2021年10月28日，全球網際網路社交媒體巨頭臉書（Facebook）宣布将現有公司改名為“Meta”，公司未來發展聚焦于建立“元宇宙（Metaverse）”（圖1）。元宇宙概念瞬間被引爆，各大科技公司紛紛推出技術發展規劃；各路媒體推波助瀾，進行鋪天蓋地的宣傳；資本也摩拳擦掌，躍躍欲試。在過去的2021年裡，“元宇宙”是一個熱詞。
▲圖1 元宇宙概念圖（蘇中等, 2022）
元宇宙一詞最早見于美國科幻作家尼爾·斯蒂芬森（Nile Stephenson）于1992年所著的小說《雪崩》（Snow crash）一書中，代表一種虛拟世界，現實世界的人們可以在元宇宙裡找到自己的化身。從這個意義引申出去，今天的元宇宙是一種利用科技手段進行連接配接與創造、與現實世界映射和互動的虛拟世界，是一種具備新型社會體系的數字生活空間。
作為經濟學術語的元宇宙，也存在于地學中。地學術語中不乏“元”、“宇”、“宙”的身影。在介紹地學中的“元”、“宇”、“宙”之前，讓我們先來了解一下地質曆史中特定時間間隔形成的所有地質記錄（成層或者非成層岩石）的度量機關——年代地層機關以及形成這些地質記錄的地質時間機關——地質年代機關。
地質年代機關從時間尺度大到小可以分為宙、代、紀、世、期、亞期，相應的年代地層機關可以分為宇、界、系、統、階、亞階（表1）。地球的地質曆史可以分為4個宙：冥古宙、太古宙、元古宙和顯生宙，相對應的年代地層機關則為4個宇：冥古宇、太古宇、元古宇和顯生宇。這4宙4宇正是我們今天文章的主角。
▲表1 正式年代地層術語和地質年代術語(據全國地層委員會，2000)
在正式介紹主角之前，讓我們先來看看地質學裡最大的地質年代機關——宙（Eon）。Eon一詞為Aeon的美式和澳式英語拼寫。Aeon源自希臘語 α ν （ho aion）、α ν （aiwon）的拉丁文轉寫，意為很長的時期、永世、萬古。筆者經過調研發現美國地質學家H. S. Williams于1901年提出Eon這個概念來作為最長的地質年代機關（圖2）。但是Eon的使用頻率并不是很高，美國地質學家A. H. Sutton在1940年的著作中就指出Eon并非一個正式的地質年代機關，也有學者使用Era來作為最長的地質年代機關。
▲圖2 美國地質學家H. S. Williams1901年的相關著作
自20世紀50年代以來，Eon的使用越來越廣泛，正式成為最大的地質年代機關。Eon最早于1962年由黃汲清先生引入大陸。黃老将其音譯為“伊翁”。後來尹贊勳先生借鑒大陸古籍《屍子》提出的“四方上下曰宇，往古今來曰宙”和《淮南子·齊俗訓》提出的“往古來今謂之宙，四方上下謂之宇”等概念，指出宙可以表示無限的時間，宇表示無限的空間。宙與Eon的概念頗為相似。是以，尹老将Eon意譯為宙。而Eon對應的年代地層機關Eonothem（them為字尾，意為放置的物體以及談話的主題）則被意譯為宇（圖3）。自此，宙和宇作為地質年代和年代地層各自最大的機關術語，正式進入學術界。
▲ 圖3 黃汲清先生1962年的相關著作及尹贊勳先生1966年的相關著作
對于漫長的地質曆史，美國地質學家G. H. Chadwick根據是否有顯著的化石記錄将其分為兩階段,分别為Cryptozoic和Phanerozoic。其中Cryptozoic裡的crypto源自希臘語κρυπτ （kryptos），意為隐藏的；zoic源自希臘語ζων ν （zoon），意為動物。Phanerozoic裡的phanero源自希臘語φανερ （phaneros），意為可見的或顯著的。值得一提的是，Chadwick的劃分方案并沒有涉及具體的地質年代機關。随着Eon概念的推廣，這兩個階段也有了具體的地質年代機關，分别為Cryptozoic Eon和PhanerozoicEon。黃老最早将其分别譯為隐生伊翁和顯生伊翁，後來尹老将其譯為隐生宙和顯生宙，對應的年代地層則為隐生宇和顯生宇。
後來随着越來越多前顯生宙生命活動痕迹的發現，學界發現之前認為毫無生機的隐生宙已經在孕育地球的生命了。是以進入20世紀後半葉，美國地質學家P. Cloud将地質曆史一分為四：原來的隐生宙從老到新分為冥古宙、太古宙和元古宙，再加上顯生宙；相應的年代地層機關為冥古宇、太古宇、元古宇和顯生宇。Cloud的方案後來經過修改，最終成為今天我們所見到的國際年代地層表（圖4）。下面由筆者簡單介紹地學裡的4宙4宇。
▲圖4 最新的中文版國際年代地層表
（https://stratigraphy.org/ICSchart/ChronostratChart2021-10Chinese.jpg，最新的國際年代地層表已于2022年2月釋出，但中文版仍未釋出，故使用2021年10月的版本，下同）
冥古宙（Hadean Eon，45.6億年至40億年前）是地質曆史的第1個宙，長達5億多年，由Cloud于1972年命名，源自希臘語 δη ，即希臘神話中的冥王哈迪斯，意指地球形成之初是如何的原始。而該時期的所有地層則屬于冥古宇（Hadean Eonthem）。
在冥古宙，地球一開始由塵埃與氣體聚集而成，之後一直經曆着長時間的複雜演變，在這個過程中，地球的溫度緩慢降低。大約在45億年前，在地球上發生了形成月球的巨型撞擊事件（圖5），這個事件讓地球從一個全是熔融矽酸鹽物質的球體轉變為一個圈層分異的球體。從45億年開始，此時的地球才真正具有了地核、地幔、地殼及大氣圈和海洋等現代地球圈層，并展開了複雜的分異作用和演化。
▲ 圖5 冥古宙末期的地月系統藝術複原圖
遠側為原始地球，近側為原始月球（據wikipedia, https://zh.wikipedia.org/wiki/File:Earearth.png）
太古宙（Archean Eon，40億年至25億年前）是地質曆史的第2個宙，由美國地質學家和動物學家James Dwight Dana于1872年命名，源自希臘語αρχ ，意為開始、起源。太古宙自老到新分為始太古代（Eoarchean Era，40億年至36億年前）、古太古代（Paleoarchean Era，36億年至32億年前）、中太古代（Mesoarchean Era，32億年至28億年前）和新太古代（Neoarchean Era，28億年至25億年前）4個代。
相應地，太古宇（Archean Eonthem）分為始太古界（Eoarchean Erathem）、古太古界（Paleoarchean Erathem）、中太古界（Mesoarchean Erathem）和新太古界（Neoarchean Erathem）4個界（圖6）。
▲圖6 國際年代地層表中的太古宇
在太古宙，地球經過前面十多億年（38-25億年前）的時間，已經形成了薄而活動的原始地殼，火山-岩漿活動強烈而頻繁，闆塊構造活動很可能是在這個時期啟動（圖7）；組成大陸的矽鋁質地殼開始形成并不斷增長，大陸很可能萌發自這個時期；地磁場在該時期形成；水圈和大氣圈也頗具雛形，孕育和誕生了低級的生命，以細菌和低等藍藻為代表的原核生物，但留下的化石記錄相當較少，阻礙我們對這時期地球生物面貌的複原。太古宙，地球有着一個以甲烷為主的還原性大氣圈烷為主的還原性大氣圈。但是，太古宙末期（25億年前）發生的大氧化事件卻在随後的元古宙給地球送上了一個氧氣豐富的氧化性大氣圈。
▲圖7 太古宙地球面貌藝術複原圖（Tim Bertelink, 2017）
元古宙（Proterozoic Eon，25億年至5億3880萬年前）是地質曆史的第3個宙，由美國地質學家S. F. Emmons于1888年命名，其中的Protero源自希臘語Πρωτο，意為原始。元古宙自老到新分為古元古代（Paleoproterozoic Era，25億年至16億年前）、中元古代（Mesoproterozoic Era，16億年至10億年前）和新元古代（Neoproterozoic Era，10億年至5億3880萬年前）3個代。
相應地，元古宇（Proterozoic Eonthem）分為古元古界（Paleoproterozoic Erathem）、中元古界（Mesoproterozoic Erathem）和新元古界（Neoproterozoic Erathem）3個界（圖8）。
▲圖8 國際年代地層表中的元古宇
概括而言，元古宙是地球構造體制、大氣-海洋環境及生物演化轉變的最主要時期，也是地球由太古宙缺氧、“非宜居”大氣-海洋環境向顯生宙富氧、“宜居”大氣-海洋環境轉變的關鍵階段，故元古宙在地質曆史中承上啟下。元古宙的地殼活動較太古宙更為活躍，是地球的主要造山期，大陸地殼的規模進一步擴大。在元古宙，藻類和細菌開始繁盛，是原核生物向真核生物演化、單細胞原生動物到多細胞後生動物演化的重要階段。此外，與熾熱的冥古宙和太古宙不同，元古宙的地球迎來了數次大冰期，其中以新元古代成冰紀的雪球地球事件最為著名（圖9）。
▲圖9 雪球地球示意圖
（https://astronomy.com/news/2019/04/the-story-of-snowball-earth)
顯生宙（Phanerozoic Eon，5億3880萬年至今）是地質曆史的第4個宙，自老到新分為古生代（Paleozoic Era，5億3880萬年至2億5190萬年前）、中生代（Mesozoic Era，2億5190萬年至6600年前）和新生代（Neozoic Era，6600萬年至今）3個代，我們現在就生活在新生代。相應地，顯生宇（Phanerozoic Eonthem）可以分為古生界（Paleozoic Erathem）、中生界（Mesozoic Erathem）和新生界（Neozoic Erathem）3個界（圖10）。在顯生宙，地球的地質事件和生物演化最為絢麗多彩（圖11），本公衆号已有專門的文章進行介紹，這裡就不再介紹了。
▲圖10 國際年代地層表中的顯生宇
▲圖11 地球生物的演化脈絡（Graham et al., 2008）
參考文獻（上下滑動檢視）
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Dana, J.D. 1872. Green Mountain geology. On the quartzite. American Journal of Science, 3(16): 250-257.
Tim, Bertelink. 2017. Own work. https://en.wikipedia.org/wiki/Archean#/media/File:Archean.png.
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尹贊勳. 1966. 地球曆史最大階段的劃分和命名. 地質論評, 24(01): 51-52.
美編：許若橦
校對：覃華清 江淑敏