不容忽視的筆石

李丙霞

筆石，乍看這個名字，也許有人會想，是不是與筆有關系呢？實際上，筆石的命名確實與筆有關。筆石是指筆石動物的化石，由于其保存狀態使其壓扁成了碳質薄膜，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，因此被科學家稱為“筆石”。

筆石是一種怎樣的動物呢？筆石是地質歷史時期生活在海洋中的一類群體動物，始于距今五億年前的中寒武世，在奧陶紀及志留紀最繁盛，泥盆紀晚期開始衰退，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，它們曾經來過這個世界，并留下了各種記錄，那就是化石，它們用化石來展現它們曾經的存在，給人們一種神秘感，今天我們就來揭開這個神秘的面紗，了解一下筆石。

筆石長得什么樣呢？筆石動物的身體由胎管和胞管組成，胎管是一個圓錐體，為筆石蟲從卵孵出時的原始房室，其后從胎管芽生出胞管作為住室，發育成群體，保存成化石的—般是胞管的幾丁質外殼。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，已知報道的最大筆石體長達一點四五米。其實，筆石動物本身是立體的，它們有著有機質的軟體和硬體。由于筆石動物早已滅絕，其軟體部分已經在漫長的地質歷史中分解殆盡，而硬體部分得以保存下來。筆石動物死亡以后，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。因為它是含碳、氫、氧等有機質的，所以有些部分就碳化了，結構分解了。古生物學家通過深入的研究發現，除了碳質薄膜壓扁保存，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將筆石的結構更為完整地保留下來，讓古生物學家對筆石動物進行更準確的研究。

筆石是怎么生活的呢？根據化石保存的狀態、共生動物的類別以及筆石動物自身的骨骼構造，科學家推測筆石有兩種生活方式：一部分筆石動物在海底底棲固著生活，固著種類由一根細長的莖連接到海藻或者礁巖上，莖末端有根狀結構，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、根等構造，它們常常與底棲三葉蟲、腕足動物及珊瑚等共生；另一部分筆石動物漂浮生活，漂浮種類會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。在我國筆石動物群分布很廣，種類多樣。筆石動物從寒武紀就出現了，經歷了奧陶紀、志留紀、泥盆紀，一直到石炭紀滅絕，在這個過程中的每一個時代都會有很多筆石動物群的記錄。特別是奧陶紀和志留紀，數量尤為壯觀，在我國華南地區至少有十幾個筆石動物群，如貴州遵義、烏當等地區的中奧陶系湄潭組筆石動物群，不但屬種特別多，而且很有特點。從進化論的觀點來看，每一個類群都會隨著時間發展而產生新的物種，在每一個時間段中，也都會有獨特的物種類型和組合。筆石也不例外，不同時期的筆石動物，類型是不一樣的，結構也不一樣。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展至現今的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。在古生物學家對筆石動物的研究中，一個很重要的研究方向就是筆石的演化過程。古生物學家發現，筆石動物的演化速度很快，這是非常少見的。我們現在看到的有些細菌，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。尤其是在奧陶紀和志留紀，每隔幾十萬年就會產生一大批新種。也正因如此，筆石可以被當作判斷地層年代的黃金卡尺。用筆石來判定地層年代，尤其是在奧陶紀和志留紀，是非常精確的，其精確度遠遠高于同位素定年。目前國際上奧陶紀和志留紀的地層劃分，主要就是靠筆石。

其次，利用筆石可以判斷當時的地質環境。筆石動物有兩種生活方式：一種是固著在海底的，也就是底棲。這種類型的筆石動物一般會生活在淺水環境里，因為它多少還是需要一些氧氣的，水太深就無法生存；另一種是在海水中浮游生活的，這部分筆石動物就可以生活在更加開闊的海水里面，也可以在深水環境中生存。借助筆石動物的這種生存特性，古生物學家就可以判斷當地的古環境。比如，在一個地方發現的筆石都是浮游的，沒有底棲的，那么就可以推斷它的古環境是深水的。如今，這種鑒定可以做到非常精細，依據筆石動物的類型可以從海水表層到幾百米深處，劃分出五六個深度帶，每個深度帶中都有筆石動物的特定組合。

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10倍的放大鏡，就可以進行快速現場鑒定，準確判斷地層年代，框定地層框架。筆石通常保存于黑色頁巖中，在砂巖、灰巖中偶爾也有保存。在我國的頁巖氣勘探中，筆石就發揮了重要的作用。我國頁巖氣勘探與開發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，而且需要精準的黑色頁巖地層層位標定，其中生物地層標定是鉆井現場最快速和精準的方法，可以直接指導打鉆至精準的頁巖氣層位。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，頁巖氣所在的層位就是奧陶紀晚期到志留紀早期，這一段時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、地質環境和國家能源資源勘探等方面起了重要作用，不容忽視，然而小小筆石歷經兩億多年，最終還是滅絕了，地質歷史時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，我們要保護生物的多樣性及其生態環境。

（編輯/侯幫虎）