浩瀚宇宙中，

我們腳下這顆蔚藍(lán)星球

已跋涉約46億年的漫長(zhǎng)歲月。

4月22日，

第57個(gè)“世界地球日”來臨之際，

探尋地球的過往，

能讓我們更懂得

如何守護(hù)它的明天。

在河北省地質(zhì)博物館，

熙熙攘攘的展廳里，

相較于晶瑩剔透的寶石、

形態(tài)各異的化石，

一塊灰黑相間、

布滿褶皺的條紋巖石

顯得格外低調(diào)。

然而，銘牌上的介紹

卻讓駐足的觀眾驚嘆不已

——“年齡：36.7億年”。

“石頭又沒有樹木的年輪，

如何知道它活了36.7億年？”

這是人們提出最多的疑問。

今天，讓我們一同破譯

這塊石頭的“年齡密碼”，

認(rèn)識(shí)這塊巖石界的“鼻祖”。

測(cè)巖石年齡？

千萬別找“碳-14”幫忙

提到給古物測(cè)年齡，

很多朋友第一反應(yīng)是：

“用碳-14測(cè)年法！”

其實(shí)，這是一個(gè)科普誤區(qū)。

碳-14測(cè)年法

確實(shí)是考古界“神器”，

但它有嚴(yán)格的適用邊界，

僅用于——

曾與大氣處于碳交換平衡

后退出碳循環(huán)的含碳物質(zhì)，

如吸收大氣二氧化碳

進(jìn)行光合作用的植物，

以植物為食物來源的

動(dòng)物和人類，

以及在大氣中或動(dòng)植物體內(nèi)

結(jié)晶形成的碳酸鹽礦物等。

且有效測(cè)年上限

通常不超過5萬年。

對(duì)于動(dòng)輒幾千萬、

甚至幾十億歲的巖石來說，

幾萬年不過是

地球打個(gè)盹的時(shí)間。

要測(cè)算古老巖石的年齡，

地質(zhì)學(xué)家必須在巖石內(nèi)部，

尋找更為長(zhǎng)壽的“天然時(shí)鐘”。

藏在石頭里的“魔法沙漏”

——鋯石晶體

大自然在創(chuàng)造巖石時(shí)，

偷偷在它們體內(nèi)安放了

極其精密的“計(jì)時(shí)器”——

鋯石晶體里的放射性同位素。

這聽起來有些高深，

我們可以把它想象成

一個(gè)“天然的魔法沙漏”。

鋯石

是一種耐高溫、抗腐蝕、

化學(xué)性質(zhì)極其穩(wěn)定的礦物，

被地質(zhì)學(xué)家稱為

“地球的時(shí)間膠囊”。

在巖漿結(jié)晶、

沉積物成巖的過程中，

鋯石會(huì)把鈾元素

“鎖”進(jìn)自己的晶體里，

卻會(huì)極度排斥鉛元素。

也就是說，

一顆剛形成的鋯石晶體里，

富含鈾，而幾乎不含鉛。

從鋯石結(jié)晶的那一刻起，

晶體內(nèi)部不穩(wěn)定的鈾-238，

就會(huì)像沙漏里的沙子一樣，

以極其緩慢且恒定的速度，

衰變成穩(wěn)定的鉛-206。

這個(gè)“漏沙”的速度，

不會(huì)因外界的滄海桑田、

高溫高壓而改變。

鈾-238的半衰期

(即衰變掉一半所需的時(shí)間)

長(zhǎng)達(dá)44.68億年，

幾乎和地球的壽命一樣長(zhǎng)。

地質(zhì)學(xué)家只需要

把石頭里的鋯石提取出來，

用精密儀器測(cè)一測(cè)

晶體里還剩多少鈾、

又產(chǎn)生了多少鉛，

就能通過衰變公式，

精準(zhǔn)算出這塊鋯石的結(jié)晶年齡，

進(jìn)而鎖定巖石的形成時(shí)間。

哪怕是幾十億年的時(shí)光，

也能被精準(zhǔn)測(cè)算出來。

36.7億年！

來自河北的巖石界“鼻祖”

掌握了這套“時(shí)間魔法”，

回看這塊巖石界“鼻祖”，

它來自河北省遷安市

曹莊子、黃柏峪、杏山一帶，

取自我國(guó)正式地層單元

——曹莊巖組，

是一套經(jīng)歷了

高級(jí)變質(zhì)作用的片麻巖。

經(jīng)鋯石U-Pb同位素精密測(cè)年，

這套巖石的原巖形成于

距今約36.7億年，

而巖石中的碎屑鋯石，

更測(cè)出38億年的驚人年齡。

這意味著——

早在38億年前，

華北古陸核就已有了

穩(wěn)定的原始地殼，

而這塊石頭，就是這段

地球初生歷史的直接見證。

36.7億年前的地球是什么樣子？

那時(shí)候，地球剛剛

從熾熱的巖漿海中慢慢冷卻，

地殼極其不穩(wěn)定，

火山噴發(fā)、隕石撞擊是常態(tài)。

沒有恐龍，沒有植物，

空氣中幾乎沒有氧氣，

甚至連最初級(jí)的多細(xì)胞生物

都還沒有誕生，

只有最原始的單細(xì)胞生命，

在原始海洋里艱難繁衍。

在漫長(zhǎng)的歲月中，

地球經(jīng)歷無數(shù)次地殼撕裂、

造山運(yùn)動(dòng)和變質(zhì)作用，

絕大多數(shù)同時(shí)期的原始巖石，

早就被熔化、風(fēng)化

改造得面目全非。

而這塊石頭，

卻在河北遷安地層深處

保存了下來。

放眼全球：

最古老的“石頭”在哪里？

或許有人會(huì)好奇：

這塊片麻巖有36.7億歲，

那地球上

最古老的“石頭”在哪呢？

目前世界發(fā)現(xiàn)的

最古老的完整巖石，

是位于加拿大西北部的

阿卡斯塔片麻巖，

鋯石U-Pb測(cè)年結(jié)果

約為40.3億年，

是地球早期地殼演化的

珍貴實(shí)物記錄。

如果尋找地球上

最古老的固體物質(zhì)，

則要前往澳大利亞西部的

杰克山脈。

科學(xué)家在變質(zhì)礫巖中，

提取到直徑僅零點(diǎn)幾毫米的

鋯石晶體，

測(cè)出44億年的驚人年齡。

這意味著——

在地球剛剛誕生2億年左右，

這些小晶體就已經(jīng)結(jié)晶，

它們是真正見證過

地球“嬰兒期”的活化石。

而在中國(guó)，

目前已知最古老的巖石，

是湖北大別山木子店地區(qū)

38.5億年的花崗片麻巖，

和曹莊巖組一同，

成為研究地球早期歷史的

核心窗口。

一塊巖石，

就是一本無字的地球史書。

這些看似冰冷的“石頭”，

有著令人敬畏的溫度。

在這些巖石界“鼻祖”面前，

人類幾千年的文明史，

甚至連沙漏里的一粒沙

都算不上。

這個(gè)周末，

如果你有空，

不妨走進(jìn)地質(zhì)博物館，

越過那些璀璨的寶石，

去這些灰撲撲的巖石面前

站一站、看一看。

與億萬年的光陰，

進(jìn)行一次靜默的對(duì)話；

透過它們的紋理，

凝望地球深邃又迷人的歷史。

你會(huì)發(fā)現(xiàn)，

那些沉默的肌理、褶皺，

早已替你數(shù)完了

遠(yuǎn)比語言更古老的時(shí)光。

　　學(xué)術(shù)指導(dǎo)：河北省地質(zhì)博物館、地學(xué)研究部主任 王敏

　　作者：王家一 牛琳 李玉素

　　編輯：梁靜

　　審校：魏園

　　責(zé)編：馬學(xué)玲

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