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化石猎人
2018-08-16    来源: 《大学生》杂志  

  剖面里的“绿豆”

  几颗“绿豆”闪亮了王奉宇的眼睛。

  “绿豆”隐藏的这个剖面,是新修公路挖掘开的山体,它大约高3米,出露的岩层很新鲜,层次分明。

  当时王奉宇正用锤子在剖面上提取一些小块岩石,这几颗如“绿豆”大小的化石截面,就如切糕里的绿豆截面。仔细观察,他判断这极有可能是早三叠世(2.52亿年前)腕足动物群化石。

  腕足动物是生活在海底的一类有壳的无脊椎动物,两壳后缘铰合,前缘自由启闭,软体于两壳之中,其外形与常见的河蚌相似。但腕足动物的两瓣壳是大小不一的。腕足动物具有特殊的软体构造——肉茎和纤毛腕。纤毛腕是腕足动物的一种捕食和呼吸器官,最初研究者误认为是运动器官,又因运动器官一般被称为足,故取名腕足,因而将这类动物称为腕足动物。在古生物系统分类中,腕足动物是古生物界中的一个门。

  腕足动物自古生代寒武纪(距今约5.42亿-4.85亿年前)开始演化,在古生代和中生代的过渡期,即二叠纪-三叠纪地球生物大灭绝时,腕足类在同期有140个属种灭绝。现有学术观点认为腕足类动物在生物大灭绝后迟迟没有实现复苏和重生,但是王奉宇对早三叠世腕足类动物化石的发现动摇了这一观点,为生物大灭绝后腕足类动物化石的研究开辟了新窗口,即腕足类动物在大灭绝后的早期便已开始迅速复苏。

  为什么来这儿?

  这条剖面位于湖北省利川市境内,此山名为“尖子山”。为什么在这个剖面上花功夫寻找化石,王奉宇其实有自己的一套甄别方法。

  原来,尽管大千世界岩石变化万千,但总体可归为三大类:岩浆岩、变质岩和沉积岩。三种岩石中,只有沉积岩是在地表常温常压条件下形成的,是唯一能够保存化石的岩石。

  尖子山的这个剖面就是典型的沉积岩,层数非常多,目测有二十几层,而且每层之间界限分明,是地质年代中一层一层沉积形成的。

  王奉宇又为什么看中利川呢?利川隶属湖北恩施,位于鄂西南,与重庆四川等地接壤,属云贵高原东北延伸线。区内丰富的地貌是地壳运动的产物,地质历史上的褶皱及断层运动可以在这里看到明显的痕迹,有大量三叠纪沉积岩的存在。

  2015年五一假期,王奉宇从武汉直奔尖子山,正赶上山里下雨,有半天是在避雨等待,实际的踏勘时间只有两天半。王奉宇在尖子山踏勘时,总是沿着断崖、冲沟等化石易露头的地方跑上跑下,因为这些地方都是因大自然的风化作用所形成,像切开的西瓜,把地层里埋藏的化石清楚地暴露在地表。

  在尖子山剖面三叠纪的沉积岩中,王奉宇按照从老到新、从下到上逐层敲击采样的过程中,在其中一块断层沉积岩上,这几颗如“绿豆”大小的化石截面终于被他发现。

  化石猎人的长成

  看到化石后怎么能一眼就确定是早三叠世的呢?这可以说是王奉宇十几年练就的本领,他是一个有经验的化石猎人。

  王奉宇从小喜欢石头。家附近有个河滩,他小时候最喜欢做的事情就是去河滩“捡石头”,所以,说他是个“石头迷”一点不为过。王奉宇11岁时,曾发现邻家一块用作装饰的太湖石中镶嵌着一个类似于海葵的生物。他觉得特别好奇,去图书馆翻阅了不少资料后确定,这是一块珊瑚化石。这是他首次破解石头之谜,此后便不可救药地爱上了石头。

  基于对石头的兴趣和喜爱,王奉宇报考了中国地质大学(武汉)地质学专业。一入学,他便加入了学校的地球科学俱乐部,经常利用周末和小长假的时间到武汉周边城市去寻找化石标本。这期间,他发现过三叶虫、海百合、双壳类、角石等十多种化石,他又激动又兴奋。为搞清楚这些化石是什么,他自学了很多古生物学方面的书。大一下学期,按照学院的本科生导师制度,王奉宇选择了从事古生物研究的宋海军作为导师,并选定了腕足动物这个研究方向。此后,王奉宇正式踏上地球古生物学的研究之旅,参加专业踏勘,足迹遍及湖北、贵州、广西、西藏等多地后,他积累了丰富的野外作业经验。

  记者好奇地问道,看到化石后怎么能一眼就确定是早三叠世的呢?王奉宇说,这就像出土的文物,特定的文物总会对应特定的朝代,如出土青花瓷,基本可以断定是宋朝,但具体是宋朝的什么阶段、什么品种,则需要进一步的鉴别。早三叠世的腕足动物化石也是如此。

  王奉宇说:“每一枚化石都是一个生命的奇迹,它们静悄悄地沉睡在地层中,等待着有人去唤醒它们,讲述属于它们的传奇经历。”

  在尖子山剖面发现小化石后,王奉宇非常震惊,他仔细观察后,能够初步断定这些化石就是早三叠世的腕足动物化石,但具体是腕足动物的哪个种属还需要将化石带回实验室进行切面研究后才能确定。

  地质踏勘是这样的,第一次的“上山先走走”,只需要携带简单的工具,如小锤子,待有重大发现后,需要做好位置标记,然后携带重量级专业工具再次返回。在尖子山这个剖面有大发现后,王奉宇做好标记,画好路线,下山取来大锤、铁锹、钢钎等硬工具,还带上了卷纸、报纸、记号笔和纸盒箱等软工具。

  他把含有化石的岩石大块用硬工具敲击取出,用卷纸包裹好,再用报纸层层包裹严实,用记号笔做好编号,同时记录产出地层等信息。最后,再将其装进之前准备好的纸盒箱。王奉宇这次采集的岩石,总重量达400斤,共装满18个纸盒箱。

  磨豆千遍,本真重现

  回到学校,经过三个月细致地分离、研磨和复原等步骤,王奉宇对收集到的化石进行了外部特征及内部结构的分析,最终成功分离出了306枚如“绿豆”般大小的早三叠世腕足动物群化石。在二叠纪-三叠纪大灭绝后,腕足动物在全球范围内是十分稀少的,如此丰富的腕足动物化石绝对是一个罕见的发现。

  野外找化石难,实验室处理化石也非常艰辛。

  地质学人员对化石的处理通常包括三个步骤:首先,将化石从围岩中分离出来;其次,对化石进行外部特征处理;最后,再对化石的内部特征进行处理。按照这样的步骤,王奉宇先处理了腕足动物的壳体,再对壳体之内的组织结构进行分析还原,由外及内,逐渐接近化石的本来面目。

  整理、分析过程非常艰难,需要精细化作业,既要求技巧,又要求耐心,同时也是对体力和脑力的综合考验。

  化石与围岩贴合相当紧密,王奉宇利用热胀冷缩原理,将腕足动物化石与围岩逐个分离。分离之后,首先要对化石进行外部特征拍摄,为使腕足动物化石壳体纹饰特征清晰呈现,需要对所有化石表面进行镁粉喷射。

  由于化石过小,有些关键的特征难以用照片的形式来展示,王奉宇采用手绘素描的方式将腕足动物从幼体生长至成体的生长变化过程一一呈现出来(图C、D)。

  分离出来的腕足动物化石十分小,直径仅5mm左右,为了便于磨制,王奉宇将挑选出的腕足动物化石进行了封胶处理,即用一种透明的胶状物将其包裹,以增大其体积,待这种胶状物凝固定型后再对其进行研磨。在磨制连续切面并用体视镜拍照时,王奉宇从腕足动物化石的后部向前部每隔0.1mm或0.01mm用1000目的金刚石粉一点点磨制,观察切面上露出来的内部构造,并用体视镜对每一切面进行拍照。

  他从选取的几十枚腕足动物化石标本中共磨制了1000多个切面,拍摄了近千张照片。通过这些照片便获得了腕足动物化石完整的内部构造连续切面,获得连续切面图的目的是为了恢复腕足动物的内部特征。好比把苹果拦腰切开时,我们可以看到苹果核如“五角星”般的横截面,那么,获取多张形如五角星的截面图后,尽管果核藏在果肉中,借助绘图软件依然可以还原出一个完整苹果核的立体形状。腕足动物的外壳之内是它身体的内部组织,通过这样的切面研究可以还原出其内部构造的三维立体图。

  王奉宇用绘图软件绘制出了腕足动物内部构造的连续切面图(图E),以连续切面图为基础,绘制出了腕足动物内部构造的三维复原图(图F),最终获得了腕足动物内部构造的完整信息。

  在分离和研磨化石过程中,有时处理一个绿豆大的腕足动物化石就需要一个星期的时间。在室内工作的前半段时间,几乎是毫无进展的,可能仅仅处理几个样本,一个月就过去了。有时辛辛苦苦磨完了几个腕足动物化石,最终却是一无所获。

  他的研究也曾一度遭遇瓶颈,实在累得难以坚持的时候,王奉宇就对着306颗“绿豆”说说话,希望它们把藏在身上的秘密告诉他。直到三个月后的那个深夜里,数以千遍地打磨,通过反复地研究对比后,第一个新种属被发现的那一刻,他觉得所有的努力都没有白费。

  王奉宇研究鉴定出3个属和3个种,其中包括一个新的属和一个新的种。2016年6月,王奉宇的论文《早三叠世华南地区腕足动物群的新发现:对大灭绝后生物复苏的启示》,发表在国际期刊Papers in Palaeontology(《古生物学论丛》)上,受到国际知名古生物专家Maurizio Gaetani的肯定。成为中国地质大学(武汉)地球科学学院近十年来首位以本科生身份在该刊发表论文的学生。

  王奉宇

  中国地质大学(武汉)地球科学学院地质学专业2014级本科生

  王奉宇说:“每一枚化石都是一个生命的奇迹,它们静悄悄地沉睡在地层中,等待着有人去唤醒它们,讲述属于它们的传奇经历。”

  采访手记:

  几次沟通后,王奉宇给记者留下了深刻印象。采访王奉宇之时,正赶上他大学毕业。离校之际有很多手续要办理,但在这期间,每次接到记者电话,他总能以冷静、平和又不失幽默的态度解答记者的问题,甚至还会鼓励记者,对记者在写稿期间遇到的疑惑表示理解和安慰。在询问他对化石的分解过程时,他正在去武昌火车站的路上,赶车回青海,但这丝毫不影响他的思路,短暂思考后他迅速进入解答状态。

  采访过程里,他几次提到“化石真的特别有趣!”他对自己专业的喜爱是发自内心的,很纯粹、不功利。他说,选择专业,就要选择自己真正喜欢的,真正感兴趣的,这样才能享受自己的研究过程;他认为,大学生不论从事哪一行,如果能在一个领域里做到最好,就业和实现自己的人生价值都不是问题。

  今年9月,王奉宇将在中国地质大学(武汉)攻读地质学专业硕士研究生,继续古生物学的研究。这个暑假,他将和老师一起去野外,一如既往探索地球科学的奥秘。本次采访截稿之时,又从学校得知王奉宇在7月初获得了第十一届“中国青少年科技创新奖”。

  有趣的人都很可爱,衷心祝福王奉宇!

  文/本刊记者 钟鑫 图/中国地质大学(武汉)


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