中國科學院南京地質古生物研究所:讓「金釘子」綻放光芒

2020-12-25 環球網

在我們的星球幾十億年的演變過程中,無數的物種誕生了,同時,也有無數的物種湮滅。滄海桑田,歲月賦予了這些物種一種神奇的存在方式——化石。 有這樣一群人,他們奉獻一生,只為尋找化石秘密;他們默默無聞,用自己的青春年華孜孜不倦地還原地球過往的印記。近日,由中國古生物化石保護基金會聯合新華公益推出的「平凡化石故事·非凡貢獻人物」活動,將發掘這些在古生物化石發現、科研、修復、宣傳、藝術展示、文化傳承以及保護等方面做出不朽貢獻的人物,揭開這些人物背後鮮為人知的故事。

2018年6月21日,國際地質科學聯合會批准把寒武系第三統和第五階共同底界的「金釘子」「釘」在中國貴州劍河,這是中國確立的第11顆「金釘子」。而在這11顆「金釘子」中,中國科學院南京地質古生物研究所(簡稱中科院南京古生物所)「金釘子」研究集體主持確立了7顆,參與確立了2顆,在國內外同類科研機構中,遙遙領先。

圖為中國確立的「金釘子」在國際年地層表中的位置(紅色箭頭所指由南京古生物所確立)

我們這裡所說的「金釘子」,並非用金子做的釘子,卻比所謂金釘子更珍貴。地質學中的「金釘子」,是對全球年代地層單位界線層型剖面和點位(GSSP)的俗稱,是全球地層劃分和對比的國際標準。

正因如此,「金釘子」的確立和審批是個相當嚴格的過程,嚴謹且漫長。中國加入到全球「金釘子」的研究和競爭比國際上晚十餘年,數十年的努力,明顯後來居上。

中國的第一個「金釘子」是中奧陶統達瑞威爾階的底界,於1997年確立在浙江省西部的常山縣黃泥塘剖面,由南京古生物所金釘子研究集體的陳旭院士主持完成。其建立過程相當艱苦,充滿了我國老一輩科學家的智慧和勇氣,以及對科學的執著追求。

這一「金釘子」的前期工作(即基礎地層古生物研究)從上世紀40年代就已經開始,但有針對性的創建工作是從1990年開始的。那年9月,第四屆國際筆石大會的野外考察在浙江和江西交界的「三山地區」(江山-常山-玉山)進行。這一地區奧陶系發育完整,出露好,主要海洋生物類群的化石標本保存精美,給與會的各國專家留下了深刻的印象。隨後不久,國際奧陶系地層分會成立了一個以陳旭為首的國際界線工作組,研究論證在「三山地區」確立奧陶系內第一個「金釘子」的可能性。

然而,「三山地區」當時還是浙西贛東北最落後的地區,交通閉塞,生活和工作條件都很艱苦。在黃泥塘「金釘子」剖面工作時,南京古生物所的研究人員為節省經費,同時提高工作效率,有時就住在剖面附近的農戶家,搭夥吃飯。每天日出而作,日落而息,可以工作10小時以上。1991年9月的一天,因為去考察相距較遠的一條剖面,陳旭與其研究生張元動租了一輛機動三輪車前往,在途中爬一個陡坡時因為顛簸而翻進了路旁的一條水溝,陳旭身上多處受傷,鮮血直淌,所幸並無大礙,從車子裡爬出來幫助司機把車子抬到路上繼續前行,自己則去村衛生所進行了簡單包紮,當天還完成了全天的工作計劃。

圖為陳旭院士等在國內第一個金釘子剖面

自然條件的惡劣、生活條件的艱苦都算不上什麼,真正難的是科學上的突破。奧陶系形成於距今4.88-4.44億年,是地球歷史上海洋生物開始急劇多樣化的關鍵時期。全球奧陶系的「金釘子」研究工作雖然從七十年代即已開始,但因面臨諸多棘手難題而進展緩慢,毫無建樹。直到中國學者介入,才在九十年代中後期實現了國際奧陶系年代地層研究的重大突破。

當時世界各國的奧陶系基本都是參照已經沿用了100多年的英國傳統劃分,儘管這個劃分存在著許多難以克服的嚴重缺陷。為解決這個難題,陳旭等選擇了當時研究程度還很低、但是很有可能成為國際標準的一種名叫「澳洲齒狀波曲筆石」的化石作為研究重點,對這一生物類群的結構特徵、系統位置、演化關係和地層地理分布等進行了詳細研究,確定了該類群的演化路線,揭示了它在區域內和全球範圍內的對比意義,很好地解決了上述疑難問題。

當時英國奧陶系研究的首席科學家理查·福蒂教授曾極力維護英國的傳統劃分,想通過釐定界線定義、深入研究新剖面等多種方式把該「金釘子」建在英國。但是,當最後把黃泥塘剖面的研究成果展現在他和國際奧陶系相關權威專家面前時,他知道英國已經離這枚「金釘子」漸漸遠去。2000年,張元動應邀到他所在的英國自然歷史博物館進行合作訪問時,他由衷地表示出對黃泥塘剖面的讚賞,並認為這枚「金釘子」的確立是全球奧陶係數十年來最突出的進展。

中國每一顆「金釘子」的建立過程都有精彩「故事」,上面這些只是這一歷史進程中的一點花絮和枝節,但卻能從側面體現出我國科學家窮且益堅的堅強意志、追求卓越的優秀品質和真摯殷切的愛國情懷。

萬事開頭難,黃泥塘「金釘子」的確立,叩開了在中國建立更多「金釘子」的大門。之後,南京古生物所「金釘子」研究集體再接再厲,主持或參與在中國確立了系列「金釘子」:

2001年,國際地科聯批准由南京古生物所參與研究的浙江長興縣煤山D剖面為全球二疊系—三疊系界線的「金釘子」,這也是劃分古生代和中生代的最重要的「金釘子」。

2003年,國際地科聯批准將南京古生物所彭善池研究員主持研究的寒武系排碧階底界「金釘子」建立在湖南花垣縣排碧鄉,並正式將全球寒武系第4統命名為「芙蓉統」,其最下部的階命名為「排碧階」,使得中國的地名正式進入了國際年代地層表。

2005年,由南京古生物所金玉院士主持研究的兩個「金釘子」同時獲批。即確立在廣西來賓蓬萊灘剖面的二疊系吳家坪階底界(亦即樂平統底界)「金釘子」,確立在浙江長興縣煤山D剖面的二疊系長興階底界「金釘子」。後者的確立,也使得長興煤山成為目前為止全球唯一擁有兩顆「金釘子」的單一地層剖面。

2006年,由南京古生物所陳旭和戎嘉餘院士主持研究的湖北宜昌王家灣北剖面被確立為奧陶系赫南特階底界「金釘子」。

2008年,由彭善池研究員主持研究的寒武系古丈階底界「金釘子」被確立在湖南古丈縣羅依溪。

2011年,由彭善池主持研究的寒武系江山階底界「金釘子」被確立在浙江江山縣碓邊村,使得中國後來居上,第一次成為擁有「金釘子」最多的國家。

2018年,由南京古生物所參與研究的寒武系苗嶺統烏溜階底界「金釘子」,也就是最前面提到的寒武系第三統和第五階的「金釘子」,被確立在貴州劍河縣巴朗村,確立了中國作為擁有「金釘子」最多的國家的地位。

圖為南京古生物所主持確立的七顆「金釘子」剖面的標誌

這些「金釘子」的確立,都凝聚了南京古生物所「金釘子」研究集體科研人員數十年的心血,每一顆「金釘子」的後面,都有許多感人的故事,其中不乏失敗和挫折、光榮與夢想。然而,每當看到中國的研究成果成為國際標準的時候,那種自豪感也是無與倫比的。

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