岩层里的时间
科学家如何确定恐龙化石的年代?
简短回答
科学家通常通过确定周围岩石的年龄,为恐龙定年。岩层顺序提供相对先后,合适的矿物则能给出数值年龄。碳-14测年适合年轻得多的遗存,但它的时间尺度远不足以测定非鸟类恐龙的年代。

先确定先后顺序
在未受扰动的一套沉积层中,下层先于上层沉积。实际露头需要更仔细检查:褶皱、断层和侵蚀可能打断甚至倒转顺序。地质学家会先重建这段历史,再解释化石的位置。
具有辨识度的化石还可帮助对比不同地点的岩层。史密森学会的测年指南同时介绍了相对测年和标准化石的用途。对比可以连接不同地点的记录,却不意味着两块外观相似的岩石恰好在同一天形成。
再寻找合适的矿物时钟
一些不稳定同位素按可测量的速率衰变。如果矿物的历史得到理解,且体系保持了足够的封闭性,母体与子体同位素的比例便可帮助估算这只时钟何时开始计时。不同矿物和方法适用于不同年龄范围。
对含恐龙化石的沉积层来说,火山物质尤其有用。化石层上方或下方已测年的火山灰层,可以约束化石年龄。测量的样品必须确实属于正在解释的事件;如果一颗古老得多的矿物颗粒被冲入较年轻的沉积物,它回答的就是另一个问题。
一个简单的年龄区间示例
假设化石层夹在两层火山灰之间。在这个教学示例中,下方火山灰约为1.02亿年前,上方约为1亿年前。如果岩层仍按原始顺序排列,而且化石不是从更老岩石中再搬运而来,埋藏时间就位于这两个日期之间。这些是为演示推理而设定的约数,不是真实标本的测量结果。
| 岩层 | 示例年龄 | 能说明什么 |
|---|---|---|
| 上方火山灰层 | 约1亿年 | 化石层当时已经存在 |
| 含恐龙遗骸的沉积层 | 位于已测年的两层之间 | 埋藏发生在限定区间内 |
| 下方火山灰层 | 约1.02亿年 | 化石层在它之后沉积 |
为什么不能用碳测年来确定霸王龙年代
碳-14的半衰期约为5730年。经过许多个半衰期后,原有碳-14剩得太少,无法再充当有效时钟。它的实际适用范围是数万年,而非我们与非鸟类恐龙之间相隔的数千万年。从古老化石中测到的微量信号,可能反映污染或背景,并不自动代表动物年龄。测年方法及其限制与实验室结果同样重要。
把年龄与证据一起阅读
新闻标题可能把年代约写成“1.5亿年前”。研究论文则应说明测的是什么、样品来自哪里,以及不确定性有多大。年龄范围是有用信息,不是承认大家一无所知。
在康涅狄格州的Dinosaur Trackway地点,地层对比和相关玄武岩层,帮助把足迹放在侏罗纪早期附近,约2亿年前。美国国家公园管理局的介绍说明了周围岩石为何也是证据的一部分。可用我们的地质时期指南了解大时间线,再用化石形成指南了解发现之前发生了什么。
问与答
科学家能直接测定骨头本身的年龄吗?
某些化石材料适合特定测年方法,但所得年龄必须结合矿物形成和后期变化来解释。许多恐龙的年代实际上依靠相关岩石来约束。
