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1965年，國(guó)際地質(zhì)學(xué)領(lǐng)域多了一個(gè)極為重要的名詞——“金釘子”。

“金釘子”并不含金，卻在半個(gè)多世紀(jì)里引起全球地質(zhì)學(xué)家的激烈爭(zhēng)奪。截至目前，中國(guó)“奪得”11枚“金釘子”，位居世界第二。這究竟意味著什么？

地球46億年的歷史都記錄在地層中。“金釘子”就像一把地層年代“卡尺”，使科學(xué)家能夠按統(tǒng)一的時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)分析并研究不同地區(qū)同步發(fā)生的地質(zhì)事件，在敘述地質(zhì)歷史時(shí)擁有共同“語(yǔ)言”和全球性標(biāo)準(zhǔn)。在地學(xué)界，“金釘子”的意義不亞于奧運(yùn)會(huì)金牌。每一枚“金釘子”的確立，都要經(jīng)過(guò)國(guó)際地層委員會(huì)和國(guó)際地質(zhì)科學(xué)聯(lián)合會(huì)嚴(yán)格的投票認(rèn)定?！敖疳斪印钡臄?shù)量代表著一個(gè)國(guó)家地質(zhì)學(xué)研究的綜合實(shí)力。

中國(guó)第一枚“金釘子”是在這個(gè)概念提出后30余年才確定的。在競(jìng)爭(zhēng)“金釘子”的過(guò)程中，中國(guó)科學(xué)家歷經(jīng)艱難、屢遭挫折，但不屈不撓，最終后來(lái)居上。

這段一波三折的故事，就發(fā)生在中國(guó)科學(xué)院南京地質(zhì)古生物研究所（以下簡(jiǎn)稱南京古生物所）的科學(xué)家身上。

1?連遭挫敗

1991年，第六屆國(guó)際奧陶系大會(huì)預(yù)備會(huì)議前，南京古生物所研究員陳旭收到國(guó)際地層委員會(huì)奧陶系分會(huì)主席、澳大利亞麥考瑞大學(xué)教授巴里·威比的鄭重邀請(qǐng)：“我們想提名你擔(dān)任國(guó)際地層委員會(huì)奧陶系分會(huì)副主席?！?/p>

威比的理由是，全世界的奧陶系地層分布，中國(guó)占據(jù)了一大塊，但國(guó)際地層委員會(huì)奧陶系分會(huì)長(zhǎng)期缺少中國(guó)學(xué)者?！斑@些年，我們?cè)趪?guó)際刊物上屢屢看到你發(fā)表的文章，非常高興。”

即將在澳大利亞悉尼大學(xué)召開(kāi)的國(guó)際奧陶系大會(huì)最核心的任務(wù)，就是推動(dòng)全球奧陶系年代地層標(biāo)準(zhǔn)的建立，盡快實(shí)現(xiàn)“金釘子”零的突破。

這是一個(gè)關(guān)乎國(guó)際話語(yǔ)權(quán)的機(jī)會(huì)。陳旭毫不猶豫，欣然接受了邀請(qǐng)，“心里憋著這一股勁兒太久了，終于讓我等到了”。

陳旭的憋屈與不甘，映射出的是那一代中國(guó)地質(zhì)學(xué)人在國(guó)際舞臺(tái)上的邊緣處境。

20世紀(jì)60年代，受工業(yè)發(fā)展的驅(qū)動(dòng)，人類對(duì)能源的需求與日俱增，因此對(duì)地質(zhì)學(xué)研究精確度的要求也日益提高，但由于缺乏統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，造成了全球地層劃分和對(duì)比困難。

1965年成立的國(guó)際地層委員會(huì)，主要目標(biāo)之一就是建立全球統(tǒng)一、精確定義的年代地層系統(tǒng)?！敖疳斪印睉?yīng)運(yùn)而生。

如同記錄年代的單位年、月、日，地層也有自己的年表，分為宇、界、系、統(tǒng)、階5個(gè)層次，其中階是基本單位?！敖疳斪印逼鋵?shí)就是劃分和定義不同“階”底界的全球性標(biāo)準(zhǔn)，需要在全球范圍內(nèi)一段特定的地層剖面和特定的巖層序列中標(biāo)出來(lái)。

過(guò)去，全球地層一直參照100多年前英國(guó)提出的傳統(tǒng)劃分方法。盡管該方法存在公認(rèn)的嚴(yán)重缺陷，但英國(guó)學(xué)者長(zhǎng)期把持地學(xué)領(lǐng)域?qū)W術(shù)話語(yǔ)權(quán)，要想推翻它，談何容易。

1972年，全球第一枚“金釘子”被確立在捷克首都布拉格的西郊，標(biāo)定的是志留系和泥盆系之間的界線。此后，世界各國(guó)轟轟烈烈地展開(kāi)確立“金釘子”的競(jìng)賽。

然而，中國(guó)與國(guó)際地質(zhì)學(xué)界長(zhǎng)期脫節(jié)，中國(guó)科學(xué)家連入場(chǎng)券都拿不到。直到1977年，中國(guó)才開(kāi)始正式參與國(guó)際地層委員會(huì)的活動(dòng)。

進(jìn)入20世紀(jì)80年代，中國(guó)科學(xué)家終于得到機(jī)會(huì)，參與競(jìng)爭(zhēng)奧陶系和志留系底界之間界線的“金釘子”，卻連遭挫敗。

當(dāng)時(shí)，吉林奧陶系底界和湖北志留系底界的剖面非常被看好，甚至已作為唯一候選剖面進(jìn)入國(guó)際地層委員會(huì)最后一輪表決階段。

然而，形勢(shì)急轉(zhuǎn)直下。國(guó)際地層委員會(huì)突然改變定界標(biāo)準(zhǔn)，啟用先前已被淘汰的候選剖面。兩枚“金釘子”與中國(guó)擦肩而過(guò)。

介紹這段歷史時(shí)，現(xiàn)任國(guó)際古生物協(xié)會(huì)秘書(shū)長(zhǎng)、南京古生物所研究員詹仁斌憤憤不平。這種情況在國(guó)際地層委員會(huì)“金釘子”投票歷史上很罕見(jiàn)。

這固然與中國(guó)對(duì)地層研究不足、對(duì)“金釘子”標(biāo)準(zhǔn)體系理解不充分有關(guān)，但詹仁斌認(rèn)為這不是唯一原因。當(dāng)時(shí)，西方學(xué)者壟斷了國(guó)際學(xué)術(shù)組織中學(xué)術(shù)規(guī)則的制定權(quán)和投票權(quán)，國(guó)際地學(xué)界對(duì)中國(guó)地學(xué)研究的認(rèn)知長(zhǎng)期處于空白狀態(tài)，對(duì)中國(guó)學(xué)者存在天然的偏見(jiàn)。

正因如此，抓住一切能走向國(guó)際學(xué)術(shù)舞臺(tái)的機(jī)會(huì)，是那一代中國(guó)地質(zhì)學(xué)人的信念。

2?針?shù)h相對(duì)

1991年7月14日，陳旭以國(guó)際地層委員會(huì)奧陶系分會(huì)副主席的身份踏入第六屆國(guó)際奧陶系大會(huì)會(huì)場(chǎng)。

奧陶系形成于距今4.85億至4.44億年，是地球歷史上海洋生物開(kāi)始急劇多樣化的關(guān)鍵時(shí)期。奧陶系“金釘子”研究雖然從20世紀(jì)70年代就已開(kāi)始，但一直進(jìn)展緩慢。

經(jīng)過(guò)整整5天的激烈討論，大會(huì)提出了奧陶系共9條有潛力的候選地層界線，“金釘子”將從中產(chǎn)生。

每一枚“金釘子”都包含剖面、點(diǎn)位兩部分內(nèi)容。其中，點(diǎn)位的確立，需要以一個(gè)地理分布廣泛的代表物種在特定巖層序列中“首次出現(xiàn)”為標(biāo)志。而包含這個(gè)點(diǎn)位的剖面，必須巖相單一、地層序列連續(xù)完整，且包含盡可能豐富、具有全球代表性的化石類群，以便對(duì)比。

競(jìng)爭(zhēng)就從這兩方面展開(kāi)。

在奧陶系中部一條界線的競(jìng)爭(zhēng)中，陳旭和英國(guó)奧陶系研究首席科學(xué)家理查·福提狹路相逢。雙方的矛盾出現(xiàn)在“筆石”身上。

筆石是一種已經(jīng)滅絕的海生群體動(dòng)物，在奧陶紀(jì)和志留紀(jì)異常繁盛，不僅演化速率快，而且廣布全球。因此，這兩個(gè)地質(zhì)時(shí)期的“金釘子”常把某些特定種類筆石的首次出現(xiàn)作為標(biāo)志。

那么，具體要選擇哪一屬種的筆石作為代表？福提提議基于英國(guó)模式標(biāo)本的直節(jié)對(duì)筆石；陳旭則認(rèn)為，基于澳大利亞模式標(biāo)本的澳洲齒狀波曲筆石更為合適。

“如果以直節(jié)對(duì)筆石為標(biāo)志，就要選擇相應(yīng)的剖面，但英國(guó)提出的剖面所包含的化石類群不具有全球代表性，不利于全球?qū)Ρ取！标愋裰毖浴?/p>

相反，中國(guó)提出的以澳洲齒狀波曲筆石為標(biāo)志的剖面，位于浙贛“三山地區(qū)”（江山-常山-玉山地區(qū)），不僅奧陶系地層序列連續(xù)，動(dòng)物群也異常豐富，除筆石外，還有牙形刺、腕足類、三葉蟲(chóng)等非常具有代表性的化石門(mén)類。

陳旭堅(jiān)信，中國(guó)的優(yōu)勢(shì)顯而易見(jiàn)。但英國(guó)團(tuán)隊(duì)極力維護(hù)自己的傳統(tǒng)劃分，想通過(guò)厘定界線定義、深入研究新剖面等多種方式把該“金釘子”建在英國(guó)，相當(dāng)強(qiáng)勢(shì)。

眼看爭(zhēng)論無(wú)果，威比提出，中國(guó)和英國(guó)團(tuán)隊(duì)在11月同時(shí)提交進(jìn)一步的研究報(bào)告，再作討論。

會(huì)后，陳旭立即牽頭組織了一個(gè)由中、澳、美、法、德科學(xué)家參與的國(guó)際界線工作組，研究中國(guó)“三山地區(qū)”候選剖面的可能性，威比也在其中。不過(guò)，陳旭理直氣壯地避開(kāi)了英國(guó)專家。“他們不高興就不高興唄！”

可就在距離提交報(bào)告僅剩一個(gè)多月時(shí)，英國(guó)團(tuán)隊(duì)的一番操作讓陳旭頗為惱火。“競(jìng)爭(zhēng)未見(jiàn)分曉，他們卻搶先把相關(guān)剖面的研究結(jié)果發(fā)表在國(guó)際期刊上，這是違反國(guó)際通則的?！?/p>

“但我們得沉住氣，不跟他們對(duì)著干?！标愋癫患膊恍欤磿r(shí)向奧陶系分會(huì)提交了研究報(bào)告。他心中有底。

要知道，早在一年前，也就是1990年9月，第四屆國(guó)際筆石大會(huì)在中國(guó)召開(kāi)，國(guó)際專家的野外考察路線就在“三山地區(qū)”。這一地區(qū)奧陶系極為發(fā)育、地層序列連續(xù)、化石標(biāo)本保存精美，給與會(huì)的各國(guó)專家留下了極其深刻的印象。

而英國(guó)團(tuán)隊(duì)違反規(guī)則的做法，引來(lái)國(guó)際界線工作組專家的不滿和質(zhì)疑。奧陶系“金釘子”爭(zhēng)奪的天平開(kāi)始向中國(guó)傾斜。

3?崢嶸歲月

中國(guó)“三山地區(qū)”奧陶系的研究歷史，可以追溯到20世紀(jì)20年代。后來(lái)雖有中斷，但到20世紀(jì)80年代，中國(guó)地質(zhì)學(xué)家已把該地區(qū)奧陶系地層剖面基本都梳理了一遍。

“這些剖面既有中國(guó)特色，又有全球代表性，自然稟賦非常好。作為‘金釘子’候選，一打一個(gè)準(zhǔn)?！北M管陳旭很篤定，但他也深知，過(guò)去的研究離“金釘子”的確立要求還有不小距離。

“三山地區(qū)”6條奧陶系候選剖面的系統(tǒng)研究隨即展開(kāi)，其中最被看好的是浙江常山縣黃泥塘剖面。它不僅完整保留了奧陶系的地質(zhì)記錄，還同時(shí)擁有兩種關(guān)鍵的代表性化石門(mén)類——筆石和牙形刺。這種剖面極少見(jiàn)，簡(jiǎn)直是大自然留下的“意外之財(cái)”。

黃泥塘剖面全景。

早期的“金釘子”研究主要圍繞古生物展開(kāi)。國(guó)際地質(zhì)科學(xué)聯(lián)合會(huì)規(guī)定，確定一枚“金釘子”的位置必須找到標(biāo)準(zhǔn)化石的連續(xù)演變，也就是由它的祖先和后代的化石物種建立起連續(xù)且完整的物種演化譜系。

為此，陳旭帶著當(dāng)年還是博士生的張?jiān)獎(jiǎng)?，建立了一套非常?yán)格的工作方法——無(wú)間斷連續(xù)采集。他們把黃泥塘剖面以20厘米為單位進(jìn)行劃分，逐層采集筆石化石和其他化石群化石，共計(jì)200多層。只有把每層巖層中的筆石化石都研究清楚，才可能找到它們的連續(xù)演化關(guān)系。

野外工作量大，研究經(jīng)費(fèi)又捉襟見(jiàn)肘，但陳旭不以為意?！皼](méi)車咱就走著去；雇不起人，咱就自己扛石頭；餓了，吃饅頭；節(jié)省時(shí)間，就住村里老鄉(xiāng)家……怎么都能將就。”

可當(dāng)說(shuō)起自己的學(xué)生，陳旭感慨：“阿動(dòng)就是個(gè)埋頭苦干的人，可苦了他了?！?/p>

在5年多的時(shí)間里，張?jiān)獎(jiǎng)涌恐粡埿“宓屎鸵话芽瓶煎N，日復(fù)一日面對(duì)灰色的剖面，一層又一層敲打搜尋。夏季，他被蚊子咬得滿身是包。冬季，如果遇上刺骨的寒雨，他就一手打傘一手敲巖石，找到化石立即包裝，有時(shí)晚上回到老鄉(xiāng)家后卻發(fā)現(xiàn)它發(fā)霉了。

野外工作是孤獨(dú)的，唯一能讓張?jiān)獎(jiǎng)痈械脚d奮的就是從金光閃閃的黃鐵礦里敲出形態(tài)完美、細(xì)節(jié)清晰的銀白色筆石。直到現(xiàn)在，他偶爾還能在夢(mèng)中見(jiàn)到這樣的場(chǎng)景。

“我們?cè)邳S泥塘剖面工作期間發(fā)生了兩次危險(xiǎn)。”張?jiān)獎(jiǎng)又两裥挠杏嗉隆?/p>

一次是在1991年，他和陳旭租了一輛“蹦蹦車”前往剖面。司機(jī)姓毛，毫無(wú)經(jīng)驗(yàn)，還十分毛躁，在一個(gè)陡坡上翻車了，陳旭身上多處受傷，鮮血直淌。

還有一次是在1995年，他和詹仁斌到剖面采集化石標(biāo)本，一不小心栽到路邊數(shù)米深的溝坎里，起來(lái)后才發(fā)現(xiàn)身側(cè)都是尖聳的亂石，與腦門(mén)只差毫厘。

隨著研究的推進(jìn)，國(guó)際界線工作組來(lái)國(guó)內(nèi)考察的時(shí)間臨近了，可經(jīng)費(fèi)還沒(méi)有著落。陳旭開(kāi)口向時(shí)任南京古生物所所長(zhǎng)曹瑞驥申請(qǐng)8萬(wàn)元經(jīng)費(fèi)。老曹嚇了一跳：“你這是要我命！”當(dāng)時(shí)，研究所全年科研經(jīng)費(fèi)才20多萬(wàn)元，“最多給你3萬(wàn)元”。

1994年夏天，陳旭揣著僅有的這些錢(qián)，帶領(lǐng)國(guó)際界線工作組全體成員走遍了“三山地區(qū)”6條候選剖面。眼前連續(xù)完整的剖面和一層層展示的精美化石標(biāo)本，讓專家們大為吃驚，威比連連稱贊。

陳旭并不感到意外。“我從1985年就開(kāi)始跑這些剖面，它們都快被我磨爛了，不同層位的筆石種我能倒背如流?！?/p>

初戰(zhàn)告捷，工作組回到縣城簡(jiǎn)陋的賓館，心情不錯(cuò)的陳旭特地讓廚房加了兩個(gè)菜。

4?勢(shì)如破竹

野外工作只是“金釘子”研究的基礎(chǔ)部分，要想徹底搞清楚筆石的演化譜系，還需要回到實(shí)驗(yàn)室。

“過(guò)去，由于我們古生物學(xué)鑒定、分類的基礎(chǔ)工作不夠扎實(shí)，國(guó)際地質(zhì)學(xué)界認(rèn)為我們的研究結(jié)論可信度不高?！睘榱吮苊獬霈F(xiàn)這樣的情況，張?jiān)獎(jiǎng)訉?duì)筆石類群的結(jié)構(gòu)特征、系統(tǒng)位置、演化關(guān)系、地層地理分布進(jìn)行了詳細(xì)、徹底的研究。

張?jiān)獎(jiǎng)永脪呙桦娮语@微鏡，對(duì)大量化石標(biāo)本切片進(jìn)行觀察研究，并與世界各國(guó)的有關(guān)標(biāo)本對(duì)比，同時(shí)開(kāi)展分支系統(tǒng)學(xué)研究，從而精確厘定筆石類群的演化序列。其間，一個(gè)意外的發(fā)現(xiàn)讓他興奮起來(lái)。

筆石體由胎管和胞管組成。一直以來(lái)，古生物學(xué)者主要根據(jù)胞管形態(tài)差異確定其類群演化關(guān)系。但張?jiān)獎(jiǎng)釉谶M(jìn)行大量標(biāo)本比對(duì)和文獻(xiàn)調(diào)研后認(rèn)為，這套理論方法有漏洞。“胞管是筆石發(fā)育的終端結(jié)構(gòu)，要想作為高級(jí)別分類單元的標(biāo)志性特征，采用早期發(fā)育階段的結(jié)構(gòu)——胎管更為合適。”

后來(lái)，正是基于這個(gè)發(fā)現(xiàn)，新一代筆石研究開(kāi)始采用以始端發(fā)育建立起來(lái)的分類系統(tǒng)。它也是這項(xiàng)“金釘子”研究中一個(gè)重要的學(xué)術(shù)創(chuàng)新。

陳旭總是告訴學(xué)生，科學(xué)研究想要做得長(zhǎng)久、出色，每篇論文都要在思路、方法、技術(shù)或理論上爭(zhēng)取創(chuàng)新，而不能只滿足于增加一些不同地點(diǎn)、不同標(biāo)本材料的信息。陳旭的鼓勵(lì)讓張?jiān)獎(jiǎng)釉俅蚊壬粋€(gè)全新的想法。

“‘金釘子’的點(diǎn)位要以代表化石的‘首次出現(xiàn)’為標(biāo)志，但目前所有研究都缺乏驗(yàn)證過(guò)程?！睆?jiān)獎(jiǎng)幼詫W(xué)計(jì)算機(jī)技術(shù)，并引入數(shù)學(xué)模型，建立了一套計(jì)算機(jī)圖形對(duì)比方法，用定量的方式驗(yàn)證“首次出現(xiàn)”的可靠性，解決了“金釘子”所要求的高精度劃分對(duì)比問(wèn)題。此后，這一分析方法逐漸成為“金釘子”研究的一種重要手段。

這一系列研究成果，讓國(guó)際同行看到一條地層發(fā)育極其完整、生物化石含量豐富且研究程度非常高的奧陶系地層剖面。

1995年，國(guó)際界線工作組正式向國(guó)際地層委員會(huì)奧陶系分會(huì)提交了建立全球達(dá)瑞威爾階“金釘子”的報(bào)告，提議以澳洲齒狀波曲筆石在中國(guó)浙江黃泥塘剖面的首次出現(xiàn)定義其底界。

1996年至1997年，這個(gè)提案先后獲國(guó)際地層委員會(huì)奧陶系分會(huì)、國(guó)際地層委員會(huì)投票通過(guò)，并得到國(guó)際地質(zhì)科學(xué)聯(lián)合會(huì)確認(rèn)。

中國(guó)第一枚“金釘子”就此確立。它實(shí)現(xiàn)了我國(guó)“金釘子”零的突破，同時(shí)也是奧陶系的第一枚“金釘子”。這是中國(guó)地質(zhì)學(xué)歷史上的一個(gè)里程碑。

達(dá)瑞威爾階“金釘子”剖面。

早在國(guó)際界線工作組正式提交這條唯一候選剖面時(shí)，福提就知道英國(guó)已經(jīng)與這枚“金釘子”漸行漸遠(yuǎn)了。2000年，張?jiān)獎(jiǎng)邮苎剿诘挠?guó)自然博物館進(jìn)行合作訪問(wèn)，福提大方地表達(dá)了對(duì)黃泥塘剖面和中方研究的認(rèn)可：“這枚‘金釘子’的確立，是全球奧陶系數(shù)十年來(lái)最突出的進(jìn)展?！?/p>

經(jīng)過(guò)多年的“交鋒”和交流，福提和陳旭、張?jiān)獎(jiǎng)拥戎袊?guó)同行成了志趣相投的好友。

“對(duì)國(guó)內(nèi)地質(zhì)學(xué)界而言，黃泥塘‘金釘子’是一個(gè)經(jīng)典的研究范本。它叩開(kāi)了一扇大門(mén)，讓越來(lái)越多的‘金釘子’在中國(guó)建立?！痹缫殉蔀槟暇┕派锼芯繂T的張?jiān)獎(jiǎng)颖硎尽?/p>

達(dá)瑞威爾階“金釘子”標(biāo)志碑。南京古生物所供圖

進(jìn)入21世紀(jì)，中國(guó)在“金釘子”領(lǐng)域的研究勢(shì)如破竹，幾乎每隔兩年就有新的“金釘子”確立。其中，南京古生物所主持確立的有7枚。

從學(xué)習(xí)西方到開(kāi)展國(guó)際合作，再到越來(lái)越多的“金釘子”破土而出、領(lǐng)先國(guó)際，陳旭完整經(jīng)歷了這段不凡的時(shí)光。

已經(jīng)88歲高齡、當(dāng)選中國(guó)科學(xué)院院士20余年的陳旭說(shuō)：“作為一個(gè)人為的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，‘金釘子’的確立從來(lái)都不只是學(xué)術(shù)上的競(jìng)爭(zhēng)?？茖W(xué)家一定要勇敢闖蕩國(guó)際舞臺(tái)，不懼爭(zhēng)辯，向世界證明我們的實(shí)力，捍衛(wèi)國(guó)家尊嚴(yán)。”

1998年，國(guó)際界線工作組在浙江常山縣參加達(dá)瑞威爾階“金釘子”碑揭牌典禮。從左至右為法國(guó)學(xué)者弗洛倫廷·帕里斯、巴里·威比、陳旭、張?jiān)獎(jiǎng)印?/em>

（原載于《中國(guó)科學(xué)報(bào)》?2024-05-13?第4版?專題）