中國(guó)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(guó)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(shí)期那樣,地質(zhì)學(xué)家按地球所有巖石形成時(shí)代(時(shí)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(gè)代的時(shí)間內(nèi),又進(jìn)一步劃分出次一級(jí)的年代地層單位(如系、統(tǒng)、階)。類似每一個(gè)人類歷史時(shí)期都占據(jù)人類歷史的一定時(shí)間間隔或段落,包含一定的人類活動(dòng)內(nèi)容和事件那樣,每一個(gè)時(shí)間地層單位則包括在這個(gè)時(shí)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(gè)比方,根據(jù)地質(zhì)科學(xué)研究,地球有生命歷史以來(lái),可以劃分成100個(gè)“朝代”,而“金釘子”就是每個(gè)“朝代”的起點(diǎn)。截止到2011年8月,全世界共發(fā)現(xiàn)了64個(gè)“金釘子”,相當(dāng)于確定了地球生命歷史的64個(gè)“朝代”創(chuàng)立的時(shí)間,每個(gè)“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(guó)的鐵路修建史。1869年5月10日,美國(guó)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(zhǎng)1776英里的鐵路勝利竣工。這條鐵路的修建在美國(guó)歷史上具有里程碑的意義,對(duì)美國(guó)政治、經(jīng)濟(jì)、文化的影響極其深遠(yuǎn),特別是對(duì)于美國(guó)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(guó)在1965年7月30日建立了“金釘子國(guó)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(guó)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(gè)時(shí)代的全球界線層型和點(diǎn)位(金釘子)的選取,都必須在對(duì)全球包含這個(gè)時(shí)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(duì)所申報(bào)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(guó)際地層委員會(huì)下屬的有關(guān)地層分會(huì)的各國(guó)專家通過(guò)投票的方式產(chǎn)生,然后報(bào)國(guó)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(lái),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(shí)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(gè)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(lái)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(dòng)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(guó)和意大利各有9枚,中國(guó)獲得了10枚,成為世界上發(fā)現(xiàn)“金釘子”最多的國(guó)家。中國(guó)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(guó)建立的第一個(gè)“金釘子”,也是為奧陶系建立的第一個(gè)“金釘子”。
4、二疊系吳家坪階“金釘子”,位于廣西省來(lái)賓縣城附近的蓬萊灘,這枚“金釘子”同時(shí)定義樂(lè)平統(tǒng)和吳家坪階兩個(gè)不同級(jí)別單位的共同底界。
5、二疊系長(zhǎng)興階“金釘子”,位于浙江省長(zhǎng)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(chǎng)附近,這枚“金釘子”同時(shí)定義中奧陶統(tǒng)和大坪階兩個(gè)不同級(jí)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(guó)際地質(zhì)科學(xué)聯(lián)合會(huì)(簡(jiǎn)稱地科聯(lián))(IUGS)和國(guó)際地層委員會(huì)(地層委)(ICS)的規(guī)定,全球統(tǒng)一地質(zhì)時(shí)代(年代)表要通過(guò)建立全球不同時(shí)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(lái)建立,以便于按統(tǒng)一時(shí)間(時(shí)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(shí)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(guó)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(shí)代)所形成的地層的全球唯一標(biāo)準(zhǔn)或樣板,并在一個(gè)特定的地點(diǎn)和特定的巖層序列中標(biāo)出,作為確定和識(shí)別全球兩個(gè)時(shí)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(gè)專有的標(biāo)志點(diǎn),藉此構(gòu)成兩個(gè)年代地層單位之間界線的定義和識(shí)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(shí)代劃分對(duì)比的標(biāo)準(zhǔn),因此,它的成功獲取標(biāo)志著一個(gè)國(guó)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]