金钉子

发布时间:2018-12-03     来源:     浏览:166次

     “金钉子”是什么?
     在阿根廷举行的国际地质科学联合会确定,我国浙江长兴煤山剖面为古生界、中生界地层断代界线的标志--“金钉子。中国地质大学的殷鸿福院士对此进行了解释。
     地层的年代分为前古生界、古生界、中生界和新生界。每个界又分为多个系。系与系之间的全球标准就俗称为“金钉子”。显然,“金钉子”不止一个,但却有大小之分、主次之分。二叠系是古生界最末一个系,三叠系是中生界最早一个系。所以,浙江煤山的“金钉子”既是二叠系与三叠系界线的标志,又是中生界与古生界之间的标志,被认为是地质历史上三个最大的断代“金钉子”之一。
     “为什么叫金钉子不叫银钉子?”“金钉子”是国际地层委员会的命名,金子贵重表示重要,钉子钉下后固定不动,表示是一个永久的标志;另外,也有国际地质学界约定俗成的成分。
     生物是反映地质历史最灵敏的物质形态。认识地球的最好办法就是研究每一历史时期的生物化石。不同的化石,就成为划分不同年代的标志。百余年来,科学家一直试图确定各个年代之间的分界线,但迄今为止,大约只有一半的年代有了自己的“金钉子”,其中引人注目的古生界和中生界之间的界线还始终存在争议。而这一界线的确立,对我们人类关系重大。

     古生界开始于5.4亿年前,结束于2.5亿年前。古生界动物群主要是无脊椎动物中的三叶虫、软体动物和腕足动物。古生界末期地球经历过一次包括全球大海退在内的“灾变群”,90%的物种灭绝。中生界开始于2.5亿年前,结束于6700万年前,又被称为“爬行动物代”、“菊石时代”和“裸子植物时代”。中生界后期的地壳运动对动物的演化产生了巨大影响,恐龙等动物种类趋于灭绝。

     对于古生界和中生界的划分,地质学界100多年来,一直沿用耳菊石化石作为标志,但由于耳菊石分布的局限性,无法充分解释全球范围内的地质现象。
     1986年,殷鸿福院士提出,将我国地质工作者在浙江长兴煤山发现的“牙形石化石”作为划分古生界和中生界的标准化石,以此确定古生界和中生界的分界线。这一新颖的观点一经提出,就在地质学界引起强烈反响,甚至遭到一些人的反对。
     在科学研究中,一种理论引起争议是很正常的。我国科学工作者采取对外开放,吸收国际同行;对内联合,与中科院南京古生物所等科研人员一起,用了近10年时间对浙江煤山进行考察研究,取得了丰硕成果。他们发现的大量伴随全球大海退等灾难事件所留下的动物尸体化石,反映了当时全球动物大灭绝的悲惨景象。
     1996年,中、美、俄、德等国的9名科学家在国际刊物上发表联名文章,推荐以中国浙江长兴煤山的“牙形石化石”为划分古生界和中生界的标准化石。此后,经过国际学术组织三轮投票,最终由国际地质科学联合会认可,确定了煤山在地质学上的“金钉子”地位。

     “ 金钉子 ” 的由来
     地质学上的 “ 金钉子 ” 实际上是 全球年代地层单位界线层型剖面和点位( GSSP )的俗称。 “ 金钉子 ” 一名 源于美国的铁路修建史。 1869 年 5 月 10 日 ,美国首条横穿美洲大陆的铁路钉下了最后一颗钉子,这颗钉子是用 18k 金制成,它宣告了全长 1776 英里的铁路胜利竣工。鉴于这条铁路的修建在美国历史上具有里程碑的意义,对美国政治、经济、文化的影响极其深远,特别是对于美国西部开发战略的实施具有举足轻重的作用。为纪念这一事件,美国在 1965 年 7 月 30 日 建立了 “ 金钉子国家历史遗址 ” 。 全球 年代地层单位界线层型剖面和点位在地质年代划分上的意义与美国铁路修建史上 “ 金钉子 ” 的重要历史意义和象征意义具有异曲同工之处,因此, “ 金钉子 ” 就为 地质学家所借用。


     “ 金钉子 ” 的含义
     要了解全球界线层型剖面和点位( GSSP )(即通常所称的 “ 金钉子 ” )及其意义, 首先要懂得什么是年代地层单位。 就像历史学家把人类的历史划分为不同时期(如我国的唐、宋、元、明、清)那样,地质学家按地球所有岩石形成时代(时间)的先后,建立一套年代地层单位系统,并依次称为太古宇(宙)、元古宇(宙)、古生代(界)、中生代(界)和新生代(界),每一个代的时间内,又进一步划分出次一级的年代地层单位(如系、统、阶)。类似每一个人类历史时期都占据人类历史的一定时间间隔或段落,包含一定的人类活动内容和事件那样,每一个时间地层单位则包括在这个时间间隔内在地球上所形成的所有岩石和与其相关的地质事件(表 1 )。

表 1 地质年代与地球演化历史阶段


    “ 金钉子 ” 的意义
     全球层型剖面和层型点( GSSP )是指特定地区内,特定岩层序列中的一个专有的标志点,藉此构成两个年代地层单位之间界线的定义和识别标准。“金钉子”是全世界科学家公认的,全球范围内某一特定地质时代划分对比的标准,因此,它的成功获取往往标志着一个国家在这一领域的地学研究成果达到世界领先水平,其意义绝不亚于奥运金牌 。

     “金钉子”研究现状
     1977 年于捷克确立的全球志留系 / 泥盆系界线层型剖面和点( GSSP )是全球第一枚金钉子。目前, 全球已建立 55 枚 “ 金钉子 ” ,我国获得了 7 枚。其中宜昌地区占有两枚。一个是由国土资源部 宜昌地质矿产研究所牵头取得的黄花场全球中和下奥陶统暨奥陶系第三个阶的金钉子;另一个是由中国科学院南京地质古生物研究所牵头取得的王家湾奥陶系赫南特阶的金钉子。在一个不大的范围内能够树立两个 全球界线层型剖面和点位 , 这在世界上是极为少见的,这是几代地质学家和地层古生物学家长期努力、执着追求和不断创新的结果,说明我国奥陶系的研究水平已挤入世界先进水平。同时,通过金钉子剖面的研究也衍生出更高层次的科学问题需要我们继续攀登。

     如何选择和确定“金钉子 ”
     每一个时代的全球界线层型和点位(金钉子)的选取,都必须在对全球包含这个时代地层序列(即界线剖面)进行调查,并组织有关专家对所申报的有可能成为该代年代地层单位界线金钉子剖面的建议和相关研究成果进行详细研究、检验和讨论的基础上,由国际地层委员会下属的有关地层分会的各国专家通过投票的方式产生, 然后报国际地层委和地科联批准公布。

     为什么要建立 全球界线层型剖面和点位( GSSP )(金钉子)
     按国际地质科学联合会(简称地科联)( IUGS )和国际地层委员会(地层委)( ICS )的规定,全球统一地质时代(年代)表要通过建立全球不同时代(年代)地层单位界线层型和点位( GSSP )(俗称金钉子)的方式来建立,以便于按统一时间(时代)标准去 理解、解释、分析和研究世界不同地区同一时间内发生的或形成的各类地质体(岩石、地层等)及地质事件及其相互关系。所以, 年代地层单位界线层型和点位(金钉子)是国际地层委和地科联, 以正式公布的形式所指定 的年代 地层单位界线的典型或标准。是为 定义和区别全球不同年代(时代)所形成的地层的全球唯一标准或样板, 并在一个特定的地点和特定的岩层序列中标出,作为确定和识别全球两个时代地层之间的界线的唯一标志。

     全球二叠三叠系界线层型金钉子剖面分布区1:5万区域地质调查
     1:5万长兴、煤山幅区域地质调查系统总结了全球二叠系-三叠系界线金钉子剖面多重地层研究成果,建立了煤山D剖面国际层型标准序列,在金钉子剖面地层研究方面精度达到万年级;围绕煤山剖面,开展了1:1万等高精度大比例尺区域地质调查工作,使煤山剖面所在区域的二叠系-三叠系界线所处地层研究真正实现了高精度的区域追索填图,并进行了多重地层综合划分对比,不仅为同类研究工作提供了范例,而且为2000-2001年向国际地层委员会和国际地科联申报煤山D剖面为金钉子剖面提供了必不可少的基础资料。
     本项目对图区24个组级岩石地层单元进行了岩石地层、生物地层、生态地层、层序地层、年代地层、事件地层、化学地层等多方面的多学科多手段的综合研究,查清了各地层单元的时空分布及其发育特点。尤其在晚古生代和三叠纪地层的研究方面,获得了丰富的生物地层资料。本测区新发现了90余属种化石,划分了28个化石带或组合带,重要的地层单位均有3条或3条以上剖面控制,重要地层剖面的测制精度达到厘米级(比例尺1:10),极大提高了测区地层划分对比精度;首次在金钉子剖面殷坑组下部建立孢粉组合,为陆相PTB层型研究提供了可靠的对比依据。
     首次在金钉子剖面殷坑组上部-南陵湖组下部地层内进行了系统的化学地层研究,为该套地层古环境变迁与生物复苏过程的进一步研究提供了基础资料。
     将新兴的分子地层学手段应用于第四系地质分析中,为第四纪红土地层研究和环境分析提供了新的依据,首次在1:5万区调工作中从土壤类型、土壤地球化学和土壤环境等方面进行了调查研究,对当地的农业地质环境评价和治理具有一定的参考价值;评价了长兴的人文和自然旅游资源,尤其对地质旅游资源的认识和分析,对当地开发旅游路线有重要的借鉴作用。
     由于煤山剖面全球层型工作,当地政府正在以煤山金钉子剖面为核心建立国家级地质遗迹保护区,目前本项目组正积极协助国家级地质遗迹保护区的建设,争取使其成为我国乃至国际地学知识普及教育的园地。