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2026-05-17
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寻找“金钉子”

日期:05-12
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  记者 汪晨云 报道组 葛锦熙 文/摄

  2026年5月8日,常山世界地质公园正式开园。来自国内外的地学界和古生物学领域专家齐聚黄泥塘,目光再次投向那枚举世瞩目的“金钉子”。

  九十岁高龄的陈旭院士静静环顾四周。亿万年前,这里曾是一片汪洋;沧海桑田,如今已是草木葱茏。几十年来,以陈旭为代表的科学家,在黄泥塘层层叠叠的岩层之间,找到了代表全球地质年代分界的“金钉子”,并让它成为世界标准。

  站在“奥陶系达瑞威尔阶全球界线层型剖面点”前,讲起那些沉睡在岩石里的远古生命,陈旭眼中依然闪烁着光亮。

  1 “三山”和笔石

  1959年,刚从北京地质学院毕业的陈旭,进入中国科学院南京地质古生物研究所工作。那一年,他23岁。

  在研究所,陈旭从老师穆恩之处知道“三山”。

  江山、玉山、常山地处浙赣交界处,被称为“三山”。这里,奥陶系地层连续完整,是地质学家研究的重点。

  远古时期,海洋生物死后沉入海底,被泥沙掩埋,化作岩层里的印记。这些古生物化石,就是地球史书上的文字。

  上世纪50年代,穆恩之、卢衍豪两位院士来到“三山”,在山野间阅读这些形态各异的“文字”,最后把目光聚集在笔石上。

  笔石演化快、分布广、易辨识,是划分地质年代的天然标尺,成为科学家们破解地层密码的关键钥匙,国际上通行以笔石的“首次出现时间”来推断地层年代。

  改革开放后,科学界迎来了春天。1980年9月,中国古生物学会全国笔石专业组成立,穆恩之任组长,陈旭任秘书。

  对于“三山”间那些纤细如笔、纹路清晰的远古海洋生物化石,陈旭心向往之。

  2 黄泥塘和达瑞威尔

  促使陈旭“三山”之行的是“金钉子”。

  科学家为梳理地球 46 亿年演化历史、建立全球统一的地质年表,实现全球各地的精准对比,采用了一套标准方案:选取地层连续完整、化石标志清晰的典型剖面,在其中划定一个精准的界线点位。对照它,便可以对应标出其他岩层的“年龄”。

  这个点位就是“金钉子”。

  1972年,全球第一枚“金钉子”在捷克确立。此后,这项研究成了一个国家地质学综合实力的标志,竞争异常激烈。

  “中国的地质、地层古生物学发展这么好,却没有‘金钉子’,我就朝这方面努力,要为国争光。“陈旭说。

  1985年,陈旭来到“三山”,梳理了6条奥陶系候选剖面,不过他最为看好的还是常山黄泥塘剖面。在这里,他发现了澳洲齿状波曲笔石的化石。这些不断演化的化石,完整记录了奥陶系的整个过程。而且,剖面所处的地理位置,也满足国际地层委员会提出的“全球科学家都可以到达,便于研究”的必要条件。

  黄泥塘剖面无疑最有希望冲刺中国首枚“金钉子”。1991年,在第六届国际奥陶纪大会上,黄泥塘剖面与全球其他8条剖面同台竞争。

  然而,国际学界对澳洲齿状波曲笔石的演化谱系知之甚少。陈旭带着学生张元动及其他研究人员,利用扫描电子显微镜精细研究,与世界各国标本反复对比,建立了完整演化序列,还引入当时国内鲜为人知的计算机图形对比方法,解决了高精度地层对比难题。

  五年多探索,终于有了收获。1996年11月,国际地层委员会以多数票通过了陈旭提交的报告。1997年1月,国际地质科学联合会一致通过。

  地质年代按层级分为宇、界、系、统、阶,“金钉子”钉住的是“阶”,也就同时界定上面的层级,每个“阶”以最早发现地命名。上世纪初,在澳大利亚的达瑞威尔发现了中奥陶统上部的一个阶,距今4.67亿年,命名为达瑞威尔阶。和达瑞威尔及其他同一时间节点的剖面相比,黄泥塘的地层最连续、化石最清晰、全球对比最优。于是,中国第一枚、全球奥陶系第一枚“金钉子”,钉在了黄泥塘。

  3 馒头和院士

  从县城到黄泥塘,层层叠叠的岩石间,陈旭不知走过多少次。

  那时不通公路,进山全靠步行。陈旭、张元动等研究人员,背着地质锤和采样袋,敲石、采样、观测、比对——每一层岩层、每一枚化石,都反复琢磨、细致记录。

  对于张元动来说,科学知识与科学精神的传承,就藏在一次次现场教学中:“包括陈旭老师在内,他们有时会在野外直接开讲,有时白天工作,晚上在招待所讲课到十点、十一点,第二天六点多又起床走路去剖面。”

  在研究“金钉子”期间,陈旭与常山建立了深厚的感情。“常山人民对我们挺好,很客气,让我们住在招待所里面。”陈旭回忆,由于研究所经费有限,到山上挖石块,午饭就吃提前放在兜里的馒头。

  上世纪九十年代,张水才还是个年轻小伙子,陈旭请他父亲帮忙清理、运送石块,张水才跟着一起去。

  “我们问他这是什么,他说几亿年前有种海底生物叫笔石,这是它的化石,还教我们怎么看。”张水才说,挖到品相好的笔石化石,他们高兴得很,先用棉花小心包好,缠上棉纱包,再装进袋子。

  由于在地质学与古生物学的杰出贡献,陈旭被评为中国科学院院士。而张元动,如今已是国际知名的奥陶纪地层专家。2018年,陈旭在常山建立院士专家工作站,继续挖掘“金钉子”的价值,推动地学研究与科普,还协助常山成立专家委员会,为申报常山世界地质公园提供专业支撑。

  2023年,陈旭作出一个令人动容的决定:他将自己毕生珍藏的1200本图书、学术杂志、文献集以及84.9GB电子资料,全部捐赠给常山,几乎腾空了自己的书架。“以后别人想了解‘金钉子’,找不到我的时候,可以去找这些资料,也可以到博物馆看看实物。”陈旭说。

  常山世界地质公园博物馆里,有一处角落按照陈旭工作室场景布置,书架上摆着他的地质锤、毕业文凭、荣誉证书。那个小小的地质锤,锤头已经磨损,木柄被汗水浸得发暗——就是这把锤子,在黄泥塘的山坡上,敲开了四亿多年前的地球时光,也无声诉说着一位科学家毕生的坚守与情怀。

  4 地柱和岩芯

  如今的黄泥塘,早已不是当年的模样。

  地质公园入口处,矗立着19.97米高的“金钉子”地柱。柱身一侧,镌刻着地层序列,展现着4.67亿年以来的地质年代标尺;另外三侧,雕饰着笔石、三叶虫等化石图案,让人直观感受“金钉子”的科学价值。

  这枚“金钉子”,就这样钉在了中国地质科学的丰碑上。截至2025年,中国已拥有11枚“金钉子”。每一枚的背后,都凝结着中国科学家的心血与智慧。

  沿山边往深处走,便是展览馆。在众多展品中,有两件外表黝黑的地下岩石柱状样本,标注着“常山‘金钉子’岩芯”。

  岩芯是页岩气形成条件最直观、最完整的实物样本,具有重要科研与科普价值。“金钉子”岩芯主体是黑色页岩,黑色页岩是页岩气生成与储集的关键“母岩”。如此,岩芯采集又多了一层深远意义——为地区页岩气勘探提供参照样本与地质依据。

  陈旭将“金钉子”的研究成果,转化为页岩气主力层的精准划分标尺,解决了长期困扰油气勘探地层对比的“卡脖子”难题。

  此前,四川盆地、渝东南、浙西等页岩气区,由于不同钻井黑色页岩划分混乱、层位难以统一,导致优质产气层定位不准、井位部署盲目。陈旭带领团队,用这套划分标尺明确了最富集的优质产气段,避免了不必要损失,业界将此誉为页岩气勘探的“黄金卡尺”,对中国甚至国际的石油开发意义重大。

  “国家需求是科学技术发展的推动力。”在一次科普讲座上,陈旭对台下的学生说。这是他反复强调的理念:基础研究要服务国家战略。