长兴的'金钉子'：一个全面的介绍

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”。“金钉子”的正式名称叫”全球界线层型剖面和点位（Global Standard strarotype section and point，或GSSP）”。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。

（摘自：《科学美国人》文章），转自中国地质调查局网站

国际二叠系－三叠系界线层型煤山剖面简介

煤山剖面位于浙江省长兴县煤山镇至新槐乡公路北侧的山坡上。山坡上暴露有一系列沿山坡东西向展布的采石场，延伸达2km，每个采石场上均可观察到出露良好的二叠系－三叠系界线地层。在早年的研究中，这些采石场上所揭露的二叠系－三叠系界线地层剖面，分别被划分为A、B、C、D、E和Z 6个子剖面（附图1）。其中D剖面被选为全球二叠系－三叠系界线层型剖面（附图2）。

图1 浙江省长兴县煤山剖面全图

图2 煤山D剖面全图

煤山D剖面也是国际地质年代表中二叠系最上部一个阶--长兴阶的命名剖面。在该剖面上，相当于长兴阶的地层是长兴组，包括下部葆青段和上部煤山段，共被划分为23层个岩性层，即第2～24层。其下伏为龙潭组，上覆25层起即为殷坑组。该剖面上二叠系－三叠系精细的地层学研究成果表明，岩石地层与生物地层和年代地层的界线有一定的距离（附图3）。以牙形石Hindeodus parvus (附图4)标定的年代地层界线位于27b层与27c层之间，即全球二叠系－三叠系界线层型点位于27c层之底。通过对该剖面上界线附近多层粘土层的同位素地球化学测年分析结果，二叠系－三叠系界线的年龄值被确定为251.0百万年。

图3 煤山剖面二叠系－三叠系界线处地层

图4 采自煤山D剖面27d层中的牙形石Hindeodus parvus

牙形石是二叠系－三叠系之交的标志性化石，煤山剖面原长兴阶上部的Clarkina changxingensis-C. deflecta带被进一步划分为C.changxingensis带,C. postwangi带和C. changxingensis yini带。在三叠系下部地层中，继Hindeodus parvus带之后，其上又发现了Isarcicella isarcica带，Neospathodus kummeli带，N. cristagalli带和N. waageni带。完整的牙形石Hindeodus parvus演化谱系已在煤山剖面上被揭示：Hindeodus latidentatus-H. parvus-Isarcicella isarcica。丰富的古生物化石资料，为煤山剖面更深入和更全面的地质学研究奠定了坚实的基础。生态地层学研究，煤山剖面长兴阶被划分为2个群落序列7个群落带，印度阶下部1个群落序列5个群落带；层序地层学研究，上二叠统与下三叠统为同一个二级层序。长兴阶和印度阶分别各包含2个三级层序，但二叠系－三叠系界线高于界线处的层序界面（附图5）；磁性地层学研究，长兴阶包含5个正向极性亚带和4个反向极性亚带，印度阶下部亦为正向极性亚带；事件地层学和化学地层学研究，在煤山剖面揭示出大量重要的重大转折事件标志，包括重大的火山活动事件、海平面升降事件、地球化学元素异常及与其相关的稀有地质过程事件和缺氧事件，以及由此触发的显生宙最大的生物集群绝灭事件。

总体来说，煤山剖面是当前国际上二叠系－三叠系界线地质学研究成果最突出的剖面之一，该剖面上的各项研究工作已经成为国际二叠系－三叠系界线地质研究的典范。该剖面的各项研究成果也被对比和推广到国际上各主要二叠系－三叠系界线地层剖面上，成为国际二叠系－三叠系界线的标准。

煤山剖面取得全球二叠系-三叠系界线层型的地位，并不是偶然的。从科技层面来说，这是因为它具备了下列优势：

1．二叠系-三叠系界线的定义--标志性化石Hindeodus parvus是由我们提出的，并在煤山剖面发现它与祖先、后裔种的连续演化系列。煤山界线剖面的牙形石系列是世界上最完整的。

2．前人对长兴灰岩的研究工作使长兴阶成为国际公认的二叠系最高阶。岩石地层和生物地层研究证明煤山剖面地层连续之后，我们采用了所有可应用的地层学方法对煤山剖面进行研究。这些研究互为补充，使煤山剖面成为世界上二叠系-三叠系界线地质纪录最完整的剖面，一些国外地质学家甚至称它是世界上GSSP纪录最完整的剖面之一。

3．迄今二叠系-三叠系界线年龄值获得国际公认的只有煤山剖面，它成为国际地质年表上该断代界线年龄的标准值。在界线层中用化学地层、事件地层、旋回地层等所作的高分辨率地层工作是精度很高的。

从研究路线层面上来说，这是因为我国学者采取了对外开放、对内联合的路线。在对外开放方向，中国地质大学联合国内许多单位，参加并领导了四届共20年的二叠系-三叠系界线和对比的国际地质对比规化；联系和团结了25国二百多位国际学者；南京地质古生物研究所与欧、美、日、俄等多国学者进行了广泛联系；上两单位先后担任国际二叠系分会、三叠系分会的主席、副主席，使我国的二叠系、三叠系研究一直处于国际前沿地位。在对内联合方面，我国研究二叠系-三叠系的各单位专家多年来联合、努力。在1984年国际二叠系-三叠系界线工作组进行候选剖面试投票时，南古所和地大的五名投票委员一致支持煤山，保住了它候选地位。1993年，我国各单位联合，以中国工作组的名义，提议煤山为层型剖面，并使其在国际工作组会议上列为第一候选剖面。1996-1997年，当美国少数人在Science、二叠系分会、三叠系分会及国际学术界无端掀起抵制煤山剖面的浪潮，并通过美国参议员提出质询时，地大与其它单位共同努力，团结了国际学术界的专家。也由于煤山剖面本身的过硬条件，在1996-2000年四年中，其它剖面始终未能达到它的标准，因而未能提出一条可以与之竞争的候选剖面。它始终保持了第一候选剖面的地位。经过四年努力，终于争取到大多数人的支持，在三轮国际投票中均以高的支持率通过，并最终得到国际地科联的确认。这是我国几代工作者团结国际人士共同努力的结果。在此，我们谨向一切和我们共同奋斗和支持我们的单位、专家和同志们致以衷心的谢意。今后我们仍将执行对外开放、对内联合的路线，争取更大的成果。

（摘自中国地质大学网站）转自中国地质调查局网站