地层学

科学家可以根据地层中的岩石、化石来推断当时的古生物、古气候、古地理、古环境状况，以及当时发生的地壳运动、岩浆活动、海陆变迁、沉积矿床的形成情况等，从而探知地球的历史。地层的研究与化石的研究息息相关，它是地质科学的基础，所以单独成为一门学科——地层学。

地球形成至今已有46亿年了，地质学家是如何了解地球过去历史的？很重要的一项工作就是根据地层来分析。地层一般指地质历史中形成的层状岩石，包括沉积岩、火成岩以及由两者变质而成的变质岩。譬如，目前发现地球上最古老的沉积岩层的年代是距今39亿年，这证明至少39亿年前，地球上已存在水和大气层了，因为有水存在，风化的岩石碎屑才会在水中沉积下来。

距今39亿～25亿年间形成的地层由于年代久远，加上受到几次大的地壳运动的挤压、破坏，以及高温岩浆活动的影响，大多有些变质，即岩石结构有些变形，岩石质地较坚硬，岩石成分较复杂。这一时期常会形成一些特大型的沉积铁矿，如辽宁鞍山铁矿。这一时期的地表温度较高，大约在70℃（现在平均只有15℃），又缺乏氧气，所以不适合一般生物的生存，但却适合蓝细菌的生长，并可在地层中形成化石。但因当时蓝细菌的种类还很少，故对地层划分起的作用不大。而沉积岩层中夹有较多的火山喷发物，加上当时发生较多、较大的地壳运动，从而导致上下地层不一致，因此，只能利用地层中的放射性元素来测定年代。这一时期称为太古宙。

距今25亿～5.41亿年间，地球上的蓝细菌发展到了鼎盛时期，它们常把海里的岩屑固结在自己周围，从而形成颇为壮观的叠层石，甚至形成礁体。此外，真核细胞的藻类、多细胞的藻类也一一出现，到约6亿年前，原始的动物也出现了。但那时动物的数量和种类均很少，仅有多孔动物门的海绵类、腔肠动物门的水母类和环节动物门的蠕虫类等。由于这一时期地壳运动和岩浆活动相对较弱，所以当时形成的地层变质较少，地质学家可以从地层中获得如古气候、古地理、古环境、地壳运动、岩浆活动等更多的信息。这一时期在各个方面都与太古宙显著不同，所以古生物学家称它为元古宙。随着新技术的兴起，如古地磁技术的应用，地质学家从地层中了解到19亿年前地球大陆板块很少，且聚于北半球形成一块“泛大陆”。

从距今5.41亿年以来为显生宙，此时大量生物出现了。寒武纪大爆发后，地球上出现大量的生物，在地层中形成许许多多化石，而且地层越新，就能见到越多更加复杂、多样的生物化石。科学家可以根据地层中的岩石、化石来推断当时的古生物、古气候、古地理、古环境状况，以及当时发生的地壳运动、岩浆活动、海陆变迁、沉积矿床的形成情况等，从而探知地球的历史。地层的研究与化石的研究息息相关，它是地质科学的基础，所以单独成为一门学科——地层学。

7月5日，微博上出现了“中国科学家首次获得国际地层学最高金牌”的话题，吸引了众多网友评论。当时，南京大学地球科学与工程学院教授、中国科学院院士沈也成了“网络名人”。

沈

据报道，2004年设立了国际地层学最高金质奖章，每四年颁发一次，以奖励在国际地层学领域做出贡献的科学家。沈是世界上第五位获此殊荣的科学家，也是第一位获此殊荣的亚洲科学家。

“我的工作不是最出色的。只是有人推荐了我，并有幸被选中。”刚刚从意大利米兰第三届国际地层学大会回来的沈接受了《中国科学》的专访。他说:“我们希望今后能更多地关注地层学和古生物学的传统‘小’学科，关注那些在地层学领域工作的、在第一线默默无闻的学者，共同推动这门学科的发展。”

为地球钉上一枚“金钉”

在获奖感言中，沈是中国二叠纪两枚“金钉”的主要贡献者之一，对二叠纪综合地层学的研究、地层层序和全球对比的建立以及二叠纪末的大灭绝都做出了重要贡献。

例如，朝代的划分主要基于历代帝王的登基时间，而地球的历史则基于全球年代地层单位边界的层型剖面和点(金甲)在谈到“金指甲”时，沈对做了一个形象的比喻。

然而，成为一个“金甲”形象并不容易。对地层剖面要求高，需要有代表性。研究化石和地层后，研究人员可以向国际地层委员会申请“金甲”，并在几轮投票后提交给国际地球科学联合会批准。

沈说，世界上有102个“金指甲”，至今已鉴定出72个。其中11个在中国，分别位于浙江长山、浙江长兴(2)、湖南花苑、广西来宾、湖北宜昌(2)、湖南古丈、广西柳州、浙江江山和贵州省黔东南州剑河县。

为什么中国拥有世界1/10以上的金钉？“一方面，中国幅员辽阔，资源丰富，地层类型多样。另一方面，这也离不开中国地层学和古生物学领域研究人员的辛勤工作。”沈对说道。

记者了解到，该奖项是由已故中科院南京地质古生物研究所金玉干院士牵头，沈院士参与的对浙江长兴、广西来宾“金指甲”的研究，经过几年甚至几十年的努力，是分不开的。

“我于1992年开始在该地区进行实地研究，但广西来宾蓬莱滩‘金甲’直到2005年才得到正式批准。高精度地层划分是研究的基础。研究人员需要在数百米长的岩石切片上收集厘米的样本。一些“金指甲”已经存在了几十年，需要几代人的努力。在二叠纪金甲的研究过程中，中国科学院院士金玉干在领导了两枚金甲之后，于2006年去世沈对说道。

“我长期在中国科学院南京地质古生物研究所从事地层学研究。我刚到南京大学不到一年。获奖研究也是中国科学院南京地质古生物研究所的研究成果。”他说，中国11枚“金指甲”中的7枚是由中国科学院南京地质古生物研究所的研究人员领导的。该奖项也是国际地层委员会对中国地层研究的肯定。

《富人》主要由《穷人》来读

引起网民注意的还有地层学，一门小学科。

记者了解到，地层学需要研究不同地区的地层，这就需要研究人员在世界各地进行探索，包括荒芜的地方。选择地层学意味着每天“旅行”。

沈出生在湖州汤店的一个小村庄。他申请了化学工程专业，并被分配到地质学专业。"我有时开玩笑说这是穷人的富裕职业。"他说。

沈告诉记者，传统地层学是一个不太知名的小课题。它不同于其他突出的学科，不容易发表高影响因子的SCI文章，但它是几乎所有地质研究的重要基础。“地层学的主要工作是研究地层形成的时间框架。例如，岩石的形成时代和油气的分布都需要依靠一个统一的时间框架来理解。虽然纪律很小，但却很重要。没有一个时间框架，许多与地球历史相关的学科都很难实施。”

在他看来，研究地层学可以每天处理一些“疯狂的岩石”，这可以说是一种乐趣。

“研究地层时间框架的一个重要方法是依靠其中的化石。古生物学家和地层学家发现了一块化石，根据这项研究，我们可以大致判断它形成的年龄范围。”沈解释说，像《侏罗纪公园》这样的电影离不开古生物学家和地质学家对当时生物的解读。通过化石，我们可以知道一个有机体何时出现，何时死亡，何时有更多的有机体，何时有更少的有机体，何时环境恶劣，何时环境良好

学科困境亟待突破

地层学和古生物学的研究听起来很有趣，但学科发展和人才储备的现状并不乐观。

首先，公众对主题作品内容有一种“刻板印象”。

“有些人对地层学和古生物学了解不够。他们认为选择这样一个主要的意思是“漫游地球”和生活在粗糙。事实上，研究环境和配套设施发生了巨大变化。研究人员白天开车到野外采集标本，然后晚上回到城市和村庄生活。条件并不像人们想象的那么困难。”沈对说道。

他介绍说，过去南京大学和中国地质大学都开设过古生物和地层学相关专业，学科实力雄厚，人才丰富。然而，随着社会的发展，越来越多的人将目光投向了一些市场应用性很强的“时尚”专业，导致申请这些不受欢迎的专业的学生数量减少。一些院校甚至取消了相关专业，导致地层古生物学家短缺。

同时，地层学作为一门基础学科，并不像一门新学科那样受到重视，很难写出具有高影响因子的文章。在现有的评价体系下，从事传统地层学和古生物学研究的研究人员，尤其是一线研究人员，在当今竞争日益激烈的学术氛围中处于相对不利的地位。

希望有关部门加大招生力度，同时制定地层学和古生物保护人才培养计划，加大对地层学的支持力度，共同提高我国地层学的研究水平在谈到地层学的未来发展时，沈说。