中國有 11 枚“金釘子”！如何守好這些家底

專家在“金釘子”區(qū)域開展科學(xué)考察中外專家在“金釘子”區(qū)域開展科學(xué)考察

“這枚‘金釘子’，讓這里的大山和巖石成為世界地質(zhì)史上的關(guān)鍵坐標(biāo)。”國際地層委員會副主席、中國科學(xué)院院士沈樹忠如此評價落戶于貴州劍河的全球烏溜階“金釘子”。

如今，這枚象征地質(zhì)時代起點的標(biāo)志，永久“釘”入了劍河縣八郎村的地層界限標(biāo)志點。這是全球第 69 枚、中國第 11 枚、貴州首枚“金釘子”。它的成功確立，不僅為全球寒武紀(jì)地層研究樹立了新的基準(zhǔn)，也讓劍河成為世界地質(zhì)科學(xué)網(wǎng)絡(luò)中的重要點位。

“金釘子”釘入儀式

近日，第五屆國際地球生物學(xué)大會野外考察暨劍河“金釘子”（寒武系烏溜階）現(xiàn)場研討會在貴州劍河舉行。來自國內(nèi)外的多位頂尖地質(zhì)學(xué)家就“金釘子”的科學(xué)保護(hù)與可持續(xù)利用展開深入研討。如何守護(hù)這份世界級地質(zhì)遺產(chǎn)，發(fā)揮“金釘子”的科學(xué)價值？這不僅牽動著國際地層學(xué)界的目光，也將為全球“金釘子”的保護(hù)和利用貢獻(xiàn)“中國方案”。

彌足珍貴的“地質(zhì)標(biāo)尺”

如同記錄時間的年、月、日一樣，地球歷史也被劃分為不同的地質(zhì)年代單元。科學(xué)家根據(jù)生物演化階段建立了宇、界、系、統(tǒng)、階5個地層單位，其中階是最基本的地層年代單位。

地球 46 億年的演化歷史信息蘊藏在地層中，“金釘子”是全球年代地層單位界限層型剖面和點位的俗稱，是定義全球不同地質(zhì)年代單位的唯一國際標(biāo)準(zhǔn)。

在地質(zhì)學(xué)界，“金釘子”的地位堪比奧運會金牌，其數(shù)量是一個國家地質(zhì)科研綜合實力的重要體現(xiàn)，確立過程也是競爭激烈。

自 1972 年全球第一枚“金釘子”在捷克布拉格西郊確立以來，尋找和確立“金釘子”幾乎成為全球地質(zhì)學(xué)家的一場“學(xué)術(shù)競賽”。

我國早年因與國際地學(xué)界交流有限，未能參與“金釘子”的競爭。直到 20 世紀(jì) 80 年代，我國科學(xué)家才首次參與奧陶系和志留系界限“金釘子”的角逐，但以失敗而告終。

1995 年，浙江常山黃泥塘剖面因其保存完好的奧陶系地質(zhì)記錄和豐富的筆石及牙形類化石，成為研究熱點。經(jīng)過中外科研團(tuán)隊聯(lián)合攻關(guān)，常山黃泥塘剖面最終被確立為達(dá)瑞威爾階“金釘子”，實現(xiàn)了我國“金釘子”零的突破。

而這距離“金釘子”概念的提出，已過去 30 余年。

“‘金釘子’的認(rèn)定標(biāo)準(zhǔn)極為嚴(yán)苛。”貴州大學(xué)教授楊宇寧說，“它不僅涉及剖面條件、綜合地層學(xué)、古生物學(xué)、交通便利性等多個評價維度，周邊環(huán)境、地層剖面保存狀況等也至關(guān)重要。”

最關(guān)鍵的是，候選剖面需地層出露連續(xù)、發(fā)育完整，未受后期地質(zhì)構(gòu)造作用的顯著改變和破壞，且含有豐富、具有連續(xù)譜系演化的標(biāo)準(zhǔn)化石。

“劍河剖面具備高度連續(xù)的地層序列、豐富的三葉蟲和疑源類微體化石，以及保存完好的凱里生物群。”對于劍河“金釘子”的價值，沈樹忠給予了高度評價，“這不僅為寒武紀(jì)中期全球地層對比提供了理想的基準(zhǔn)點，也為研究早期生命演化、生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)建及古環(huán)境變化，提供了寶貴的窗口。”

目前，我國的“金釘子”數(shù)量穩(wěn)居世界前列，11 枚“金釘子”分布在浙江長興、湖南花垣、廣西來賓、湖北宜昌、貴州劍河等地，每一枚都是彌足珍貴的世界級地質(zhì)遺產(chǎn)。

“金釘子”保護(hù)面臨諸多挑戰(zhàn)

我國這 11 枚“金釘子”蘊藏著地史時期古生物大滅絕機(jī)制、生命演化序列、古氣候突變等重大科學(xué)問題的關(guān)鍵信息，成為國際地層學(xué)研究極其重要的對比中心。可以說，守護(hù)這些“金釘子”就是守護(hù)人類解讀地球演化歷史的鑰匙。

“金釘子”永久釘入劍河點位地層。科技日報記者 何星輝 攝

沈樹忠介紹，在取得“金釘子”認(rèn)證后，各地通常都會按照國際地層委員會的建議，通過設(shè)立紀(jì)念碑、安放標(biāo)志物、修建步道等方式，將“金釘子”打造成地標(biāo)。

美國科學(xué)院院士、弗吉尼亞理工大學(xué)地球科學(xué)系教授肖書海指出，國外曾發(fā)生過“金釘子”剖面因盜挖化石而遭受嚴(yán)重破壞的案例。“相比之下，中國的‘金釘子’保護(hù)工作，總體上做得不錯。”他說。

但這并不意味著沒有危機(jī)。

當(dāng)初步的科學(xué)考察告一段落，“金釘子”的“煩惱”也隨之而來……地處野外，“金釘子”剖面面臨著自然風(fēng)化與地質(zhì)災(zāi)害的威脅。常年日曬雨淋，暴露在外的剖面可能因風(fēng)化剝蝕而受損。部分地質(zhì)條件不穩(wěn)定的剖面，還可能受到山體滑坡、泥石流、地震等自然災(zāi)害破壞。因此，利用遙感航拍、大數(shù)據(jù)等手段進(jìn)行實時監(jiān)測，對“金釘子”剖面實施動態(tài)維護(hù)尤為重要。

去年，廣西柳州市自然資源和規(guī)劃局官網(wǎng)公布的一份政協(xié)提案顯示，位于柳北區(qū)長塘鎮(zhèn)梳莊村的“金釘子”地質(zhì)剖面區(qū)域雜草叢生、溪流斷流，保護(hù)狀況堪憂。“恐破壞該地質(zhì)遺址，產(chǎn)生不可彌補(bǔ)的損失……”提案指出，受財政資金等因素制約，當(dāng)?shù)匾?guī)劃建設(shè)的國家級地質(zhì)遺跡保護(hù)區(qū)進(jìn)展緩慢，處于閑置狀態(tài)。

“金釘子”保護(hù)的現(xiàn)實困境之一，是國際地層委員會對“金釘子”僅有學(xué)術(shù)認(rèn)定權(quán)，不具備強(qiáng)制性的保護(hù)約束力，而世界各地的重視程度和保護(hù)力度差異巨大。

同樣位于廣西，我國第 4 枚“金釘子”——來賓市蓬萊灘剖面的命運，則向科學(xué)界和地方政府提出了一個尖銳的問題：當(dāng)“金釘子”保護(hù)與地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展產(chǎn)生沖突時，該如何權(quán)衡取舍？

蓬萊灘剖面完整記錄了瓜德魯普統(tǒng)上部到樂平統(tǒng)下部的連續(xù)沉積，含有珍貴的遠(yuǎn)洋牙形類等化石系列，是研究二疊紀(jì)末期生物大滅絕事件的理想地點。

在獲得“金釘子”認(rèn)證后，當(dāng)?shù)卣畬ζ拭娌扇×吮Ｗo(hù)措施。然而，隨著大藤峽水利樞紐工程的建成蓄水，紅水河水位抬升了約 15 米，導(dǎo)致蓬萊灘“金釘子”剖面被永久淹沒，無法再用于實地科研。后來，雖然當(dāng)?shù)卣业搅私?jīng)國際地層委員會認(rèn)可的替代剖面，但這仍成為地層學(xué)界的一大遺憾。

此外，由于公眾知曉度不高，一些“金釘子”在認(rèn)證后，面臨“藏在深閨人不識”的境地。

劍河縣林業(yè)局局長歐光遠(yuǎn)表示，目前，囿于專業(yè)人才匱乏，當(dāng)?shù)卦凇敖疳斪印钡目茖W(xué)監(jiān)測、日常維護(hù)和科普宣傳等方面面臨壓力，難以吸引優(yōu)質(zhì)科研團(tuán)隊和游客群體，希望為“金釘子”保護(hù)凝聚更廣泛的社會合力。

針對各種挑戰(zhàn)，沈樹忠坦言，盡管我國在傳統(tǒng)地層學(xué)研究領(lǐng)域已達(dá)到世界先進(jìn)水平，但作為地質(zhì)學(xué)的基礎(chǔ)性學(xué)科，地層學(xué)相對小眾，其學(xué)科發(fā)展和人才儲備仍存在隱憂。

探索地質(zhì)遺產(chǎn)保護(hù)新機(jī)制

面對諸多挑戰(zhàn)，各地正以實際行動，加強(qiáng)對“金釘子”的保護(hù)。

針對柳北區(qū)長塘鎮(zhèn)梳莊村的“金釘子”保護(hù)問題，柳州市自然資源和規(guī)劃局答復(fù)稱，將把“金釘子”維護(hù)經(jīng)費列入年度財政預(yù)算，派專人定期清理主題廣場、步道、界碑、科考平臺等區(qū)域的雜草和垃圾，并對地質(zhì)剖面區(qū)域進(jìn)行清淤維護(hù)。

目前，我國尚未出臺專門針對“金釘子”保護(hù)的法律法規(guī)，地方政府主要依據(jù)《地質(zhì)遺跡保護(hù)管理規(guī)定》等對其進(jìn)行保護(hù)，針對性和執(zhí)法力度較弱，保護(hù)效果更多地取決于地方政府的重視程度。

為此，肖書海建議，完善立法，加強(qiáng)對“金釘子”保護(hù)力度。

去年，貴州率先探索新路。為探索古生物化石司法保護(hù)新機(jī)制，守護(hù)好貴州首枚“金釘子”，省、州、縣三級法院聯(lián)合發(fā)布“司法保護(hù)令”，并成立了貴州劍河古生物化石暨“金釘子”司法保護(hù)基地，為這份世界級地質(zhì)遺產(chǎn)，提供了強(qiáng)有力的司法保障。

“司法保護(hù)令”明確劃定六大禁止行為紅線，明確了嚴(yán)禁未經(jīng)許可擅自挖掘古生物化石或?qū)嵤Α敖疳斪印钡钠茐男袨椋瑥脑搭^上杜絕非法采掘活動對珍貴化石資源的侵害；禁止未按照批準(zhǔn)方案挖掘古生物化石或進(jìn)行其他破壞“金釘子”的行為，確保一切挖掘活動在科學(xué)、規(guī)范的框架內(nèi)開展。

在化石流通與利用環(huán)節(jié)，“司法保護(hù)令”全面禁止非法開發(fā)、采集、買賣、轉(zhuǎn)讓、運輸、加工及收藏古生物化石。針對“金釘子”區(qū)域的環(huán)境與生態(tài)保護(hù)，“司法保護(hù)令”明確禁止在古生物化石群及“金釘子”區(qū)域內(nèi)放牧、生火、扳弄、采石、取土等，防止人為活動對化石賦存環(huán)境造成破壞。

“司法保護(hù)令”嚴(yán)格限制保護(hù)區(qū)內(nèi)的建設(shè)活動。同時，將從事破壞古生物化石地和遺址的其他違法行為也納入禁止范圍，實現(xiàn)對化石資源和遺址的全方位保護(hù)。

“劍河剖面保護(hù)得非常好。”中國科學(xué)院古脊椎動物與古人類研究所研究員、中國科學(xué)院院士朱敏對此給予高度評價。“這充分體現(xiàn)了地方政府長期以來在自然遺產(chǎn)保護(hù)方面付出的巨大努力。”

從長遠(yuǎn)來看，還要推動國家和地方層面制定專項保護(hù)法規(guī)，禁止違法行為，明確懲罰機(jī)制，讓“金釘子”保護(hù)超越學(xué)術(shù)范疇，成為政府、社會和公眾共同承擔(dān)的責(zé)任。如此，才能確保這些珍貴的“地球史書”永續(xù)保存。

在保護(hù)與利用中尋求平衡

“‘金釘子’的確立，不是為了將其封閉起來。”談及保護(hù)，沈樹忠觀點鮮明，“相反，它需要對國內(nèi)外開放，歡迎和鼓勵各國科學(xué)家有組織地前來開展深入研究，充分發(fā)揮‘金釘子’在推動地層學(xué)和生命演化研究中的核心作用。”

如何在嚴(yán)格保護(hù)和合理利用之間找到平衡點，讓“金釘子”具備一定的“造血”能力？這在肖書海看來是非常大的挑戰(zhàn)。“國外很多‘金釘子’維護(hù)投入有限，且嚴(yán)格區(qū)分科研功能與市場開發(fā)。它們往往位于偏遠(yuǎn)地區(qū)，普通人難以到達(dá)，更難以產(chǎn)生直接經(jīng)濟(jì)效益。”他說。

肖書海認(rèn)為，中國在探索“金釘子”保護(hù)與利用相結(jié)合方面的實踐值得借鑒。

目前，在地方政府的推動下，我國大部分“金釘子”所在地已發(fā)展為旅游景點，有的還成功申報為國家地質(zhì)公園，將“金釘子”打造成集地質(zhì)科普、生態(tài)觀光和科學(xué)考察于一體的旅游景區(qū)。

浙江長興“金釘子”國家地質(zhì)公園現(xiàn)為國家 AAAA 級旅游景區(qū)。游客不僅可以在休閑廣場觀賞到 2.5 億年前后的地層剖面，還能走進(jìn)宇宙地球廳、生命進(jìn)化廳、“金釘子”廳等展館，通過時空隧道感受遠(yuǎn)古生命的演化歷程，體驗 7D 特效影院的震撼效果。

以科技手段展示湖南兩枚“金釘子”的湘西世界地質(zhì)公園博物館，年接待游客 490 余萬人次，新增餐飲、住宿、旅游產(chǎn)品、文創(chuàng)等旅游服務(wù)就業(yè)崗位 8600 多個，直接和間接帶動就業(yè)近 10 萬人。

紛至沓來的游客在近距離感受地球歷史的同時，也帶動了當(dāng)?shù)芈糜谓?jīng)濟(jì)，其部分收益可用于反哺“金釘子”的保護(hù)工作。

劍河縣正受益于這一模式。近年來，隨著劍河“金釘子”聲名鵲起，當(dāng)?shù)卣劢埂把袑W(xué)+旅游”模式，深挖其旅游潛力，致力于將八郎古生物化石景區(qū)打造成全國乃至國際知名的科研科普基地，并與附近的劍河溫泉、仰阿莎文化景區(qū)聯(lián)動發(fā)展，推動旅游業(yè)態(tài)升級。

劍河縣委副書記、縣長陳林表示，將依托貴州大學(xué)、中國科學(xué)院南京地質(zhì)古生物研究所等科研力量，全力做好層型剖面的保護(hù)與開發(fā)，打造集科學(xué)研究、科普教育、生態(tài)旅游于一體的地質(zhì)文化品牌。

趙元龍：窮極一生只為找“金釘子”

何星輝

遠(yuǎn)古時期的貴州，曾長期被海洋覆蓋。這里不僅保存了豐富的古生物化石，更擁有近乎完整的巖石地層序列。在地層學(xué)家眼中，貴州是記錄地球生命 10 億年演化的天然寶庫。

1982 年，貴州大學(xué)教授趙元龍初次踏足八郎村時，那里還是一個交通閉塞、信息匱乏的苗寨。村民劉鋒熟悉地形，主動為他當(dāng)向?qū)А扇朔皆綆X，尋找古生物化石的蹤跡。

經(jīng)趙元龍團(tuán)隊的艱苦發(fā)掘，在八郎村附近發(fā)現(xiàn)了一個距今 5.08 億年的特異埋藏古生物化石群——凱里生物群。

自此，八郎村因古生物化石的發(fā)現(xiàn)，聲名鵲起。

凱里生物群價值非凡：它不僅富含以掘頭蟲類為主的三葉蟲化石群落，而且產(chǎn)出大量具有重要意義的軟軀體化石，是一個典型的布爾吉斯頁巖型生物群。

“凱里生物群是探索寒武紀(jì)生命演化的重要窗口。”中國科學(xué)院南京地質(zhì)古生物研究所研究員朱茂炎解釋道，“它獨特的化石保存狀態(tài)和承前啟后的時空位置，為探索動物門類起源及早期生態(tài)系統(tǒng)演變，提供了不可替代的證據(jù)。”

朱茂炎進(jìn)一步指出，加拿大的布爾吉斯頁巖和云南的澄江生物群分別代表了寒武紀(jì)生命大爆發(fā)的不同階段，而“凱里生物群恰好填補(bǔ)了兩者之間的空白，將大爆發(fā)的全過程完整串聯(lián)起來，科學(xué)價值巨大”。

從發(fā)現(xiàn)凱里組地層中上部與下部三葉蟲組合的差異，到提出以“印度掘頭蟲”作為寒武系第三統(tǒng)首現(xiàn)化石，直至在烏溜—曾家崖剖面精準(zhǔn)鎖定其首次出現(xiàn)的位置，趙元龍數(shù)十年如一日，甘坐科研“冷板凳”。

起初，趙元龍?zhí)岢鲆浴坝《染蝾^蟲”作為傳統(tǒng)中寒武統(tǒng)底界標(biāo)志化石的方案后，曾引發(fā)國際學(xué)界質(zhì)疑。國外學(xué)者提出了不同方案，爭論激烈。

為了提供確鑿證據(jù)，趙元龍團(tuán)隊采集了 2 萬余件三葉蟲化石，研究各類化石標(biāo)本 8 萬余件。

關(guān)鍵時刻，西班牙學(xué)者喬治·埃斯特夫等國際專家被趙元龍團(tuán)隊的執(zhí)著精神和研究成果打動，主動加入了貴州古生物研究陣營。以中國科學(xué)院南京地質(zhì)古生物研究所研究員彭善池為代表的國內(nèi)學(xué)者也鼎力支持。

2018 年 6 月 21 日，81 歲的趙元龍，終于迎來學(xué)術(shù)生涯的高光時刻——他的研究團(tuán)隊提出的“金釘子”提案，獲得國際地質(zhì)科學(xué)聯(lián)合會全票通過，烏溜—曾家崖剖面被正式確立為全球寒武系苗嶺統(tǒng)和烏溜階的國際層型剖面，我國斬獲第 11 枚“金釘子”。此后，“苗嶺統(tǒng)”和“烏溜階”作為國際標(biāo)準(zhǔn)年代地層單位，被譯成 27 種語言廣泛使用。

就在同年，趙元龍不幸罹患癌癥，于 2023 年 2 月與世長辭。他窮其一生，為全球寒武紀(jì)地質(zhì)研究樹立了新的“標(biāo)尺”，讓劍河成為連接世界地質(zhì)科學(xué)的重要坐標(biāo)。