长兴的这枚“金钉子”，钉出地球演化史

无辣不欢

湖州长兴，埋着两枚“金钉子”。如果有价，那么它比等量的黄金更贵、更珍稀，因为它记录着的，是漫长而沉甸甸的地球历史。
全世界级别最高的“金钉子”共有三颗，俗称“大金钉子”，分别是：划分古生代和新元古代的，在加拿大纽芬兰；划分古生代和中生代的，在中国长兴；划分中生代和新生代的，在突尼斯。

人们在长兴煤山发现了划分古生界和中生界的标准化石——“牙形石”化石，因此，长兴这颗“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。

为了这枚金钉子，国家建立了自然保护区。

一枚“金钉子”，钉下全球地质标准
站在湖州长兴国家级地质遗迹保护区门口，一块模拟巨形沉积岩的顶端，放着一枚牙齿状的化石复制品。

不了解的人会奇怪，为什么要把这样一枚造型奇特的化石放大复制后放在入口门楣上呢？实际上，正是这样一枚原形最大不超过7毫米的化石，奠定了二叠系-三叠系界线层型剖面金钉子的基础。

这枚化石的原形叫“牙形刺”，它是一种已灭绝的海生牙形动物头部的骨骼化石，体型很小，一般只有约1毫米，最大的也不过7毫米。

那为什么在长兴金钉子的认定中，它会成为关键的那个证据呢？

在解谜之前，我们先来了解一下什么叫“金钉子”。

“金钉子”的科学全名是“全球界线层型剖面和点位”，主要目的是精确划分地球46亿年历史中形成的地层年代，

这一名称源于铁路。1869年5月10日,第一条横跨美洲大陆的铁路贯通。在两条铁路最后接合处，钉上了一颗用18K金制成的金铆钉。这条铁路对美国政治、经济、文化的影响极其深远，为了纪念这一事件，美国在1965年7月30日建立了“金钉子国家历史遗址”。后来，“金钉子”一词被借用到了地质学中，形象地表达了它是“钉进”地球表面的一个有特殊含义的地理“点”。

如同记录年代的单位年、月、日一样，地球地层也有它自己的年表，依次分为宇、界、系、统、阶，这每一个分层，都可以用金钉子来确认。

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。在国际年代地层表上，每一个已经确立的年代分界点就会用一个“金钉子”的图案符号表示出来，代表这个年代的标准剖面已经在国际上确定了。

显然，“金钉子”不止一个，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。

百年前的开山采矿，引出了大量海洋生物化石

不能小看“金钉子”，这是全世界各国都在抢夺的地质资源。在代表不同时期不同地层钉上“金钉子”，标志着本国地层学的研究水平，所以历来是国际地质古生物学界竞争激烈的课题，能够极大地提高我国地球科学国际地位。

在这个过程，长兴地层中牙形化石的发现及认定，就起到了极其重要的作用。这话得从用化石来认定地层这件事儿说起。

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。根据发现的化石，通过研究，地质学家把地球史分为隐生宙和显生宙两个时间段，隐生宙大概就是6亿年前没有生命的岩石世界。到了显生宙，地球始有古生代、中生代、新生代三大代。

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”。

近代100多年来，地质学界一直沿用耳菊石化石作为古生界末期（二叠系）和中生界早期（三叠系）的划分标志，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。打个类似的比方，比如南方巨兽龙生存于晚白垩世塞诺曼期的南美洲，在亚洲大陆却找不到这种动物，那就不能说亚洲大陆就不存在晚白垩纪世塞诺曼期恐龙时代。相同道理，耳菊石并不能完全代表全球各地的地层。

中国科学家一直想方设法寻求一种新的解释方法。

上世纪二十年代，由于长兴煤山地区开山采矿，煤山剖面有大量的海洋生物化石随着矿石出现了，这一事情引起了地质学家的关注。1923年，国际著名地质学家葛利普研究了煤山地区的腕足类化石，并命名这一动物群的地层为“长兴灰岩”。 随后，我国地质学界对“长兴灰岩”进行了长期的研究。

几代科学家接踵而至。1955年，第二代科学家盛金章带着科考队员来到长兴煤山，以“长兴灰岩”研究中所建立的蜓（地质学家李四光命名的小昆虫）类化石带为基础，但并不被认可。

直到上世纪八十年代，地质学家们再次对长兴煤山岩层进行取样分析，终于在大量样品中发现了微小欣德牙形石，它存在于寒武纪到三叠纪的海相地层中，延续了3亿4000万年，是地层划分和对比的主导化石门类。一种新的依据被找到。

而后通过对煤山剖面多学科的深入研究，证明了煤山剖面优于其他候选剖面，能满足建立全球层型剖面的要求。2001年3月，国际地科联正式确定长兴煤山剖面为全球二叠系-三叠系界线层型剖面和点位，这枚重要的“金钉子”就此在这里“钉”下。

这也是为什么，长兴国家地质公园的门口，无比醒目地放着牙形石化石放大复制品的原因。

300多种化石，带我们了解地球演化规律

除了这枚大“金钉子”，长兴还有一颗于2005年认定的两阶间的“金钉子”，它“钉”入的是二叠系长兴阶－吴家坪阶。煤山剖面因此成为当时唯一一处确立两枚“金钉子”的剖面。

由此，长兴的这两枚“金钉子”，一枚夹在古生代和中生代之间，一枚夹在古生代内两个时段之间。

如今，长兴灰岩标准地质剖面已被国际地质界公认为全球二叠系末期最完整的标准地质剖面。其中蕴含的生物化石，完整地记录了2.5亿年前的生物大灭绝事件。

二叠纪末期，约2.5亿年前，地球上发生了一次比远比恐龙灭绝规模更大、影响更深远的一次生物灭绝事件，这次事件几乎导致整个地球生物圈毁灭，约有95%的生物都没能逃过这场浩劫。

而煤山剖面地层，就拥有这段时期的十多个门类300多种化石，完整记录了当时的生物情况。通过对煤山剖面的研究，科学家发现二叠纪末期的这场生物大灭绝存在大量地球化学指标异常，指示全球环境快速恶化。这一次生物大灭绝成为古生代向中生代转折的里程碑，是了解生物演化的重要内容。

由此可以看出，长兴“金钉子”具有极其重要的科学研究和科普教育价值，也是研究生物灭绝这一自然变化的最佳野外实验室。

进入长兴“金钉子”保护区，我们可以通过参观游览和进行各类科普活动，了解曾经的地球历史，了解地球演化规律，同时也能了解未来地球面临的生存挑战。

长兴地质遗迹国家级自然保护区位于浙江省长兴县槐坎乡葆青山南麓，呈东西向不规则狭长条带状，主要保护对象为全球二叠至三叠系界线层型剖面、长兴阶层型剖面及古生物化石。截至2014年，自然保护区内已发现华夏菊石动物群、蜓类动物群、牙形石动物群、鱼类等化石。
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