铀矿物中放射产物氦可以测定地质年龄，并于1904年9月19-25日在圣路易斯（St.Louis）举行的国际科技会议上宣布了这个设想。此后，耶鲁的波特伍德（Bertrand Boltwood）于1907年分析了含铀矿物中的铅量，取得第一个 U-Pb 法年龄。

1908年，斯特拉特（R.J.Strutt）向皇家学会作了《关于地壳中镭的分布和地球内部的热量》的演讲。1911年4月6日，斯氏向皇家学会递交一篇他的学生，地质学家霍姆斯（A.Holmes）的题为《岩矿中铅与铀的组合及其在地质年代的测定中的应用》的论文。从此以后直至1962年，霍姆斯在半个世纪中发表关于放射性年龄论文五十余篇，成为建立现代地质时标的公认的奠基者。

在卢瑟福确立放射性年龄测定原理之后的四分之一世纪，测定方法有两方面进展。其一，彭内茨（F.A.Paneth）等人发展了氦法；其二，阿斯顿（F.W.Aston 1933）开始用质谱仪分析放射性铅同位素。20世纪50年代，质谱和同位素稀释技术成功地用于Rb- Sr法和K-Ar法。50年代末，放射性年龄测定广泛用于各种矿物和全岩，地质年龄资料被迅速积累起来。同时，逐渐发现，在相同岩石中，同一种矿物用不同方法或同一方法用于不同矿物测得的年龄不一致。造山带中这种不协调年龄一般用“后结晶历史”来解释。1955年，利比（W.F.Libby）用14C法测定40000年以内的年龄。在以后，14C法的适用范围在扩大。1968年，弗莱希尔（R.L.Fleischer）等人用238U裂变产物的径迹法测定地质年代。70年代的一项重要发展是Sm-Nd法的建立。在1973至1974年间，卢格梅厄（G.W.Lugmair）等人首成功地用此法测定了陨石和地球榴辉岩的年龄。

在放射性年龄测定原理和方法得到确立和发展，年龄数据不断增长之后，为地球年龄及地层层序的确定立功了技术支撑。地球年龄的直接证据来自地球上最古老的岩石。霍姆斯（1931）测得美国南达科他州布拉克山的基斯通沥青铀矿的铅年龄为1460百万年。后来，霍姆斯（1947、1948）又测得芬兰的北卡累利亚和加拿大的东南门尼托巴的伟晶岩年龄约为2000百万年。直至80年代初，大利亚发现了4100百万年的岩石。