“數(shù)理化，天地生”

“學(xué)好數(shù)理化，走遍天下都不怕”

諸如此類的句子我們都非常熟悉

01

地球科學(xué)是理解和認(rèn)識(shí)地球的形成演化歷史、資源環(huán)境效應(yīng)、人地關(guān)系基本規(guī)律和其他天體對(duì)地球影響的科學(xué)。地球科學(xué)作為一門與物理學(xué)、化學(xué)、生物學(xué)并列的自然科學(xué)，其實(shí)是由地理學(xué)、地質(zhì)學(xué)、地球化學(xué)、地球物理學(xué)與空間物理學(xué)、大氣科學(xué)和海洋科學(xué)等六大學(xué)科組成的。

在國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)地球科學(xué)部的網(wǎng)頁上，對(duì)地質(zhì)學(xué)的介紹是：地質(zhì)學(xué)是自然科學(xué)體系的重要組成部分，是研究地球（行星）組成、結(jié)構(gòu)、地質(zhì)作用及演化歷史的學(xué)科。地質(zhì)學(xué)不僅要闡明地球（行星）的結(jié)構(gòu)、物質(zhì)組成、控制物質(zhì)循環(huán)的機(jī)制以及由這些物質(zhì)記錄的地球環(huán)境、生命演化及其相互關(guān)系，更要揭示不同圈層的相互作用及耦合機(jī)制，并運(yùn)用地質(zhì)學(xué)知識(shí)查明可供利用的能源、礦產(chǎn)和水資源，揭示地質(zhì)過程、生命演化及其與人類活動(dòng)的關(guān)系，保護(hù)地球環(huán)境，預(yù)防（警）和減輕地質(zhì)災(zāi)害。

由于地質(zhì)學(xué)研究的一個(gè)重要方向是地球與生物的形成、演化歷史，在地球誕生至今45.67億年的歷史長(zhǎng)河中，表達(dá)時(shí)間的單位通常用百萬年、千萬年甚至十億年作為時(shí)間單元。所以，學(xué)過地質(zhì)學(xué)的人，會(huì)對(duì)兩個(gè)時(shí)間單位符號(hào)：Ma（百萬年）和Ga（ 十億年）非常熟悉（在第四紀(jì)地質(zhì)學(xué)中更常用的表達(dá)是ka，即千年），而沒有學(xué)過地質(zhì)學(xué)的人，往往很難一眼看出Ma和Ga是什么意思。

下面舉4個(gè)例子：

國(guó)際頂級(jí)學(xué)術(shù)期刊Nature（《自然》）上的一篇論文標(biāo)題出現(xiàn)“3.95Ga”

地質(zhì)學(xué)領(lǐng)域享有盛譽(yù)的老牌權(quán)威期刊Geology（《地質(zhì)學(xué)》）上的一篇論文標(biāo)題出現(xiàn)“1250Ma”和“20Ma”

國(guó)內(nèi)知名科技期刊《科學(xué)通報(bào)》上一篇論文標(biāo)題出現(xiàn)“1.8Ga”

SCI收錄中文學(xué)術(shù)期刊《巖石學(xué)報(bào)》上一篇論文標(biāo)題出現(xiàn)“95Ma”

由此可見，在現(xiàn)代地質(zhì)學(xué)研究中，使用Ma和Ga已經(jīng)非常普遍了。但是，習(xí)以為常的Ma和Ga這兩個(gè)地質(zhì)時(shí)間單位，它們是什么時(shí)候開始被引入地質(zhì)學(xué)領(lǐng)域的呢？估計(jì)很多人還不一定清楚。

其實(shí)，這與國(guó)際知名的芬蘭地質(zhì)學(xué)家卡勒沃?蘭卡瑪（Kalervo Rankama）教授息息相關(guān)。

1967年5月6日，國(guó)際頂級(jí)學(xué)術(shù)期刊Nature（《自然》）第214卷第634頁發(fā)表了一篇短文，作者是芬蘭赫爾辛基大學(xué)（University of Helsinki）地質(zhì)學(xué)與礦物學(xué)研究所（Institute of Geology and Mineralogy）的Kalervo Rankama（卡勒沃?蘭卡瑪）教授。短文的標(biāo)題是：Megayear and Gigayear: Two Units of Geological Time（百萬年和十億年：兩個(gè)地質(zhì)時(shí)間單位）。

下面是這篇短文的主要內(nèi)容，為便于讀者準(zhǔn)確理解原文，除了作者的中文翻譯之外，還附帶上了英文原文：

Megayear and Gigayear:

Two Units of Geological Time

為了測(cè)量地質(zhì)時(shí)間，也為了指示第四紀(jì)之前礦物和巖石的年齡，地質(zhì)學(xué)家目前使用兩個(gè)時(shí)間單位，即“百萬年”（106年）和“十億年”（109年）。這些時(shí)間單位的縮寫卻是多種多樣的。對(duì)最近出版的一些書籍、專著和研討會(huì)論文集進(jìn)行檢查后，可以發(fā)現(xiàn)存在以下表達(dá)和縮寫：million years，millions of years，106 年，m.y.，m.yr，m.yrs，Myr，106 a，106 y，106 yr，106 years；billion years，b.y.，109 a，109 y，109 yr，109 yrs和109 years。這種縮寫在隕石年代學(xué)中也很常見。在德國(guó)出版物中，“百萬年”則用mio Jahre表達(dá)；在法國(guó)出版物中，“百萬年”通常使用MA，M.A.，m.a.和mA。

For measuring geological time and for indicating the age of minerals and rocks before the Quaternary, geologists are at present using two time units, namely, one million year (106 years) and one “billion” years (109 years). The abbreviations of these units are indeed variable. A check of a number of recently published books, monographs, and symposium volumes produced the following expressions and abbreviations: million years, millions of years, years of 106, m.y., m.yr., m.yrs., Myr, 106 a, 106 y, 106 yr, 106 years; and billion years, b.y., 109 a, 109 y, 109 yr, 109 yrs, and 109 years. Such abbreviations are also current in meteorite chronology. In German publications, mio Jahre and in French works, MA, M.A., m.a., and mA for a million years are customarily used.

有時(shí)人們會(huì)使用“aeon”（或“eon”，宙）這個(gè)名字，而不是“十億”年，特別是在隕石年代學(xué)中。然而，通常來說，一個(gè)“aeon”（宙）是指一段無法估量的漫長(zhǎng)的或無限的時(shí)間。此外，有人建議將“Eon”（宇）用作年代地層學(xué)的單位。因此，新生代（Cenozoic Era）、中生代（Mesozoic Era）和古生代（Palaeozoic Era）被組合成一個(gè)地質(zhì)時(shí)間單位，稱為顯生宙（Phanerozoic Eon）。

Instead of a “billion” years, the name, aeon (or eon), is sometimes used, particularly in meteorite chronology. In normal parlance, however, an aeon refers to an immeasurably long or an indefinite period of time. In addition, it has been proposed that Eon be used as a unit of time stratigraphy. Thus, the Cenozoic Era, the Mesozoic Era, and the Palaeozoic Era are combined into a geological time unit called the Phanerozoic Eon.

本文的目的是根據(jù)國(guó)際純粹與應(yīng)用物理學(xué)聯(lián)合會(huì)（IUPAP）符號(hào)、單位和命名委員會(huì)（SUN委員會(huì)）的建議，提請(qǐng)地質(zhì)學(xué)家注意兩個(gè)非常合適的地質(zhì)時(shí)間單位。這兩個(gè)單位分別是“megayear”（Myr = 106年，百萬年）和“gigayear”（Gyr = 109年，十億年）。它們的名稱和縮寫遵循納秒（nanosecond）、納克（nanogram）、兆電子伏特（megaelectron volt）和吉瓦（gigawatt）等公認(rèn)單位的風(fēng)格，這些單位在物理學(xué)和化學(xué)中很常用。大多數(shù)地質(zhì)學(xué)家可能沒有注意到這種單位名稱的引入。megayear（百萬年）和gigayear（十億年）這兩個(gè)名字使用起來很方便，它們的縮寫很容易書寫和設(shè)置。強(qiáng)烈建議在年代地層學(xué)和地質(zhì)年代學(xué)中使用它們。也許，在放射性碳定年法中，當(dāng)?shù)谒募o(jì)地質(zhì)學(xué)家習(xí)慣了現(xiàn)代物理命名法時(shí)，用“kiloyears”（kyr = 103年）而不是“thousands of years”（幾千年）來表達(dá)并非不可能。

The purpose of this note is to call the attention of geologists to two eminently suitable units of geological time, based on the recommendations of the Commission for Symbols, Units and Nomenclature (SUN Commission) of the International Union of Pure and Applied Physics (IUPAP). These units are the megayear (Myr=106 years) and the gigayear (Gyr=109 years). Their names and abbreviations follow the style of such well established units as the nanosecond, the nanogram, the megaelectron volt, and the gigawatt, which are commonly used in physics and in chemistry. The introduction of such unit names has probably passed unnoticed by most geologists. The names megayear and gigayear are convenient in use, and their abbreviations are easy to write and to set in type. They are strongly recommended for use in chronostratigraphy and in geochronometry. Perhaps, in radiocarbon dating, it would not be impossible speak of kiloyears (kyr=103 years) instead of thousands of years, when Quaternary geologists get used to modern physical nomenclature.

總結(jié)：“沒有什么比時(shí)間更豐富了”。地球的年齡約為4.8 Gyr，而前寒武紀(jì)（Pre-Cambrian）的時(shí)間長(zhǎng)度約為3400 Myr。

To conclude: “Nothing is so plentiful as Time”. The age of the Earth is about 4.8 Gyr and length of Pre-Cambrian time is about 3,400 Myr.

在1998年出版的李文范和宋正海主編的《地球科學(xué)年表》一書中提到，蘭卡瑪（Kalervo Rankama）在“兩個(gè)地質(zhì)時(shí)代單位：百萬年和十億年”一文中，創(chuàng)造了地質(zhì)年表中表示距今（公元1950）數(shù)字年齡的多年術(shù)語：megayear和gigayear。Megayear = (10 6) years = one million years，縮寫為Myr.，即百萬年；gigayear = (10 9) years = one billion years，縮寫為Gyr.，即10億年。現(xiàn)在用annual代替year，縮寫簡(jiǎn)化成Ma和Ga。后來據(jù)此有人又創(chuàng)造ka，代表(10 3)年，即千年（Kiloannual）。 （Rankama, K., Nature, 1967, (214), 634）

“卡勒沃?蘭卡瑪是誰？

Introduction

人物介紹

卡勒沃?蘭卡瑪（Kalervo Rankama，1913.2.22–1995.3.10），芬蘭礦物學(xué)家和地質(zhì)學(xué)家，地質(zhì)教育家，芬蘭在國(guó)際上最著名的地質(zhì)學(xué)家之一。M.C.芬蘭獅勛章獲得者（M C. Decorated commander Order of the Finnish Lion）；1968年獲得捷克斯洛伐克科學(xué)院Frantisek Posepny金獎(jiǎng)；1971年獲得德國(guó)地質(zhì)學(xué)會(huì)Gustav Steinmann獎(jiǎng)?wù)隆?/p>

1971年卡勒沃?蘭卡瑪獲德國(guó)地質(zhì)學(xué)會(huì)Gustav Steinmann獎(jiǎng)的介紹照片

卡勒沃?蘭卡瑪?shù)娜松?jiǎn)歷

1913年

2月22日

01

出生于芬蘭赫爾辛基

1938年

02

在赫爾辛基大學(xué)獲文學(xué)碩士學(xué)位

1944年

03

在赫爾辛基大學(xué)獲得哲學(xué)博士學(xué)位，博士論文是關(guān)于鉭的地球化學(xué)研究

1938

-1946年

04

在芬蘭地質(zhì)調(diào)查局擔(dān)任助理地質(zhì)學(xué)家，致力于開發(fā)地球化學(xué)勘探方法

1945

-1950年

05

任赫爾辛基大學(xué)礦物化學(xué)講師

1950

-1980年

06

任赫爾辛基大學(xué)礦物化學(xué)特聘教授

1980年

07

退休

1960年在瑞典烏普薩拉參加北歐冬季會(huì)議的地質(zhì)學(xué)家合影（右1：蘭卡瑪）

1946-1950年，蘭卡瑪在美國(guó)工作，最初在一家私營(yíng)公司工作了一年，1947-1950年在芝加哥大學(xué)地質(zhì)系工作了三年，擔(dān)任地球化學(xué)研究助理，專攻同位素地質(zhì)學(xué)。此外，他還研究了碳的同位素組成。他在芝加哥大學(xué)建立了一個(gè)光譜化學(xué)實(shí)驗(yàn)室。蘭卡瑪與同事Thure Georg Sahama合作開始了研究和出版活動(dòng)。1950年，蘭卡瑪完成了三年前Sahama編寫的教科書《地球化學(xué)》并將其翻譯成英文（《Geochemistry: A Survey of the Chemistry of the Earth》），它成為該領(lǐng)域的經(jīng)典之作，并被重印多年。

在接下來的幾十年里，蘭卡瑪在該領(lǐng)域出版了其他幾部著作，包括第一本教科書《Isotope Geology》（《同位素地質(zhì)學(xué)》，1954 年出版）。此外，他還使用元素同位素進(jìn)行地球化學(xué)研究。

蘭卡瑪后來特別研究了前寒武紀(jì)基巖的年齡分類。

他曾多次到澳大利亞、新西蘭和南非進(jìn)行研究和演講。他還是澳大利亞新南威爾士大學(xué)客座教授（1965年），阿根廷布宜諾斯艾利斯大學(xué)客座教授（1971年）和加拿大多倫多大學(xué)客座教授（1972年）。

因?yàn)?strong>蘭卡瑪教授對(duì)鉭和鈮的地球化學(xué)做出了重大貢獻(xiàn)，1969 年在剛果民主共和國(guó)基伍（Kivu）地區(qū)發(fā)現(xiàn)的一種含鈮鉭礦物以他的名字命名為Rankamaite。

1971年，他也是第一個(gè)訪問南極的芬蘭人。蘭卡瑪自 1951年起成為芬蘭科學(xué)與文學(xué)學(xué)院的成員。1980年退休時(shí)，他將自己收集的樣本捐贈(zèng)給了赫爾辛基大學(xué)。

作者：劉強(qiáng)/中國(guó)科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所 中國(guó)礦物巖石地球化學(xué)學(xué)會(huì)科普工作委員會(huì)

參考文獻(xiàn)

李文范，宋正海主編. 地球科學(xué)年表. 北京：石油工業(yè)出版社. 1998年，第258頁

美編 | 陳永焱

校對(duì) | 劉 強(qiáng)