Ma与Ga：不只是数字，它们是地质学家的“时间语言”！

“数理化，天地生”

“学好数理化，走遍天下都不怕”

诸如此类的句子我们都非常熟悉

01

地球科学是理解和认识地球的形成演化历史、资源环境效应、人地关系基本规律和其他天体对地球影响的科学。地球科学作为一门与物理学、化学、生物学并列的自然科学，其实是由地理学、地质学、地球化学、地球物理学与空间物理学、大气科学和海洋科学等六大学科组成的。

在国家自然科学基金委员会地球科学部的网页上，对地质学的介绍是：地质学是自然科学体系的重要组成部分，是研究地球（行星）组成、结构、地质作用及演化历史的学科。地质学不仅要阐明地球（行星）的结构、物质组成、控制物质循环的机制以及由这些物质记录的地球环境、生命演化及其相互关系，更要揭示不同圈层的相互作用及耦合机制，并运用地质学知识查明可供利用的能源、矿产和水资源，揭示地质过程、生命演化及其与人类活动的关系，保护地球环境，预防（警）和减轻地质灾害。

由于地质学研究的一个重要方向是地球与生物的形成、演化历史，在地球诞生至今45.67亿年的历史长河中，表达时间的单位通常用百万年、千万年甚至十亿年作为时间单元。所以，学过地质学的人，会对两个时间单位符号：Ma（百万年）和Ga（ 十亿年）非常熟悉（在第四纪地质学中更常用的表达是ka，即千年），而没有学过地质学的人，往往很难一眼看出Ma和Ga是什么意思。

下面举4个例子：

国际顶级学术期刊Nature（《自然》）上的一篇论文标题出现“3.95Ga”

地质学领域享有盛誉的老牌权威期刊Geology（《地质学》）上的一篇论文标题出现“1250Ma”和“20Ma”

国内知名科技期刊《科学通报》上一篇论文标题出现“1.8Ga”

SCI收录中文学术期刊《岩石学报》上一篇论文标题出现“95Ma”

由此可见，在现代地质学研究中，使用Ma和Ga已经非常普遍了。但是，习以为常的Ma和Ga这两个地质时间单位，它们是什么时候开始被引入地质学领域的呢？估计很多人还不一定清楚。

其实，这与国际知名的芬兰地质学家卡勒沃·兰卡玛（Kalervo Rankama）教授息息相关。

1967年5月6日，国际顶级学术期刊Nature（《自然》）第214卷第634页发表了一篇短文，作者是芬兰赫尔辛基大学（University of Helsinki）地质学与矿物学研究所（Institute of Geology and Mineralogy）的Kalervo Rankama（卡勒沃·兰卡玛）教授。短文的标题是：Megayear and Gigayear: Two Units of Geological Time（百万年和十亿年：两个地质时间单位）。

下面是这篇短文的主要内容，为便于读者准确理解原文，除了作者的中文翻译之外，还附带上了英文原文：

Megayear and Gigayear:

Two Units of Geological Time

为了测量地质时间，也为了指示第四纪之前矿物和岩石的年龄，地质学家目前使用两个时间单位，即“百万年”（106年）和“十亿年”（109年）。这些时间单位的缩写却是多种多样的。对最近出版的一些书籍、专著和研讨会论文集进行检查后，可以发现存在以下表达和缩写：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。这种缩写在陨石年代学中也很常见。在德国出版物中，“百万年”则用mio Jahre表达；在法国出版物中，“百万年”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.

有时人们会使用“aeon”（或“eon”，宙）这个名字，而不是“十亿”年，特别是在陨石年代学中。然而，通常来说，一个“aeon”（宙）是指一段无法估量的漫长的或无限的时间。此外，有人建议将“Eon”（宇）用作年代地层学的单位。因此，新生代（Cenozoic Era）、中生代（Mesozoic Era）和古生代（Palaeozoic Era）被组合成一个地质时间单位，称为显生宙（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.

本文的目的是根据国际纯粹与应用物理学联合会（IUPAP）符号、单位和命名委员会（SUN委员会）的建议，提请地质学家注意两个非常合适的地质时间单位。这两个单位分别是“megayear”（Myr = 106年，百万年）和“gigayear”（Gyr = 109年，十亿年）。它们的名称和缩写遵循纳秒（nanosecond）、纳克（nanogram）、兆电子伏特（megaelectron volt）和吉瓦（gigawatt）等公认单位的风格，这些单位在物理学和化学中很常用。大多数地质学家可能没有注意到这种单位名称的引入。megayear（百万年）和gigayear（十亿年）这两个名字使用起来很方便，它们的缩写很容易书写和设置。强烈建议在年代地层学和地质年代学中使用它们。也许，在放射性碳定年法中，当第四纪地质学家习惯了现代物理命名法时，用“kiloyears”（kyr = 103年）而不是“thousands of years”（几千年）来表达并非不可能。

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.

总结：“没有什么比时间更丰富了”。地球的年龄约为4.8 Gyr，而前寒武纪（Pre-Cambrian）的时间长度约为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编的《地球科学年表》一书中提到，兰卡玛（Kalervo Rankama）在“两个地质时代单位：百万年和十亿年”一文中，创造了地质年表中表示距今（公元1950）数字年龄的多年术语：megayear和gigayear。Megayear = (10 6) years = one million years，缩写为Myr.，即百万年；gigayear = (10 9) years = one billion years，缩写为Gyr.，即10亿年。现在用annual代替year，缩写简化成Ma和Ga。后来据此有人又创造ka，代表(10 3)年，即千年（Kiloannual）。 （Rankama, K., Nature, 1967, (214), 634）

“卡勒沃·兰卡玛是谁？

Introduction

人物介绍

卡勒沃·兰卡玛（Kalervo Rankama，1913.2.22–1995.3.10），芬兰矿物学家和地质学家，地质教育家，芬兰在国际上最著名的地质学家之一。M.C.芬兰狮勋章获得者（M C. Decorated commander Order of the Finnish Lion）；1968年获得捷克斯洛伐克科学院Frantisek Posepny金奖；1971年获得德国地质学会Gustav Steinmann奖章。

1971年卡勒沃·兰卡玛获德国地质学会Gustav Steinmann奖的介绍照片

卡勒沃·兰卡玛的人生简历

1913年

2月22日

01

出生于芬兰赫尔辛基

1938年

02

在赫尔辛基大学获文学硕士学位

1944年

03

在赫尔辛基大学获得哲学博士学位，博士论文是关于钽的地球化学研究

1938

-1946年

04

在芬兰地质调查局担任助理地质学家，致力于开发地球化学勘探方法

1945

-1950年

05

任赫尔辛基大学矿物化学讲师

1950

-1980年

06

任赫尔辛基大学矿物化学特聘教授

1980年

07

退休

1960年在瑞典乌普萨拉参加北欧冬季会议的地质学家合影（右1：兰卡玛）

1946-1950年，兰卡玛在美国工作，最初在一家私营公司工作了一年，1947-1950年在芝加哥大学地质系工作了三年，担任地球化学研究助理，专攻同位素地质学。此外，他还研究了碳的同位素组成。他在芝加哥大学建立了一个光谱化学实验室。兰卡玛与同事Thure Georg Sahama合作开始了研究和出版活动。1950年，兰卡玛完成了三年前Sahama编写的教科书《地球化学》并将其翻译成英文（《Geochemistry: A Survey of the Chemistry of the Earth》），它成为该领域的经典之作，并被重印多年。

在接下来的几十年里，兰卡玛在该领域出版了其他几部著作，包括第一本教科书《Isotope Geology》（《同位素地质学》，1954 年出版）。此外，他还使用元素同位素进行地球化学研究。

兰卡玛后来特别研究了前寒武纪基岩的年龄分类。

他曾多次到澳大利亚、新西兰和南非进行研究和演讲。他还是澳大利亚新南威尔士大学客座教授（1965年），阿根廷布宜诺斯艾利斯大学客座教授（1971年）和加拿大多伦多大学客座教授（1972年）。

因为兰卡玛教授对钽和铌的地球化学做出了重大贡献，1969 年在刚果民主共和国基伍（Kivu）地区发现的一种含铌钽矿物以他的名字命名为Rankamaite。

1971年，他也是第一个访问南极的芬兰人。兰卡玛自 1951年起成为芬兰科学与文学学院的成员。1980年退休时，他将自己收集的样本捐赠给了赫尔辛基大学。

作者：刘强/中国科学院地质与地球物理研究所 中国矿物岩石地球化学学会科普工作委员会

参考文献

李文范，宋正海主编. 地球科学年表. 北京：石油工业出版社. 1998年，第258页

美编 | 陈永焱

校对 | 刘 强