不容忽視的筆石

李丙霞

筆石，乍看這個(gè)名字，也許有人會(huì)想，是不是與筆有關(guān)系呢？實(shí)際上，筆石的命名確實(shí)與筆有關(guān)。筆石是指筆石動(dòng)物的化石，由于其保存狀態(tài)使其壓扁成了碳質(zhì)薄膜，很像鉛筆在巖石層面上書寫或者涂鴉的痕跡，而且筆石的形狀也類似西方的羽毛筆，因此被科學(xué)家稱為“筆石”。

筆石是一種怎樣的動(dòng)物呢？筆石是地質(zhì)歷史時(shí)期生活在海洋中的一類群體動(dòng)物，始于距今五億年前的中寒武世，在奧陶紀(jì)及志留紀(jì)最繁盛，泥盆紀(jì)晚期開始衰退，到了距今三億年前的早石炭世，它們就消聲匿跡了。很遺憾，今天的人們無法見到它們鮮活的身影了，但是，它們以另一種方式告訴人們，它們曾經(jīng)來過這個(gè)世界，并留下了各種記錄，那就是化石，它們用化石來展現(xiàn)它們曾經(jīng)的存在，給人們一種神秘感，今天我們就來揭開這個(gè)神秘的面紗，了解一下筆石。

筆石長得什么樣呢？筆石動(dòng)物的身體由胎管和胞管組成，胎管是一個(gè)圓錐體，為筆石蟲從卵孵出時(shí)的原始房室，其后從胎管芽生出胞管作為住室，發(fā)育成群體，保存成化石的—般是胞管的幾丁質(zhì)外殼。我們所看到的筆石化石是筆石蟲體所分泌的骨骼，稱為筆石體，筆石體一般大小為長幾厘米或幾十厘米，已知報(bào)道的最大筆石體長達(dá)一點(diǎn)四五米。其實(shí)，筆石動(dòng)物本身是立體的，它們有著有機(jī)質(zhì)的軟體和硬體。由于筆石動(dòng)物早已滅絕，其軟體部分已經(jīng)在漫長的地質(zhì)歷史中分解殆盡，而硬體部分得以保存下來。筆石動(dòng)物死亡以后，在特定的條件下，被埋藏在沉積物里的筆石，后來就被壓扁了，壓扁后留下了痕跡，也就是我們今天看到的筆石化石的樣貌。因?yàn)樗呛?、氫、氧等有機(jī)質(zhì)的，所以有些部分就碳化了，結(jié)構(gòu)分解了。古生物學(xué)家通過深入的研究發(fā)現(xiàn)，除了碳質(zhì)薄膜壓扁保存，筆石可能還有其它兩種常見的保存方式——黃鐵礦化半立體保存和三維立體孤立保存，這兩種保存方式能夠?qū)⒐P石的結(jié)構(gòu)更為完整地保留下來，讓古生物學(xué)家對筆石動(dòng)物進(jìn)行更準(zhǔn)確的研究。

筆石是怎么生活的呢？根據(jù)化石保存的狀態(tài)、共生動(dòng)物的類別以及筆石動(dòng)物自身的骨骼構(gòu)造，科學(xué)家推測筆石有兩種生活方式：一部分筆石動(dòng)物在海底底棲固著生活，固著種類由一根細(xì)長的莖連接到海藻或者礁巖上，莖末端有根狀結(jié)構(gòu)，可以抓牢這些附著物，例如大部分的樹形筆石，它們有固定的莖、根等構(gòu)造，它們常常與底棲三葉蟲、腕足動(dòng)物及珊瑚等共生；另一部分筆石動(dòng)物漂浮生活，漂浮種類會(huì)聚生在充滿氣體的浮胞上，像今天的僧帽水母一樣，在海洋表面漂蕩，例如正筆石，它們具有叫做“線管”的絲狀體，用來附著在漂浮體上。漂游生活的筆石僅與極少的浮游生物伴生，在一些特定的環(huán)境里只有漂浮筆石而沒有其它生物。

筆石的家族成員多嗎？筆石種類多樣，最早閃亮登場的是樹形筆石目，以后管形筆石目、腔筆石目、莖筆石目、甲殼筆石目、正筆石目相繼出現(xiàn)。在我國筆石動(dòng)物群分布很廣，種類多樣。筆石動(dòng)物從寒武紀(jì)就出現(xiàn)了，經(jīng)歷了奧陶紀(jì)、志留紀(jì)、泥盆紀(jì)，一直到石炭紀(jì)滅絕，在這個(gè)過程中的每一個(gè)時(shí)代都會(huì)有很多筆石動(dòng)物群的記錄。特別是奧陶紀(jì)和志留紀(jì)，數(shù)量尤為壯觀，在我國華南地區(qū)至少有十幾個(gè)筆石動(dòng)物群，如貴州遵義、烏當(dāng)?shù)鹊貐^(qū)的中奧陶系湄潭組筆石動(dòng)物群，不但屬種特別多，而且很有特點(diǎn)。從進(jìn)化論的觀點(diǎn)來看，每一個(gè)類群都會(huì)隨著時(shí)間發(fā)展而產(chǎn)生新的物種，在每一個(gè)時(shí)間段中，也都會(huì)有獨(dú)特的物種類型和組合。筆石也不例外，不同時(shí)期的筆石動(dòng)物，類型是不一樣的，結(jié)構(gòu)也不一樣。人們對筆石的研究歷史悠久，已逾300年，研究的屬種多樣，從最初的一科幾屬發(fā)展至現(xiàn)今的600余屬，取得了大量的研究成果。

筆石有什么作用呢？不要小瞧了這小小的筆石，在穿越幾億年后卻成了人類的好幫手。

首先，它是判斷地層年代的黃金卡尺。在古生物學(xué)家對筆石動(dòng)物的研究中，一個(gè)很重要的研究方向就是筆石的演化過程。古生物學(xué)家發(fā)現(xiàn)，筆石動(dòng)物的演化速度很快，這是非常少見的。我們現(xiàn)在看到的有些細(xì)菌，幾億年來都沒有什么變化，但筆石卻相反，它演化速度特別快。尤其是在奧陶紀(jì)和志留紀(jì)，每隔幾十萬年就會(huì)產(chǎn)生一大批新種。也正因如此，筆石可以被當(dāng)作判斷地層年代的黃金卡尺。用筆石來判定地層年代，尤其是在奧陶紀(jì)和志留紀(jì)，是非常精確的，其精確度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于同位素定年。目前國際上奧陶紀(jì)和志留紀(jì)的地層劃分，主要就是靠筆石。

其次，利用筆石可以判斷當(dāng)時(shí)的地質(zhì)環(huán)境。筆石動(dòng)物有兩種生活方式：一種是固著在海底的，也就是底棲。這種類型的筆石動(dòng)物一般會(huì)生活在淺水環(huán)境里，因?yàn)樗嗌龠€是需要一些氧氣的，水太深就無法生存；另一種是在海水中浮游生活的，這部分筆石動(dòng)物就可以生活在更加開闊的海水里面，也可以在深水環(huán)境中生存。借助筆石動(dòng)物的這種生存特性，古生物學(xué)家就可以判斷當(dāng)?shù)氐墓怒h(huán)境。比如，在一個(gè)地方發(fā)現(xiàn)的筆石都是浮游的，沒有底棲的，那么就可以推斷它的古環(huán)境是深水的。如今，這種鑒定可以做到非常精細(xì)，依據(jù)筆石動(dòng)物的類型可以從海水表層到幾百米深處，劃分出五六個(gè)深度帶，每個(gè)深度帶中都有筆石動(dòng)物的特定組合。

第三，筆石在能源資源勘探上也可以一展身手。筆石能在精確判斷地層年代中發(fā)揮重要作用，而且方便快捷。在野外工作中，筆石工作者僅需通過一個(gè)10倍的放大鏡，就可以進(jìn)行快速現(xiàn)場鑒定，準(zhǔn)確判斷地層年代，框定地層框架。筆石通常保存于黑色頁巖中，在砂巖、灰?guī)r中偶爾也有保存。在我國的頁巖氣勘探中，筆石就發(fā)揮了重要的作用。我國頁巖氣勘探與開發(fā)獲得了一系列重要突破，開采頁巖氣不但需要高端的鉆井技術(shù)，而且需要精準(zhǔn)的黑色頁巖地層層位標(biāo)定，其中生物地層標(biāo)定是鉆井現(xiàn)場最快速和精準(zhǔn)的方法，可以直接指導(dǎo)打鉆至精準(zhǔn)的頁巖氣層位。我國最主要的頁巖氣資源正好處在含筆石的地層中，這是我國頁巖氣資源非常有特色的地方，在我國的涪陵頁巖氣示范區(qū)，頁巖氣所在的層位就是奧陶紀(jì)晚期到志留紀(jì)早期，這一段時(shí)期的黑色頁巖里含有大量的筆石。

小小筆石在判斷地層年代、地質(zhì)環(huán)境和國家能源資源勘探等方面起了重要作用，不容忽視，然而小小筆石歷經(jīng)兩億多年，最終還是滅絕了，地質(zhì)歷史時(shí)期的生物滅絕事件對生物的影響是巨大的，生物的演化是不可逆的，因此，我們要保護(hù)生物的多樣性及其生態(tài)環(huán)境。

（編輯/侯幫虎）