地球形成到现在已有60亿年以上的历史，在这漫长的岁月里，地球经历了一连串的变化，这些变化在整个地球历史中可分为若干发展阶段。地球发展的时间段落称为地质年代。地质年代在工程实践中常被用到，当需要了解一个地区的地质构造、岩层的相互关系以及阅读地质资料或地质图时都必须具备地质年代的知识。地质学上计算时间的方法有两种：一种是相对年代，另一种是绝对年龄（同位素年龄）。

（1）相对年代及其确定

整个地质历史时期地质作用在不停息地进行着。各个地质历史阶段，既有岩石、矿物和生物的形成和发展，也有它们被破坏和消亡。将各个地质历史时期形成的岩石，结合埋藏在岩石中能反映生物演化程序的化石和地质构造，按先后顺序确定下来，展示岩石的新老关系，这就是相对年代（relative time）。

相对地质年代的确定主要是依据岩层的沉积顺序、生物演化和地质构造关系，也可以说是主要依据地层学、古生物学、构造地质学方法。

沉积岩地层在形成过程中总是一层一层叠置起来的，它们存在下面老、上面新的相对关系。将一个地区所有的岩层按由下到上的顺序衔接起来，就能划分出不同时期形成的岩层，这种与时间含义相联系的岩层称为地层（stratum）。一个地区在地质历史上不可能永远处于沉积状态，常常是一个时期接受沉积，另一个时期遭受剥蚀，产生沉积间断。因此，现今任何地区保存的地层剖面中都会缺失某些时代的地层，造成地质记录的不完整。为了建立广大区域乃至全球性的地层系统，就需要将各地地层剖面加以综合研究和对比，归纳出一个大体上统一的地层剖面作为准绳。确定地层的上下关系和相对年代的方法称为地层学方法（stratigraphy）。

进行地层的对比和划分工作，除了利用沉积顺序之外，主要根据埋藏在岩石中古代生物的遗体或遗迹——化石（fossil）。地质历史中各种地质作用不断地进行，使地球表面的自然环境不断地变化，生物为了适应这种变化，不断地改变着自身内外器官的功能。据研究，生物的演化趋势总是由低级到高级、由简单向复杂。各个地质年代都有适应当时自然环境的特有生物群。一般来说，地质时代越老，生物越低级简单；地质时代越新，生物越高级复杂。老地层中保留简单而低级的化石，新地层中保留复杂而高级的化石。因此，无论岩石性质是否相同，只要它们所含化石相同，它们的地质时代就相同。根据地层中的化石种属建立地层层序和确定地质年代的方法称为古生物学法（palaeontology）。

图2.2　岩层、岩体的切割关系

（图中数字代表岩层形成顺序，2，10，11为岩体）

构造运动和岩浆活动的结果，使不同时代的岩层、岩体之间出现断裂和穿插关系，利用这种关系可以确定这些地层（或岩层）的先后顺序和地质时代，这种方法称为构造地质学方法（tectonics）。如图2.2中，岩体2侵入到1中，说明2比1新；岩墙11穿插于1至10的各个岩层、岩体中，说明岩墙11的时代最新。

（2）地层年代的单位与地层单位

利用上述地质学方法，对全世界地层进行对比研究，综合考虑地层形成顺序、生物演化阶段、构造运动和古地理特征等因素，将地质历史划分为两大阶段，每个大阶段称为“宙”，由老到新分别命名为隐生宙、显生宙；宙以下为代，隐生宙分为太古代和元古代；显生宙分为古生代、中生代和新生代；代以下为纪，如中生代分为三叠纪、侏罗纪、白垩纪；纪以下为世，如白垩纪分为早白垩世和晚白垩世。宙、代、纪、世是国际统一规定的名称和年代划分单位。每个年代单位有相应的地层单位，如显生宙为年代单位，相应的地层单位是显生宇。年代单位和地层单位的对应关系见表2.1。

表2.1　地质年代单位与对应的地层单位表

（3）同位素年龄（绝对年龄）及其测定

相对年代只能说明各种岩石、地层的相对新老关系，而不能确切地说明某种岩石或岩层的形成距今多少年。确定相对年代的主要依据——化石，多含在沉积岩的较新的一部分岩石中。还有很厚一段目前尚未发现明显化石的古老地层和岩浆岩，不含化石的变质岩（部分变质岩中的化石不能说明变质岩的形成年代，只能说明变质前该岩石的形成年代），因而需要用其他方法来测定它们的形成年代。(www.daowen.com)

自然界中某些物质的蜕变现象被发现以后，地质学家们就利用放射性同位素的蜕变规律来计算矿物或岩石的年龄，称为同位素年龄或绝对年龄。这种方法已在地质领域中广泛应用。

放射性同位素很多，大多数蜕变速率很快，但也有一些放射性元素蜕变很慢，具有以亿年计的半衰期，见表2.2。

表2.2　用于测定地质年代的放射性同位素

如果能取得某种矿物中母同位素的总量P、蜕变产物（子同位素）总量D，利用已知蜕变系数λ，可根据公式

可求得岩石或矿物的同位素年龄t。

同位素年龄测定方法的应用，使地质年代学获得了巨大进展。随着测试成果的不断积累，地质历史的演化面貌逐渐清晰地展现出来，只是这种测试工作精度要求极高、耗资大，需由专门的实验室进行。

目前世界各地地表出露的古老岩石都已进行了同位素年龄的测定。例如，南美洲圭亚那的角闪岩为（4 130±170）Ma（铷-锶法测定）；我国翼东铬云母石英岩为3 650～3 770 Ma（铀-铅法测定）；等等。

（4）地质年代表

通过对全球各个地区地层剖面的划分与对比，以及对各种岩石进行同位素年龄测定所积累的资料，结合生物演化和地球构造演化的阶段性，综合得出地质年代表2.3。同位素年龄和相对年代对比应用，相辅相成，使地质历史演化过程的时间概念更加准确。

表2.3　地质时代及生物历史对照表

续表