不容忽视的笔石

李丙霞

笔石，乍看这个名字，也许有人会想，是不是与笔有关系呢？实际上，笔石的命名确实与笔有关。笔石是指笔石动物的化石，由于其保存状态使其压扁成了碳质薄膜，很像铅笔在岩石层面上书写或者涂鸦的痕迹，而且笔石的形状也类似西方的羽毛笔，因此被科学家称为“笔石”。

笔石是一种怎样的动物呢？笔石是地质历史时期生活在海洋中的一类群体动物，始于距今五亿年前的中寒武世，在奥陶纪及志留纪最繁盛，泥盆纪晚期开始衰退，到了距今三亿年前的早石炭世，它们就消声匿迹了。很遗憾，今天的人们无法见到它们鲜活的身影了，但是，它们以另一种方式告诉人们，它们曾经来过这个世界，并留下了各种记录，那就是化石，它们用化石来展现它们曾经的存在，给人们一种神秘感，今天我们就来揭开这个神秘的面纱，了解一下笔石。

笔石长得什么样呢？笔石动物的身体由胎管和胞管组成，胎管是一个圆锥体，为笔石虫从卵孵出时的原始房室，其后从胎管芽生出胞管作为住室，发育成群体，保存成化石的—般是胞管的几丁质外壳。我们所看到的笔石化石是笔石虫体所分泌的骨骼，称为笔石体，笔石体一般大小为长几厘米或几十厘米，已知报道的最大笔石体长达一点四五米。其实，笔石动物本身是立体的，它们有着有机质的软体和硬体。由于笔石动物早已灭绝，其软体部分已经在漫长的地质历史中分解殆尽，而硬体部分得以保存下来。笔石动物死亡以后，在特定的条件下，被埋藏在沉积物里的笔石，后来就被压扁了，压扁后留下了痕迹，也就是我们今天看到的笔石化石的样貌。因为它是含碳、氢、氧等有机质的，所以有些部分就碳化了，结构分解了。古生物学家通过深入的研究发现，除了碳质薄膜压扁保存，笔石可能还有其它两种常见的保存方式——黄铁矿化半立体保存和三维立体孤立保存，这两种保存方式能够将笔石的结构更为完整地保留下来，让古生物学家对笔石动物进行更准确的研究。

笔石是怎么生活的呢？根据化石保存的状态、共生动物的类别以及笔石动物自身的骨骼构造，科学家推测笔石有两种生活方式：一部分笔石动物在海底底栖固着生活，固着种类由一根细长的茎连接到海藻或者礁岩上，茎末端有根状结构，可以抓牢这些附着物，例如大部分的树形笔石，它们有固定的茎、根等构造，它们常常与底栖三叶虫、腕足动物及珊瑚等共生；另一部分笔石动物漂浮生活，漂浮種类会聚生在充满气体的浮胞上，像今天的僧帽水母一样，在海洋表面漂荡，例如正笔石，它们具有叫做“线管”的丝状体，用来附着在漂浮体上。漂游生活的笔石仅与极少的浮游生物伴生，在一些特定的环境里只有漂浮笔石而没有其它生物。

笔石的家族成员多吗？笔石种类多样，最早闪亮登场的是树形笔石目，以后管形笔石目、腔笔石目、茎笔石目、甲壳笔石目、正笔石目相继出现。在我国笔石动物群分布很广，种类多样。笔石动物从寒武纪就出现了，经历了奥陶纪、志留纪、泥盆纪，一直到石炭纪灭绝，在这个过程中的每一个时代都会有很多笔石动物群的记录。特别是奥陶纪和志留纪，数量尤为壮观，在我国华南地区至少有十几个笔石动物群，如贵州遵义、乌当等地区的中奥陶系湄潭组笔石动物群，不但属种特别多，而且很有特点。从进化论的观点来看，每一个类群都会随着时间发展而产生新的物种，在每一个时间段中，也都会有独特的物种类型和组合。笔石也不例外，不同时期的笔石动物，类型是不一样的，结构也不一样。人们对笔石的研究历史悠久，已逾300年，研究的属种多样，从最初的一科几属发展至现今的600余属，取得了大量的研究成果。

笔石有什么作用呢？不要小瞧了这小小的笔石，在穿越几亿年后却成了人类的好帮手。

首先，它是判断地层年代的黄金卡尺。在古生物学家对笔石动物的研究中，一个很重要的研究方向就是笔石的演化过程。古生物学家发现，笔石动物的演化速度很快，这是非常少见的。我们现在看到的有些细菌，几亿年来都没有什么变化，但笔石却相反，它演化速度特别快。尤其是在奥陶纪和志留纪，每隔几十万年就会产生一大批新种。也正因如此，笔石可以被当作判断地层年代的黄金卡尺。用笔石来判定地层年代，尤其是在奥陶纪和志留纪，是非常精确的，其精确度远远高于同位素定年。目前国际上奥陶纪和志留纪的地层划分，主要就是靠笔石。

其次，利用笔石可以判断当时的地质环境。笔石动物有两种生活方式：一种是固着在海底的，也就是底栖。这种类型的笔石动物一般会生活在浅水环境里，因为它多少还是需要一些氧气的，水太深就无法生存；另一种是在海水中浮游生活的，这部分笔石动物就可以生活在更加开阔的海水里面，也可以在深水环境中生存。借助笔石动物的这种生存特性，古生物学家就可以判断当地的古环境。比如，在一个地方发现的笔石都是浮游的，没有底栖的，那么就可以推断它的古环境是深水的。如今，这种鉴定可以做到非常精细，依据笔石动物的类型可以从海水表层到几百米深处，划分出五六个深度带，每个深度带中都有笔石动物的特定组合。

第三，笔石在能源资源勘探上也可以一展身手。笔石能在精确判断地层年代中发挥重要作用，而且方便快捷。在野外工作中，笔石工作者仅需通过一个10倍的放大镜，就可以进行快速现场鉴定，准确判断地层年代，框定地层框架。笔石通常保存于黑色页岩中，在砂岩、灰岩中偶尔也有保存。在我国的页岩气勘探中，笔石就发挥了重要的作用。我国页岩气勘探与开发获得了一系列重要突破，开采页岩气不但需要高端的钻井技术，而且需要精准的黑色页岩地层层位标定，其中生物地层标定是钻井现场最快速和精准的方法，可以直接指导打钻至精准的页岩气层位。我国最主要的页岩气资源正好处在含笔石的地层中，这是我国页岩气资源非常有特色的地方，在我国的涪陵页岩气示范区，页岩气所在的层位就是奥陶纪晚期到志留纪早期，这一段时期的黑色页岩里含有大量的笔石。

小小笔石在判断地层年代、地质环境和国家能源资源勘探等方面起了重要作用，不容忽视，然而小小笔石历经两亿多年，最终还是灭绝了，地质历史时期的生物灭绝事件对生物的影响是巨大的，生物的演化是不可逆的，因此，我们要保护生物的多样性及其生态环境。

（编辑/侯帮虎）