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化石獵人
2018-08-16    來源: 《大學生》雜志  

  剖面里的“綠豆”

  幾顆“綠豆”閃亮了王奉宇的眼睛。

  “綠豆”隱藏的這個剖面,是新修公路挖掘開的山體,它大約高3米,出露的巖層很新鮮,層次分明。

  當時王奉宇正用錘子在剖面上提取一些小塊巖石,這幾顆如“綠豆”大小的化石截面,就如切糕里的綠豆截面。仔細觀察,他判斷這極有可能是早三疊世(2.52億年前)腕足動物群化石。

  腕足動物是生活在海底的一類有殼的無脊椎動物,兩殼后緣鉸合,前緣自由啟閉,軟體于兩殼之中,其外形與常見的河蚌相似。但腕足動物的兩瓣殼是大小不一的。腕足動物具有特殊的軟體構造——肉莖和纖毛腕。纖毛腕是腕足動物的一種捕食和呼吸器官,最初研究者誤認為是運動器官,又因運動器官一般被稱為足,故取名腕足,因而將這類動物稱為腕足動物。在古生物系統分類中,腕足動物是古生物界中的一個門。

  腕足動物自古生代寒武紀(距今約5.42億-4.85億年前)開始演化,在古生代和中生代的過渡期,即二疊紀-三疊紀地球生物大滅絕時,腕足類在同期有140個屬種滅絕。現有學術觀點認為腕足類動物在生物大滅絕后遲遲沒有實現復蘇和重生,但是王奉宇對早三疊世腕足類動物化石的發現動搖了這一觀點,為生物大滅絕后腕足類動物化石的研究開辟了新窗口,即腕足類動物在大滅絕后的早期便已開始迅速復蘇。

  為什么來這兒?

  這條剖面位于湖北省利川市境內,此山名為“尖子山”。為什么在這個剖面上花功夫尋找化石,王奉宇其實有自己的一套甄別方法。

  原來,盡管大千世界巖石變化萬千,但總體可歸為三大類:巖漿巖、變質巖和沉積巖。三種巖石中,只有沉積巖是在地表常溫常壓條件下形成的,是唯一能夠保存化石的巖石。

  尖子山的這個剖面就是典型的沉積巖,層數非常多,目測有二十幾層,而且每層之間界限分明,是地質年代中一層一層沉積形成的。

  王奉宇又為什么看中利川呢?利川隸屬湖北恩施,位于鄂西南,與重慶四川等地接壤,屬云貴高原東北延伸線。區內豐富的地貌是地殼運動的產物,地質歷史上的褶皺及斷層運動可以在這里看到明顯的痕跡,有大量三疊紀沉積巖的存在。

  2015年五一假期,王奉宇從武漢直奔尖子山,正趕上山里下雨,有半天是在避雨等待,實際的踏勘時間只有兩天半。王奉宇在尖子山踏勘時,總是沿著斷崖、沖溝等化石易露頭的地方跑上跑下,因為這些地方都是因大自然的風化作用所形成,像切開的西瓜,把地層里埋藏的化石清楚地暴露在地表。

  在尖子山剖面三疊紀的沉積巖中,王奉宇按照從老到新、從下到上逐層敲擊采樣的過程中,在其中一塊斷層沉積巖上,這幾顆如“綠豆”大小的化石截面終于被他發現。

  化石獵人的長成

  看到化石后怎么能一眼就確定是早三疊世的呢?這可以說是王奉宇十幾年練就的本領,他是一個有經驗的化石獵人。

  王奉宇從小喜歡石頭。家附近有個河灘,他小時候最喜歡做的事情就是去河灘“撿石頭”,所以,說他是個“石頭迷”一點不為過。王奉宇11歲時,曾發現鄰家一塊用作裝飾的太湖石中鑲嵌著一個類似于海葵的生物。他覺得特別好奇,去圖書館翻閱了不少資料后確定,這是一塊珊瑚化石。這是他首次破解石頭之謎,此后便不可救藥地愛上了石頭。

  基于對石頭的興趣和喜愛,王奉宇報考了中國地質大學(武漢)地質學專業。一入學,他便加入了學校的地球科學俱樂部,經常利用周末和小長假的時間到武漢周邊城市去尋找化石標本。這期間,他發現過三葉蟲、海百合、雙殼類、角石等十多種化石,他又激動又興奮。為搞清楚這些化石是什么,他自學了很多古生物學方面的書。大一下學期,按照學院的本科生導師制度,王奉宇選擇了從事古生物研究的宋海軍作為導師,并選定了腕足動物這個研究方向。此后,王奉宇正式踏上地球古生物學的研究之旅,參加專業踏勘,足跡遍及湖北、貴州、廣西、西藏等多地后,他積累了豐富的野外作業經驗。

  記者好奇地問道,看到化石后怎么能一眼就確定是早三疊世的呢?王奉宇說,這就像出土的文物,特定的文物總會對應特定的朝代,如出土青花瓷,基本可以斷定是宋朝,但具體是宋朝的什么階段、什么品種,則需要進一步的鑒別。早三疊世的腕足動物化石也是如此。

  王奉宇說:“每一枚化石都是一個生命的奇跡,它們靜悄悄地沉睡在地層中,等待著有人去喚醒它們,講述屬于它們的傳奇經歷。”

  在尖子山剖面發現小化石后,王奉宇非常震驚,他仔細觀察后,能夠初步斷定這些化石就是早三疊世的腕足動物化石,但具體是腕足動物的哪個種屬還需要將化石帶回實驗室進行切面研究后才能確定。

  地質踏勘是這樣的,第一次的“上山先走走”,只需要攜帶簡單的工具,如小錘子,待有重大發現后,需要做好位置標記,然后攜帶重量級專業工具再次返回。在尖子山這個剖面有大發現后,王奉宇做好標記,畫好路線,下山取來大錘、鐵鍬、鋼釬等硬工具,還帶上了卷紙、報紙、記號筆和紙盒箱等軟工具。

  他把含有化石的巖石大塊用硬工具敲擊取出,用卷紙包裹好,再用報紙層層包裹嚴實,用記號筆做好編號,同時記錄產出地層等信息。最后,再將其裝進之前準備好的紙盒箱。王奉宇這次采集的巖石,總重量達400斤,共裝滿18個紙盒箱。

  磨豆千遍,本真重現

  回到學校,經過三個月細致地分離、研磨和復原等步驟,王奉宇對收集到的化石進行了外部特征及內部結構的分析,最終成功分離出了306枚如“綠豆”般大小的早三疊世腕足動物群化石。在二疊紀-三疊紀大滅絕后,腕足動物在全球范圍內是十分稀少的,如此豐富的腕足動物化石絕對是一個罕見的發現。

  野外找化石難,實驗室處理化石也非常艱辛。

  地質學人員對化石的處理通常包括三個步驟:首先,將化石從圍巖中分離出來;其次,對化石進行外部特征處理;最后,再對化石的內部特征進行處理。按照這樣的步驟,王奉宇先處理了腕足動物的殼體,再對殼體之內的組織結構進行分析還原,由外及內,逐漸接近化石的本來面目。

  整理、分析過程非常艱難,需要精細化作業,既要求技巧,又要求耐心,同時也是對體力和腦力的綜合考驗。

  化石與圍巖貼合相當緊密,王奉宇利用熱脹冷縮原理,將腕足動物化石與圍巖逐個分離。分離之后,首先要對化石進行外部特征拍攝,為使腕足動物化石殼體紋飾特征清晰呈現,需要對所有化石表面進行鎂粉噴射。

  由于化石過小,有些關鍵的特征難以用照片的形式來展示,王奉宇采用手繪素描的方式將腕足動物從幼體生長至成體的生長變化過程一一呈現出來(圖C、D)。

  分離出來的腕足動物化石十分小,直徑僅5mm左右,為了便于磨制,王奉宇將挑選出的腕足動物化石進行了封膠處理,即用一種透明的膠狀物將其包裹,以增大其體積,待這種膠狀物凝固定型后再對其進行研磨。在磨制連續切面并用體視鏡拍照時,王奉宇從腕足動物化石的后部向前部每隔0.1mm或0.01mm用1000目的金剛石粉一點點磨制,觀察切面上露出來的內部構造,并用體視鏡對每一切面進行拍照。

  他從選取的幾十枚腕足動物化石標本中共磨制了1000多個切面,拍攝了近千張照片。通過這些照片便獲得了腕足動物化石完整的內部構造連續切面,獲得連續切面圖的目的是為了恢復腕足動物的內部特征。好比把蘋果攔腰切開時,我們可以看到蘋果核如“五角星”般的橫截面,那么,獲取多張形如五角星的截面圖后,盡管果核藏在果肉中,借助繪圖軟件依然可以還原出一個完整蘋果核的立體形狀。腕足動物的外殼之內是它身體的內部組織,通過這樣的切面研究可以還原出其內部構造的三維立體圖。

  王奉宇用繪圖軟件繪制出了腕足動物內部構造的連續切面圖(圖E),以連續切面圖為基礎,繪制出了腕足動物內部構造的三維復原圖(圖F),最終獲得了腕足動物內部構造的完整信息。

  在分離和研磨化石過程中,有時處理一個綠豆大的腕足動物化石就需要一個星期的時間。在室內工作的前半段時間,幾乎是毫無進展的,可能僅僅處理幾個樣本,一個月就過去了。有時辛辛苦苦磨完了幾個腕足動物化石,最終卻是一無所獲。

  他的研究也曾一度遭遇瓶頸,實在累得難以堅持的時候,王奉宇就對著306顆“綠豆”說說話,希望它們把藏在身上的秘密告訴他。直到三個月后的那個深夜里,數以千遍地打磨,通過反復地研究對比后,第一個新種屬被發現的那一刻,他覺得所有的努力都沒有白費。

  王奉宇研究鑒定出3個屬和3個種,其中包括一個新的屬和一個新的種。2016年6月,王奉宇的論文《早三疊世華南地區腕足動物群的新發現:對大滅絕后生物復蘇的啟示》,發表在國際期刊Papers in Palaeontology(《古生物學論叢》)上,受到國際知名古生物專家Maurizio Gaetani的肯定。成為中國地質大學(武漢)地球科學學院近十年來首位以本科生身份在該刊發表論文的學生。

  王奉宇

  中國地質大學(武漢)地球科學學院地質學專業2014級本科生

  王奉宇說:“每一枚化石都是一個生命的奇跡,它們靜悄悄地沉睡在地層中,等待著有人去喚醒它們,講述屬于它們的傳奇經歷。”

  采訪手記:

  幾次溝通后,王奉宇給記者留下了深刻印象。采訪王奉宇之時,正趕上他大學畢業。離校之際有很多手續要辦理,但在這期間,每次接到記者電話,他總能以冷靜、平和又不失幽默的態度解答記者的問題,甚至還會鼓勵記者,對記者在寫稿期間遇到的疑惑表示理解和安慰。在詢問他對化石的分解過程時,他正在去武昌火車站的路上,趕車回青海,但這絲毫不影響他的思路,短暫思考后他迅速進入解答狀態。

  采訪過程里,他幾次提到“化石真的特別有趣!”他對自己專業的喜愛是發自內心的,很純粹、不功利。他說,選擇專業,就要選擇自己真正喜歡的,真正感興趣的,這樣才能享受自己的研究過程;他認為,大學生不論從事哪一行,如果能在一個領域里做到最好,就業和實現自己的人生價值都不是問題。

  今年9月,王奉宇將在中國地質大學(武漢)攻讀地質學專業碩士研究生,繼續古生物學的研究。這個暑假,他將和老師一起去野外,一如既往探索地球科學的奧秘。本次采訪截稿之時,又從學校得知王奉宇在7月初獲得了第十一屆“中國青少年科技創新獎”。

  有趣的人都很可愛,衷心祝福王奉宇!

  文/本刊記者 鐘鑫 圖/中國地質大學(武漢)


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