引子

9月20日,中国古生物学会第十二次全国会员代表大会暨第29届学术年会在河南郑州落幕,81岁高龄的贵州大学教授赵元龙在会议上作了主题为《全球寒武系第三统及第五阶“金钉子”—中国第11枚“金钉子”钉在剑河》的学术报告。

8月16日至19日,贵州教授赵元龙团队陪同西安埃迪卡拉系及寒武系国际会议23位中外代表在剑河革东八郎参观“金钉子”。

这一造访源于赵元龙为首的国际研究团队研究的寒武纪第3统及第5阶建议为苗岭统及乌溜阶的研究成果,得到国际地质科学联合会全票表决通过,把全球寒武系第三统苗岭统和第五阶乌溜阶的全球标准建立在了贵州剑河。这标志着中国获得了第11枚“金钉子”,并超过意大利成为全球“金钉子”最多的国家,彰显了中国地质学研究在世界的领先地位。

地质学研究中用“金钉子”(Global Boundary Stratotype Section and Point,简称GSSP)是划分和定义全球地质年代和地层的国际通用标准,是为定义和区别全球不同年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。它的成功获取标志着一个国家在这一领域的地质学研究成果达到世界领先水平,其成果不亚于奥运会金牌。

这个“最牛”金钉子有何特殊之处?听起来“高冷”的各项野外勘察和研究成果,又是如何影响了人们对地球科学和生命科学的认知?

2018年8月17日国际会议代表在凯里生物群碑前合影。

贵州剑河“金钉子”发掘史:研究者经历35年周折

贵州寒武系苗岭统及乌溜阶研究历史长达35年,截至目前共涉题18个项目。1984年,剑河八郎乌溜——曾家崖剖面凯里生物群发现的第三年,赵元龙就带领青年教师周丕康及地勘81届、83届学生测制了剑河川洞及丹寨平寨中·下寒武统凯里组剖面,正式进行寒武系第3统(寒武系中·下寒武统界线)及第5阶国际层型剖面及点位研究。经历了长期的艰苦工作、国际合作,乃至美国合作者分道扬镳,终于将寒武系第3统苗岭统及第5阶乌溜阶的“金钉子”钉在我省剑河八郎。

1982年,已是45岁的他和同事黄庄友、龚显英在剑河县(原台江县)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。经过多年采集及探索,他又在乌溜剖-曾家崖面北0.6Km处的苗板坡剖面上发现化石丰度很高的凯里生物群新产地,大量产于伯吉斯页岩(Burgess Shale)的古生物群的马尔三叶虫(Marella)、奥托虫(Ottoia)陆续被发现,大量的见于澄江生物群及布尔吉斯生物群的重要化石不断被采到,生物群的动物化石达到120多属,仅次于澄江生物群(220多属)及布尔吉斯页岩生物群(150多属),为全球同类型第3位。这一发现在国内外产生重大影响,经常成为重要国际学术交流的内容。赵元龙团队还在凯里组乌溜-曾家崖剖面的中、下部20cm一层、20cm一层逐层寻找到印度掘头虫(Oryctocephalus indicus)的第一次出现点,他们又用了12年和不同的标准观念争论,才于2015年确定了印度掘头虫为寒武系第3统首现标准化石,并于2018年6月21日获得联合国教科文组织国际地质科学联合会授予的苗岭统/乌溜阶“金钉子”正式批文。

据赵元龙教授介绍,与中国其他“金钉子”不同,剑河“金钉子”不仅含有丰富的、以掘头虫类为主的三叶虫动物群,还在紧接“金钉子”点位之上的凯里组下部的地层中,发有布尔吉斯页岩生物群类型的全球乌镏统凯里生物群。这个特殊保存的生物群,包含10个化石门类,120余个化石属,具有重要的科学意义。

“印度掘头虫”取得公认:成为这枚“金钉子”的标志性化石

地层年代每个系,每个统,每个阶要取得认可,必须包括两个部件,一是系·统·阶要有标志性化石(FAD)；其次,依托的剖面要好,还要经过多学科研究。

1990年,赵元龙研究团队认为剑河八郎乌溜-曾家崖凯里组剖面是一个很好的中·下寒武统界线剖面,1997年他们又提出印度掘头虫(Oryctocephalus indicus)作为中寒武统(即现在的第3统苗岭统)首选的三叶虫(FAD),得到美国同行及当时的国际寒武系分会支持和认可,分会主席Shergold建立了印度掘头虫(Oryctocephalus indicus)工作组并开展了全球的工作。2001年赵元龙团队又提出乌溜—曾家崖凯里组距底52.8m处首次出现印度掘头虫(FAD)分子,也就是说乌溜—曾家崖凯里组52.8m处是中寒武统的起点。2003年,寒武系分会部分选举委员投票,认为剑河剑河乌溜—曾家崖剖面在全球5个候选剖面中排名第一。就在这时,半路上杀出个程咬金,英国学者Fleatcher于当年提出俄罗斯西伯利亚寒武系瘤冠掘头虫(Ovatoryctocara granulata)也作为寒武系第5阶的FAD分子,并得到俄罗斯学者和德国学者Geyer的支持。尽管印度掘头虫(Oryctocephalus indicus)的支持占优势,但双方仍处于胶着状态,直到2010年,中国学者彭善池认为中国八郎寒武系剖面中没有俄罗斯西伯利亚寒武系瘤冠掘头虫(Ovatoryctocara granulata)。

至此,俄罗斯西伯利亚寒武系瘤冠掘头虫(Ovatoryctocara granulata)在全球的分布的均衡优势被击垮了。2015年此内容的论文在法国古生物学报上发表。2015年寒武系第5阶工作组20多人投票,决定印度掘头虫(Oryctocephalus indicus)为寒武系第3统唯一的首现化石(FAD),半路中杀出的程咬金,经过12年的争辩消失了。

剑河乌溜——曾家崖凯里组剖面。

成就学术高度:贵人相助 雪中送炭

赵元龙是化石发现的幸运儿。早在学生时代,赵元龙就有重要发现。1960年,他就读南京大学古生物专业四年级就在江西崇义时代不明的龙山系变质岩中发现笔石,使江西龙山系有了奥陶纪的名份,而且是那一届23位毕业生中唯一宣读论文的毕业生。有了发现,他对化石产生了浓厚兴趣,为今后余生完全献给古生物事业打下基础。

剑河八郎乌溜-曾家崖凯里组剖面岩石出露完整,厚214.2m,化石丰富,其中三叶虫多达47多个属(亚属),可以分为3个三叶虫带,中部的三叶虫带印度掘头虫带(Oryctocephalus indicus Zone)首先出现距凯里组底52.8m处。

别看52.8m这个简单数字,赵元龙先后费了5年才找到这个位置。

研究初期,经费不足,赵元龙就住在农民家中,寒冬11月份,没有热水洗脸、洗脚及洗澡,就用刘锋家旁的裂隙泉水,五、六十岁的人,只有忍受。有一年秋天的一个夜晚,他和同行朱茂炎研究员住在刘锋家,强大的龙卷风吹过,夹杂着暴雨风,房子漏雨,被子打湿了,他就在刘锋家中烤火度过难受的一夜。雨季期间,赵元龙和民工们,买了塑料布,下雨作雨伞用,雨停后作坐垫用。剑河八郎地势低,温度高于贵阳,经常到35-36度,他也只有忍着测剖面、敲化石。

在数十年如一日的苗岭统、乌溜阶的研究过程中,赵元龙及团队成员参加10多次国际会议交流研究成果。由于研究成果具有高度的科学性及多学科性,不断取得优势,终于战胜美国Split山东坡剖面,被国际地科联批准为苗岭统及乌溜阶作为国际寒武系第3统及第5阶代表,成为全球第69个金钉子,中国第11个金钉子,中国又雄居全球各国最多金钉子的国家。

2011年,凯里生物群一书终于出版；2012年凯里生物群发现30年国际会议又在贵州举行。至此,凯里生物群的影响更为扩大。

以赵元龙为首的贵州古生物研究团队,不仅得中国科学院南京地质古生物研究生研究院教授彭善池研究员(曾任国际地层委员会副主任、寒武系分会主席,曾获得3个寒武系金钉子)的鼎力相助,还得到全国地层委员会副主任王泽九的雪中送炭。彭善池从FAD选定,地层研究都提出宝贵建议,并不断纠正已发生的缺点,赵元龙为首发表的4篇重要论文(英文版),他倾力改稿,对于赵元龙研究团队和美国分道扬镳的争论战,他都站在严正的立场上进行学术辩论,明辨是非。而全国地层委员会副主任王泽九则是在赵元龙教授75岁退休时,给予研究团队130万元的经费,继续支持寒武系第3统的研究。有了这些经费,研究团队才能于2013年至2016年组织人员出国宣读论文,占据舆论的优势,还用这些经费邀请西班牙古生物学者乔治(Jorge)博士来访,并在著名刊物Lethaia上发表反击美国竞争者观点的文章,最终促成了中国获得地质学领域第11个金钉子。

赵元龙已经将毕生的精力全部献给了古生物学及地质年代学。他率领团队于1982年发现凯里生物群；1998年发现牛蹄塘生物群；2010年发现剑河生物群；继续研究寒武系苗岭统、乌溜阶金钉子；继续研究瓮会及杷榔生物群。同时,他又研究寒武系第4阶潜在的国际层型剖面(即贵州潜在第2个寒武系金钉子),将余生献给祖国的金钉子事业。滴水之恩,当涌泉相报,最后他还要感谢科技部、国家自然科学基金委员会、贵州省科技厅及其他许多单位的长期资助及往届、应届研究生、八郎农民的野外工作支撑。（记者 周静）

编辑：彭钥嘉

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编审：干江沄