中國曆史上有許多朝代,每一朝代有不同君王統治。從漢朝開始,君王又各有年號,一個年號沿用一兩年到幾十年不等。對地質年代的劃分,大體上也是這樣從粗到細。我們很難將人類史上的某個事件精確定位到某天的幾點幾分,出於類似的道理,對更長的地質年代也不用指望能精確到年——對大多數時期的界定,能夠做到誤差在幾百萬年之內,就很不容易了。

我們平常說幾個小時前、幾天前、幾年前,而地質學家們最常用的時間是幾千萬年、幾億年前。

地質年代最大的單位稱為“宙”,往下依次分為代、紀、世。它們對應的地層或地質紀錄則稱為宇、界、係、統。比如一種在中國遼西發現的長翅膀的恐龍,生活在“顯生宙中生代白堊紀早白堊世”,它所在地層屬於“顯生宇(時間)中生界白堊係下白堊統”(地層)——描述時間的時候,用“早、中、晚”;而描述空間(地層順序)的時候,就用“下、中、上”。時間再往下還可細分到期、時,對應地層稱為階、時帶,這些就相當專業了,非專業的人很少會接觸到。但具體的時代對應的是什麼樣的岩石呢?世界不同地方的研究者以不同的岩石作為同一年代的界標,導致具體時間界限存在爭議。那怎麼辦呢?就製定一個標準,比如說什麼是粉紅色?每個人描述出來的都可能不一樣,那麼我們就印刷一個色譜,製定一個樣子,哦,這樣的就是粉紅色,這樣沒有爭議了。

為了解決這個問題,地質學家們使用“金釘子”來作為公認的固定界標。

金釘子的典故出自美國鐵路史。1869年5月10日,在現今猶他州的北部,聯合太平洋鐵路和中央太平洋鐵路交彙,連接成第一條橫跨美洲大陸的鐵路。為了永久紀念這一成就,在兩條鐵路最後的接合處,釘上了一根特製的金釘子。

被借用到地質學中的金釘子,正式名稱叫“全球層型剖麵和層型點位”。這個拗口的名字表示,有資格被稱為金釘子的地方,是標誌地質年代分界線的代表地點。這裏的岩石和化石,記錄了某個具有全球意義的重大地質事件。金釘子由國際地層委員會提名,國際地質科學聯合會(IUGS)審核批準。金釘子一旦釘下,這個地點就成為某一地質時代分界點的唯一道標,即使對這裏的岩石年齡測算結果發生改變,它的地位也不會發生變化。

例如,晚寒武世與中寒武世分界的金釘子,釘在中國湖南省湘西花垣縣排碧鄉。這個地層質量很高,有著豐富的三葉蟲等生物化石,從而擊敗了哈薩克斯坦的候選地點,於2002年成為全球第一顆寒武紀地層的金釘子。晚寒武世與中寒武世分界的時間,就由這個地層的測年結果來決定。而晚寒武世地層也根據湖南省的古稱“芙蓉國”,而被正式改稱為“芙蓉統”。

第一顆金釘子出現在1972年,位於捷克的兩個小鎮附近,這裏發現了非常好的筆石化石。這是一種已滅絕的水生無脊椎動物,它的出現標誌著誌留紀和泥盆紀的分界,由於其化石像筆在石頭上寫字的痕跡而稱為筆石。

從1999年起,國際地質科學聯合會加強了這方麵的工作。有時決定金釘子落點的不僅僅是科學,比如在討論二疊紀到三疊紀分界的金釘子應釘在何處時,克什米爾和伊朗也有地質記錄上合格的地點,但這些地方不利於科學研究,於是中國浙江省長興煤山地質剖麵勝出。為慶祝二疊紀三疊紀金釘子申報成功,科學家在那裏立起了一座6米高的紀念碑。

2011年8月12日從中國科學院南京地質古生物研究所獲悉,我國第10枚“金釘子”——寒武係江山階“金釘子”經過該所專家團隊的深入研究,正式在浙江江山確立。