分类:全 站  |  新闻  |  通知公告  |  重大计划  |  工作动态  |  队伍建设  |  关于我们  |  互动  |  图 片  |  视 频 查询到3条相关结果,系统用时0.013秒。

查询时间:时间不限

  • 时间范围


查询范围:标题+正文

排序方式:按相关度排序

相关搜索

检索范围:

    古元古代是地史上重大地质构造转变时期之一,也是第一个重要成矿期

    瓦尔巴拉超大陆是一个理论上曾经存在的超大陆,自38亿年前开始形成,31亿年前成形,28亿年前分裂。

    前寒武纪地质年表

    今年世界地球日的主题是“珍惜自然资源呵护美丽国土——讲好我们的地球故事”。那么,对于“生物大爆发”之前远古时代的地球,你又知道多少?今天,就让我们请来一位研究前寒武纪50多年的地质专家——来自中国地质调查局天津地质调查中心的沈保丰研究员,请他讲讲从46亿年前地球诞生到距今5.41亿年寒武纪开始近40亿年的漫长时光中,地球经历了哪些重大地质事件。

    1 前寒武纪涵盖40亿年的地球时光,分为冥古宙、太古宙、元古宙三个地质时代

    记者:说起寒武纪,人们会想到地球历史上第一次生物大爆发,大量且门类众多的海生无脊椎动物在几百万年的很短时间内“突然”地出现了。从此,地球逐渐成了一个生机勃勃、丰富多彩的“生命家园”。那么在之前的前寒武纪时期,地球又经历了怎样的演化过程?

    沈保丰:地球的年龄是45.68亿岁,以5.41 亿年的寒武纪为界,之前约40 亿年的地质时代称为前寒武纪。

    前寒武纪又分为冥古宙、太古宙与元古宙三个地质时代,是陆壳形成、生长、壳幔圈层分异耦合并形成稳定陆块的重要阶段。应该说,在这个漫长的时间尺度上,地球发生了一系列决定地球命运的地质大事件。揭示这些事件的性质和过程,对于理解行星演化、大陆的聚合与漂移、矿产资源的形成、生命的演变,以及地球未来的发展都具有重要意义。

    记者:但以往人们了解得并不多。

    沈保丰:的确。尽管它占据了地球生长期近87.7%的时间,但人们对这段时期的了解相当少。这是因为前寒武纪少有化石记录,且岩石已严重变质,不是已经破坏侵蚀,就是埋藏在显生宙地层之下。

    目前,已知地球上地壳的最古老物质记录,是澳大利亚杰克山太古宙沉积砾岩中的碎屑锆石,它的年龄大约是44亿多年。

    2 冥古宙的“黑暗地球”,经历了由天文行星演化到地质演化的质变

    记者:地球形成的初始阶段是没有地壳的?

    沈保丰:早期地球经历了由天文行星演化到地质演化的质变。

    在冥古宙,即距今45.68亿年到40.3亿年,早期地球经历了一段“黑暗时代”,那是一段没有岩石记录的时期。

    冥古宙又可分为混沌代和杰克山代或锆石代两个代,其分界线为44.04亿年。混沌代主要是太阳系及其早期地球等行星形成及演化时期,其间包括太阳系的形成、早期地球的增生、金属地核和硅酸盐地幔形成、月球的形成、一颗“火星大小”的行星撞击等天文行星演化事件。

    距今44.04亿年左右,地球就进入到地质发展时期。在这一时期内,有原始地壳和原始地核起源,初始地幔、水、大气圈和海洋的形成,陆壳、洋壳及生命起源等重大地质发展问题,都需要人类进一步去认识和研究。

    早期地球的研究是当今地球科学研究的热点和难点,因为有关近似火星大小的天体大撞击、全球岩浆海、地幔翻转、陆壳起源、生命出现等大事件都发生在这一时期。但因为在这时期保存的记录极少,又很难得出较完整的结论。因而人类对早期地球的认识程度极低。

    从地质角度对早期地球的研究、获取相关信息的途径,其中对冥古宙碎屑锆石包含信息的研究尤为重要。

    记者:人类都在哪里发现过冥古宙碎屑锆石?

    沈保丰:保存较好的地点是西澳的Mt. Narryer、Jack Hills和Maynard。Mt. Narryer的碎屑锆石年龄为41.5亿年及42亿年;Jack Hills为44.04±0.08亿年,是全球最老的碎屑锆石年龄。

    在中国大陆的西藏三江造山系中的喜马拉雅地块、北羌塘地块、北秦岭西端、北祁连走廊带、天山的东准噶尔和华夏造山系等7个地点,也发现了早于40亿年的碎屑锆石,其中有4个大于40.3亿年,3个接近4亿年。

    3 太古宙是陆核形成、陆壳巨量堆积、许多矿产形成的重要时期

    沈保丰:太古宙是陆核形成、陆壳巨量堆积、高度还原性水圈、大气圈和铁、金、铜、锌矿产形成的重要时期。

    太古宙是陆核和陆壳巨量堆积时期。根据已有的地质资料,地球陆壳的80%~90%是在早前寒武纪形成的,绝大多数形成于太古宙中的中—新太古代。全球陆壳的巨量增生在29亿~27亿年,主要的岩石类型是高钠的长英质片麻岩,其次是镁铁质—超镁铁质火山岩。据推测,陆壳增生与超级地幔柱事件有关。

    太古宙地幔热对流循环剧烈,构造活跃,火山活动速率较大,这有利于早期大陆物质大量产生,并漂浮于紊流状态的地幔之上。随着地球冷却,原始大陆固结为一些小陆块。依据南非卡普瓦尔和澳大利亚皮尔巴拉克拉通的年代学和古地磁研究,在33亿年左右,甚至可早到36亿年,可能有一些陆块增生并形成地球上第一个构造上更稳定的瓦尔巴拉超大陆。有专家提出,在太古宙末期,27亿年左右或25亿年,可能存在一个肯洛兰超大陆。约24亿年左右,肯洛兰超大陆开始裂解,形成了一系列的大规模放射状基性岩墙群,在23亿年左右形成了古元古代冰川事件。

    记者:太古宙已经开始形成矿产资源?

    沈保丰:太古宙形成的大量绿岩带中有着明显的成矿作用。

    根据其规模、形态、形成时代、岩石组合、变质程度以及成矿作用等方面的差别,全球的绿岩带可分为4种类型:巴伯顿型(35亿~33亿年),形成时代较老,主要矿产有金、铁、铬和少量镍;苏必利尔型(27亿~26亿年),主要矿产有铜、锌、金、铁和少量镍;伊尔岗型(27亿~26亿年),产出的矿产有铜、镍、金、铁等;达瓦尔型(26亿~23亿年),与之有关的矿产有金、铁、锰等。

    4 距今26亿~25亿年间,华北陆块发生了一次大氧化事件

    记者:现在的中国大陆在太古宙时期经历了怎样的变迁?

    沈保丰:太古宙地层在中国大陆出露面积为7.4万平方公里。中国大陆主要有三个陆块区,分别是华北、塔里木和扬子。其中,以华北陆块面积最大,变质基底分布范围最广,时代跨度最长——从略大于38亿年到18亿年。

    作为中国最大的陆块,华北陆块的面积约30万平方千米。尽管与世界上其他陆块(克拉通)相比,它的面积不算大,但它不仅具有超过38亿年的漫长地质历史,而且经历了复杂的构造岩浆热事件叠加和改造,记录了几乎所有地球早期的发展的重大地质构造事件。

    在26亿~25亿年,华北陆块是陆壳巨量堆积的高峰期。由于陆壳巨量堆积引起由缺氧到富氧的地球环境的剧变,构造体制重大转折,同时导致了元素的巨量迁移、重新分配和成矿。

    一个有趣的现象是:华北陆块大约30万平方千米面积上,在26亿~25亿年间忽然大规模地形成了几千个规模大小不等的氧化物相条带状铁建造(BIF)型铁矿床,累计查明资源储量已达335.36亿吨,占全国铁矿总资源储量46%。这种在一个不是很大的地区集中产出几千个矿床和矿点,并呈氧化物相条带状铁建造的铁矿床产出,在全球很少见,华北陆块可能是唯一的地区。这也说明在新太古代26亿~25亿年时,华北陆块发生了一次大氧化事件。

    记者:铁矿床的形成与氧化有什么关系?

    沈保丰:铁是变价元素,在自然界有Fe2+和Fe3+两种离子存在。氧化环境中铁呈Fe3+状态存在,Fe3+的迁移能力极小。还原环境中铁以Fe2+状态存在,形成Fe(OH)2、FeCO3、FeCl2等化合物。因而氧化环境有利于铁的沉淀,还原环境有利于铁的迁移。即:在酸性环境下,铁的还原作用增强,促使二价铁被溶解到溶液中去;在碱性环境下,铁的氧化作用增强,促使三价铁从溶液中沉淀下来。

    在华北陆块在26亿年之前,由于强烈的火山和洋底的喷流作用,大气圈和海盆基本是处于强酸性和强还原的环境,在盆地中大量的铁呈二价离子、氢氧化铁或其他络合物形式存在海盆中。在26亿~25亿年由于处于氧化环境,Fe2+便从溶液中沉淀下来,形成了大量的铁矿。

    5 古元古代是地史上重大地质构造转变时期之一,也是第一个重要成矿期

    沈保丰:古元古代是地史上重大地质构造转变时期之一。在此期间,发生了古元古代初超大陆裂解、大量基性岩墙(席)侵位、大量巨厚被动陆缘型沉积建造、大陆壳的快速生长、俯冲—碰撞造山作用的首次出现等。同时,这一时期构造体制发生了本质的变化,由太古宙全活动体制转换为活动带和稳定地块并存的构造格局。出现不同规模、不同构造性质的活动带、裂陷槽、岛弧带、活动大陆边缘、被动大陆边缘等。

    记者:全球古元古代大致发生了哪些重大地质事件?

    沈保丰:24.2亿~22.5亿年在古元古代初期,发育有广泛的冰川活动,产生了全球性的地幔慢速下沉和大气圈的氧化。

    这个时期的古老冰川活动被称为休伦冰川活动。它紧随在肯洛兰超大陆破裂、大氧化事件在全球广布条带状铁建造之后。在24.2亿~22.5亿年全球岩浆活动寂静期之后,从22.5亿~20.6亿年岩浆活动重新活跃,出现以玄武质岩浆活动为代表的全球事件。古元古代中期,也是磷矿产生的重要时期。

    20.6亿~17.8亿年是地球历史上重要的地壳生长期,世界上最大镁铁—超铁镁质层状侵入体以及南非含大量矿产的大规模基性布什维尔德岩浆岩省,就产生于这一时间。这一全球的构造事件还导致了哥伦比亚超大陆在距今18亿年时的形成。

    此时的华北陆块也发生了与超大陆形成有关的造山事件。大量丰富的地质记录证实,在古元古代末18.5亿年完成了最后一次前寒武纪聚合造山和变质作用,完全固结成为一个整体的刚性克拉通。在古元古代末,经吕梁运动,华北、塔里木、华南等古大陆相联,组成一个统一的中国古大陆的结晶基底。

    全球哥伦比亚超大陆形成后,从17. 8亿年开始陆续进入裂解期,形成裂谷盆地和被动陆缘盆地。

    古元古代也是地史上第一次十分重要的成矿期。它以矿种多、成矿规模大、矿床类型复杂著称。比如中国就有大量这一阶段因古大陆裂解离散-造山而产生的矿产,构成了铁、铜、铅锌、金、硼、菱镁矿、滑石、金红石等矿床成矿带和成矿系列。

    6 “雪球地球事件”之后,温室效应导致地球变暖,元古宙进入尾声,显生宙拉开序幕

    记者:从您的讲述来看,早期地球虽然没有大量生物出现,但故事也是惊心动魄。

    沈保丰:的确非常精彩。

    17.8亿~8.5亿年是地球演化过程中相对稳定期,以硫化物发育的深海洋、疑源类的缓慢演化、哥伦比亚超大陆的解体和距今11亿~9 亿年罗迪尼亚超大陆的汇聚为主要特色。

    8.5亿~5.41亿年是地史中由隐生宙向显生宙过渡的重要阶段,也是生命演化最关键的时期。在这时期的开始阶段,即从7.7亿年开始,地球进入了元古宙第二次环境剧变阶段,广泛发生低纬度冰川,整个地球覆盖着冰雪,形成一个雪球,称为“雪球地球事件”。

    记者:“雪球地球”?连赤道也被冰雪覆盖吗?

    沈保丰:当然。全球年平均气温低达-50C°,海洋表面冰层达到1000米厚。整个地球成为一个雪球。

    这也是元古宙休伦冰期后的第二次全球冰雪时期。

    在新元古代中期,罗迪尼亚超大陆裂解。在这一时期,地球构造运动加强,广泛形成陆内裂谷,同时引起大规模风化剥蚀和沉积作用,使大气中CO2的消耗量大大超过火山喷发释放的CO2量,并出现“冰室效应”:全球气温迅速降低,首先在地球两极的海洋上形成冰盖,随着冰盖面积的扩大,冰面对阳光反射增大,加速了地球表面的气温下降,直至全球冰冻,形成“雪球地球”景观。

    不过,有一句话叫物极必反。由于温度极低,水文循环基本停滞,几乎没有降水作用,消耗CO2的化学循环基本停止。但同时,地球上的岩浆作用依然活跃,火山喷发释放出大量的CO2,且不断增加。经过上千万年的日积月累,大气中的CO2终于达到了一个足够高的浓度,便又产生了强大的温室效应。之后,地球迅速变暖,冰雪大片消融,最终出现了另一极端——解冻加速,一场酷热随之而来。

    随之而来的还有生物界的蓬勃孕育。6.35 亿年,埃迪卡拉纪开始,埃迪卡拉动物群首现,至5.41亿年寒武纪生物大爆发,元古宙结束,显生宙拉开序幕。

    7 元古宙是多种矿种大型、超大型矿床形成的高峰期,中国至少有该时期形成的超大型矿床40余处

    记者:看来,中—新元古代是地球演化历史上最重大的变革时期之一,为之后地球成为丰富多彩的生物家园奠定了地质基础和气候基础。

    沈保丰:我今年83岁,是从1964年开始研究前寒武纪矿床。我想要告诉大家的是,地球演化和环境变化也与成矿作用息息相关。如,“雪球地球事件”为我国的华南地区留下了大量的铁矿、锰矿和磷矿,特别是锰和磷,规模很大,品位很高。

    记者:那么,我国前寒武纪矿床主要有哪些矿种?

    沈保丰:中国前寒武纪超大陆旋回与成矿作用关系十分密切,我们曾提出,中国前寒武纪大规模成矿作用的主要控制因素是大地构造背景和大型地质构造环境。我国前寒武纪有包括铁、铜、镍、锌、稀土、金、磷等矿种在内的14个矿种产出超大型和特大型矿床,其中超大型矿床40多处、特大型30多处。

    记者:有哪些是我们现在熟知的大矿?能举个例子吗?

    沈保丰:比如白云鄂博。

    记者:我们知道位于内蒙古的白云鄂博矿赋存着大量稀土,在我国乃至世界稀土工业占据举足轻重的地位。它也是在前寒武纪哪个阶段形成的?

    沈保丰:白云鄂博稀土、铌、铁矿床是我国中元古代一个世界级的巨型矿床。初期,我国开发白云鄂博是开采铁矿石,后来才发现并应用其中的稀土、铌等重要矿产资源。

    如果说中国稀土的资源储量约为世界稀土资源储量一半,其中白云鄂博稀土资源储量就能占到全国稀土资源储量的近九成。如今,人们已在矿区内已发现73种元素,构成160种矿物,有综合利用价值的矿产达26种,除稀土之外,铌、钍资源储量都占世界第二位。

    白云鄂博矿床有着复杂的形成历史。

    据研究,白云鄂博矿床有两次成矿期,是早期中元古代以铁-铌-稀土矿为主的岩浆型和晚期加里东期为铌—稀土矿热液叠加而形成的多成因、复合型的叠生矿床。

    在中元古代早期,大约17.5亿年左右,随着全球哥伦比亚超大陆的裂解,太古宙的华北陆块也开始裂解,形成白云鄂博裂谷,并在裂谷中沉积了白云鄂博地层及有关岩浆岩。在14亿~12亿年,这里火成碳酸岩呈岩床或似层状体和岩墙侵位。就在火成碳酸岩岩浆熔离过程中,形成了岩浆期的稀土—铌—铁矿床。这也是白云鄂博的主矿化期。

    在5亿年~4亿年加里东期,这里又叠加了一期构造热事件,形成了第二期稀土、铌热液矿脉。它们也是地壳深部物质部分熔融的产物。

    沈保丰:总的来说,前寒武纪中的元古宙是多种矿种大型、超大型矿床形成的高峰期。除了白云鄂博超大型稀土—铌—铁矿床外,中国此时形成的知名矿床还有:内蒙古东升庙超大型硫铁—铅—锌矿床、甘肃金川超大型铜镍矿床、海南石碌超大型铁矿床、贵州松桃西溪堡(普觉)超大型锰矿床、贵州松桃道坨超大型锰矿床、贵州开阳超大型磷矿床、贵州瓮安超大型磷矿床、黑龙江柳毛超大型石墨矿床、黑龙江云山超大型石墨矿床等。

    记者:大自然的奥秘真是太多了。谢谢您为我们分享了一段有关早期地球的精彩故事。

    专家出镜

    沈保丰,研究员、博士生导师。1959年毕业于前苏联乌克兰顿涅茨克工业大学地质系,曾任原地矿部天津地质矿产研究所所长(现为天津地质调查中心)。50多年来,主要从事矿床、前寒武纪地质、区城成矿规律和成矿预测研究,专长前寒武纪成矿作用;先后发表论文100多篇,出版专著14部;曾获国家科技进步奖、省部级科技或果奖等多项,1992年起享受国务院特殊津贴等。

    回望前寒武纪
    所在单位:中国地质科学院地质研究所
    完成人员:刘鹏举,陈寿铭,李猛(现工作单位在西安地调中心),尹崇玉
    项目来源:中国地质调查局,国家自然基金

    主要进展

      埃迪卡拉纪是隐生宙的最后一段地质历史时期,也是从“雪球地球”至“寒武纪生物大爆发”期间地质历史上的一个重要转折时期。因此,有关埃迪卡拉纪古生物学及地层学研究,一直是当今国际地学领域的研究热点之一。华南三峡地区是我国埃迪卡拉(震旦)系发育最为经典的地区,也是竞争埃迪卡拉系内部年代地层界线层型剖面最有竞争力的地区之一,课题组通过多年研究,最近以专著形式在美国Journal of Paleontology杂志上(见附图),系统报道了对三峡地区埃迪卡拉(震旦)纪微体古生物学的最新研究成果,同时在国际著名刊物Procambrian Research报道了有关生物地层和年代地层划分方面的建议。成果主要包括三部分:(1)通过对采自三峡地区埃迪卡拉系数千片燧石结核薄片的观察,发现大量以大型具刺疑源类为主的微体化石,共系统描述了90多个微体化石属种,其中包含3个新属、40个新种和2个合并种;同时,还对3个老种进行了修订,这一成果不但极大地丰富了埃迪卡拉纪微体古生物群面貌,而且也进一步理清了埃迪卡拉系陡山沱组大型带刺疑源类的系统分类,对于埃迪卡拉系的生物地层对比及早期生物演化研究具有重要的意义。(2)根据多条剖面上微体化石的地层分布特征,在三峡地区建立了两个疑源类化石组合,即下部的Tianzhushania spinosa组合和上部的Hocosphaeridiumanozos-H. scaberfacium-T. conoideum组合,而通过生物地层的对比研究,进一步提出上组合可与澳大利亚、欧洲板块东部和西伯利亚板块上的埃迪卡拉(震旦)纪疑源类组合相对比、而下组合在上述大陆缺失,这一观点的提出,不但解决了长期以来一直令人困惑的三峡地区与澳大利亚等地在埃迪卡拉纪疑源类化石组合对比中存在的问题,同时也表明我国峡东地区发育的埃迪卡拉纪微体化石序列最完善,为国际埃迪卡拉(震旦)纪年代地层划分提供了重要的生物地层依据。(3)提出以生物演化阶段为基础、以碳稳定同位素组成的重要变化界面为标志,对埃迪卡拉纪进行年代地层划分的设想,并对三峡地区几个具有潜在界线层型意义的剖面进行了详细的探讨。


    首次在华南埃迪卡拉系发现的几种微体化石类型


    专著封面
    1-4 中国埃迪卡拉(震旦)纪微体化石组合特征及地层...

    煤炭发电站排放污染物

    1957年美国内华达州原子弹爆炸

    白垩纪恐龙时代

    国际年代地层表

    编者按 近日,一些科学家投票选出了一个新的地质年代——人类世,以此表明人类对地球做出的深刻改变。由34名成员组成的人类世工作组(AWG)做出的这一决定,标志着正式定义一个新的地质年代的工作迈出了重要一步。为什么要划分人类世?人类世始于何时?“金钉子”将选在哪里?……本版带您一起了解。

    事件

    地球进入“人类世”

    近日,人类世工作组(AWG)的科学家投票决定,地球已进入新地质时代——“人类世”,并指出20世纪中叶是“人类世”的起点。人类活动已经对地球造成了重大影响,甚至可能改变地球的演化方向。科学家们是在审阅了现有证据之后,投票赞成将我们所处的时代划分为一个新的地质时代——人类世。

    自从十多年前这个术语首次被正式提出以来,专家们一直为此进行激烈的争论。人类世工作组(AWG)确定,人类对地球产生了如此深远的影响,这一说法是有理有据的。国际地层委员会旗下的第四纪地层学小组委员会于2009年设立人类世工作组,该工作组负责考察和界定“人类世”,共有34名地质学、考古学、生物学、海洋学、气候学等多种学科专家参与,由英国莱斯特大学的简·扎拉斯维奇担任主席。

    国际地层委员会(ICS)尚未批准这个新术语,但AWG将在2021年之前向ICS提交一份正式提案,以正式定义我们当前的时代。

    AWG是由第四纪地层小组委员会建立的,该小组委员会是国际地层委员会的一部分。在这次投票中,AWG的29名成员支持人类世的定义,并投票赞成以20世纪中期作为人类世的起点——当时迅速增长的人口加快了工业生产、农用化学品使用和其他人类活动的步伐。与此同时,第一次原子弹爆炸产生的放射性尘埃在地球上飘荡,它们随后嵌入沉积物和冰川中,成为地质记录的一部分。

    此次投票的结果并不让人感到惊讶,因为它只是巩固了2016年在南非开普敦召开的国际地质大会上的非正式投票结果。但这一结果鼓舞着科学家尽快找到代表全新世结束和一个由人类活动塑造的新地质年代开始的地质标记。

    一旦AWG提出正式建议,国际地层委员会的其他几个小组将对其进行审议。如果获得通过,那么将由国际地质科学联合会下属执行委员会作出最后的审批。

    释疑

    1 什么是“人类世”

    “人类世”这个概念最早由诺贝尔化学奖得主、荷兰大气化学家保罗·克鲁岑于2000年提出。他认为,地球已告别1.17万年前开始的地质年代“全新世”,快速增长的人口和经济发展对全球环境造成巨大影响,人类活动对地球的改变足以开创一个新的地质年代。

    2002年,《自然》杂志发表了他的文章《人类地理学》。在这篇文章中,保罗·克鲁岑正式提出“人类世”的概念,并对“人类世”一词给出了具体阐释:“自1784年瓦特发明蒸汽机以来,人类的作用越来越成为一个重要的地质营力;全新世已经结束,当今的地球已进入一个人类主导的新的地球地质时代——人类世。”

    “人类世”概念的核心在于,人类活动对地球的影响已经大大超过了自然变化的影响,尤其是自工业革命以来,人类在土地利用、建坝挖河、水资源利用等方面极大地改变了地球的面貌和环境。更为重要的是,人类活动改变了大气成分,化石燃料的巨量燃烧造成大气中温室气体浓度飙升,改变了气候变化的方式,地球的历史演变自此进入了全新的阶段。

    2008年,英国地质学家、莱斯特大学地质学教授扎拉斯维奇和他的团队发表提案,论定地球已经进入“人类世”。

    2011年5月,约20名诺贝尔奖得主向联合国提交《斯德哥尔摩备忘录》,建议将人类现在所处地质年代改为人类世。

    2016年8月29日,第35届国际地质大会在南非召开,会议正式通过“人类纪”“人类世”和“人类期”的概念。

    2 为什么要划分“人类世”

    保罗·克鲁岑认为,人类活动对地球的影响足以开创一个新的地质时代。从工业革命开始,人类活动的影响已经大大超过了自然变化的影响,并且这种影响在未来数万年依旧会持续。因此,有必要专门划分出一个地质历史时期,来看待人类对地球环境重大且持续的改变。

    在过去的300年间,地球面貌发生了翻天覆地的变化。全球人口增长了10倍以上,克鲁岑在2002年发表文章的时候,全球人口为60亿左右,而到2018年初,全球人口已经飙升到了74.4亿以上。因为化石燃料燃烧引起大气中温室气体增加,2002年,大气中的二氧化碳浓度达到370ppm(百万分之一浓度),比工业革命前高30%;到2018年中期,大气中的二氧化碳浓度达到410ppm以上,这比工业革命前高了45%以上,比过去80万年中的任何时候都高,甚至是过去300万~500万年以来的最高值。

    “‘人类’本身已经变成了一个地质过程。”英国地质调查局的地质学家科林·沃特斯说,“塑造地球的主要地质力量——它不再是河流、冰或风了,而是人类。”

    2008年,英国地质学家扎拉斯维奇认为已正式进入了人类世。第四纪地层学小组委员会网站发布的文章指出,与“人类世”相关联的现象包括,生物栖息地减少,全球气候变暖,混凝土、塑料等物质出现……这些变化将存留千年或更久,它们正在改变地球系统。

    3 “人类世”始于何时

    关于“人类世”的起始时间,科学界存在不同的观点,其中最早的日期是1万年前的农业革命。而克鲁岑把人类世的起始地质年代精确定为1784年,即从瓦特改良蒸汽机开始。

    2016年,《科学》杂志发表综述《人类世在功能上和地层上与全新世截然不同》,来自英国地质调查局的科林·沃特斯等人依据大量数据,提出人类世应该被认作是一个新的地质时间单位,其开始的时间应该为20世纪中期,即1950年左右,当时核能时代开始、人口膨胀、工业急剧发展、矿产和能源加快使用。人类活动给地球留下了无处不在而且持久的印记,与之前的全新世截然可分。

    大多数支持人类世命名的科学家更倾向于以1945年为起点。由于20世纪中叶人口的快速增长及工业化消耗了更多的自然资源并产生了更多的温室气体,标志着人类对地球物种的影响“大加速”。

    AWG大多数成员认为,20世纪中期是“人类世”的起点,当时迅速增长的人口加快了工业生产、农用化学品使用和其他人类活动的步伐。不过,有4名AWG成员不赞同这一观点。AWG的4名成员投票反对将人类世定为新地质年代的想法。他们反对工作组试图在全球地质记录中找到一个单一明确信号的做法,认为应该承认人类从史前农业开始便对地球产生了渐进性的影响。

    英国莱斯特大学考古学家、AWG成员埃奇沃思说:“地层证据压倒性地表明,这是一个跨越时间的人类世,它有多个起点,而不是一个单一的起点时间。”他认为,仅仅根据放射性核素信号来命名一个新的地质年代,“阻碍而不是促进了对人类参与的地球系统变化的科学理解”。

    尽管围绕着人类世的概念还有很多学术争议,但是人类世的概念深刻影响了全球各界看待世界的方式。我国“黄土学之父”、已故著名地质学家刘东生院士指出:“人类世的提出是一个值得考虑的问题,因为它不仅是一个地质学分期的问题,同时还涉及人在自然界的地位的问题和人类认识自己的问题。”

    4 “金钉子”将选在哪里

    人类世要想作为新的地质年代,它就需要具备相应的年代地层,这首先就需要确定边界。AWG的下一步工作重点是确定一个具体的地质标记或“金钉子”,这在技术上被称为全球界线层型剖面和点位(GSSP)。这是一个国际公认的岩层基准点,科学家们用它来定义地质时代之间的边界。

    根据国际地质科学联合会和国际地层委员会规定,“金钉子”是确定和识别全球两个时代地层之间界线的唯一标志。地球上的宙、代、纪、世、期都要由“金钉子”来区分,它一旦在世界某个地方“钉下”,该地点就变成一个地质年代的“国际标准”。现在这个被称为全新世的时代大约始于1.17万年前的最后一个冰河时期的末期。

    AWG列出了10个“金钉子”候选地点,它们可以用来区分全新世和人类世,包括意大利北部的一个洞穴、大堡礁的珊瑚和中国的一个湖泊。他们还在考虑是否使用来自第一次核试验的放射性碎片痕迹来支持他们的主张。目前,许多参与这项工作的科学家正在德国柏林协调未来两年的研究工作,他们希望在正式提案中包含一个单一地点。

    扎拉斯维奇表示,工作组正在考虑是否选择1945年原子弹爆炸至1963年《有限禁止核试验条约》缔结期间产生的放射性核素作为证据。

    “我们需要非常详细地分析每个地点存留的地质信号,并比较所有信号,以判断哪些能最清楚地反映与‘人类世’起始相关的全球变化。鉴于存在多种信号,例如矿物质含量、化学性质、不同种类的化石等,而且它们存在于湖底、极地冰川、热带珊瑚等不同环境中,选定‘金钉子’是一个漫长的过程。”扎拉斯维奇说。

    小知识

    地球地质年代的划分

    地球46亿年历史可分为三大阶段——天文时期:46亿~35亿年,地球上基本未保留这一时期的地质体;隐生宙时期:35亿~6亿年,地质体在部分地区有保留,已有原始生命出现;显生宙时期:6亿年至今,此期地质体遍布全球。

    也因此,地球历史年表中主要是以有地质体的时间来划分的,其中最大的时间单位是宙(eon),宙下是代(era),代下分纪(period),纪下分世(epoch),世下分期(age),期下分时(chron)。以代来划分,新生代是地球历史上最新的一个地质时代,从6400万年前开始一直持续到今天。随着恐龙的灭绝,中生代结束,新生代开始。新生代又分为古近纪、新近纪、第四纪,然后是纪下的七个世:古新世、始新世、渐新世、中新世、上新世、更新世和全新世。

    人类就是在距今约260万年的全新世之时,从灵长目中的猿逐渐完成了从猿到人的演化。过去认为,如果把地球的历史比喻成24小时,人类只存在了3秒。但是,由于发现了更早的人类化石,又把古猿转变为人类始祖的时间向前推进到700万年前。

    当然,人类的出现与进化是第四纪最重要的事件。第四纪可分为更新世(早更新世、中更新世、晚更新世)和全新世。如果现在要划分人类世,就是把第四纪从更新世、全新世延续到了人类世,也是与全新世道别。

    与地球46亿年的历史相比,人类短短300万年的历史犹如“一瞬间”,然而,就在这“一瞬间”,人类已将自己的印记深深“烙”在了这颗蓝色星球上。

    “人类世”来了