1972年之前，各国地质学家在交流对某一地质时期的研究进展时，很可能会陷入各说各话的窘境。此前的二三百年里，人们已经逐渐洞悉地层的价值，在漫长的地质时期里，由沉积物层层叠加形成的地层，正是剖析地球历史的无言书籍，一些沿用至今的地质年代，譬如寒武系、石炭系、白垩系，在当时也已被相继命名。
但，在不同地区的地层里，究竟该从何处开始界定某一地质时期的开始，这种界定又要遵循何种特征？却始终没有放之全球皆准的标准。
墨西哥Big Thicket Basin的地层剖面想象图，不同时期的岩层代表不同的时期，并不遵守科学的比例 | Wilafa / Wikimedia Commons
这一现状导致了极为混乱的局面，以奥陶纪对应的地层“奥陶系”为例，英国的地质学家认为应该从“阿伦尼格统”的下层开始计算，而在中国和苏联，这一起点则放在了“阿伦尼格统”下方（也就是地质年代更久远）的“特马克豆统”，在澳大利亚和中东地区，这条界限甚至被划定得更为古老。
然而奥陶纪原本是个时间概念，全球应当在同一时期同时进入奥陶纪。这就好像我们要定义清朝历史的起点，有人认为应该从康熙登基开始算，有人则从明朝中期开始研究，这当然不符合事实。
地质上的“里程碑”
为了彻底解决这个问题，成立于1965年的国际地层委员会立即着手建立全球统一的、精确定义的年代地层界限划分工作。1972年，德国波恩大学的 H•K•Erben教授和加拿大地质调查所的D•J•McLaren博士通过对10个国家和地区的16条剖面的长期研究，找到了一个可以精确界定“泥盆系”起点的新方法——他们发现了一种在当时的全球海洋中都广泛生存的笔石Monograptus nuiformi。那么它的化石在世界各地的地层中出现的时间也应该是同步的，以这种生物化石首次在地层中出现的位置为标准，就可以在全球范围内准确定义泥盆纪的开始时间。
第一枚“金钉子”的标志性化石笔石 | Luis Fernández García/ wikipedia
这套以某个典型“特征”或典型“生物化石首次出现”的地层，作为地质年代起点的划分方法随之被推广。而如同新物种的发现需要留下模式标本，来方便后来的研究者对比，“泥盆系”也有一个标准的剖面，即捷克首都布拉格西南35公里处的Klonk剖面，这便是有史以来第一个全球标准层型剖面和点位，也就是“金钉子”。
由于历史原因，中国的地质工作者没能在第一时间参与到“金钉子”的研究工作中，直到1977年，我国云南省地质科学研究所和中国地质科学院的研究团队，才将云南晋宁梅树村的剖面研究上报给国际地层委员会，试图申请为寒武系的“金钉子”，然而未能成功，此后的1985年，我国又试图冲击奥陶系的“金钉子”失败。
捷克Klonk的“金钉子”，界定了泥盆系这个远古漫长的时间段的开始 | Rex Crick et al. / Palaeogeography Palaeoclimatology Palaeoecology (2001)
钉下一枚“金钉子”，不仅是对全人类地层学的贡献，也能反映出一国地层研究领域的总体科研水平。抱定这样的宏愿，1991年，中科院南古所再次将浙江常山黄泥塘剖面作为奥陶系达瑞威尔阶的“金钉子”上报，1997年，中国的首枚“金钉子”终于被牢牢钉下。
小鱼牙齿定下的界碑
几乎就在同一时期，同在浙江开展研究的殷鸿福院士团队也在为另一枚“金钉子”努力。
在二叠纪与三叠纪交界时期，地球上发生了规模最大的灭绝事件，高达96%的海洋生物消失，即便是生命力旺盛的昆虫也在这次灭绝中严重受挫，然而要研究这次灭绝事件，就必须找到界定二叠纪和三叠纪的界限。最初的三叠纪起点标志来自德国的地层研究，然而这一研究的地层是由陆地上的沉积物形成的，考虑到陆地环境剧烈变化，生活在各区域的陆地生物也并不连续，这样的地层很难和全球各地对比。
西伯利亚大火成岩省，猜测是导致二叠纪-三叠纪大灭绝事件的成因之一 | Jo Weber / wikipedia
后来，人们又以喜马拉雅地区的耳菊石Otoceras的首次出现为三叠纪的起点，但耳菊石其实并非广泛存在于当时的全球海洋中，它更多的集中在当时的高纬度地区，中低纬度很少出现耳菊石的身影；此外，耳菊石的演化过程十分缓慢，如果一种生物在上百万甚至是更长时间里都几乎没有外形变化，那么即便发现了它的化石，也很难准确判断这到底是什么地质时期。
殷鸿福院士发现，浙江长兴煤山剖面的牙形刺化石似乎更适合作为界定三叠纪起点的标志。这是一类早已灭绝、长相类似今天鳗鲡的海洋生物，它们死亡后，头部的细小骨骼化石形成标本，而这类生物不仅在当时的全球海洋广泛存在，演化速度也非常快，平均是几万年，牙形刺就会出现一个明显的演变，通过研究牙形刺化石的变化，就能很容易区分某种牙形刺生活在什么年代。
牙形刺，产自江西的沿沟剖面（Yangou Section），位于二叠纪/三叠纪之间的界线 | 孙东英 et al. / Journal of Earth Science (2012)
1986年，我国提出以微小欣德牙形刺Hindeodus parvus首次出现作为三叠纪起点的标志，1996年，又将煤山D剖面作为印度阶的“金钉子”上报，最终在2001年3月得到批准，由于印度阶同时又是三叠统、三叠系、中生界的开始，这枚金钉子便同时定义了这4个地质等级单位的底界。
长兴煤山和牙形刺的故事还没有终结，2003年，中科院南古所团队又提出以另一种牙形刺，王氏克拉克刺Clarkina wangi的首次出现为标志定义二叠纪长兴阶的底界，这项提议在2005年得以通过。
现生七鳃鳗模型与牙形刺想象图的比较 | David Terrill et al. / Journal of Analytical Atomic Spectrometry (2018)
古老的地层像无字的书页，镌刻着地球沧海桑田的秘密，直到今天，中国地质人已经在这些厚重的书页上标注了11枚属于自己的页码，接下来，我们就将循着“金钉子”的指引，揭开书中蕴藏的远古故事了。
大地的历史
菊石
三叶虫
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