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等你5亿年——中国第11颗“金钉子”诞生的背后
2022-12-31 11:00:49   来源:化石网   评论:0 点击:

金钉子区域综合资源示意图(化石网整理)据贵州日报天眼新闻(记者 肖郎平 袁燕 尚宇杰):穿越百年较量,面对激烈的国际学术话语权争夺,中国科学家以日拱一卒的精神,不断在国际地层年表中嵌入一颗颗闪亮的

“金钉子”区域综合资源示意图
 
(化石网整理)据贵州日报天眼新闻(记者 肖郎平 袁燕 尚宇杰):穿越百年较量,面对激烈的国际学术话语权争夺,中国科学家以日拱一卒的精神,不断在国际地层年表中嵌入一颗颗闪亮的“金钉子”。每增加一颗,就增加一次中国元素,就制订一次中国标准,就扩大一次中国话语,让中国古生物活起来,中国气派的话语在古生代尤其是寒武系久久回响,打破过去被西方长期垄断的话语权。
 
2018年,中国第11颗“金钉子”将中国标准镶嵌进国际学术体系,横空钉入苍茫乌蒙苗岭,让中国“金钉子”数量跻身世界第一。
 
抱长括
 
交榜村
 
屯州村
 
八郎海洋
 
古生物化石群
 
苍山如海。
 
进入苗岭国家地质公园的剑河县革东镇。这里是古生物化石景区的核心区域,只要稍微留意就会发现路边石头上不时闪现的神秘数字编号。
 
八郎村的后山,一个看起来再普通不过的山头,谁承想,保存了5亿年前生命大爆发的古生物遗迹。爬上山顶,可见崖壁上十几段长短不一的地质层位标识柱,标识柱由带数字编号的白色瓷砖组成。
 
中国第11颗“金钉子”就在标识起点处!两块暗红色的瓷砖上分别镌刻着两个金色的阿拉伯数字“3”和“2”,代表“苗岭统”和未定名的第2统。
 
这简陋的标识就是“金钉子”?“金钉子”为什么会嵌入这莽莽苍苍的苗岭深处?中国专家又是怎样把苗岭、乌溜这样的地理名词嵌入国际地层年表的?
 
2018年6月21日,国际地质科学联合会批准了以中国贵州大学赵元龙教授为首的研究团队的提案报告,把寒武系第三统(苗岭统)第五阶(乌溜阶)的全球界线层型剖面和点位“钉在”贵州剑河县八郎村附近的乌溜-曾家崖剖面,从此,这里成为全世界科学家探索这段地质年代的对比中心。
 
这颗镶嵌进苗岭高原的中国第11颗“金钉子”,让中国超越意大利,成为世界上拥有“金钉子”数量最多的国家。彰显了中国地质学研究在世界的领先地位,“其意义不亚于奥运金牌”。
 
在地质学上,“金钉子”是全球标准层型剖面和点位(GSSP)的俗称,是定义和区别全球不同年代所形成地层的唯一标准,不仅是地质界的国际标准,也是地质学的至高荣誉。
 
上世纪80年代初,国际地层委员会正式成立了二叠纪-三叠纪界线工作小组,一时间,寻找“金钉子”成为全球地学界的热点,各国科学家纷纷出动,希望能收获这一代表着国家科学高峰和地质遗产重要科学价值的“金钉子”。
 
八郎宝地
 
八郎村祖祖辈辈都知道,村里片石多,片石里有东西。特别是洪水过后,溪沟里的石头被冲刷后经常会露出奇怪的动物图案。
 
村口竖着“传统村落”的牌子。据山后的阳白土地庙碑文记载,刘氏、万氏的先祖是结拜兄弟,乾隆年间历经千辛万苦选择了这一“龙脉宝地”。
 
谁也不知道这是不是宝地。毕竟,土地瘠薄,过去的八郎和数以百万计的苗岭人家一样长期生活贫困。
 
曾任国际寒武系分会秘书长的皮尔·阿尔伯格教授在给本报记者的邮件回忆了当年八郎的艰苦。1991年9月作为客座研究员来到中国的他,“从贵阳开车,经过漫长的路途,然后又步行很长的路程来到剖面。”
 
秘密总是会揭晓的,只是在等待那个揭开谜底的人。
 
从上世纪80年代至今,贵州大学教授赵元龙和他的研究团队在八郎村带领刘锋、刘泽福等村民一起寻找化石,用30多年的时光逐渐破解石头里的秘密。
 
大约在5亿年前,三叶虫是寒武纪海洋中的霸主,它们和其他生物怡然自得地生活在八郎这片海洋中,直到有一天被海洋沉积物所掩埋石化,遭受多期次板块构造运动,最终抬升为苗岭山脉的一部分,正所谓沧海变桑田。
 
2019年,刘锋作为村里的古生物“土专家”圆了一个梦,那就是在家里开辟古生物化石博物馆。赵元龙教授欣然题写了一块匾额——“等你五亿年”!
 
五亿年啊,别说渺小的人等不起,就是整个人类都等不起。等得起的,只有这山,只有这化石。
 
更奇妙的是,如今的八郎村化身为一个古海洋主题的寨子。2020年,刘锋发起建议,将村子墙壁粉刷成海洋一般的深蓝,里面游弋着奇形怪状的生物。面对一堵墙,可能有一只硕大的贵州宽背虫,扑入你眼帘;在拐角处转身,可能又发现一只威瓦西亚虫,趴在你面前。
 
你一定会惊叹,这哪里是人们印象中贫穷落后的苗寨啊?那一座座覆盖黑瓦的木房子,如漂浮在绿色海洋中的大乌贼,又如徜徉在蓝色溪流上的乌篷船,如此时尚,如此美丽,如此充满科学和前卫的气息。
 
“赤眉铜马泥中蠖,沧海桑田指上螺。”
 
谁也没想到,八郎苗岭村落,竟成为人类探寻寒武纪生命大爆发秘密的新里程碑。学者们揭开了一个生命科学的大秘密,也揭开了八郎村祖先们“龙脉宝地”的谜底,那就是,化石就是宝,“金钉子”就是宝。
 
灵感乍现
 
探索浩瀚宇宙是人类的共同梦想。
 
地球有46亿年的浩瀚历史,地层中的“金钉子”,如同标记地球石头“天书”的书签,正是解读地层的关键。
 
地层学家将地层年表从大到小依次分为宇、界、系、统、阶5级年代地层单位。年代地层表被划分为110个左右的阶,每两个时代地层之间的界线会用一颗“金钉子”作为标志。
 
“金钉子”一词从美国铁路史中借来。1869年5月,为庆祝首条横穿美洲大陆的铁路竣工,最后一颗道钉使用了18k金钉子。
 
1982年,45岁的赵元龙和同事申报的“凯里-丹寨一带寒武统三叶虫研究”项目获得3000元资助经费,顺利地在八郎村后的山脊乌溜-曾家崖凯里组剖面中发现了凯里生物群。
 
赵元龙发现,凯里组中-下部三叶虫组合面貌有明显差异。当时,全球都在进行中、下寒武统界线研究。他敏锐地意识到,差异处很可能就是中、下寒武统界线。就是这个灵感最终促成了“金钉子”落户八郎。
 
爱迪生说,天才是1%的灵感加上99%的汗水。这1%的灵感,导引着赵元龙和研究团队踏上了那99%的汗水之路。
 
八郎村是化石富集层,刘锋陪记者走到博物馆旁的菜地,随便拿起几块片石敲一会就有发现,“这是三叶虫蜕的壳,这是三叶虫的头部……”记者拿起地质锤随机敲击,十分钟左右就发现了一个外形较完整的贵州宽背虫。
 
刘锋拿着放大镜观察一块岩石,突然惊喜地喊道,“很多小三叶虫,Many,Many!”一个初中毕业的“土专家”口中竟然冒出了英语?原来,好多国外专家来这里找化石总是惊慨,“My God!Many,Many!”
 
找化石容易,可找好化石就不容易了。1982年,赵元龙带着学生来到八郎采化石,也雇了几个村民帮助敲化石,每天工资3元钱。刘峰第一天就敲出一块从没见过的化石,经比对发现是珍贵的“始海百合”,赵教授当场奖励他3元。
 
当然,比找化石更难也更关键的,是如何用智慧去发现规律。
 
赵元龙团队发现的凯里生物群,动物化石达120多属位居全球第三,仅次于云南的澄江生物群和加拿大布尔吉斯页岩生物群。另一重大发现是,追索到了印度掘头虫第一次出现的层位,这个层位日后最终成为苗岭统和乌溜阶“金钉子”的点位。
 
数十年如一日的田野考察,往事并非如烟般轻描淡写。
 
为了找化石,他和团队以及专家长期住在村民刘锋家里。有一次小木屋差点被暴风雨掀翻,大家浑身湿透,围着火盆坐到天亮。
 
为了找化石,他在很长一段时间要克服艰辛的交通条件,从贵阳到剑河的大巴车要摇摇摆摆整整一天。为了找化石,他顾不上陪伴家人,女儿说自己从小就像没有爸爸,直到“金钉子”被批准,才理解爸爸究竟在做什么。
 
看似寻常最奇崛,成如容易却艰辛。35载的艰难寻找,在科学上要有锲而不舍的钉子精神,在人格上更要有甘于寂寞淡泊名利的金色光芒。
 
逆境奋起
 
1982年,那个一闪而过的灵感驱使赵元龙一头扎进八郎村。
 
1990年,赵元龙团队认为乌溜-曾家崖凯里组剖面是一个很好的中、下寒武统界线剖面,正式向“金钉子”发起了进攻。
 
1997年,赵元龙团队提出印度掘头虫作为中寒武统(即现在的苗岭统)首选的三叶虫,得到美国同行及当时的国际寒武系分会支持和认可。
 
2001年,赵元龙团队识别出乌溜-曾家崖剖面凯里组底部之上52.8m处首次出现印度掘头虫分子,提出该层位可作为中寒武统的起点。
 
“用最‘笨’的办法,按厘米对岩层进行连续取样。”20个年头过去,工作就这样一点点扎实推进,赵元龙的白发也一点点增加。从45岁到64岁,已踏入退休年龄的他依然“志在千里”。
 
似乎胜利在望,可慰平生。然而,挫折总是在你信心满怀时意外降临。相较于顺利的研究,要让西方学者接受中国标准却一波三折,撩人心绪,难得安宁。
 
科学没有国界,可是科学家有国界,谁都希望科学的荣耀能属于自己国家。曾经合作的美国专家,在竞争的最后关头反戈,推翻和贵州团队已经发表的研究结论,并推出美国自己的方案。
 
退,功亏一篑;进,前途未卜。这道难题摆在了赵元龙面前。这位来自江南水乡的老人,原本有多次机会返回故土,就为了心爱的贵州古生物王国科研事业才坚守在此。现在,命运想让他投降?没门啊!倔老头选择续聘,继续带着团队坚定地向“金钉子”发起冲锋。
 
学术研究最忌讳孤证。团队需要开辟新的剖面,如果结论是一致的,就可以为自己的学术观点提供佐证。这样心情郁结的日子,赵元龙过了六七年,“那个时候很恼火,我外语不好,说话人家只懂一半。”由于是学俄语出身,赵元龙的英语发音相当困难,但这丝毫没有阻碍他在国际会议上展示自己的研究成果。
 
天道酬勤,团队终于找到两个结论完全相同的化石剖面,论文发表在澳大利亚权威杂志上,不再被国际同行漠视孤立。然而,形势并未明朗。尽管赵元龙团队的主张占优势,双方仍处于胶着竞争状态。
 
此时,一个关键的支持者出手了。2010年,中国科学院南京地质古生物研究所彭善池研究员(曾任国际地层委员会副主席、寒武系分会主席)提出,中国八郎寒武系剖面中没有俄罗斯西伯利亚寒武系瘤卵掘冠虫。
 
吾道不孤。2014年,西班牙马德里大学乔治·埃斯特夫博士强烈要求加入贵州研究团队。在两三年内,埃斯特夫研究了600多件凯里组印度掘头虫标本,指出西伯利亚以及美国的两种候选化石都是印度掘头虫的相同种。
 
埃斯特夫的努力,不仅影响了西班牙的寒武系选举委员阿尔瓦罗教授和冈扎洛教授,也影响了国际寒武系分会秘书长皮尔·阿尔伯格教授。
 
2014年至2016年在瑞典、奥地利、澳大利亚,寒武系会议的主办方连续安排赵元龙、彭进、袁金良、尹磊明、杨兴莲等团队成员参会,持续扩大了中国贵州提案的影响力。
 
埃斯特夫在邮件中回忆,他对华南是下、中寒武统界线研究的最佳地点之一非常有兴趣。“2015年我们发表了两篇非常重要的论文,论证了印度掘头虫对确定这枚‘金钉子’的重要性,尤其是解决了华南板块的寒武纪地层与全球其他陆块的对比难题,这对在中国建立‘金钉子’极为关键。”
 
埃斯特夫说,“我要强调的是,这一切都归功于一个人,赵元龙教授。我认为他是我很好的朋友,一个非常努力的人。他打电话时总是叫我的中文绰号‘饺子’,赵教授说他很喜欢这个名字。”
 
赵元龙说,“从这以后,形势柳暗花明。”经过12年争辩,半路中杀出的程咬金,终于在科学事实面前消失了。2015年,寒武系第5阶工作组投票,采纳了赵元龙团队主张将印度掘头虫作为寒武系第3统唯一的首现化石。“金钉子”的曙光,终于出现在地平线上。
 
赵元龙教授的另一位好伙伴——相识30多年的皮尔·阿尔伯格教授,从1995年开始的10余年间,他多次走进剑河金钉子剖面,并和赵元龙一起参加了在美国、捷克共和国、哈萨克斯坦、韩国和澳大利亚等国举办的国际会议。“每一次相遇,围绕金钉子我们都有聊不完的话题。”
 
赵元龙旺盛的工作热情和细致的实地研究给阿尔伯格留下了深刻印象。“贵州剑河八郎乌溜-曾家崖剖面凯里组地层的论文详实的数据和丰富的化石奠定了建立‘金钉子’的坚实基础。”
 
艰难博弈
 
2016年7月,国际寒武纪地层分会向全球征集寒武系第三统第五阶“金钉子”提案,最终有两份提案入围,一份是中国贵州省剑河县八郎村的乌溜-曾家崖剖面,另一份是美国内华达州克莱顿山脊斯谱利特山剖面。而后者,正是由当初的合作者如今的竞争者主持研究的,白刃战一触即发。
 
相较而言,乌溜-曾家崖剖面优势明显:剖面更加连续且化石丰富、界线点上下地层出露更加完整、交通便捷,而且,位于国家地质公园内有利于保护。
 
2016年9月15日,第一轮投票显示,赵元龙教授研究团队的提案以59%的赞同票击败美国对手,22票当中赢得13票。但是,这离赞同票必须超过60%的规定还差1%。
 
2017年11月5日,第二轮投票显示,苗岭统和乌溜阶的提案最终获得78%的赞同票。随后,国际地层委员会寒武系分会以90%的赞同票通过该提案。
 
2016年6月刚博士毕业,尚未正式入职贵州大学的杨宇宁参加了“金钉子”提案的起草,回忆当年多轮投票的感受是,“惊心动魄”。
 
“团队当时能做的就是答疑,从科学的角度阐释贵州提案为何可以作为全球标准。”另一方面,选举委员中部分科学家来贵州实地考察过“金钉子”的候选剖面,印象非常深刻,“从这个角度,为我们这个项目最后成功加了分。”
 
事实是,2001年,国际寒武系在中国召开第7届寒武系内部再划分会议,由彭善池负责,30多位国际代表参观了乌溜-曾家崖凯里组剖面。这次会议,使乌溜-曾家崖凯里组界线进入全球广大寒武系研究者视野。
 
2018年6月21日,国际地质科学联合会以全票通过寒武系第三统(苗岭统)及第五阶(乌溜阶)提案。中国地层“金钉子”数量登顶世界第一,这也是贵州的第一个“金钉子”。
 
35年来,贵州寒武系苗岭统和乌溜阶的研究运用岩石学、生物地层学、层序地层学、碳硫同位素地球化学及有机地球化学、国际地层对比等手段展开研究,发表论文50多篇。
 
难能可贵的是,其他省份获得的“金钉子”均由国家级团队实施研究,而苗岭统和乌溜阶“金钉子”由贵州省属高校团队主导研究成功,堪称贵州科技后发赶超的经典例子。
 
当赵元龙收到阿尔伯格的报喜邮件时,并没有感到意外,他对老伴说,“拿了一块像‘奥运’一样的金牌”。其实,这实在比奥运金牌还难,每一届奥运金牌有几百块,“金钉子”全世界只有100多颗。
 
有意思的是,美国专家中途反悔,后来又加入贵州团队,到了关键的提名阶段又反悔。即便如此,赵元龙依然表示,“他写了两篇好文章,后来有竞争,现在我仍然认为他是我们团队的一员。”
 
高高的苗岭哟,它是长江和珠江的分水岭,也是苗岭统和乌溜阶的分水岭,更是中国地层学家再次挑战西方标准的分水岭之一。
 
百年较量
 
岁月悠悠,有些记忆回想起来难免苦涩。
 
但记载着中国数代科学家百年接力、百年较量的“掘金史”,现在回想起依旧激荡人心。
 
绝大多数人没有看过国际年代地层表,因为这门科学确实太冷门。然而,有心人打开它就不难发现,年表上一溜几乎都是外国地名,中生代和新生代更是清一色的外国名称。
 
彭善池表示,中国这么大一个国家,从很早的古生代到寒武纪,我们地层是全的,中国的寒武纪是世界上发育最好的国家之一,但地层表上没有中国的地位。
 
如今,中国科学家改写了古生代话语权。殷鸿福院士将古生代-中生代界线的重大“金钉子”嵌在国际地层年表之上,这是一个伟大的胜利。而彭善池和赵元龙则几乎彻底改写了古生界寒武系的格局,中国“金钉子”在寒武系年表中占据半壁江山。
 
科学从来不是坦途,更何况,还要改写西方主导的学术话语权。它不仅是智慧挑战,也取决于综合国力的挑战。
 
中国科学院院士殷鸿福是世界顶尖地层古生物学及地质学家,他为中国争下一颗重大“金钉子”——长兴煤山“金钉子”。这颗“金钉子”作为古生界和中生界划分标志,要知道作为界划分标志的“金钉子”全世界只有三颗!
 
全球曾有13条剖面专门研究这一界线,竞争非常激烈。最终,这颗“金钉子”花落中国,堪称中国地学界“可载入史册”的标志性创新成果。
 
此前,全球地质学界在100多年来,一直沿用“耳菊石”化石作为标志。但是,耳菊石分布存在局限性,无法充分解释全球范围内的地质现象。1986年,在意大利召开的国际学术会议上,殷鸿福提出将浙江长兴发现的“牙形石化石”作为划分古生界和中生界的标准。与时任国际二叠纪-三叠纪界线工作组主席、加拿大地质学家托塞尔当面交锋,会议变成辩论战场。
 
新旧标准之争引起巨大反响。几年后,界线工作组的其他科学家纷纷转而支持新标准。1993年,殷鸿福被推选为工作组主席。1996年,中、美、俄、德等九个委员联名推荐长兴煤山。从1986年到1996年,争论持续十年之久,不过,“胜券在握。两次预选举,多数人都赞成以牙形石为标准。”
 
“彭善池研究员是地层学界伟大的人,另一位是殷鸿福院士。”年事已高的赵元龙教授,声音不高,但说到这里语速却快而坚定。
 
彭善池长期从事寒武系三叶虫及生物地层学的研究,他以一已之力,主持研究并创建芙蓉统-江山阶、排碧阶、古丈阶三颗“金钉子”,将中国地名镶嵌在了国际地球科学史册上。由于这个剖面不仅是阶的分界,同时也是统的分界,所以科学家们称这枚“金钉子”为“金柱子”。
 
更重要的是,他改写了西方标准。2004年9月,彭善池在韩国召开的第9届寒武系再划分现场会议提出将寒武系划分为4统10阶的新方案,在会议上获得一致认可。2005年初,在分会选举委员的表决中,该方案以88%的高票通过;同年10月,国际地层委员会发布的新版《国际地层表》中正式采纳这一新划分框架。
 
杨兴莲教授回忆第11颗“金钉子”为何命名为“苗岭统乌溜阶”说,“我们不光要让学术界的人知道,还要尽可能把当地推向世界,能体现中国和贵州元素。”
 
“把中国元素、中国的地名记录到国际地层表上面去,我们一直是在向这个方向努力。”让彭善池欣慰的是,国际地层表上100多个名字,现在有了8个中国地名。
 
彭善池动情地说:“我们实现了梦想,真是感到很自豪。这不是过眼云烟,而是只要有人类就会永远留存的。我们的子子孙孙都会用这个标准,这个标准成为中国标准后,也永远成为国际标准。”
 
全新的进击
 
对冷门学科来说,需要有坐冷板凳的精神。杨兴莲从赵元龙身上深深地体悟到这一点。“苗岭统乌溜阶”研究团队最早的成员,年纪到点了都陆续退休。“只有赵老师一直坚持,他获得‘金钉子’的时候已经八十多岁了。如果他按照正常时间退休,那这颗‘金钉子’,可能就没了。”
 
“信步上鸟道,不知身忽高。”中国科学家一旦叩开古生代地层研究的大门,就不会轻易停止探索的脚步。寒武系总共10阶,如今只剩下4个阶尚无归属,竞争变得更为激烈。
 
好消息是,彭善池为首的研究团队在第10阶的研究取得重大进展,即将向国际地层委员会寒武系分会第10阶工作组及寒武系分会提出建议,进行表决。同时,赵元龙团队在第4阶的研究也取得了进展。
 
赵元龙的言传身教下,年轻一代迅速成长,瞄准新的挑战——
 
杨兴莲说,“我们一直在探索,看看是否能拿下第二颗‘金钉子’。贵州是一个古生物的王国,要努力扩大国际影响力,讲好贵州的古生物学故事。”
 
“上一颗‘金钉子’给我们提供了很多经验和信心。现在我们站在前辈的肩膀上,有信心更进一步。”杨宇宁副教授说。
 
古生物学起源于英国,中国古生物学仅仅百年而已。“一百年要走过西方国家三四百年的道路,倒逼我们得加快速度。”兰天副教授说。
 
一系列创造性的工作在团队探索中,结合人工智能识别化石,运用流体力学将化石还原成三维形态,创新的力量在团队自由生长……
 
曾经的“百年较量”如今画上了句号。11枚“金钉子”,成为中国地质学家上下求索的功勋金章,九州大地沧海桑田的见证,更是中国地质学家们留在地球亿万年如诗年轮上的浪漫印记……
 
以史为鉴,可知兴替。“当你转动地球仪找到这112颗‘金钉子’时,就会知道人类从哪里来,将到哪里去。”著名作家梁衡说。
 
历史惊人地相似。今天,中国“金钉子”的研究者们也清楚地知道,他们这一代科研工作者从哪里来,要到哪里去——
 
他们的使命是星辰大海。
 
是坚定的科技自立自强。
 
是把话语权、解释权牢牢掌握在自己手上的力量和决心。
 
科学精神的火种,正在年轻科技工作者心中勃发生长。
 
星星点点,生机勃勃。

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