张书涵

地层学是什么？

地层学是研究层状岩石形成的先后顺序、地质年代、时空分布规律和形成环境条件及其物理化学性质的地质学分支学科。它的核心目标就是建立地球科学的时间轴。依靠地层学可以尽量准确地还原岩石所处的地质年代，理清地质事件的先后顺序，因而地层学就是这样一个将记录着地球历史的书页—地层，整理并汇编成册的学科。

什么是地质时间轴

地层学之父William Smith于1817年提出了化石层序律，即不同时代的地层含有不同的化石，含有相同化石的地层其时代相同。这条定律在今天看来相当的简洁易懂，但在那个笃信地球是一成不变，生灵自创世之初就不曾毁灭与新生的时代里，这一经验性质的观察迈出了人类揭开地球尘封历史的第一步。

如果地球上的地层只是风平浪静的持续沉积，那么留给我们的就会是四方平整的一本厚重的地史书籍。然而，在地球46亿年的生命之中，地球表面经历了复杂的构造活动和变形，峡谷的张开，山脉的隆起，流星的陨落，海水的褪去……他们将地表的地层支离破碎，弯曲叠覆，因而留给我们的地层，就是这样记录着地球沧海桑田的残卷。所以在很长一段时间里，地层学家的工作就是逐步还原地层所经历过的破碎和扭曲，为他们建立统一的时间标尺，从而形成全球范围时间可以统一的地球往事编年史。

在后来一百多年的时间里，科学家们依据不同地层的化石对比，岩性对比加上后来逐渐发展起来的地磁学、同位素地质年代学、以及地层中的其他地球化学记录，逐步建立起来了全球通用的地质年代以及年代地层单位(详见 国际地层委员会）。时间表述单位为：宙、代、纪、世、期、时；地层表述单位为：宇、界、系、统、阶、带。大家所熟悉的恐龙，就来自于地质年代中的三叠纪、侏罗纪和白垩纪，也统称之为中生代。他们就是在中生界的三叠系、侏罗系和白垩系中挖掘出来的。

然而基于化石的地层对比的时间精度是相当低的，一个全球广度可进行对比的物种，往往存活达数百万年的时间。因而地质学的研究也在很长一段时间里，一直是以百万年为基础单位展开的。

国际地质年代表

高精度地质时间轴的意义

随着计算机的发明与应用，人类的计算力得到了长足的进步，定量化的研究也在各个自然科学领域展开，地层学也走上了定量化的道路。

定量地层学方法CONOP

通过定量地层学来建立高精度地质时间轴在许多领域都能发挥巨大的价值。一方面这意味着更高精度的地质时间尺度，为理解地质事件提供了更好的视角。比如，二叠纪末期发生的显生宙以来地球最大的生物灭绝事件其发生时间从最开始科学界理解的数十个百万年，在定量化的地层研究中逐渐被缩减到了几十万年。同时，定量化的研究也指示出陆地和海洋灭绝的异时性，这让人们对于地质历史时期发生的灭绝事件的剧烈程度以及不同地理范围下的环境影响都有了更新的认识，也为人们时常担心的是否在未来会发生的第六次大灭绝事件提起了更强烈的警示作用。

另一方面高精度地质时间轴的发展让人们可以更精确地了解到不同地层所处的位置和时代。现代社会科技发展的同时，也有着大量原料的消耗，而人们在科研和工业中常使用的大量矿产材料均形成于地质历史时期，即埋藏在地层之中。精细的地层对比可以让人们更准确地确定矿产石油等工业原材料所埋藏的地层层位，从而实现对这些重要资源更有效的挖掘和寻找。

地层古生物数据库OneStratigraphy

南京大学地球科学与工程学院的生物演化与环境科教融合中心由樊隽轩教授领衔，沈树忠院士团队建设的地层古生物数据库OneStratigraphy 旨在囊括全球海量的地层古生物以及地球化学剖面数据，所有数据公开透明，各国科学家均可访问网站并选择下载。该数据库不仅包括了剖面的文字及数字记录，还建设了丰富的地图可视化、古地理坐标重建及古地图重建等功能。地层，这一记载了地球46亿年来沧海桑田、风土变迁的地史残卷，也将被一点点更精细化地修复、拼接和解读。

致谢

本文由自然基金委专项项目-建立全球统一的高精度地质时间轴(42250104)及南京大学创新创业与成果转化工作办公室支持