Ma與Ga：不只是數字，它們是地質學家的“時間語言”！

“數理化，天地生”

“學好數理化，走遍天下都不怕”

諸如此類的句子我們都非常熟悉

01

地球科學是理解和認識地球的形成演化歷史、資源環境效應、人地關系基本規律和其他天體對地球影響的科學。地球科學作為一門與物理學、化學、生物學并列的自然科學，其實是由地理學、地質學、地球化學、地球物理學與空間物理學、大氣科學和海洋科學等六大學科組成的。

在國家自然科學基金委員會地球科學部的網頁上，對地質學的介紹是：地質學是自然科學體系的重要組成部分，是研究地球（行星）組成、結構、地質作用及演化歷史的學科。地質學不僅要闡明地球（行星）的結構、物質組成、控制物質循環的機制以及由這些物質記錄的地球環境、生命演化及其相互關系，更要揭示不同圈層的相互作用及耦合機制，并運用地質學知識查明可供利用的能源、礦產和水資源，揭示地質過程、生命演化及其與人類活動的關系，保護地球環境，預防（警）和減輕地質災害。

由于地質學研究的一個重要方向是地球與生物的形成、演化歷史，在地球誕生至今45.67億年的歷史長河中，表達時間的單位通常用百萬年、千萬年甚至十億年作為時間單元。所以，學過地質學的人，會對兩個時間單位符號：Ma（百萬年）和Ga（ 十億年）非常熟悉（在第四紀地質學中更常用的表達是ka，即千年），而沒有學過地質學的人，往往很難一眼看出Ma和Ga是什么意思。

下面舉4個例子：

國際頂級學術期刊Nature（《自然》）上的一篇論文標題出現“3.95Ga”

地質學領域享有盛譽的老牌權威期刊Geology（《地質學》）上的一篇論文標題出現“1250Ma”和“20Ma”

國內知名科技期刊《科學通報》上一篇論文標題出現“1.8Ga”

SCI收錄中文學術期刊《巖石學報》上一篇論文標題出現“95Ma”

由此可見，在現代地質學研究中，使用Ma和Ga已經非常普遍了。但是，習以為常的Ma和Ga這兩個地質時間單位，它們是什么時候開始被引入地質學領域的呢？估計很多人還不一定清楚。

其實，這與國際知名的芬蘭地質學家卡勒沃?蘭卡瑪（Kalervo Rankama）教授息息相關。

1967年5月6日，國際頂級學術期刊Nature（《自然》）第214卷第634頁發表了一篇短文，作者是芬蘭赫爾辛基大學（University of Helsinki）地質學與礦物學研究所（Institute of Geology and Mineralogy）的Kalervo Rankama（卡勒沃?蘭卡瑪）教授。短文的標題是：Megayear and Gigayear: Two Units of Geological Time（百萬年和十億年：兩個地質時間單位）。

下面是這篇短文的主要內容，為便于讀者準確理解原文，除了作者的中文翻譯之外，還附帶上了英文原文：

Megayear and Gigayear:

Two Units of Geological Time

為了測量地質時間，也為了指示第四紀之前礦物和巖石的年齡，地質學家目前使用兩個時間單位，即“百萬年”（106年）和“十億年”（109年）。這些時間單位的縮寫卻是多種多樣的。對最近出版的一些書籍、專著和研討會論文集進行檢查后，可以發現存在以下表達和縮寫：million years，millions of years，106 年，m.y.，m.yr，m.yrs，Myr，106 a，106 y，106 yr，106 years；billion years，b.y.，109 a，109 y，109 yr，109 yrs和109 years。這種縮寫在隕石年代學中也很常見。在德國出版物中，“百萬年”則用mio Jahre表達；在法國出版物中，“百萬年”通常使用MA，M.A.，m.a.和mA。

For measuring geological time and for indicating the age of minerals and rocks before the Quaternary, geologists are at present using two time units, namely, one million year (106 years) and one “billion” years (109 years). The abbreviations of these units are indeed variable. A check of a number of recently published books, monographs, and symposium volumes produced the following expressions and abbreviations: million years, millions of years, years of 106, m.y., m.yr., m.yrs., Myr, 106 a, 106 y, 106 yr, 106 years; and billion years, b.y., 109 a, 109 y, 109 yr, 109 yrs, and 109 years. Such abbreviations are also current in meteorite chronology. In German publications, mio Jahre and in French works, MA, M.A., m.a., and mA for a million years are customarily used.

有時人們會使用“aeon”（或“eon”，宙）這個名字，而不是“十億”年，特別是在隕石年代學中。然而，通常來說，一個“aeon”（宙）是指一段無法估量的漫長的或無限的時間。此外，有人建議將“Eon”（宇）用作年代地層學的單位。因此，新生代（Cenozoic Era）、中生代（Mesozoic Era）和古生代（Palaeozoic Era）被組合成一個地質時間單位，稱為顯生宙（Phanerozoic Eon）。

Instead of a “billion” years, the name, aeon (or eon), is sometimes used, particularly in meteorite chronology. In normal parlance, however, an aeon refers to an immeasurably long or an indefinite period of time. In addition, it has been proposed that Eon be used as a unit of time stratigraphy. Thus, the Cenozoic Era, the Mesozoic Era, and the Palaeozoic Era are combined into a geological time unit called the Phanerozoic Eon.

本文的目的是根據國際純粹與應用物理學聯合會（IUPAP）符號、單位和命名委員會（SUN委員會）的建議，提請地質學家注意兩個非常合適的地質時間單位。這兩個單位分別是“megayear”（Myr = 106年，百萬年）和“gigayear”（Gyr = 109年，十億年）。它們的名稱和縮寫遵循納秒（nanosecond）、納克（nanogram）、兆電子伏特（megaelectron volt）和吉瓦（gigawatt）等公認單位的風格，這些單位在物理學和化學中很常用。大多數地質學家可能沒有注意到這種單位名稱的引入。megayear（百萬年）和gigayear（十億年）這兩個名字使用起來很方便，它們的縮寫很容易書寫和設置。強烈建議在年代地層學和地質年代學中使用它們。也許，在放射性碳定年法中，當第四紀地質學家習慣了現代物理命名法時，用“kiloyears”（kyr = 103年）而不是“thousands of years”（幾千年）來表達并非不可能。

The purpose of this note is to call the attention of geologists to two eminently suitable units of geological time, based on the recommendations of the Commission for Symbols, Units and Nomenclature (SUN Commission) of the International Union of Pure and Applied Physics (IUPAP). These units are the megayear (Myr=106 years) and the gigayear (Gyr=109 years). Their names and abbreviations follow the style of such well established units as the nanosecond, the nanogram, the megaelectron volt, and the gigawatt, which are commonly used in physics and in chemistry. The introduction of such unit names has probably passed unnoticed by most geologists. The names megayear and gigayear are convenient in use, and their abbreviations are easy to write and to set in type. They are strongly recommended for use in chronostratigraphy and in geochronometry. Perhaps, in radiocarbon dating, it would not be impossible speak of kiloyears (kyr=103 years) instead of thousands of years, when Quaternary geologists get used to modern physical nomenclature.

總結：“沒有什么比時間更豐富了”。地球的年齡約為4.8 Gyr，而前寒武紀（Pre-Cambrian）的時間長度約為3400 Myr。

To conclude: “Nothing is so plentiful as Time”. The age of the Earth is about 4.8 Gyr and length of Pre-Cambrian time is about 3,400 Myr.

在1998年出版的李文范和宋正海主編的《地球科學年表》一書中提到，蘭卡瑪（Kalervo Rankama）在“兩個地質時代單位：百萬年和十億年”一文中，創造了地質年表中表示距今（公元1950）數字年齡的多年術語：megayear和gigayear。Megayear = (10 6) years = one million years，縮寫為Myr.，即百萬年；gigayear = (10 9) years = one billion years，縮寫為Gyr.，即10億年。現在用annual代替year，縮寫簡化成Ma和Ga。后來據此有人又創造ka，代表(10 3)年，即千年（Kiloannual）。 （Rankama, K., Nature, 1967, (214), 634）

“卡勒沃?蘭卡瑪是誰？

Introduction

人物介紹

卡勒沃?蘭卡瑪（Kalervo Rankama，1913.2.22–1995.3.10），芬蘭礦物學家和地質學家，地質教育家，芬蘭在國際上最著名的地質學家之一。M.C.芬蘭獅勛章獲得者（M C. Decorated commander Order of the Finnish Lion）；1968年獲得捷克斯洛伐克科學院Frantisek Posepny金獎；1971年獲得德國地質學會Gustav Steinmann獎章。

1971年卡勒沃?蘭卡瑪獲德國地質學會Gustav Steinmann獎的介紹照片

卡勒沃?蘭卡瑪的人生簡歷

1913年

2月22日

01

出生于芬蘭赫爾辛基

1938年

02

在赫爾辛基大學獲文學碩士學位

1944年

03

在赫爾辛基大學獲得哲學博士學位，博士論文是關于鉭的地球化學研究

1938

-1946年

04

在芬蘭地質調查局擔任助理地質學家，致力于開發地球化學勘探方法

1945

-1950年

05

任赫爾辛基大學礦物化學講師

1950

-1980年

06

任赫爾辛基大學礦物化學特聘教授

1980年

07

退休

1960年在瑞典烏普薩拉參加北歐冬季會議的地質學家合影（右1：蘭卡瑪）

1946-1950年，蘭卡瑪在美國工作，最初在一家私營公司工作了一年，1947-1950年在芝加哥大學地質系工作了三年，擔任地球化學研究助理，專攻同位素地質學。此外，他還研究了碳的同位素組成。他在芝加哥大學建立了一個光譜化學實驗室。蘭卡瑪與同事Thure Georg Sahama合作開始了研究和出版活動。1950年，蘭卡瑪完成了三年前Sahama編寫的教科書《地球化學》并將其翻譯成英文（《Geochemistry: A Survey of the Chemistry of the Earth》），它成為該領域的經典之作，并被重印多年。

在接下來的幾十年里，蘭卡瑪在該領域出版了其他幾部著作，包括第一本教科書《Isotope Geology》（《同位素地質學》，1954 年出版）。此外，他還使用元素同位素進行地球化學研究。

蘭卡瑪后來特別研究了前寒武紀基巖的年齡分類。

他曾多次到澳大利亞、新西蘭和南非進行研究和演講。他還是澳大利亞新南威爾士大學客座教授（1965年），阿根廷布宜諾斯艾利斯大學客座教授（1971年）和加拿大多倫多大學客座教授（1972年）。

因為蘭卡瑪教授對鉭和鈮的地球化學做出了重大貢獻，1969 年在剛果民主共和國基伍（Kivu）地區發現的一種含鈮鉭礦物以他的名字命名為Rankamaite。

1971年，他也是第一個訪問南極的芬蘭人。蘭卡瑪自 1951年起成為芬蘭科學與文學學院的成員。1980年退休時，他將自己收集的樣本捐贈給了赫爾辛基大學。

作者：劉強/中國科學院地質與地球物理研究所 中國礦物巖石地球化學學會科普工作委員會

參考文獻

李文范，宋正海主編. 地球科學年表. 北京：石油工業出版社. 1998年，第258頁

美編 | 陳永焱

校對 | 劉 強