我国的第一枚“金钉子”--浙江常山黄泥塘剖面（1994年摄）

　　（编者注：此文原为2011年南京古生物所建所60周年所庆征文，再次登出以传承“南古精神”）

　　我国的第一个“金钉子”是奥陶系达瑞威尔阶的底界，于1997年确立在浙江省西部的常山县黄泥塘剖面，是由我所陈旭老师带领国际研究团队完成的。建立过程困难重重，相当艰苦，但每每总是峰回路转、柳暗花明，其中充满了我国老一辈科学家的智慧和勇气。我本人有幸全程参与了这一段不平凡的历史进程，现将其中的部分难忘经历节录于此，与读者共享。

　　这一“金钉子”的创建工作是从1990年真正开始的。奥陶系是指地球历史长河中距今4.88~4.44亿年期间的地层记录，但这段时间太长了，需要进一步细分，要细分就要有全球标准，因此就需要有“全球界线层型剖面和点位”（俗称“金钉子”， Golden Spike）----指在一个特定的岩层序列中，一个特定的点位被选作定义和识别地层界线的全球标准。对每一条界线而言，“金钉子”都是全球地层划分和对比的唯一标准，因此这一研究体现一个国家地质学的综合实力和总体水平，代表着国家荣誉，所以国际竞争极其激烈。“金钉子”名称来源于美国修铁路的历史：19世纪中叶，美国人为开发西部地区丰富的矿产资源，开始修建横穿大陆的铁路，当1869年东西两段铁路最终在犹他州合拢时，在铁轨合拢的地方铆下了一枚金钉子，作为这一历史性事件的永久性标志。地质学上借用这一典故，把全球界线层型形象地称为“金钉子”，体现了它在全球年代地层划分上的重要地位和永久性。

　　1990年在陈旭老师的指导下，我开始在浙江和江西交界的“三山地区”（江山-常山-玉山）搜博士论文用的笔石化石材料，主要是针对奥陶系中期（当时还只能沿用英国的传统划分，称为“阿仑尼格期”和“兰维恩期”）的一段地层。1990年9月，第四届国际笔石大会的野外路线考察在“三山地区”进行。这一地区奥陶系极为发育，地层序列连续，化石标本保存精美，给与会的各国专家留下了极其深刻的印象。会后我就留下来开始自己采集论文所需的笔石标本，主要是来自宁国组的黑色页岩，准备对这些标本做深入的演化古生物学研究。

　　1991年第六届国际奥陶系大会在澳大利亚召开，会上成立了一个以陈旭老师为首、包括美国和澳大利亚等国专家的国际界线工作组,集中了该领域全球最优秀的专家，研究论证在“三山地区”确立奥陶系内一个“金钉子”的可能性。从此，创立这一“金钉子”的工作开始紧锣密鼓地展开。

　　“三山地区”当时还是浙江最落后的地区，交通闭塞，生活和工作条件都异常艰苦。生活困苦不算什么，主要问题是工作条件不便，我们在那里工作期间还发生了两次生命危险。第一次发生在1991年，当时陈旭老师和我要到江山市的拳头棚剖面工作，因为路途远，我们就租了一辆机动小三轮车前往（我们称之为“嘭嘭嘭”，当时经费特别紧，通常情况下我们都是步行，只有在路途遥远的情况下才考虑租车），我和陈旭老师就坐在铁皮车厢内，车主将车后门从外侧拴好后开车出发。车主姓毛（我们称他为“毛躁”），胆大却没有驾车经验，加上车况简陋，在途中爬一个陡坡时车就翻了，陈老师身上多处受伤，鲜血直淌，随后我们辗转找到当地的村医务室进行包扎，所幸无大碍，然后继续赶到剖面进行工作，期间并未有任何休息耽搁。第二次生命危险发生在1995年，当时我和詹仁斌到常山黄泥塘剖面采集化石标本，有一次采到了一块精美异常的笔石标本，我非常兴奋，随即坐下来准备用放大镜仔细察看，可能是当时注意力全集中在标本上，一屁股坐到了路外侧虚掩的草丛中，整个人立即就头朝下翻滑到下面数米深的沟坎上，爬起来后看到着地的头部位置两侧都是尖耸的乱石，吓出一身冷汗：如稍有偏差后果不堪设想，而且狭窄的沟坎之下就是乱石和奔涌的激流。

　　在“三山地区”，奥陶系发育最好的是常山黄泥塘“金钉子”剖面，那里我们中方工作组已经前后去了数十次，实在太熟悉了，可以说现在我闭着眼睛都能把那里的交通图和地质图画出来。在这么多次考察中，留给我印象最深的还是1991、1992年与陈旭老师等一起在该剖面工作的情景。当时因为研究经费太紧，考虑到剖面离我们的住地有山路相通，而且只有3.5公里，我们就在黄泥塘村请了两位老乡每天清晨用自行车沿着山路把陈老师和我送到剖面，然后他们就帮我们清理剖面，并协助做一些化石采集工作，到下午再帮忙把采好的化石标本运回县城，我们则通常步行回去。我们的中午饭要么自己带点干粮，就着带去的开水凑合吃；要么在附近的老乡家搭伙（那样通常会多耽误一些时间）。黄泥塘剖面的这段地层是全球最完整的，当我们按地层顺序、由老到新逐层采集化石，看到4亿多年前的海洋生物一步步不断演化出新的类群，仿佛那一大段的时光被高度浓缩成了一本天书，通过那些岩层一页页清晰地再现在我们眼前，那种美妙的感觉确实是难以言传的。“金钉子”确立后，那里修通了最近的直达公路，也修建了跨河大桥、公园管理处、气势恢宏的主题广场和颇具江南特色的时光长廊，甚至在剖面山后不远的水库边还开发了幽静的度假山庄，游人可以在参观过“金钉子”剖面后在那里休息、垂钓和品尝美食。当年剖面的面貌和我们工作的情景只有在我们的野外记录本、发黄的照片和难以磨灭的记忆里才能找到了。

　　在“三山地区”开展“金钉子”工作的那些年里，除了陈旭老师、王志浩老师（国际牙形刺专家，牙形刺是早已灭绝的海生牙形动物的牙齿，在奥陶纪地层研究中占据重要地位）和我外，还有很多专家也都在那里开展了与金钉子相关的多方面工作。当时，我们所的詹仁斌在戎嘉余老师的指导下，也在该地区开展晚奥陶世腕足动物化石的采集研究工作，他那时跟我一样，还只是个博士生，我们就多次结伴前往，互相协助工作。1995年在黄泥塘“金钉子”剖面工作时，我们为节省经费，同时提高工作效率，就住在剖面不远处的农民老张家，搭伙吃饭。每天日出而作，日落而息，可以工作10小时以上。每到傍晚时分，我们还会帮老张收挑翻晒的稻谷，并用手摇风扇车把那些扁瘪的谷子和碎稻叶除去。住久了，老张怕我们营养不够，有一天特意叫她老伴一大早步行到县城买条鱼回来，结果鱼买回来了，却同时找回来一张10元的假钞，被老张数落了一通。这让我们感觉非常歉疚----这都是因为我们而引起的，平时他们连鸡蛋都舍不得吃的，更不用说鱼了。在最近播出的电视系列节目《地球年轮—金钉子的故事》中，老张没有提金钉子工作带给他家的种种不便，而是用质朴的语言深情地回忆起当年我所古生物专家们在这里工作的情景，这既让我们感到宽慰，也同时让我们更加深刻地认识“金钉子”工作的另一层意义。

　　在黄泥塘“金钉子”剖面工作最多的外国专家要数美国纽约州立大学的查克·米歇尔教授了。这位获得哈佛大学博士学位的笔石专家对这个剖面也是极力推崇，对其中保存精美的、黄铁矿化的立体笔石标本更是惊叹不已，当我们和他一起在显微镜下用描绘器把那些笔石的微细结构用铅笔线条准确清晰地勾画出来的时候，这些当年生活在海水中的漂浮生物就依时间次序栩栩如生地展现在我们面前，我们顿时感觉到这个“金钉子”已经离我们越来越近了。他于1990-1998年期间多次考察过该剖面，其中在1994年夏还与我们一起工作了好几天，一起在剖面上采集标本，并和我们合作发表了多篇相关论文。不仅如此，他还于1997年与我们一起奔赴宜昌地区，寻找台地相地层中的这条界线，为该界线的跨相区对比问题收集新的证据。在各国专家都在竭尽全力为本国争夺“金钉子”的时候，他能够如此客观无私地推荐我国的地层剖面，并参与工作，这在国家利益至上的大气候环境下是不多见的。在他身上充分体现了“科学家有国籍，但科学没有国界”的现代科学理念，值得我们深思。

　　其实，自然条件的恶劣、生活条件的艰苦都还比较容易克服，真正难的是科学上的突破。奥陶系形成于距今4.88-4.44亿年，是地球历史以来海洋生物开始急剧多样化的关键时期。全球奥陶系的“金钉子”研究工作虽然从上个世纪70年代即已开始，但因面临诸多棘手难题而进展缓慢，毫无建树。这些难题包括：（1）奥陶纪全球板块分散，每大板块各有一套年代地层系统；（2）全球多种沉积相并存，跨相区对比困难；（3）奥陶纪化石门类多，生物地理和生态分异显著；（4）当时世界各国的奥陶系基本都是参照已经沿用了100多年的英国传统划分，尽管这个划分存在着许多难以克服的严重缺陷。可是，要推翻或替代它谈何容易？解决传统和创新的关系存在巨大的困难。在选择定义该界线的化石门类和属种时，我们工作组首先确定应该用笔石化石作为主导门类，但在选择具体属种时存在两种可能性：如果使用基于英国模式标本的直节对笔石(Didymograptus artus)，我们与英国相比就没有任何优势；如果使用基于澳大利亚模式标本的澳洲齿状波曲笔石(Undulograptus austrodentatus)，我们就需要对这一类群的结构特征、系统位置、演化关系和地层地理分布进行详细彻底的、高水平的研究，而当时国际上对它们的了解还非常粗略。我们最终选择了后者。在随后的多年里，我们大量利用扫描电子显微镜进行观察研究，并与世界各国的有关标本对比，同时开展分支系统学研究，确定类群的演化路线，最后很好地解决了上述疑难问题，得到国际上的普遍认可，从而为进一步争取金钉子工作奠定了坚实基础。为了解决不同剖面间化石物种的保存差异问题，我们选择了当时还非常陌生的计算机图形对比方法，并加以改进。当时该方法主要用在国外油气勘探领域，在国内还鲜为人知，通过这一方法我们最终成功地解决了金钉子界线所要求的高精度划分对比问题。此后，这一方法不断被用到其它“金钉子”和全球性地质事件的研究中，发挥了巨大作用。

　　我们的主要竞争对手是英国。当时英国奥陶系研究的首席科学家理查·福蒂教授就极力维护英国的传统划分，想通过厘定界线定义、深入研究新剖面等多种方式把该“金钉子”建在英国。福蒂教授是剑桥大学的博士，他师从三叶虫大家威廷顿教授，在年轻时期就已展露在自然科学研究方面的杰出才华，当时已在国际奥陶系地层和古生物研究领域享有盛誉。他对这条界线的研究可谓了如指掌，几年里他带领他的研究团队在国际刊物上连续发表了多篇有影响的论文，详细阐述了把该“金钉子”建在英国的优势和必要性。但是，当最后我们把黄泥塘剖面的研究成果展现在他和国际奥陶系评委面前时，他知道英国已经离这枚“金钉子”渐渐远去。在2000年，我应邀到他所在的英国自然博物馆进行合作访问时，他由衷地表示出对黄泥塘剖面的赞赏，并认为这枚“金钉子”的确立是全球奥陶系数十年来最突出的进展。

　　这枚“金钉子”建立过程中的故事还有很多。虽说这些只是这一历史进程中的花絮和枝节，却能从侧面体现出我国科学家们穷且益坚的坚强意志、追求卓越的优秀品质和殷切的爱国情怀。

　　（作者：张元动，中国科学院南京地质古生物研究所研究员）