貴州地質與古生物領域成就享譽中外:中國第11枚「金釘子」獲得記

2020-12-12 網之訊

趙元龍教授講述苗嶺統、烏溜階「金釘子」正式批文

日前,中國古生物學會第十二次全國會員代表大會暨第29屆學術年會在河南鄭州落幕,81歲高齡的貴州大學教授趙元龍在會議上作了主題為《全球寒武系第三統及第五階「金釘子」—中國第11枚「金釘子」釘在劍河》的學術報告。

8月16日至19日,趙元龍團隊陪同西安埃迪卡拉系及寒武系國際會議23位中外代表在劍河革東八郎參觀「金釘子」。

這一造訪源於趙元龍為首的國際研究團隊研究的寒武紀第3統及第5階建議為苗嶺統及烏溜階的研究成果,得到國際地質科學聯合會全票表決通過,把全球寒武系第三統苗嶺統和第五階烏溜階的全球標準建立在了貴州劍河。

這標誌著中國獲得了第11枚「金釘子」,並超過義大利成為全球「金釘子」最多的國家,彰顯了中國地質學研究在世界的領先地位。

地質學研究中,「金釘子」(Global Boundary Stratotype Section and Point,簡稱GSSP)是劃分和定義全球地質年代和地層的國際通用標準,是為定義和區別全球不同年代所形成的地層的全球唯一標準或樣板,並在一個特定的地點和特定的巖層序列中標出,作為確定和識別全球兩個時代地層之間的界線的唯一標誌。

它的成功獲取標誌著一個國家在這一領域的地質學研究成果達到世界領先水平,可以說是地質學界的奧運會金牌。

這個「最牛金釘子」有何特殊之處?聽起來「高冷」的各項野外勘察和研究成果,又是如何影響了人們對地球科學和生命科學的認知?請跟隨貴報傳媒全媒體記者一起來了解。

劍河烏溜-曾家崖凱裡組剖面圖

貴州劍河「金釘子」發掘史:研究者經歷35年周折

貴州寒武系苗嶺統及烏溜階研究歷史長達35年,截至目前共涉題18個項目。

1984年,劍河八郎烏溜——曾家崖剖面凱裡生物群發現的第三年,趙元龍就帶領青年教師周丕康及地勘81屆、83屆學生測制了劍河川洞及丹寨平寨中·下寒武統凱裡組剖面,正式進行寒武系第3統(寒武系中·下寒武統界線)及第5階國際層型剖面及點位研究。

經歷了長期的艱苦工作、國際合作,乃至美國合作者分道揚鑣,終於將寒武系第3統苗嶺統及第5階烏溜階的「金釘子」釘在我省劍河八郎。

1982年,已是45歲的趙元龍和同事黃莊友、龔顯英在劍河縣(原臺江縣)八郎村後的山脊烏溜-曾家崖凱裡組剖面中發現了凱裡生物群。

經過多年採集及探索,他又在烏溜剖-曾家崖面北0.6Km處的苗板坡剖面上發現化石豐度很高的凱裡生物群新產地,大量產於伯吉斯頁巖(Burgess Shale)的古生物群的馬爾三葉蟲(Marella)、奧託蟲(Ottoia)陸續被發現,大量的見于澄江生物群及布爾吉斯生物群的重要化石不斷被採到,生物群的動物化石達到120多屬,僅次于澄江生物群(220多屬)及布爾吉斯頁巖生物群(150多屬),為全球同類型第3位。

這一發現在國內外產生重大影響,經常成為重要國際學術交流的內容。趙元龍團隊還在凱裡組烏溜-曾家崖剖面的中、下部20cm一層、20cm一層逐層尋找到印度掘頭蟲(Oryctocephalus indicus)的第一次出現點,他們又用了12年和不同的標準觀念爭論,才於2015年確定了印度掘頭蟲為寒武系第3統首現標準化石,並於2018年6月21日獲得聯合國教科文組織國際地質科學聯合會授予的苗嶺統/烏溜階「金釘子」正式批文。

據趙元龍教授介紹,與中國其他「金釘子」不同,劍河「金釘子」不僅含有豐富的、以掘頭蟲類為主的三葉蟲動物群,還在緊接「金釘子」點位之上的凱裡組下部的地層中,發有布爾吉斯頁巖生物群類型的全球烏鎦統凱裡生物群。這個特殊保存的生物群,包含10個化石門類,120餘個化石屬,具有重要的科學意義。

「印度掘頭蟲」取得公認:成為這枚「金釘子」的標誌性化石

地層年代每個系,每個統,每個階要取得認可,必須包括兩個部件,一是系·統·階要有標誌性化石(FAD);其次,依託的剖面要好,還要經過多學科研究。

1990年,趙元龍研究團隊認為劍河八郎烏溜-曾家崖凱裡組剖面是一個很好的中·下寒武統界線剖面,1997年他們又提出印度掘頭蟲(Oryctocephalus indicus)作為中寒武統(即現在的第3統苗嶺統)首選的三葉蟲(FAD),得到美國同行及當時的國際寒武系分會支持和認可,分會主席Shergold建立了印度掘頭蟲(Oryctocephalus indicus)工作組並開展了全球的工作。

2001年趙元龍團隊又提出烏溜—曾家崖凱裡組距底52.8m處首次出現印度掘頭蟲(FAD)分子,也就是說烏溜—曾家崖凱裡組52.8m處是中寒武統的起點。

2003年,寒武系分會部分選舉委員投票,認為劍河劍河烏溜—曾家崖剖面在全球5個候選剖面中排名第一。就在這時,半路上殺出個程咬金,英國學者Fleatcher於當年提出俄羅斯西伯利亞寒武系瘤冠掘頭蟲(Ovatoryctocara granulata)也作為寒武系第5階的FAD分子,並得到俄羅斯學者和德國學者Geyer的支持。

儘管印度掘頭蟲(Oryctocephalus indicus)的支持佔優勢,但雙方仍處於膠著狀態,直到2010年,中國學者彭善池認為中國八郎寒武系剖面中沒有俄羅斯西伯利亞寒武系瘤冠掘頭蟲(Ovatoryctocara granulata)。

至此,俄羅斯西伯利亞寒武系瘤冠掘頭蟲(Ovatoryctocara granulata)在全球的分布的均衡優勢被擊垮了。2015年此內容的論文在法國古生物學報上發表。

2015年寒武系第5階工作組20多人投票,決定印度掘頭蟲(Oryctocephalus indicus)為寒武系第3統唯一的首現化石(FAD),半路中殺出的程咬金,經過12年的爭辯消失了。

8月17日,國際會議代表在凱裡生物群碑前合影

成就學術高度:貴人相助 雪中送炭

趙元龍是化石發現的幸運兒。早在學生時代,趙元龍就有重要發現。1960年,他就讀南京大學古生物專業四年級就在江西崇義時代不明的龍山系變質巖中發現筆石,使江西龍山系有了奧陶紀的名份,而且是那一屆23位畢業生中唯一宣讀論文的畢業生。有了發現,他對化石產生了濃厚興趣,為今後餘生完全獻給古生物事業打下基礎。

劍河八郎烏溜-曾家崖凱裡組剖面巖石出露完整,厚214.2m,化石豐富,其中三葉蟲多達47多個屬(亞屬),可以分為3個三葉蟲帶,中部的三葉蟲帶印度掘頭蟲帶(Oryctocephalus indicus Zone)首先出現距凱裡組底52.8m處。

別看52.8m這個簡單數字,趙元龍先後費了5年才找到這個位置。

研究初期,經費不足,趙元龍就住在農民家中,寒冬11月份,沒有熱水洗臉、洗腳及洗澡,就用劉鋒家旁的裂隙泉水,五六十歲的人,只有忍受。有一年秋天的一個夜晚,他和同行朱茂炎研究員住在劉鋒家,強大的龍捲風吹過,夾雜著暴雨風,房子漏雨,被子打溼了,他就在劉鋒家中烤火度過難受的一夜。

雨季期間,趙元龍和民工們,買了塑料布,下雨作雨傘用,雨停後作坐墊用。劍河八郎地勢低,溫度高於貴陽,經常到35℃至36℃,他也只有忍著測剖面、敲化石。

在數十年如一日的苗嶺統、烏溜階的研究過程中,趙元龍及團隊成員參加10多次國際會議交流研究成果。由於研究成果具有高度的科學性及多學科性,不斷取得優勢,終於戰勝美國Split山東坡剖面,被國際地科聯批准為苗嶺統及烏溜階作為國際寒武系第3統及第5階代表,成為全球第69個「金釘子」,中國第11個「金釘子」,中國又雄居全球各國最多「金釘子」的國家。

2011年,凱裡生物群一書終於出版;2012年凱裡生物群發現30年國際會議又在貴州舉行。至此,凱裡生物群的影響更為擴大。

以趙元龍為首的貴州古生物研究團隊,不僅得中國科學院南京地質古生物研究生研究院教授彭善池研究員(曾任國際地層委員會副主任、寒武系分會主席,曾獲得3個寒武系金釘子)的鼎力相助,還得到全國地層委員會副主任王澤九的雪中送炭。

彭善池從FAD選定,地層研究都提出寶貴建議,並不斷糾正已發生的缺點,趙元龍為首發表的4篇重要論文(英文版),他傾力改稿,對於趙元龍研究團隊和美國分道揚鑣的爭論戰,他都站在嚴正的立場上進行學術辯論,明辨是非。

而全國地層委員會副主任王澤九則是在趙元龍75歲退休時,給予研究團隊130萬元的經費,繼續支持寒武系第3統的研究。

有了這些經費,研究團隊才能於2013年至2016年組織人員出國宣讀論文,佔據輿論的優勢,還用這些經費邀請西班牙古生物學者喬治(Jorge)博士來訪,並在著名刊物Lethaia上發表反擊美國競爭者觀點的文章,最終促成了中國獲得地質學領域第11個「金釘子」。

趙元龍已經將畢生的精力全部獻給了古生物學及地質年代學。他率領團隊於1982年發現凱裡生物群;1998年發現牛蹄塘生物群;2010年發現劍河生物群;繼續研究寒武系苗嶺統、烏溜階金釘子;繼續研究甕會及杷榔生物群。同時,他又研究寒武系第4階潛在的國際層型剖面(即貴州潛在第2個寒武系金釘子),將餘生獻給祖國的「金釘子」事業。(貴報傳媒全媒體記者 周靜 編輯 王遲 編審 楊韜)

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