地层学的奠基是一条极简单的规则。斯泰诺(1669)说:未经扰动的沉积层,下面的老、上面的新。这条叠覆律加上莱伊尔的均变论,构成了整个地质时间的读法:把岩层从下往上读,就读出了历史的顺序。
这套读法有一个隐含的推论,正是上一节那条守恒假定的地质学版本:厚的层代表长的时间,薄的层代表短的时间,没有层就代表没有时间。
这个推论错得很厉害,而且地层学界自己知道错在哪里。
野外最常见的一类界面叫不整合面。它是一条线——上面的岩层直接压在下面的岩层上,而两者的年龄之间隔着一大段时间。这段时间里,或者没有沉积,或者沉积了又被侵蚀掉了。它在岩壁上不占任何厚度。
最有名的一例在科罗拉多大峡谷,称大不整合。上下两套岩层之间的年龄差可达十亿年上下。一个人站在那面岩壁前,手指从下面的岩层移到上面的岩层,中间经过的距离是零,而经过的时间是地球史的五分之一。
这不是罕见的病理现象。阿杰(Ager 1973)在那本著名的小书里说得很直白:地层记录的常态就是长时间什么也没留下,偶尔一场事件留下一大堆。他打了个比方,说地层记录像士兵的一生——大部分时间无事可做,偶尔几分钟惊心动魄。这句比方在地质学里被引用了半个世纪,因为它说的是常态而不是例外。
真正把这件事变成一个数的是萨德勒(Sadler 1981)。他收集了两万多条沉积速率的测量记录,横跨从几年到几亿年、共十几个数量级的时间尺度,然后问了一个几乎没人问过的问题:同一个地方的沉积速率,会不会随着”你用多长的时间窗去测它”而系统地变化?
答案是会,而且变化是幂律的:测量的时间窗越长,算出来的沉积速率越低。跨越十个数量级,这条关系不断。
这个结果只有一种读法:记录里有大量的空缺,且空缺分布在所有的时间尺度上。你用一年的窗去测,测到的是一场洪水留下的十厘米;你用一亿年的窗去测,中间夹了无数次侵蚀与停滞,平均下来速率就低得多。速率不是地点的性质,是地点与时间窗共同的性质。
萨德勒与施特劳斯(Sadler & Strauss 1990)随后把它形式化为一个可算的量:完整度(completeness)——在给定的时间分辨率下,一段地层记录到底覆盖了它所跨越时间的百分之几。
请注意这一步的性质。地层学在这里做了一件哲学没有做过的事:它给”没有记录的那段时间”配了一个量纲。空缺从此不再是零,而是一个可以算出来、可以比较、可以随分辨率变化的数。
还有一件事值得看。地层学要在这样一份千疮百孔的记录上划分纪、世、期,怎么办?
答案是层型剖面和点位(GSSP,俗称金钉子)。国际地层委员会不再试图定义”寒武纪的本质特征是什么”,而是选定地球上某一处具体的露头,在某一层的某一个具体位置,钉一枚钉子,宣布:这里,就是界线。然后全世界靠对比(化石、同位素、磁性倒转)把这条界线转到别的地方去。
这一制度的哲学含义比它的地质学含义更大:界线不是被发现的,是被在一处钉下、再向外传递的。它可以被改(金钉子被移动过多次),改的是钉的位置,不是岩石。二〇二四年三月关于”人类世”是否设为一个正式世的表决被否,争的也不是有没有人类活动的地质痕迹(那是没有争议的),争的是要不要在某一处钉一枚钉子。
一门在自己最基础的分期工作上采用”钉钉子”而不是”找本质”的学科,它对二律背反的态度必然与哲学不同。它不会问”寒武纪真的从哪里开始”,它只问”我们把这条线钉在哪儿最有用,以及这条线能被多好地传出去”。
综上,地层学在自己的领域内推翻了守恒假定,且推翻得有数据、有量、有制度后果:
厚度与时间不成正比(萨德勒效应);
空缺可以是零厚度而极长时间(不整合);
完整度是分辨率的函数(可算);
界线不由本质定,由钉位定(金钉子)。
第八节将用公开数据重新测一遍这几条,并且预先声明哪一条不成立就算本文输。