
网友:之前我们一家人去贵州旅游。在剑河县巴朗村,我们听当地导游给我们介绍“金钉子”。为什么要在石头上钉“金钉子”?其背后究竟有何玄机?
编辑:贵州省黔东南苗族侗族自治州剑河县格东镇巴朗村的“金钉子”是世界第69个、我国第11个“金钉子”。有人说“金钉子”是可以测量土壤地质年龄的龙头;有人说,“金钉子”是标志着土地演化历史的书签。本期《学者谈名科》,我们请中国科学院院士、南京大学教授沈树忠谈谈如何用“金钉子”读懂《世界之书》。
“金钉子”是定义和识别世界各地各个时代形成的地层的“锚”,并用于清理地质的地质边界。 “金钉子”的建立,为重建世界历史建立了国际标准时间,为研究地质历史时期发生的各种地质和生物演化事件、预测和整理各种天然矿物的空间分布奠定了基础。
如何树立“金钉子”
要了解什么是“金钉子”,首先要了解地质年代。
这片土地经历了约46亿年的漫长岁月,留下了丰富的地质痕迹。要了解世界的故事,我们离不开和语言学。
地质学家探索世界演化的真相,根据亿万年来发生的事情来判断世界现状、预测未来。然而,板块运动、火山喷发、海洋和土壤的变化……土壤是恒定的变化,导致地质记录的破坏。因此,“读懂”石头的记载,了解地球历史的时间线,就成为地球科学领域的一个重要课题。
我们使用手表等计时工具来标记不同事件发生的时刻。惟古之天下,无人,不独著述。如何分割长期的亿万年?
为了解决这个问题,国际地质科学联合会成立了国际地层测量委员会,其主要任务是建立一个具有普适性的地质时分框架。
“金钉”这个名字的由来可以追溯到19世纪一条横跨北美大陆的铁路的竣工。一根 18K 金制成的铁道钉被铆接到最后一个在数千人面前熟睡的穿过铁轨的人身上。国际Statigra委员会phy引用“金钉子”的典故来代表全球地质时间的黄金划分,用来记录世界历史上重要的进化节点时间。
然而,建立“金钉子”并不是一件容易的事,需要应对很多条件——完整的地层记录、后期没有明显的变化、丰富的可以对比雷加尼和大陆的化石,或者其他具有等时比较价值的标志。目前,最常见的是使用特定标志性化石的首次出现作为国际比较的标准。比如我国贵州剑河五柳台下的“金钉子”,其标志就是三叶虫化石“印第安人头挖”的出现。
近年来,“金钉子”建立的迹象趋于共享,包括同位素地质变化、球形化学异常、磁场回归时间、火山灰参考年龄等。d 利用先进的同位素测年技术等。
地球历史的准确坐标,指示地质时期的重大事件
“金钉子”是某个地质时间节点的“黄金坐标”。设立的“金钉子”区域应当向世界开放,方便各国学者和公众研究和参观。
作为地球历史的精确坐标,“金钉子”将帮助我们解读地质时期的重大事件。
例如,“雪球事件”是指大约7亿至6.35亿年前,土壤多次被冰雪覆盖。 “雪球事件”结束后,全球范围内发生了大范围的白云石清除活动。南澳大利亚弗林德斯山脉的白云岩山脉的出现被用来定义“埃迪卡拉纪”的开始,并标志着“雪球事件”的结束。
再比如,大约2.52亿年前,由于世界的快速升温古生物学家殷洪福院士和金玉干院士领导的国际科普南研究小组在浙江长兴梅山剖面建立了二叠系与三叠系界线的“金钉子”和变迁阶段的基础。这两根“金钉子”准确地锚定了历史上最大规模的生物灭绝事件,该事件发生在2.52亿年前,持续时间不超过6万年。
此外,“金钉子”还可以揭示来自宇宙的客人的踪迹。大约6600万年前,恐龙灭绝的中生代和新生代的边界上有一层富含铱的粘土,这表明当时有一颗彗星撞击了地面。它在一定程度上解释了为什么曾经覆盖陆地、海洋和风的恐龙王国瞬间消亡。
中国创立11个“金钉子”,排名世界第一数量
目前,《国际年代地层表》中已有100多个“金钉子”。经过世界各国科学家几十年的探索,80多个“金钉子”获得了国际地质科学联合会的正式认可。 “金钉子”被誉为国际地层学领域的“奥林匹克金牌”。它的建立有一套完整的方法,需要成立一个国际工作组,以选择地层沉积系列齐全、研究水平最高的剖面为标准。
“金钉子”的设立体现了一个国家在地层学领域的综合实力、学术水平和国际地位。各国学者都期望在自己的国家保住“金钉子”,从而在国际学术界展开激烈的竞争。
尽管起步较晚,但中国科学家利用了这一成果我国地层古生物资源的研究,于1997年取得突破。陈旭院士领导的团队在浙江常山黄泥滩牵头建立了奥陶系大河阶下的“金钉子”。此后,中国学者不断取得丰硕成果,在中国树立了11个“金钉子”,位居世界之首。此外,中国学者还主导或参与建立了许多国外“金钉子”,为国际地层学和国际地质年代标签的形成做出了贡献。
推进“金钉子”,这并不意味着完成地层工作。随着大数据和人工智能的快速发展,土地科学研究迫切需要纳入新的研究方法。中国科学家主持的国际大科学项目“深时数字地球”聚焦陆地基础科学方案进化。全球科学家和机构共同努力,利用人工智能、大数据等技术,整合地球之前数十亿年的时空。聚焦生命演化、地理演化、气候演化、物质演化等重大科学问题,深入了解资源时空分布格局,捕获矿产和能源,为人类可持续发展做出应有的贡献。
如何利用“黄金坐标”建立高精度、高分辨率的深时时间线并结合大数据和人工智能模型,是“深时数字土壤”的重要活动之一。这需要国际学术界加强多领域合作,开展交叉研究,才能取得成功。这项工作对于进一步了解世界发展进程具有重要的科学和现实意义。认识重大地质事件的发生演化机制,提高对资源能源分布规律的认识。
(5月组为中国科学院院士、南京大学教授沈树忠)
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