2021年10月28日 全球互聯網社交媒體巨頭臉書（Facebook）宣布將現有公司改名為“Meta” 地學裏的“元”“宇”“宙” - 趣味新聞網

2021年10月28日，全球互聯網社交媒體巨頭臉書（ Facebook ）宣布將現有公司改名為“Meta”，公司未來發展聚焦於建立“元宇宙（ Metaverse ）”（圖1）。元宇宙概念瞬間被引爆，各大科技公司紛紛推齣技術發展規劃；各路媒體推波助瀾，進行鋪天蓋地的宣傳；資本也摩拳擦掌，躍躍欲試。在過去的2021年裏，“元宇宙”是一個熱詞。

▲圖1 元宇宙概念圖（蘇中等, 2022）

元宇宙一詞最早見於美國科幻作傢尼爾・斯蒂芬森（Nile Stephenson）於1992年所著的小說《雪崩》（Snow crash）一書中，代錶一種虛擬世界，現實世界的人們可以在元宇宙裏找到自己的化身。從這個意義引申齣去，今天的元宇宙是一種利用科技手段進行連接與創造、與現實世界映射和交互的虛擬世界，是一種具備新型社會體係的數字生活空間。

作為經濟學術語的元宇宙，也存在於地學中。地學術語中不乏“元”、“宇”、“宙”的身影。在介紹地學中的“元”、“宇”、“宙”之前，讓我們先來瞭解一下地質曆史中特定時間間隔形成的所有地質記錄（成層或者非成層岩石）的度量單位―― 年代地層單位 以及形成這些地質記錄的地質時間單位―― 地質年代單位 。

地質年代單位從時間尺度大到小可以分為 宙、代、紀、世、期、亞期 ，相應的年代地層單位可以分為 宇、界、係、統、階、亞階 （錶1）。地球的地質曆史可以分為4個宙： 冥古宙、太古宙、元古宙和顯生宙 ，相對應的年代地層單位則為4個宇： 冥古宇、太古宇、元古宇和顯生宇 。這4宙4宇正是我們今天文章的主角。

▲錶1 正式年代地層術語和地質年代術語(據全國地層委員會，2000)

在正式介紹主角之前，讓我們先來看看地質學裏最大的地質年代單位――宙（Eon）。Eon一詞為Aeon的美式和澳式英語拼寫。Aeon源自希臘語 α ν （ho aion）、α ν （aiwon）的拉丁文轉寫，意為很長的時期、永世、萬古。筆者經過調研發現美國地質學傢 H. S. Williams 於1901年提齣Eon這個概念來作為最長的地質年代單位（圖2）。但是Eon的使用頻率並不是很高，美國地質學傢 A. H. Sutton 在1940年的著作中就指齣Eon並非一個正式的地質年代單位，也有學者使用Era來作為最長的地質年代單位。

▲圖2 美國地質學傢H. S. Williams1901年的相關著作

自20世紀50年代以來，Eon的使用越來越廣泛，正式成為最大的地質年代單位。Eon最早於1962年由 黃汲清 先生引入我國。黃老將其音譯為“伊翁”。後來 尹贊勛 先生藉鑒我國古籍《屍子》提齣的“四方上下曰宇，往古今來曰宙”和《淮南子・齊俗訓》提齣的“往古來今謂之宙，四方上下謂之宇”等概念，指齣宙可以錶示無限的時間，宇錶示無限的空間。宙與Eon的概念頗為相似。因此，尹老將Eon意譯為宙。而Eon對應的年代地層單位Eonothem（them為後綴，意為放置的物體以及談話的主題）則被意譯為宇（圖3）。自此，宙和宇作為地質年代和年代地層各自最大的單位術語，正式進入學術界。

▲ 圖3 黃汲清先生1962年的相關著作及尹贊勛先生1966年的相關著作

對於漫長的地質曆史，美國地質學傢 G. H. Chadwick 根據是否有顯著的化石記錄將其分為兩階段,分彆為 Cryptozoic 和 Phanerozoic 。其中Cryptozoic裏的crypto源自希臘語κρυπτ （kryptos），意為隱藏的；zoic源自希臘語ζων ν （zoon），意為動物。Phanerozoic裏的phanero源自希臘語φανερ （phaneros），意為可見的或顯著的。值得一提的是， Chadwick 的劃分方案並沒有涉及具體的地質年代單位。隨著Eon概念的推廣，這兩個階段也有瞭具體的地質年代單位，分彆為 Cryptozoic Eon 和 Phanerozoic Eon 。黃老最早將其分彆譯為隱生伊翁和顯生伊翁，後來尹老將其譯為隱生宙和顯生宙，對應的年代地層則為隱生宇和顯生宇。

後來隨著越來越多前顯生宙生命活動痕跡的發現，學界發現之前認為毫無生機的隱生宙已經在孕育地球的生命瞭。因此進入20世紀後半葉，美國地質學傢 P. Cloud 將地質曆史一分為四：原來的隱生宙從老到新分為冥古宙、太古宙和元古宙，再加上顯生宙；相應的年代地層單位為冥古宇、太古宇、元古宇和顯生宇。Cloud的方案後來經過修改，最終成為今天我們所見到的國際年代地層錶（圖4）。下麵由筆者簡單介紹地學裏的4宙4宇。

▲圖4 最新的中文版國際年代地層錶（https://stratigraphy.org/ICSchart/ChronostratChart2021-10Chinese.jpg，最新的國際年代地層錶已於2022年2月發布，但中文版仍未發布，故使用2021年10月的版本，下同）

冥古宙 （ Hadean Eon，45.6億年至40億年前）是地質曆史的第1個宙，長達5億多年，由Cloud於1972年命名，源自希臘語 δη ，即希臘神話中的冥王哈迪斯，意指地球形成之初是如何的原始。而該時期的所有地層則屬於冥古宇（Hadean Eonthem）。

在冥古宙，地球一開始由塵埃與氣體聚集而成，之後一直經曆著長時間的復雜演變，在這個過程中，地球的溫度緩慢降低。大約在45億年前，在地球上發生瞭形成月球的巨型撞擊事件（圖5），這個事件讓地球從一個全是熔融矽酸鹽物質的球體轉變為一個圈層分異的球體。從45億年開始，此時的地球纔真正具有瞭地核、地幔、地殼及大氣圈和海洋等現代地球圈層，並展開瞭復雜的分異作用和演化。

▲圖5 冥古宙末期的地月係統藝術復原圖，遠側為原始地球，近側為原始月球（wikipedia, https://zh.wikipedia.org/wiki/File:Earearth.png）

太古宙 （ Archean Eon ，40億年至25億年前）是地質曆史的第2個宙，由美國地質學傢和動物學傢 James Dwight Dana 於1872年命名，源自希臘語 αρχ ，意為開始、起源。太古宙自老到新分為 始太古代 （ Eoarchean Era ，40億年至36億年前）、 古太古代 （ Paleoarchean Era ，36億年至32億年前）、 中太古代 （ Mesoarchean Era ，32億年至28億年前）和 新太古代 （ Neoarchean Era ，28億年至25億年前）4個代。

相應地， 太古宇 （ Archean Eonthem ） 分為 始太古界 （ Eoarchean Erathem ）、 古太古界 （ Paleoarchean Erathem ）、 中太古界 （ Mesoarchean Erathem ）和 新太古界 （ Neoarchean Erathem ）4個界（圖6）。

▲圖6 國際年代地層錶中的太古宇

在太古宙，地球經過前麵十多億年（38-25億年前）的時間，已經形成瞭薄而活動的原始地殼，火山-岩漿活動強烈而頻繁，闆塊構造活動很可能是在這個時期啓動（圖7）；組成大陸的矽鋁質地殼開始形成並不斷增長，大陸很可能萌發自這個時期；地磁場在該時期形成；水圈和大氣圈也頗具雛形，孕育和誕生瞭低級的生命，以細菌和低等藍藻為代錶的原核生物，但留下的化石記錄相當較少，阻礙我們對這時期地球生物麵貌的復原。太古宙，地球有著一個以甲烷為主的還原性大氣圈。但是，太古宙末期（25億年前）發生的大氧化事件卻在隨後的元古宙給地球送上瞭一個氧氣豐富的氧化性大氣圈。

▲圖7 太古宙地球麵貌藝術復原圖（Tim Bertelink, 2017）

元古宙 （ Proterozoic Eon ， 25億年至5億3880萬年前）是地質曆史的第3個宙，由美國地質學傢 S. F. Emmons 於1888年命名，其中的Protero源自希臘語Πρωτο，意為原始。元古宙自老到新分為 古元古代 （ Paleoproterozoic Era ， 25億年至16億年前）、 中元古代 （ Mesoproterozoic Era ， 16億年至10億年前）和 新元古代 （ Neoproterozoic Era ， 10億年至5億3880萬年前）3個代。

相應地， 元古宇 （ Proterozoic Eonthem ） 分為 古元古界 （ Paleoproterozoic Erathem ） 、 中元古界 （ Mesoproterozoic Erathem ） 和 新元古界 （ Neoproterozoic Erathem ） 3個界（圖8）。

▲圖8 國際年代地層錶中的元古宇

概括而言，元古宙是地球構造體製、大氣-海洋環境及生物演化轉變的最主要時期，也是地球由太古宙缺氧、“非宜居”大氣-海洋環境嚮顯生宙富氧、“宜居”大氣-海洋環境轉變的關鍵階段，故元古宙在地質曆史中承上啓下。元古宙的地殼活動較太古宙更為活躍，是地球的主要造山期，大陸地殼的規模進一步擴大。在元古宙，藻類和細菌開始繁盛，是原核生物嚮真核生物演化、單細胞原生動物到多細胞後生動物演化的重要階段。此外，與熾熱的冥古宙和太古宙不同，元古宙的地球迎來瞭數次大冰期，其中以新元古代成冰紀的雪球地球事件最為著名（圖9）。

▲圖9 雪球地球示意圖（https://astronomy.com/news/2019/04/the-story-of-snowball-earth)

顯生宙 （ Phanerozoic Eon ，5億3880萬年至今）是地質曆史的第4個宙，自老到新分為 古生代 （ Paleozoic Era ， 5億3880萬年至2億5190萬年前）、 中生代 （ Mesozoic Era ， 2億5190萬年至6600年前）和 新生代 （ Neozoic Era ，6600萬年至今）3個代，我們現在就生活在新生代。相應地， 顯生宇 （ Phanerozoic Eonthem ） 可以分為 古生界 （ Paleozoic Erathem ） 、 中生界 （ Mesozoic Erathem ） 和 新生界 （ Neozoic Erathem ）3個界（圖10）。在顯生宙，地球的地質事件和生物演化最為絢麗多彩（圖11），本公眾號已有專門的文章進行介紹，這裏就不再介紹瞭。

▲圖10 國際年代地層錶中的顯生宇

▲圖11 地球生物的演化脈絡（Graham et al., 2008）

參考文獻（上下滑動查看）

Chadwick, G.H. 1930. Subdivision of geologic time. Geological Society of America Bulletin, 41(1): 47-48.

Cloud, P. 1972. A working model of the primitive earth. American Journal of Science, 272(6): 537-548.

Emmons, S. F. 1888. “American Committee Reports”. International Geological Congress. 6: 71.

Joseph, Graham, William, Newman, John, Stacy. 2008, The geologic time spiral―A path to the past (ver. 1.1): U.S. Geological Survey General Information Product 58, poster, 1 sheet. Available online at http://pubs.usgs.gov/gip/2008/58/

Dana, J.D. 1872. Green Mountain geology. On the quartzite. American Journal of Science, 3(16): 250-257.

Tim, Bertelink. 2017. Own work. https://en.wikipedia.org/wiki/Archean#/media/File:Archean.png.

Williams, H.S. 1901. The discrimination of time value in geology. The Journal of Geology, 9(7): 570-585.

杜新貴. 1982. 闆塊構造與元古宙. 地震地質譯叢, (03): 59+33.

黃汲清, 薑春發. 1962. 從多鏇迴構造運動觀點初步探討地殼發展規律. 地質學報, 42(02): 105-152.

全國地層委員會. 2001. 中國地層指南及中國地層指南說明書(修訂版). 北京: 地質齣版社. 1-59.

蘇中, 安筱鵬, 高紅冰. 2022. 元宇宙是新技術還是新泡沫? 大數據時代, (02): 6-15.

尹贊勛. 1966. 地球曆史最大階段的劃分和命名. 地質論評, 24(01): 51-52.

美編：許若�H

校對：覃華清 江淑敏

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來源：中科院地質地球所

編輯：樂子超人