怎么判断石头的年龄(如何判断石头的年龄)

科学家如何判断岩石年龄？

目前，科学家可以选择合适的矿物，利用合理的同位素衰变体系给各式各样的岩石测定年龄。著名的俄国化学家布特列洛夫提出化学上重要的概念——同位素的假设，是测定岩石年龄的重要依据。

地质学家在很长一段时间内，都只能确定不同岩石之间的相对新老关系，而无法精确得知它们的具体年龄，当时采用的研究方法被称为“相对地质年代学”。相对地质年代学主要依靠地层、岩石、古生物和古地磁等研究手段。依据地层层序、沉积构造等特征，辨别哪些岩层形成较早，哪些形成较晚。不同的地层中，保存的生物化石不一样，根据生物的演化顺序，可以辨别地层沉积的先后顺序。

一直到20世纪初，当相对地质年代学走到了瓶颈期时，物理学的大突破为地质学带来了新的曙光–绝对地质年代学诞生。绝对地质年代学本质上就是放射性同位素年代学。岩石和矿物中含有的化学元素中就存在着微量的放射性同位素，如果知道了样品中某种放射性同位素及其衰变产生的新同位素的含量，根据它们的比例和已知的半衰期时间，可借此精确计算出岩石形成的年龄。

目前，地质学家测定岩石年龄经常使用的同位素衰变体系有铀—钍—铅、钐—钕、铷—锶、钾—氩和碳-14等。不同的放射性同位素衰变的时间常数有长有短。比如铀—钍衰变体系的半衰期很长，适合用来测定有数亿年历史的古老岩石；碳-14的半衰期只有5000多年，就被用来测定比较年轻的岩石的年龄。

总之，科学对于我们是非常有帮助的。

如何测试岩石的年龄？

人们已经为地球的历史编出了详细的地质年代表。比如恐龙的最繁盛时代为距今约200百万年前的侏罗纪，灭绝于65百万年前的白垩纪末期，三叶虫的繁盛时期为距今约530百万年前的寒武纪等。这些动物生存的时代是怎么定出来的呢？地球的46亿年历史又是怎么定出来的呢？

地质学家和化学家们发现，当岩石或矿物在一次地质事件中形成时，放射性同位素以一定的形式进入岩石、矿物，之后便不断地衰减，随之蜕变成的子体逐渐增加。所以，通过准确地测定岩石、矿物中放射性同位素母体和子体的含量，就可以根据放射性衰变定律计算出该岩石、矿物的地质年龄。这种年龄测定，称作同位素计时或放射性计时。计时的基本原理就是天然放射性同位素的衰变规律。测定的地质事件或宇宙事件的年龄就是“同位素地质年龄”。

目前，在地学界应用的同位素测定方法比较多，不同的方法有不同的应用范围。比如，由于碳同位素的半衰期相对较短，14C法可测的年龄一般不超过5万年，最大限度是7万年。因此凡是几万年以来曾经在地球生物圈、大气圈和水圈中生存过的含碳生物均可作为样品进行测定，包括动植物的残骸（如木头、木炭、果实、种子、兽皮、象牙等）、含同生有机质的沉积物（泥炭、淤泥等）和土壤、生物碳酸盐（贝壳、珊瑚等）和原生无机碳酸盐（石灰华、苏打、天然碱等）、含碳的古代文化遗物（纸、织物、陶瓷、铁器）等。14C法主要适用于考古学研究。

进行“同位素地质年龄”测定的岩石，必须尽可能地“新鲜”。在有蚀变的岩石内，氩易丢失，所以测出的年代不准确。钾—氩法的最佳测定范围在10万年至10亿年之间，铷—锶法的最佳测定范围为1000万年至1亿年之间，所以这两种方法适用于中—新生代地层的测定；铀—铅法的适应范围在1000万年至10亿年以上，铀—钕法也在2亿年以上。所以，这两种方法较适用于古生代或更古老地层时代的研究。

有了精确的同位素地质年龄，地质学家们就可以编制用来进行地层划分与对比的“地质年代表”了。

早在1911年，年仅21岁的英国地质学家A.霍尔梅斯就提出了用矿物中铀—铅同位素的比值来测定地层年龄的设想。1937年，经过20多年的工作，他发表了世界上第一份具有数字年龄的地质年代表。

第二次世界大战结束后，欧美各国以及苏联的地质学者加强了同位素地质年龄的研究力度。进入20世纪80年代以后，地质年代表发展得很快，目前在国际地学界有影响的地质年代表主要有PTS年表、GTS年表、NDS年表、COSUNA年表和CGR年表等。

值得一提的是，迄今为止，绝大多数“同位素地质年龄”是从火成岩或火山凝灰岩中测定的，而地球上相当多的岩石是沉积岩。所以，这就造成了同位素地质年代学研究的局限性。对于地质学家，尤其是石油地质学家来说，对含有丰富石油与天然气的沉积岩的“同位素年龄”测定，就成为一个极有挑战意义的课题。

如何确定岩石的年龄？

1、相对年代的确定方法

（1）地层学方法（地层层序律：1669年,出生于哥本哈根的斯特诺(Nicolaus Steno,1638-1686)总结出在岩层之间,存在着如下的规律：岩层在形成后,如未受到强烈的地壳运动的影响而颠倒原来的位置,应该是先沉积的在下,后沉积的在上,一层压一层,保持近于水平的状态,延展到远处才渐渐尖灭.地层形成时是水平或近于水平的,先形成的位于下部,后形成的位于其上部.注意：原始产出的上新下老,并非现在野外见到的地层都是上新下老,其中又有后期地壳运的改造.对于后期地壳运动使地层变动（倾斜、倒转）的地层层序可用沉积构造中的层面构造（波痕、泥裂、有痕等）作为“示底构造”恢复顶底后,判断先后顺序.

（2）古生物学方法（化石层序律）：生物演化是由简单到复杂,由低级到高级,生物种属由少到多,而且这种演化和发展是不可逆的.因而,各地质时期所具有的生物种属、类别是不相同的.时代越老,所具有的生物类别越少,生物越低级,构造越简单；时代越新,所具有的生物类别越多,生物越高级,构造越复杂.因此,在时代较老的岩石中保存的生物化石相对较低级,构造较简单；而在时代较新的岩石中保存的生物化石相对较高级,构造较复杂.

（3）构造地质学方法（切割律）：上述两条准则主要适用于确定沉积岩或层状岩石的相对新老关系,但对于呈块状产出的岩浆岩或变质岩则难以运用,因为它们不成层,也不含化石.但是,这些块状岩石常常与层状岩石之间以及它们相互之间存在着相互穿插、切割的关系,这时,它们之间的新老关系依地质体之间的切割律来判定,即较新的地质体总是切割或穿插较老的地质,或者说切割者新、被切割者老.

2、同位素年龄（绝对年龄）的测定

（1）铷-锶法、铀（钍）-铅法：主要用于测定较古老岩石的年龄；

（2）钾-氩法：有效范围大,几乎可以适用于绝大部分地质时间,而且钾是常见元素,许多矿物中都富含钾,因而使钾-氩法的测定难度降低、精确度提高,所以钾-氩法应用最为广泛；

（3）14C法：由于其同位素半衰期短,它一般只适用于5万年以来的年龄测定；

（4）钐-钕法、40Ar-39Ar法：精度高,分辨率强.