我国地学领域重大进展:全球二叠系-三叠系界线层型剖面和点

  今年3月7日,从国际地质科学联合会传来一个振奋地学界的消息:全球二叠系-三叠系界线层型剖面和点位被正式确定在我国的浙江省长兴县煤山。这不仅是我国几代地学工作者数十年艰辛努力奋斗的结晶,而且是我国地学界的一大荣耀。3月26日,在国家自然科学基金委员会的主持下,由孙枢院士等7人专家评审小组,在北京对中国地质大学完成的这一重要成果进行了认真细致的审查鉴定,一致认定,这项研究成果“不仅是我国地层学研究可载入史册的突破性进展,而且为国家争得了荣誉。该项研究成果处于国际领先水平。”国际地层委员会三十几年来的中心工作,就是确定国际地质年代表中已建各地层系、统、阶之间的界线剖面和点位,即GlobalStratotype Section and Point,简称GSSP,把它作为全球标准,俗称“金钉子”。二叠系-三叠系界线既是两系之间的界线,又是古生界与中生界之间的分界,而且它还与显生宙最大的生物变更事件和全球变化相关联,因此,它一直倍受世人关注。中国地质大学于1978年成立了由杨遵仪领导的二叠系-三叠系界线工作组,参加了国际地质对比规化IGCP-106项“二叠纪-三叠纪阶段的地质发展”(1978-1982)。杨遵仪院士接着担任了IGCP-203项“东特提斯二叠一三叠系研究”(1983-1987)的主席及其接续IGCP-272项“环太平洋晚古生代、早古生代事件及全球对比”(1987-1992)的副主席,是我国最早担任国际地学研究领导者之一。殷鸿福院士也担任了IGCP-272项秘书长和IGCP-359项“环太平洋、特提斯和瓦纳边缘晚古生代-早中生代地质事件”(1993-1997)的主席。以上研究二叠系-三叠系界线及对比的国际地质对比规划项目,延续20年,先后有廿五国二百多人参加。在多年的二叠系-三叠系界线地质学研究中,中国地质大学二叠系-三叠系界线科研集体完成了一系列重要的科学研究项目,包括多项国家自然科学基金研究项目,如“东特提斯二叠纪-三叠纪过渡时期地质事件”(杨遵仪,1986-1988),“全球二叠系-三叠系界线层型的进一步研究”(殷鸿福,1995-1997),“古、中生代之交的泛大陆聚散、古全球变化与生物演化”(杨遵仪,殷鸿福,1997-2000),“华南古-中生代之交生物绝灭-残存-复苏过程研究”(童金南,1996-1998)等。取得了丰硕成果,已经出版了关于二叠系-三叠系界线地质研究的中文专著3部;英文专著和专集5部,分别在剑桥大学、Elsevier及古地理、古气候、古生态杂志出版;发表科学论文近百篇,其中进入SCI检索论文二十多篇。由于科研集体的共同奋斗和不懈努力,使中国地质大学乃至我国在二叠系-三叠系界线地质学研究方面处于国际领先地位。

  1.率先提出以牙形石Hindeodus parvus作为三叠系底界的标志性化石,替代了国际上长期公认的以菊石Otoceras作为三叠系底界的传统标准,得到了大多数国际同行的支持,为将层型剖面确立在我国创造了有利条件。

  2.在煤山剖面上建立了世界上最完整的二叠系-三叠系界线牙形石生物地层序列,并确立了可进行全球对比的牙形石Hindeodus parvus的演化谱系。首次将菊石Hypophiceras动物群的时代由早三叠世改为晚二叠世。对古、中生代之交各类海洋生物的演化、灭绝和复苏进行了详细分析。

  3.通过对华南古生代末海平面升降过程的详细研究,发现二叠纪-三叠纪之交的全球性海退和海进先后发生在二叠纪末,并确认华南大面积发育二叠系-三叠系界线的连续沉积剖面,为寻找理想的界线层型剖面提供了有利区域。

  4.综合研究了地质事件(包括生物集群灭绝事件、火山活动事件、海水进退事件、缺氧事件、碳氧同位素异常事件、地球化学异常事件等)后,证实了灾变事件群导致显生宙最大生物突变事件的发生,并进行了全球事件对比。

  5.在煤山剖面研究中,用多种地层学方法进行高精度研究,并开展了1:5万和1:1万区域地质调查;其广度和深度在二叠系-三叠系界线地层研究中处于国际领先,成为唯一候选层型剖面。1999年10月25日至2000年1月15日期间,国际地层委员会二叠系-三叠系界线工作组就二叠系-三叠系界线全球层型剖面和点(GSSP)进行通讯投票,投票结果已正式通过层型剖面和点确定在中国浙江省长兴县煤山D剖面的27c层之底,牙形石Hindeodus parvus(微小欣德刺)初现点上。投票支持率为87%。2000年4月至6月期间,国际地层委员会三叠系分会对二叠系-三叠系界线全球层型剖面和点进行通讯投票,6月10日投票结果赞成将其界线和点确定在浙江省长兴县煤山D剖面27c层底的有81%。这是三叠系中第一个通过的GSSP。2000年9月至11 月期间,国际地层委员会对浙江省长兴县煤山D剖面的二叠系-三叠系界线全球层型剖面和点(GSSP)进行通讯投票,共18名委员,17票赞成,1票未寄回,投票支持率为100%。2001年3月,国际地质科学联合会对全球二叠系-三叠系界线层型和点(GSSP)在上述三轮投票的基础上进行了确认,确认结果为: 正式通过全球二叠系-三叠系界线层型剖面和点确定在中国浙江省长兴县煤山D剖面的27c层之底,牙形石Hindeodus parvus (微小欣德刺)初现点上。

  全球层型剖面和点(GSSP)俗称“金钉子”(Golden Spike),是全球确定唯一的点位,作为国际对比标准。确立的条件是研究程度、地层完整性、全球可对比性和可进入性(开放性)。它的确立标志着所在国的地层研究水平,是一项科学荣誉。二叠系-三叠系界线也是古生界(代)-中生界(代)界线,是地球历史上三个最重要的断代界线之一,历来是地质学研究的热点。这一“金钉子”设在中国,必将引起国际地质学界的重视,对提高我国地球科学国际地位有着重要意义,并将产生附带的社会经济效应。

  第三届全国地层委员会工作报告中指出:“我国海相二叠-三叠系界线的研究成果不仅达到了国际先进水平,并处于领先地位。海相二叠-三叠系界线竞争全球层型剖面和层型点已进入实质性的投票阶段。2000年1月15日,国际地层委员会二叠-三叠系界线工作组宣布通讯投票结果,中国浙江长兴剖面作为全球古生界-中生界界线的全球层型剖面和点已被初选通过。”(程裕淇,2000)。国际地层委员会主席Gradstein写道:“非常感谢关于二叠系-三叠系界线的优秀文件。对这一可能是所有潜在GSSP界线中最完整和彻底的研究之一,我印象深刻。它可望很快被确认,从而建立这一重要事件的地层学稳定性,这一事实是太妙了。耳菊石带将因此从二叠纪末期开始,这一事实对其它GSSP工作组具有哲学上的重要性。至少有一个工作组还在试图论证:所有历史性生物带(耳菊石带就是一个历史上确定的标准生物带?译注)其时代都是不可改变的;该带所赋存的历史性地层,其时代亦是不可改变的。这样一来,由于总有解决不了的矛盾,就建立不了任何GSSP。而你们的工作组解决了这个历史性问题。既然地层学中的优先权并不是一个规范,关于'历史性的争论'应让位于对较好剖面的选择”(Gradstein, 2000年7月,个人通讯)。

国际地层委员会二叠系-三叠系界线工作组组长殷鸿福
2001年3月25日

(摘自中国地质大学网站)