地学里的“元”“宇”“宙”

作者: 中科院物理所

来源: 中科院地质地球所

发布日期: 2022-05-09 13:00:52

本文介绍了元宇宙的概念及其在地学中的应用,详细阐述了地质年代单位和年代地层单位的划分,以及冥古宙、太古宙、元古宙和显生宙四个宙的定义和特点。

元宇宙一词最早见于美国科幻作家尼尔·斯蒂芬森于1992年所著的小说《雪崩》一书中,代表一种虚拟世界,现实世界的人们可以在元宇宙里找到自己的化身。从这个意义引申出去,今天的元宇宙是一种利用科技手段进行连接与创造、与现实世界映射和交互的虚拟世界,是一种具备新型社会体系的数字生活空间。

作为经济学术语的元宇宙,也存在于地学中。地学术语中不乏“元”、“宇”、“宙”的身影。在介绍地学中的“元”、“宇”、“宙”之前,让我们先来了解一下地质历史中特定时间间隔形成的所有地质记录(成层或者非成层岩石)的度量单位——年代地层单位以及形成这些地质记录的地质时间单位——地质年代单位。

地质年代单位从时间尺度大到小可以分为宙、代、纪、世、期、亚期,相应的年代地层单位可以分为宇、界、系、统、阶、亚阶。地球的地质历史可以分为4个宙:冥古宙、太古宙、元古宙和显生宙,相对应的年代地层单位则为4个宇:冥古宇、太古宇、元古宇和显生宇。

2021年10月28日,全球互联网社交媒体巨头脸书(Facebook)宣布将现有公司改名为“Meta”,公司未来发展聚焦于建立“元宇宙(Metaverse)”。元宇宙概念瞬间被引爆,各大科技公司纷纷推出技术发展规划;各路媒体推波助澜,进行铺天盖地的宣传;资本也摩拳擦掌,跃跃欲试。

在正式介绍主角之前,让我们先来看看地质学里最大的地质年代单位——宙(Eon)。

Eon一词为Aeon的美式和澳式英语拼写。Aeon源自希腊语ὁ αἰών (ho aion)、αἰϝών (aiwon)的拉丁文转写,意为很长的时期、永世、万古。美国地质学家H. S. Williams于1901年提出Eon这个概念来作为最长的地质年代单位。

但是Eon的使用频率并不是很高,美国地质学家A. H. Sutton在1940年的著作中就指出Eon并非一个正式的地质年代单位,也有学者使用Era来作为最长的地质年代单位。

自20世纪50年代以来,Eon的使用越来越广泛,正式成为最大的地质年代单位。Eon最早于1962年由黄汲清先生引入我国。黄老将其音译为“伊翁”。

后来尹赞勋先生借鉴我国古籍《尸子》提出的“四方上下曰宇,往古今来曰宙”和《淮南子·齐俗训》提出的“往古来今谓之宙,四方上下谓之宇”等概念,指出宙可以表示无限的时间,宇表示无限的空间。宙与Eon的概念颇为相似。因此,尹老将Eon意译为宙。而Eon对应的年代地层单位Eonothem则被意译为宇。

对于漫长的地质历史,美国地质学家G. H. Chadwick根据是否有显著的化石记录将其分为两阶段,分别为Cryptozoic和Phanerozoic。其中Cryptozoic里的crypto源自希腊语κρυπτός(kryptos),意为隐藏的;zoic源自希腊语ζωνών(zoon),意为动物。

Phanerozoic里的phanero源自希腊语φανερός(phaneros),意为可见的或显著的。

后来随着越来越多前显生宙生命活动痕迹的发现,学界发现之前认为毫无生机的隐生宙已经在孕育地球的生命了。因此进入20世纪后半叶,美国地质学家P. Cloud将地质历史一分为四:原来的隐生宙从老到新分为冥古宙、太古宙和元古宙,再加上显生宙;相应的年代地层单位为冥古宇、太古宇、元古宇和显生宇。Cloud的方案后来经过修改,最终成为今天我们所见到的国际年代地层表。

冥古宙(Hadean Eon,45.6亿年至40亿年前)是地质历史的第1个宙,长达5亿多年,由Cloud于1972年命名,源自希腊语ᾍδης,即希腊神话中的冥王哈迪斯,意指地球形成之初是如何的原始。而该时期的所有地层则属于冥古宇。

太古宙(Archean Eon,40亿年至25亿年前)是地质历史的第2个宙,由美国地质学家和动物学家James Dwight Dana于1872年命名,源自希腊语αρχή,意为开始、起源。太古宙自老到新分为始太古代、古太古代、中太古代和新太古代4个代。相应地,太古宇分为始太古界、古太古界、中太古界和新太古界4个界。

元古宙(Proterozoic Eon,25亿年至5亿3880万年前)是地质历史的第3个宙,由美国地质学家S. F. Emmons于1888年命名,其中的Protero源自希腊语Πρωτο,意为原始。元古宙自老到新分为古元古代、中元古代和新元古代3个代。相应地,元古宇分为古元古界、中元古界和新元古界3个界。

显生宙(Phanerozoic Eon,5亿3880万年至今)是地质历史的第4个宙,自老到新分为古生代、中生代和新生代3个代,我们现在就生活在新生代。相应地,显生宇可以分为古生界、中生界和新生界3个界。

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