中國科學(xué)院南京地質(zhì)古生物研究所研究員彭善池:金釘子的建立,是地質(zhì)科學(xué)上非常重要的基礎(chǔ)學(xué)科研究成果。華南具有得天獨(dú)厚的地質(zhì)條件,目前我國建立的所有金釘子都在早古生代的地層中,并且均位于華南。
金釘子,即全球界線層型剖面和點(diǎn)位(GSSP)的俗稱。就像歷史學(xué)家把人類的歷史劃分為不同時期那樣,地質(zhì)學(xué)家按地球所有巖石形成時代(時間)的先后,建立一套年代地層單位系統(tǒng),并依次稱為太古宇(宙)、元古宇(宙)、古生代(界)、中生代(界)和新生代(界),每一個代的時間內(nèi),又進(jìn)一步劃分出次一級的年代地層單位(如系、統(tǒng)、階)。類似每一個人類歷史時期都占據(jù)人類歷史的一定時間間隔或段落,包含一定的人類活動內(nèi)容和事件那樣,每一個時間地層單位則包括在這個時間間隔內(nèi)在地球上所形成的所有巖石和與其相關(guān)的地質(zhì)事件。
打個比方,根據(jù)地質(zhì)科學(xué)研究,地球有生命歷史以來,可以劃分成100個“朝代”,而“金釘子”就是每個“朝代”的起點(diǎn)。截止到2011年8月,全世界共發(fā)現(xiàn)了64個“金釘子”,相當(dāng)于確定了地球生命歷史的64個“朝代”創(chuàng)立的時間,每個“朝代”上出現(xiàn)的獨(dú)特生命、地質(zhì)事件就能各自“歸位”。[1]
“金釘子”一名源于美國的鐵路修建史。1869年5月10日,美國首條橫穿美洲大陸的鐵路釘下了最后一顆釘子,這顆釘子是用18k金制成,它宣告了全長1776英里的鐵路勝利竣工。這條鐵路的修建在美國歷史上具有里程碑的意義,對美國政治、經(jīng)濟(jì)、文化的影響極其深遠(yuǎn),特別是對于美國西部開發(fā)戰(zhàn)略的實(shí)施具有舉足輕重的作用。為紀(jì)念這一事件,美國在1965年7月30日建立了“金釘子國家歷史遺址”。
全球年代地層單位界線層型剖面和點(diǎn)位在地質(zhì)年代劃分上的意義與美國鐵路修建史上“金釘子”的重要?dú)v史意義和象征意義具有異曲同工之處,因此,“金釘子”就為地質(zhì)學(xué)家所借用。
每一個時代的全球界線層型和點(diǎn)位(金釘子)的選取,都必須在對全球包含這個時代地層序列(即界線剖面)進(jìn)行調(diào)查,并組織有關(guān)專家對所申報的有可能成為該代年代地層單位界線金釘子剖面的建議和相關(guān)研究成果進(jìn)行詳細(xì)研究、檢驗(yàn)和討論的基礎(chǔ)上,由國際地層委員會下屬的有關(guān)地層分會的各國專家通過投票的方式產(chǎn)生,然后報國際地層委和地科聯(lián)批準(zhǔn)公布。
金釘子的確定主要借助生物化石。自地球生命誕生以來,生物遺骸便被保存在巖石中,見證地球演化的歷史。一些化石物種生活在特定的地質(zhì)時期,且又廣泛分布,它便可以作為特定地層的標(biāo)志。于是,地質(zhì)學(xué)家能在標(biāo)準(zhǔn)地質(zhì)剖面上尋找到一個特征明顯、地理分布廣泛的化石物種首次出現(xiàn)的位置,將此點(diǎn)位作為劃分地層界線的“金釘子”。
全球在寒武紀(jì)“朝代”建立的金釘子,全部是借助某種球接子三葉蟲的出現(xiàn)來確定、劃分的。不同于其他淺水性生物在有限區(qū)域中生存,這種三葉蟲是全球分布的。這種三葉蟲最大的不到2厘米,最小的四五毫米,是腐食性動物。它們隨洋流四處漂流,繁殖能力很強(qiáng)。[1]
1977年于捷克確立的全球志留系/泥盆系界線層型剖面和點(diǎn)(GSSP)是全球第一枚金釘子。截止到2011年8月,全球已建立64枚“金釘子”,英國和意大利各有9枚,中國獲得了10枚,成為世界上發(fā)現(xiàn)“金釘子”最多的國家。中國所確立的10枚金釘子(按確立的先后次序) :
1、奧陶系達(dá)瑞威爾階“金釘子”,位于浙江省常山縣城南西黃泥塘附近,它是在我國建立的第一個“金釘子”,也是為奧陶系建立的第一個“金釘子”。
4、二疊系吳家坪階“金釘子”,位于廣西省來賓縣城附近的蓬萊灘,這枚“金釘子”同時定義樂平統(tǒng)和吳家坪階兩個不同級別單位的共同底界。
5、二疊系長興階“金釘子”,位于浙江省長興縣城西北的煤山鎮(zhèn)附近的煤山(D剖面)。
6、奧陶系赫南特階“金釘子”,位于湖北省宜昌市王家灣村附近。
7、寒武系古丈階“金釘子”,位于湖南省古丈縣羅依溪鎮(zhèn)附近。
8、奧陶系大坪階“金釘子”,位于湖北省宜昌市黃花場附近,這枚“金釘子”同時定義中奧陶統(tǒng)和大坪階兩個不同級別單位的共同底界。
9、石炭系維憲階“金釘子”,位于廣西省柳州市北投鄉(xiāng)碰沖村附近。
10、寒武系江山階“金釘子”,位于浙江江山碓邊附近。[2]
按國際地質(zhì)科學(xué)聯(lián)合會(簡稱地科聯(lián))(IUGS)和國際地層委員會(地層委)(ICS)的規(guī)定,全球統(tǒng)一地質(zhì)時代(年代)表要通過建立全球不同時代(年代)地層單位界線層型和點(diǎn)位(GSSP)(俗稱金釘子)的方式來建立,以便于按統(tǒng)一時間(時代)標(biāo)準(zhǔn)去理解、解釋、分析和研究世界不同地區(qū)同一時間內(nèi)發(fā)生的或形成的各類地質(zhì)體(巖石、地層等)及地質(zhì)事件及其相互關(guān)系。
所以,年代地層單位界線層型和點(diǎn)位(金釘子)是國際地層委和地科聯(lián),以正式公布的形式所指定的年代地層單位界線的典型或標(biāo)準(zhǔn),是為定義和區(qū)別全球不同年代(時代)所形成的地層的全球唯一標(biāo)準(zhǔn)或樣板,并在一個特定的地點(diǎn)和特定的巖層序列中標(biāo)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(biāo)志。
全球?qū)有推拭婧蛯有忘c(diǎn)(GSSP)是指特定地區(qū)內(nèi),特定巖層序列中的一個專有的標(biāo)志點(diǎn),藉此構(gòu)成兩個年代地層單位之間界線的定義和識別標(biāo)準(zhǔn)。“金釘子”是全世界科學(xué)家公認(rèn)的,全球范圍內(nèi)某一特定地質(zhì)時代劃分對比的標(biāo)準(zhǔn),因此,它的成功獲取標(biāo)志著一個國家在這一領(lǐng)域的地學(xué)研究成果達(dá)到世界領(lǐng)先水平,其意義相當(dāng)于奧運(yùn)金牌。[3]