时间尺度的比较研究论文

业渝光

（地质矿产部海洋地质研究所）

提要本文对有关年代学方面不同的时间尺度和年龄的一些术语做一简明介绍。

关键词时间尺度年龄测年方法

时间尺度和年龄是地学研究中的重要参数，我们在阅读文献时常常接触到许多这方面的术语和信息。然而，由于不同的用途和定义，时间尺度在可靠性和应用对象方面是有差别的。因此，了解各种时间尺度和年龄十分有必要，有利于地层学之间的对比和研究。

1时间尺度

时间尺度主要有3种，绝对时间尺度（absolute time scale），相对时间尺度（relative time scale）和数值时间尺度（numerical time scale）。

1.1绝对时间尺度

由绝对年龄组成的时间尺度叫作绝对时间尺度。绝对年龄的时间单位是太阳年（solar year），也有文献称之谓恒星年（siderial year）和天文年（astronomical year）。这种时间尺度的基础是历史或天文事件，或者是树轮年代学的研究（Eckstein等，1984），它们在何时何地都是正确的。十分遗憾的是，这种时间尺度太短了，只有一万年左右，远不能满足地质学的需要。

1.2相对时间尺度

这种时间尺度仅在限定的区域和时间内是正确的。主要是由岩性地层学（如火山灰地层学），生物地层学，古地磁地层学，氧碳同位素地层学，锶同位素地层学等方法所得到的时间尺度。这种时间尺度最好与绝对年龄或物理测年方法一起使用，可扩大其使用范围，不仅局部的对比甚至全球的对比都可做出。

1.3数值时间尺度

数值时间尺度的叫法最不统一，有的文献称之为物理或化学时间尺度，有的文献根据得到年龄的方法称之为同位素或放射性成因的时间尺度等。过去人们常常把放射性同位素方法取得的年龄叫作绝对年龄，这样的定义是不正确的，许多科学家建议改称为数值年龄（numerical age）。由各种物理、化学测年方法得出的数值年龄组成的体系就是数值时间尺度，这是文献中使用最多的一种时间尺度。

大多数数值年龄的测定方法都是物理方法，这种方法的基础仅取决于物质的时间变化，环境因素，特别是温度和压力对其没有影响。这类最主要的过程就是放射性衰变，但是根据这个过程的方法并不能都得到绝对年龄组成绝对时间尺度，因为地球物理和地球化学过程经常使年龄求取的模式复杂化（Geyh,1990）。化学测年的方法较少，其中最具有代表性的是氨基酸外消旋（AAR）方法，化学测年的最大不足是易受温度变化的影响。大多数正确的年代地层学时间尺度都由用物理方法得到的年龄构成。

2年龄（age）

在文献中我们常常可以看到年代（date）和年龄（age）两种术语，在中文这两种术语经常混同使用，其实两者间是有差异的。严格地定义，年代是时间上一个特定点，而年龄则是从现在到过去的一段时间间隔。Colman等（1987）推荐在地质学中使用“年龄”或“年龄估算（age estimate）。而尽量少用“年代”。

2.1绝对年龄（absolute age）

根据树轮年代学和某些保存好的纹泥年代学以及一些古老文明民族历书所得的年龄，可称之为绝对年龄（GEHY,1990）。需要指出的是，有些历书可能有一些年龄缺失，尽管如此，历书所得到的年龄还是可靠的。

2.2模式年龄（model age）

模式年龄表示在一组特定的结构和一些地球化学－地球物理的假设条件下，根据特定的物质性质所得到的年龄（Taylor,1987）。一般说来，由测年方法得到的年龄都是模式年龄，只不过在文献中常常把“模式”省略了。模式年龄的定义决定了它们的局限性，任何一种测年方法都有一定的前提条件，这些条件都是根据物质特性而决定的。

2.3真实年龄（true age）和表观年龄（apparent age）

假若模式年龄的这些假设和前提都得到满足，那么这个年龄就可叫作真实的模式年龄，这样的年龄最接近于绝对年龄。假若不是，那么就可得到表观的模式年龄。

2.4常规年龄（conventional age）

按照公认的国际准则测得的年龄叫作常规年龄。这些年龄是由经典的测定方法所得到的年龄，是所有物理方法测年中最精确的，可以在世界范围内相互对比，也可以和其他测年方法所得到的结果做很好的对比。

以上几种年龄术语常常在文献中出现，除了绝对年龄构成绝对时间尺度外，其他几种年龄都构成我们常用的数值时间尺度。

3测年方法

测年方法有许多种，按照不同的着重点可分成不同的类。本文的分类主要是指物理测年的方法，从国际上一般认为的可靠性程度上分的类。

3.1规范方法（standard method）

这主要是指一些经典方法，对这些方法的原理、假设条件到实验技术国际上已有一致的意见，用这种方法得出的年龄是常规年龄。不同的人对何种测年方法划入此类的看法也不一致，但是K-Ar,Rb-Sr,U-Th-Pb和14C这4种方法是公认的规范方法。也有人把230Th/234U和裂变径迹（FT）方法也归入此类。

3.2常规方法（routine method）

这些方法也是比较可靠的，但是比起规范方法来说还有一定的局限性，有些不一定在世界范围内通用，或者对其一些假设条件还没有得到足够的证实。此类方法有39Ar/40Ar,147Sm/143Nd,10Be,TL,ESR,231Pa/230Th,230Thex,3H/3He,U/He等。

3.3个别情况下研究的方法（indjvidual case study method）

这些方法在个别情况下适用，无论在方法的建立或适用情况方面尚存在一些问题，或正在发展。这类方法有40/40Ca,207Pb/206Pb,26Al,129I,26Al/10Bc,231Pa/235U，光释光（OSL）等。

以上简要介绍了时间尺度、年龄和测年方法方面的有关情况，在实际使用中还是比较复杂的，具体情况具体分析，切忌生搬硬套。用规范方法得出的常规年龄并不是无可挑剔的，比如14C测年是所有物理测年方法中研究最深入，精确度最好的测年方法，它的前提之一是大气中的14C比度在过去几万年内是恒定的。通过与树轮年代学和珊瑚质谱（MS）铀系年龄的对比，证明这一假设基本正确，但并不确切，大气的14C比度在过去1000a里是有些变化，具体表现在与树轮年龄的差异上；再如样品在自然界的污染也是影响14C年龄精确性的一个重要问题。要测得一个真实的年龄并不是一件容易的事，不但要选择适宜的测年方法，还要有好的样品、严密的实验技术和精良的仪器等。14C测年尚且如此，更何况其他测年方法，只不过有些在目前的技术下还没有能够进行深入的研究。实际上我们现在使用的许多数值年龄只能算年龄的估算，由这些年龄组成了各种不同年龄的数值时间尺度。

本文主要根据国外年代学的文献和笔者多年从事测年工作的体会编写的，旨在介绍一些有关方面的术语，对没有时间阅读年代学方面文献的读者也许会有一些帮助，一管之见，其中谬误敬请批评指正。

（海洋地质动态，1993，第9期，6～8页）

首先，我知道楼主一定是DGCC的，而且是选了“自然科学前沿专题”这门课。在此我深表同情。然后，本人貌似拷了老师的PPT，里面正好对此内容有所涉及。最后，把答案奉上，恳请楼主增加悬赏。 地球科学的另一个特点是，地球系统内各种地学过程发生的时间尺度和空间尺度具有极大的差别。 几十亿年至几十万年时间尺度内发生的地学过程，包括地球和生命的起源、生物灭绝、板块构造、造山作用、冰期出现、海陆变迁、成矿作用等重大事件，是传统地学的研究领域。 几十年至几百年时间尺度内的全球变化，则是地球系统科学的主要研究对象。 几年至几小时时间尺度的变化，属于大气、海洋和生物科学的研究范畴。