筆石，乍看這個(gè)名字，也許有人會(huì )想，是不是與筆有關(guān)系呢？實(shí)際上，筆石的命名確實(shí)與筆有關(guān)。
筆石指筆石動(dòng)物的化石。在漫長(cháng)的地質(zhì)變化中，筆石動(dòng)物被壓扁成了薄膜，很像鉛筆在巖石層面上書(shū)寫(xiě)或者涂鴉的痕跡，而且筆石的形狀也類(lèi)似西方的羽毛筆，因此得名。
筆石動(dòng)物是一種怎樣的動(dòng)物呢？筆石動(dòng)物是地質(zhì)歷史時(shí)期生活在海洋中的一類(lèi)群體動(dòng)物，始于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(kāi)始衰退，到了三億年前的早石炭世，筆石動(dòng)物就銷(xiāo)聲匿跡了。很遺憾，今天的人們無(wú)法見(jiàn)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(jīng)來(lái)過(guò)這個(gè)世界，并留下了各種記錄，那就是化石，它們用化石來(lái)展現它們曾經(jīng)的存在，給人們一種神秘感。
今天，我們就來(lái)了解一下筆石動(dòng)物，揭開(kāi)它們神秘的面紗。
筆石
筆石動(dòng)物長(cháng)什么樣呢？筆石動(dòng)物的身體由胎管和胞管組成，胎管是一個(gè)圓錐體，為筆石蟲(chóng)從卵孵出時(shí)的原始房室，然后從胎管芽生出胞管，作為筆石蟲(chóng)的住室，并發(fā)育成群體，保存成化石的—般是胞管的幾丁質(zhì)外殼。我們所看到的筆石是筆石蟲(chóng)體所分泌的骨骼，被稱(chēng)為筆石體。筆石體一般長(cháng)幾厘米或幾十厘米，已知最大的筆石體長(cháng)達1.45米。
其實(shí)，筆石動(dòng)物本身是立體的，它們有著(zhù)有機質(zhì)組成的軟體和硬體。由于筆石動(dòng)物早已滅絕，其軟體部分已經(jīng)在漫長(cháng)的地質(zhì)歷史中分解殆盡，而硬體部分得以保存下來(lái)。筆石動(dòng)物死亡以后，在特定的條件下，被埋藏在沉積物里，壓扁后留下的痕跡就是我們今天看到的筆石的樣貌。
古生物學(xué)家通過(guò)深入研究發(fā)現，除了被壓扁成薄膜保存，筆石可能還有其他兩種常見(jiàn)的保存方式——黃鐵礦化半立體保存和三維立體孤立保存，這兩種方式能夠將筆石的結構更為完整地保存下來(lái)，讓古生物學(xué)家對筆石動(dòng)物進(jìn)行更準確的研究。
筆石動(dòng)物是怎么生活的呢？根據化石保存的狀態(tài)、共生動(dòng)物的類(lèi)別以及筆石動(dòng)物自身的骨骼構造，科學(xué)家推測筆石動(dòng)物有兩種生活方式，一部分筆石動(dòng)物在海底底棲固著(zhù)生活，固著(zhù)種類(lèi)由一根細長(cháng)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(zhù)物；另一部分筆石動(dòng)物漂浮生活，漂浮種類(lèi)會(huì )聚生在充滿(mǎn)氣體的浮胞上，像現存的僧帽水母一樣，浮在海面。漂浮生活的筆石動(dòng)物僅與極少的浮游生物伴生，在一些特定的環(huán)境里只有漂浮的筆石動(dòng)物而沒(méi)有其他生物。
筆石動(dòng)物的家族成員多嗎？筆石動(dòng)物種類(lèi)多樣，最早登場(chǎng)的是樹(shù)形筆石目，之后管形筆石目、腔筆石目、莖筆石目、甲殼筆石目、正筆石目相繼出現。筆石動(dòng)物群在我國的分布很廣，種類(lèi)也很多。筆石動(dòng)物從寒武紀就出現了，經(jīng)歷了奧陶紀、志留紀、泥盆紀，一直到石炭紀滅絕。在這個(gè)過(guò)程中，每一個(gè)時(shí)代都會(huì )有很多筆石動(dòng)物群的記錄，特別是奧陶紀和志留紀，數量尤為龐大，在我國華南地區至少有十幾個(gè)筆石動(dòng)物群，如貴州遵義、烏當等地區的中奧陶系湄潭組筆石動(dòng)物群，不但種類(lèi)特別多，而且很有特點(diǎn)。
從進(jìn)化論的觀(guān)點(diǎn)來(lái)看，每一個(gè)類(lèi)群都會(huì )隨著(zhù)時(shí)間發(fā)展而產(chǎn)生新的物種，在每一個(gè)時(shí)間段中，也都會(huì )有獨特的物種類(lèi)型和組合。筆石也不例外，不同時(shí)期的筆石動(dòng)物，類(lèi)型是不一樣的，結構也不一樣。人們對筆石有著(zhù)超過(guò)300年的研究歷史，研究對象從最初的一科幾屬發(fā)展至如今的600余屬，獲得了大量的研究成果。
筆石
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，它們已經(jīng)成了人類(lèi)的好幫手。
首先，筆石是判斷地層年代的黃金卡尺。在古生物學(xué)家對筆石動(dòng)物的研究中，一個(gè)很重要的研究方向就是筆石動(dòng)物的演化過(guò)程。古生物學(xué)家發(fā)現，筆石動(dòng)物的演化速度很快，這是非常少見(jiàn)的。我們現在看到的有些細菌，幾億年來(lái)都沒(méi)有什么變化，筆石動(dòng)物卻相反，它的演化速度特別快。尤其是在奧陶紀和志留紀，每隔幾十萬(wàn)年就會(huì )產(chǎn)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依據。用筆石來(lái)判定地層年代是非常精確的，尤其是對于奧陶紀和志留紀的地層，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，筆石可以用來(lái)判斷其所在年代的地質(zhì)環(huán)境。前文中提到，筆石動(dòng)物有兩種生活方式，一種是固著(zhù)在海底，一種是漂浮在海面。固著(zhù)在海底的底棲筆石動(dòng)物一般會(huì )生活在淺水環(huán)境里，因為它多少需要一些氧氣，水太深就無(wú)法生存。而在海面浮游的筆石動(dòng)物可以在更加開(kāi)闊的海水里生活，甚至可以在深水環(huán)境中生存。借助筆石動(dòng)物的這種生存特性，古生物學(xué)家就可以判斷其所在年代的古環(huán)境。如今，這種鑒定可以做到非常精細，可以依據筆石動(dòng)物的類(lèi)型將海水劃分成五六個(gè)深度帶，每個(gè)深度帶中都有筆石動(dòng)物的特定組合。
再次，筆石在能源資源勘探上也可以一展身手。目前，我國頁(yè)巖氣勘探與開(kāi)發(fā)已經(jīng)取得了一系列重要突破，開(kāi)采頁(yè)巖氣不但需要高端的鉆井技術(shù)，而且需要精準的黑色頁(yè)巖地層層位標定，其中生物地層標定是鉆井現場(chǎng)最快速和精準的方法，可以直接指導打鉆至精準的頁(yè)巖氣層位。筆石通常保存于黑色頁(yè)巖中，在砂巖、灰巖中偶爾也有保存。我國最主要的頁(yè)巖氣資源正好處在含筆石的地層中，這是我國頁(yè)巖氣資源的一大特點(diǎn)。在我國的涪陵頁(yè)巖氣示范區，頁(yè)巖氣所在的層位就是奧陶紀晚期到志留紀早期，這一段時(shí)期的黑色頁(yè)巖里含有大量的筆石。
小小筆石在判斷地層年代、地質(zhì)環(huán)境和國家能源資源勘探等方面發(fā)揮了重要作用，不容我們忽視。然而，歷經(jīng)兩億多年，筆石動(dòng)物最終還是滅絕了，地質(zhì)歷史時(shí)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，保護生物多樣性刻不容緩。
（作者單位：貴州省地質(zhì)博物館）
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