第十章 劫后余生

大洋底是浮游生物的墓地。不具骨骼的软体浮游生物死亡后，细胞中的软组织发生氧化，都变成了二氧化碳和水，在沉积物中间或保有一些痕迹。然而那些分泌硬体的浮游生物，却会留下化石。在大多数情况下，有孔虫和超微浮游生物的骨骼是由碳酸钙组成的；而碳酸钙也是石灰岩的主要成分。分泌矽质的放射虫和矽藻的化石遗骸比较少见，而矽质是燧石的组成成分。在放射虫和矽藻十分繁盛的极区海域中，矽质软泥是主要沉积物；但在大多数海域中，钙质软泥才是主要的沉积物。达几百公尺深的海水中，碳酸钙是不饱和的。因此有孔虫和超微浮游生物骨骼中的部分碳酸钙将发生溶解，不过溶解速率甚小。与此同时，由于新介壳的稳定增补，较早的介壳不致发生完全的溶解。只有在浮游生物的繁殖力很低或在溶解速率很高的大洋最深部位，才会发生全部介壳溶解的现象。惟一留下的沉积物是一种极细颗粒的不溶残余，也就是来自陆地或外太空的尘埃。由这些尘埃组成的沉积物称为黏土，通常呈红色。因为大洋深部的底水常常富含氧，故沉积物中的铁都变成了三价铁，就像铁器生锈一样；而三价铁是红色的。

方解石补偿深度的意义

若是那儿的浮游生物繁殖力很低，红黏土会出现在四千公尺以下的深海底；若是那儿的浮游生物很繁盛，则会出现在五千公尺的深处。分开白色钙质软泥和红黏土的界线称为方解石补偿深度（ calcite compensation depth），简称 CCD。补偿之意，是指沉淀和溶解的钙质骨骼量达到平衡。在CCD 之上，沉淀的钙质介壳多于溶解的钙质介壳，故有钙质软泥的沉积。而在 CCD 之下，供应的浮游生物骨骼不足以补偿其溶解量，故有红黏土堆积。方解石补偿深度因地而异，取决于浮游生物生产力与海水溶解的不同。

斯克里普斯的伯格曾用一种类比的方法解释方解石补偿深度的概念。我们不妨设想一个干涸的海底，地形起伏不平。峰脊顶部都戴着白帽子，而较低的斜坡、深海平原的深海沟等凹地，则为红黏土或棕黏土等暗色沉积物所覆盖。分开白色和暗色沉积物的界线就是方解石补偿深度，看上去就像冰冻区的雪线。雪线是年融雪量与年降雨量严格补偿的地方；它与 CCD 一样，也是因地而异的。降雨量大或气候极冷、融化作用很小的地区雪线低；而在降雨量极少的沙漠地区或气温很高的热带地区雪线就高。方解石补偿深度亦然；它在浮游生物介壳沉积量极高的赤道带或底水溶蚀能力不强的地区较低；而在浮游生物产量很低的中纬度地区的海洋“沙漠”或者溶蚀力很强的底流活跃区， CCD 则较高。

1968 年，我参加了深海钻探计划南大西洋第三航次。其时，关于 CCD 的理论已经盛行了一段时间。因此，当我在一个不应发现红黏土的地方见到红

黏土时，曾感惊讶不已。当时我们正在大西洋中脊钻探，这一水下山脉的山顶大约在海面以下 2.5 公里处。该区的方解石补偿深度在 4.5 公里以下，中脊顶部到处覆盖着白色软泥。红黏土见于大西洋深海平原的中央部位，那里的水深超过 5 公里。但在现代 CCD 之上的中脊翼部的几个钻孔中，我们都在现代钙质软泥下面发现了红黏土，真是奇哉怪也。

我受莱伊尔思想的多年薰陶，不免有先入为主的影响。我在报告中解释这一现象时，就采用了一种教条主义的渐变论方法。我设想南大西洋的 CCD 在历史上未发生过丝毫变化，一直维持在 4.5 公里左右。而大西洋中脊在红黏土沉积时，没有现在那么高。根据这一种解释，较老的沉积物之所以是红黏土，乃因当时的大西洋中脊顶部还在 4.5 公里以下，所以有孔虫和超微浮游生物都溶解掉了。

回首往事，我不禁为当时的天真而失笑。没有人会坚持雪线应该永远保持在同一海拔而不变化。在未次冰期时，整个瑞士，无论峰谷都位于雪线之上，而这并不是因为这个小国的海拔比现在高，而是因为当时融雪量很小而降雪量甚多，从而使雪线大大降低的缘故。那么，我们又有什么理由设想大洋的白色石灰质“雪线”在地质历史上永恒不变呢？在后来的深海钻探航次中，其他科学家很快纠正了我的错误。他们提出了许多令人信服的根据，证明大西洋中脊的高度并未改变，而是方解石补偿深度曾经因为海洋表层生物的生产力和海底化学条件的变化，发生过上下移动。在 1000 万年以前，因为 CCD 反常的位置较高，于是在大西洋中脊顶部形成了红黏土沉积物。海伊

（BiII Hay）曾是第四航次的随船科学家。他制作了一张图，显示一亿年间方解石补偿深度的升降和变化。

当时海伊在伊利诺大学执教，他的一位研究生沃斯利（Tom Worsely） 选择白垩纪一第三纪界线作为自己的论文题目。在美国南部的一些地方，晚白垩纪和早第三纪的海洋沉积物已经因为后来的上升作用而暴露于地表，在南方的许多公路边上都可以见到。沃斯利在阿拉巴马州的布拉格斯

（Braggs）附近采集了一套样品；那里有一个连续剖面，化石保存得很好。他在白垩纪一第三纪界线处发现了一层坚硬的贫碳酸钙岩石。鉴于古比奥和其他地方的界线黏土均以贫碳酸钙为特征，沃斯利提出了一个惊人的大胆设想：

白垩纪末期的 CCD 曾从 4.5 公里的正常深度，上升到最多只有几百公尺深的透光带。而引起补偿深度上升的海洋化学变化原因，同时也是招致光合浮游生物大规模灭绝的杀手。

没有多少科学家认真看待沃斯利的设想。但是 CCD 的变化却是一个事

实，所以我们需要掌握 CCD 变化的确切资料。当时，由于在海上的经验，我正面临深刻的思想变革；不仅要否定自己对南大西洋红黏土的幼稚解释，而且对我的整个地质思想体系作一番深刻的反思和剖析。

全球携手合作

深海钻探计划（DSDP）本来只有 18 个月的资金，但刚刚执行，就在头几个月中取得了无比辉煌的成就，从而使美国国会决心继续在财政上支持这个研究。DSDP 第二阶段的任务，是把格洛玛·挑战者号派赴印度洋，第三阶段则专事南极钻探。当时我正卷入地中海地质历史的研究，我竭力劝说JOIDES 中的朋友，在地中海钻几个孔是绝对必要的；结果我成功了。而且钻探活动在地中海有惊人的发现：600 万年前，地中海曾一度干化，成为一个位于现代海平面 3 公里以下的无垠盐漠。

地中海的经历给我留下了极为深刻的印象，因而初次对渐变论这一地球科学的基本原理产生了怀疑。莱伊尔犯了一个错误：地球表面的条件不是、也不可能是一成不变的。海洋既然可以变成沙漠，海洋的方解石补偿深度当然也可以改变。地质变化及其原因，要比莱伊尔想象的情景更为剧烈和扣人心弦。

地中海的发现也给美国自然科学基金会留下了极其深刻的印象，因为地中海航次 90％的随船科学家都是欧洲人。当时山姆大叔还是这计划的惟一资助者，但既然这些外国人对深海钻探都那么感兴趣，他们自也应慷慨解囊。于是他们在巴黎召开了一次记者招待会，宣传地中海航次的成就。我作了地中海最新发现的报告。随后， JOIDES 执委会的主席发表演说，邀请各国政府参加这一项最伟大也最昂贵的地球科学实验。法国、英国、日本和苏联都被说服了。从此 JOIDES 变成了一个国际性的组织。1975 年，开始了国际大洋钻探阶段（IPOD）。

我曾努力争取让瑞士以准会员国身份参与合作，却因国际科学界的权力冲突而未能成功。然而我总算提出了一份钻探建议书，要求在现代海底白色软泥之下意外出现红黏土的地方，研究方解石补偿深度。

在 1975 年，刚刚开始国际大洋钻探计划，我就写了一封信给 JOIDES 组织的规划委员会，建议在大洋中脊的东翼，沿着南纬三十度打一排钻孔，研究一千万年前中新世时期 CCD 的显著上升。那时有两种假设争持不下。“补给派”坚持，中生代时，大西洋那一部分的生物繁殖力曾急剧下降；而反方的“需求派”则提出，有一种溶蚀能力很强的寒冷底水曾突然侵入该区，引起广泛而强烈的溶解钙质软泥作用。由于溶解量过大，供应量无法补偿，就导致了 CCD 的上升。我们需要生物生产力的资料以及可靠的化学标志，才能解决这一争议，而南大西洋正是取得这些资料的最理想地区。

这些问题对科学界意义非凡，地点也作了精心的选择。根据我在 1975 年的建议， JOIDES 同意在 1978 年安排一个为期七周的钻探航次。但是此一安排又延缓到了 1980 年，因此我们有充足的时间规划这次以及南大西洋的两个航次。

成果斐然

延迟计划对科学家来说固然是一种挫折，但也会带来意想不到的运气。好处之一是有机会利用最先进的技术。

科学家虽然早已根据海底扩张产生的洋壳条带，得出了余磁的“条码”， 但却从来应用磁性地层学来研究海底钻探取样所得到的沉积序列。DSDP 头十年取得的岩芯不适合作古地磁研究，因为它们几乎一律被旋转钻扰乱了。而且岩芯取样很少能够百分之百的完整，而完整的取样对于完整的记录极性倒转事件是不可或缺的。谁都承认这是关键所在。

科学家常常忽略工程技术发展的潜力。当我们为岩芯样本不完整而沮丧绝望，深海钻探计划聘用的开发工程师还不知道这是使我们大伤脑筋的难题。塞鲁基（StanSerucki）是我在壳牌石油公司工作时的老同事，已为 DSDP 工作了近十年，却偶然才知道，我们急需要的是完整无缺、未扰动的岩芯进行精确测年，而这一工程问题其实并不难解决。于是塞鲁基设计了一种水压活塞取样器，以取代常规的旋转取样装置。那是一个用水压驱动的钢管，通过旋转着的钻头下到海底取芯。用这种技术不会扰乱到岩芯，而且样本可达百分之百完整，不致残缺遗漏。

1979 年时，我正在中国大陆旅行。拉蒙特的海斯（Jim Hays）写信告诉我，他们在加州海湾的一个航次中初试活塞取样器获得成功；狂喜之情， 跃然纸上：“对海洋历史的研究者而言，液压活塞取样器是仅次于动力定位钻探船的伟大的礼物。”这样，我们就可以精密的确定短时期内发生的地质事件了。从破碎而不完整的岩芯中，我们只能取得分辨率为百万年的年龄平均值，而今却已能根据大洋沉积物测定百年或千年的地质事件。海斯要求同行支持这一革新，中断正常的钻探计划，安排一个特殊的航次试验这一新技术。这意味着我们的南大西洋航次不得不再一次延迟。然而，海斯是对的。既然我们有可能使工作尽善尽美，为什么不尽力而为呢？我们应当给这种新的取样器一个机会。

新取样装置的发明刺激了深海钻探计划，国际合作阶段向后延续到 1983 年。因此，当我从中国大陆归来，参加第一次计划会议时，发现我们的任务扩大了。我们必须在南大西洋执行五个钻探航次，而不是原来的三个，其中有一个航次计划通过大洋中脊的各站位。为了精确测定沉积物的年代，要尽可能采用液压活塞取样器。接着我们为深海钻探计划 73 航次选择了 7 个优先取芯的站位。

我在巴西的桑托斯港登上格洛玛挑战者号，这是我第四次登船为深海钻探服务。拉蒙特的海底磁异常专家拉布雷克（John LaBrecque），与我同任首席科学家。休士顿大学的卡尔曼（Max Carman）、美孚石油公司的佩希佛尔（Stevepercival）、佛罗里达大学的赖特（Ray Wright）这三位老朋友，以及我从前的两位学生麦肯琪（Judy Mckenzie）和瓦塞特（Helmut Weissert）出任随航科学家。来自英国、法国和德国的同行也参加了这个美

国一瑞士联合分遣队，加强了我们的力量。

我们于 1980 年 4 月 13 日启航，其时，我正要发表关于白垩纪末期灾变事件的论文。到达第一个站位大约需要十天的航程，我们有充分的时间讨论计划。我身边还带着文章的校样，竭力向科学家宣传我对生物大规模灭绝事件的热情和兴趣，向他们解释这个航次与白垩纪末期事件的关系。

我 1975 年的建议书中，并未包括白垩纪界线的研究。说实话，当时我还没有意识到这一问题的重要性，而只是热中于中新世方解石补偿深度的变化，和沃斯利提出的、与白垩纪末期事件不谋而合的 CCD 急遽上升也沾不上边。待到航次的任务扩大之后，我们提出了一个研究整个新生代的建议，直到白垩纪的界线为止，但界线本身并未列入钻探计划之中。普茉莉一席尔娃提出的研究界线建议也全然遭到忽略。

当时大家对这一问题都缺乏热情。原因是深海钻探计划从未取到穿过白垩纪一第三纪界线的连续而又未经扰动的岩芯。虽然我们在第三航次时曾两次穿过这一界线，但古生物学家却抱怨一无所获；在以后的深海钻探航次中也都是如此。由于种种原因，不是第三纪的最早期沉积缺失，就是白垩纪最晚期沉积间断，或者二个情况都发生了，可能是因为扰动了岩芯、样本不全或者是关键部位忘了取芯。总而言之，我们错失很多良机。

液压活塞取样器的发明并未激起多少乐观情绪；因为取样器无力穿透非常坚硬的沉积物或穿过 250 公尺以下的沉积物。而白垩纪最晚期的沉积物形

成于 6500 万年以前，通常都埋藏在海底下 500 至 1000 公尺的深处。一般说来，它们压缩太紧，埋藏太深，非液压活塞取样器的能力所能及。

然而就在我登船之前，一位同事在二月举行的最后一次计划会议上作的即席评论，重新点燃了我的希望。德国基尔大学的菲德雷（ Dieter Fütterer）报告了前一年夏天，在 R/S.简·卡罗特（R/SJean Charrot）号调查船上进行调查工作的情况。顺便提到他们在开普敦西面的开普盆地，亦即离我们原定站位不远处的海底，用一般的活塞取样器在海面以下不深处取到了古新世的沉积物样品。

古新世是长达 6500 万年的新生代的第一个世，大约延续了 1000 万年的时间。这一时代的沉积物一般都埋藏在几百公尺厚的年轻沉积物之下。而菲德雷却告诉我们，古新世沉积物在那个站位却直接位于浅海。它与白垩纪的界线自然不会埋藏根深，可能就在当今海面以下一二百公尺处，理应在液压活塞取样的能力范围之内。如果我们能用新的方法得到界面上下的样品，实乃天赐良机。

我的伙伴对我的陈述很感兴趣，但开普盆地的站位在我们的计划中排在第三位。第三就是第三，我们必须照章行事。从四月二十三日到五月十九日， 我们在大西洋中脊的东翼，按原计划钻了一排五个钻孔。我们的运气很好； 气候宜人，作业顺利，几乎没有遇到障碍。我们已经完成横越南大西洋的一半航程。原计划打七个孔，但第一批钻探结果显示，钻孔布置得太密了些。

钻完四个孔后，我们跳过了第五个孔，而第六个孔亦已接近尾声。按照日程表，我们必须于六月一日前在开普敦靠港，距那时还有足够钻一个孔的时间。

我们可以去钻第七个孔，但这个孔也可以省略不钻，并不影响我们的计划。那么，我们何不开赴开普盆地一试液压活塞取样器的锋芒，碰一碰钻穿白垩纪一第三纪界线的运气呢？

付诸行动

五月十九日晨，我召集了一次随船科学家会议。大家围站在工作台的周围进行民意调查，结果都愿一试，以求有所突破。毫无疑问，这是一场赌赛。固然，在航次中随机应变是允许的，但是要把第一顺位的任务搁置一边而去实施第三顺位的任务，难免招致物议。我们马上起草了一个电报给 DSDP 的首席科学家，要求批准到开普盆地钻探。其实在要求正式被批准以前，我们的钻探船就已向那个方向驶去了。

目标站位，即深海钻探计划第五二四号站位在开普敦市以西一千公里处。我们在五月二十一日傍晚到达现场，但却遇到了一连串的麻烦。因为工程组要试验一种新的装备，开钻就延迟了，而试验又以失败告终。试验包的设计者忘了与工程组的人商量，把套管外径作得与钻头内径一样大。试验时把带着试验包的套管硬挤进去，到钻头里就卡住了。试验作不成，钻探又进不得，进退两难。钻工不得不将四千公尺的钻杆全部起出，除去卡住的钻头， 再重新组装钻具。这一事故花费了二十四个小时和五万美元。

终于在五月二十三日中午开始液压活塞取样。恰如菲德雷所料，一开钻就遇到了古新世沉积，但不久又遇到了麻烦。在孔深三十公尺处，我们钻到了燧石层。燧石是一种由放射虫的骨骼碎屑胶结而成的坚硬岩石，活塞取样器无法穿过，所以我们在古新世卡住了。为了用这一取样器取到界线上下的样品，只能一切重新开始。在第二个钻孔中，我们改用旋转钻打穿硬岩层； 取到的是常规的旋转岩芯，既不连续，岩芯也遭到了破坏。但我们仍然有希望，因此继续坚持钻进。

这时，船长到了岩芯实验室，送来坏消息。我们愚蠢的为一种设计错误的装备浪费了海况良好的宝贵时光，连海神都震怒了，如今正面临风暴的威胁。风暴的前锋将于翌日凌晨六时抵达，船长要我们钻得快些。钻具的未端是最脆弱的地方，最易断折，如果能在风暴之前把这一段最脆弱的钻具埋到大洋沉积物中，就可以度过风浪的冲击。其实我们又何尝不想钻得快些，但在技术上有很多限制。幸运的是，风暴并未到来。其前锋在站位南面一百公里处突然转东，从我们的旁侧掠过去了。

五月二十四日，气候晴朗。速率达到每两小时一管，钻孔愈来愈深。虽然我们使用的是常规技术，但岩芯扰动轻微，岩芯收获率也很高。每一次提

升取样装备时，取样器几乎都是满满的。

样品要在船上进行及时的现场研究。古生物学家研究有孔虫和超微化石；地球物理学家则用磁力仪研究每个样品剩余磁性的极性。

海洋沉积物中的超微浮游生物组合因时代而异；基于这一差别，可以把它们分成不同的世代，这在古生物学中称为化石带。新生代大约有五十个超微化石带。在五二四站位，大多数化石带已遭侵蚀。超微化石带是以连续的数字编号的，就像埃及的法老王朝一样。我们取样的第一个带属于早第三纪

（即新生代的前半期），序号十三，叫做超微化石早第三纪十三带，简写为Np—13。我们的目的层是 Np—1，即早第三纪最早期沉积物，理应直接覆盖在白垩纪一第三纪界面之上。我们很快钻进了 Np—12， 11， 10，9，8， 7，6，5，4。五月二十四日午夜，当第十三管岩芯取出时，时代为 Np—3 带。大家都在紧张地等待着 Np—1 沉积物之下的界线样品。

当时，科学家都在忙着用旋转磁力仪验证古生物学家确定的样品年龄。我们已经穿过了地磁带 C—24—N，C—24—R，C—25—N，C—25—R，C—26

—N，C—26—R，遇到了 C—27—N。C—27—N，可以与古生物年代 Np—3 相对比，而界线的位置应当是在多灾多难的 C—29—R。

NP—3 带的沉积物竟然出奇的厚。整个下午，超微化石专家佩希佛尔一无所获。新岩芯取出后一小时，他就按照惯例在黑板上用粉笔写上“超微化石·早第三纪 3”（Nan-nofossil Paleogene3）这样的通告。待他重复四五次后，我们开始同他开玩笑，干脆在黑板写“佩希佛尔 3 老套”（Nothing

—new Percival3）以示全无进展。直到傍晚九时，佩希佛尔还没有发现 Np

—2 带的任何化石。这时，船长再次来到实验室。天气预报情况不妙，又一次风暴将在第二天早晨再度光顾。船长警告说，如果风暴前锋到达本站位， 我们就不得不起钻避风。这是缓慢的钻进与高速推进的风暴前锋之间的一场比赛，我们能否赶在风暴到来之前钻透 Np—1 进入 C—29—R 呢？我们有没有这样的运气取得界线附近的样品呢？

我们都在焦急不安的等待着。五月二十五日凌晨一时，佩希佛尔告诉我，几小时前取上的十九号岩芯中发现了白垩纪的超微化石。

“但是超微化石带 Np—1 哪里去了呢？我们还没有发现 Np—1 带呢！” “没有 NP—1 带的化石。”佩希佛尔答道。

我们都感到非常沮丧。其时已过午夜，风暴即将来临。我情绪不佳，不想面对令人不快的现实，把现场监督的责任交给拉布雷克就去睡觉了。

终于如愿

一觉醒来，但见蓝天碧海，满室阳光。像上次一样，这一次风暴又在离我们站位五十公里处转到东面去了。

我跑到岩芯实验室，佩希佛尔叫我亲自去检查十九号岩芯中的超微化石

带 Np—2 和白垩系（编注：系指岩石，纪指年代）最上部的接触带。他没有发现第三纪最早期的任何超微化石种，那么在该序列中就一定要有一个间断。因此，佩希佛尔认为界线处产生了一个侵蚀面。

我站在岩芯前面，用放大镜逐一观察岩芯的表面。从海面上层落到海底的远洋沉积物，就好比堆积到地上的雪花。在空气不净的地方，常能见到雪和尘埃相间而形成的纹理。在我们的岩芯中，最老的第三纪沉积物也有同样的纹层状构造，可以看到像纸片一样薄的互层及微小的成分差别。如果有侵蚀作用，那么非常规则的纹理将为一个不规则面所切割，但我并未发现这种反映沉积作用中断的界面。此外，我们正在进行钻探的开普盆地之所以称为盆地，是因为它是一个沉积凹陷。浅海陆棚或海底山脊上的沉积物可能为底流冲走，但是，在一个盆地里，沉积物会搬到哪里去呢？不仅不应当有缺失， 反而还应当见到更厚更全的沉积序列，或者一个放大了的剖面才对。诚然， 其他早第三纪沉积物，像厚厚的 Np—3 就是放大了的。但佩希佛尔却告诉我们，早第三纪最早期的沉积物统统都缺失了。

十九号岩芯取出后，佩希佛尔彻夜未眠，其中又连续取了三管岩芯。之后他回房休息，我留在他的实验室里阅读他的纪录。二十号岩芯于凌晨三点三十分取出，二十一号岩芯五点三十分，二十二号岩芯七点三十分。佩希佛尔匆匆观察一遍，发现了大量白垩纪的超微化石，只有二十号岩芯的上半截却是空白。在岩芯上半部的三公尺内取的样品，似乎不含超微化石。佩希佛尔在工作日志上写道：“粗略鉴定未见超微化石。”

真是怪事一桩。在世界各地，直到白垩纪末，生物都极为繁盛，只有界线之上的早第三纪最早期沉积物几乎不含化石。而且界线黏土通常只有几公厘厚，最厚也不过几公分。在最晚期的白垩纪沉积物之下，竟有三公尺不含化石，岂非咄咄怪事。是否佩希佛尔在凌晨的匆忙和疲倦中发生了疏忽呢？佩希佛尔一向以办事稳重著称。在大西洋第三航次中我们就曾同舟共

事。我在申请黑海钻探计划时，曾特地要求指定他为船上的微古生物学家。当格洛玛·挑战者号在 1975 年驶过博斯普鲁斯海峡后，我们又曾相处一段时间。他工作刻苦，富有合作精神，处事达观，给我的印象极为深刻，还经常不眠不休的连续工作三十六小时或四十八小时。所以当我们讨论七十三航次的人事安排时，我再次要求佩希佛尔上船服务。这已是我们之间的第三次合作了，我对他完全的信任毫不动摇。

正当我为这一难题犹豫不决时，佩希佛尔在短暂的休息后又回到了实验室。二十三号岩芯于早晨九时三十分取出。在他结束新样品的常规鉴定后， 我走近他，问他为什么那一段没有化石。

但他并不能肯定那段岩芯一定没有化石。岩芯起得很晚，或者更精确的说是在黎明时分。他并未聚精会神的在黏土沉积物中寻找细小的超微化石。睡了两个小时后，他感到精力充沛，已能重新鉴定这些样品了。

为了让佩希佛尔能安静的工作，我走上船桥去同气象员闲谈。他通过电

脑打印的卫星图象，预报五月下旬还有风暴。这在南半球的冬天是司空见惯的。

通讯系统传来的信号打断了我们谈话。佩希佛尔要我去他的实验室。我满怀希望，急步下楼，只见佩希佛尔满面笑容的站在我的面前。他终于在那一段看上去没有化石的岩芯中找到了化石，还在其中找到了第三纪最早期的超微化石。据此，他认为十九号岩芯中的白垩纪超微化石是从白垩纪沉积物中冲刷出来，又重新在早第三纪堆积下来的。界线不是在十九号岩芯，而应当在二十号岩芯。整个地层序列并未为侵蚀作用所中断，所以沉积作用是连续的。从白垩纪最晚期到早第三纪最早期，什么都不缺。

我们终于敞开了成功的大门。 DSDP 五二四站位二十号岩芯的头三段， 现已成为深海岩石钻探岩芯中研究得最为彻底的岩芯之一。

开普盆地的古新世沉积物是在异常高的沉积速率下堆积的，其沉积速率可达每千年三公分。古比奥剖面的界线黏土厚度不到一公分，在开普盆地却要厚好几倍，老第三纪最早期的化石带 Np- 1 的厚度也大于三公尺，这就为我们研究界线上下生物群的变化提供了极好的机会。

佩希佛尔鉴定超微浮游生物组合时，取样间距只有一公分，代表一千年或不到一千年的时间。我在苏黎世的同事佩姬尼尔逊也按此间距进行超微化石鉴定，美国地调所的波尔（Dick Poore）和阿姆斯特丹的斯密特则鉴定了有孔虫。粗略看去，生物灭绝的情况似乎与其他地方无异：白垩纪的超微浮游生物和有孔虫突然发生了大规模的灭绝，没有任何先兆。生物灭绝带之上是一层几乎没有化石的界线黏土，然后悄悄出现了第三纪的生物种。开始只有寥寥数种浮游生物的少数个体。佩希佛尔在黎明前的几小时埋头于显微镜下观察二十号岩芯的上半部，一无所获的原因就在这里。

诉诸化学方法

在详细研究这些新资料之前，我对界线上下化石组合的变化，有一个简单的先入之见。有人告诉我，在鉴定古比奥的界线黏土时，接触面简直像刀切得那么分明。刀子下面是白垩纪化石，上面是第三纪化石。但是，在古比奥和丹麦鱼黏土薄如刀刃的界线，在二十号岩芯中却是厚达数公尺的一个过渡带，这就使我们首次有可能获取 6500 万年前那次事件的详细纪录。佩希佛尔在十九号岩芯底部就发现了白垩纪的超微化石，但该地层实际上并非白垩系。鉴定并无错误，化石就是证明，但是在同一样品中，他也发现了第三纪的种属。如果我们用白垩纪种属的最高位来划定界线，就要像佩希佛尔原先所想的那样，划在十九号岩芯的某部位。然而，一般是根据第三纪化石的初现位置来划定界线的。按照佩希佛尔和佩姬尼尔逊的最终鉴定，这一界线是在二十号岩芯顶部以下 4.05 公尺处。所以在白垩纪一第三纪界面以上， 还有四公尺长的一段岩芯，其中白垩纪生物化石与第三纪的化石共存，不过

老种属的百分比向上稳定递减。那么那些化石是否可能就是死里逃生的幸存者后代，证明几个月的黑暗世界不足以引起白垩纪浮游生物的灭绝呢？

与佩希佛尔及其他专家的讨论中，我发现他们对这种过渡带的存在并不感到惊讶，不过觉得开普盆地过渡带的厚度有些超出常规而已。在其他地方，专家也已发现这样的过渡带。但是，这些情况对我仍属新知，又激起了我打破砂锅问到底的好奇心。

佩希佛尔解释道，超微化石太小，底水稍有运动，它们就会跟着搅动起来。使我感到失望的是，他认为那些白垩纪化石可能是生活在第三纪早期之前的生物骨骸，后来才与过渡带沉积物中的第三纪化石混到一起的；这就是人们常说的再沉积作用。

斯克里普斯的柴尔斯坦认为，化石的再搬运是栖息于海底的生物钻孔活动的结果。他研究过大西洋西部某站位的界线以上沉积物，那里的界线已被穴居于沉积物中的蠕虫动物和其他生物搅得乱七八糟。根据柴尔斯坦的观点，早第三纪和晚白垩纪沉积物的混合是不可避免的。

但是，我们几乎没有在五二四站位发现钻孔生物扰动的痕迹，界线之上的细粒沉积物纹层构造保存得完好如初，所以只剩底流活动的这种可能。那么，我们怎样才能区分白垩纪末期事件中猝死的生物，和那些延续到早第三纪的劫后余生者的后代呢？要解决这一疑团，还要求助于化学方法。

如果大洋的化学成分发生变化，海洋生物化石的成分也要跟着发生变化。当你漫步现代海滩采集贝壳时，生活在 1945 年前和 1945 年后的介壳看

上去并无二致。但是，原子时代的介壳以锶- 90 的高含量为特征，这是 1945 年后核子试爆所引起的一种放射性同位素活动现象。从那时起，所有生物的介壳、骨骼、牙齿，都烙上了这一同位素信号，与原子时代以前的无放射性骨骼成为鲜明的对照。

“灾变前”的浮游生物化石与白垩纪末期以后仍然幸存的生物化石，也有不同的同位素印记。例如，夏克尔顿发现的摄氏五度左右的升温，将使灾变前后生物化石的氧- 18/氧- 16 比值改变达数千年之久。有两位地球化学家布伦内克（J.C.B Brennecke）和安德森（Tom Anderson）早在 1977 年就已发现，晚白垩纪和早第三纪化石的碳同位素有显著的差别。因此，颇有希望用同位素分析区分灾变前后的化石骨骸。

在劫难逃

我们于 1980 年 6 月 1 日圆满结束在南大西洋的调查。船停靠开普敦港， 三箱样品立即空运到苏黎世。当时，我有一位勤奋的中国学生何起祥在苏黎世。他打开样品包，把界线附近的几个样品的一部分交给了伯尔尼大学的克莱亨布尔，请他作中子活化分析，然后立即开始样品的处理和分析测试。

一个月后，克莱亨布尔告诉我们，在佩希佛尔确定的界线处，铱异常赫

然在目。而且就在铱浓度从 0.1p.p.b.的背景值突然跃到 3.6p.p.b.的层位上，发现了第一颗第三纪的超微化石。诚如我的船友桃丝（Lisa Tauxe）、彼德逊（Nikolai Peterson）和杜克尔（Peter Tucker）的磁性地层学研究所揭示的，这一层位恰恰位于 C- 29- R 内。除了在第三纪最早期沉积物中发现了白垩纪化石之外，各种情况均一如所料。同位素分析将可决定，哪些化石是彗星撞击时被击毙或早已死去的白垩纪浮游生物的骨骸，哪些化石是幸存者后裔的骨骸。根据地质纪录，我们知道，后者虽然也面临灭绝的命运，但毕竟还是挣扎了几千年。

我并未在苏黎世坐等结果，而应中国同行之邀，到西藏作了一次地质旅行，下榻拉萨迎宾馆。有一天，我从布达拉宫观光回来，收到麦肯琪的来信。何起祥已经在我们的实验室里分析了几百个南大西洋的样品，其中既发现了氧同位素异常，也发现了碳同位素异常，而且都是在发现铱异常的界线上下。我们曾假设界线黏土形成于第三纪最早期，因为其中含有第三纪的标准化石。同位素分析证实了我们的推论。但是，佩姬尼尔逊在鉴定了界线黏土中的超微化石组合后，发现 90％的种属都与下伏的白垩纪种群一样。她有系统的统计资料显示，直到在界线以上二公尺处，亦即在相当于引起铱异常的灾变事件发生后五万年，白垩纪化石才消失了踪迹。

化石的同位素化学组成仿佛就是一种指纹，证明过渡带中的“白垩纪” 化石确是在灾变后的最早期海洋中又生活了一段时间的残余种群。如果这一解释不谬，那么结论是：三四个月的黑暗世界并未将当时的生物赶尽杀绝。在重见天日之后，白垩纪的许多超微浮游生物又复苏了。但是，却又终究遭到了摧残，幸存者的后代也面临着湮灭的命运。

缓慢灭绝

如果超微浮游生物逃过了黑暗岁月这一劫，有孔虫的命运又如何呢？荷兰乌德勒支（Utrecht）大学的斯密特（Jan Smit），研究了白垩纪—第三纪界线上下的全球微古生物纪录。虽然他同意我们关于超微浮游生物的灭绝经历了几万年的结论，但是他也发现浮游生物突然灭绝的证据。例如在西班牙的卡拉瓦卡，有孔虫的过渡带只有几公分厚，与超微浮游生物过渡带厚以公尺计恰成对照。白垩纪有孔虫中最强壮的球截虫和红抱球虫消失了，但个体极小的种属，虽然在白垩纪最上部极为罕见，但事件之后却数量激增。不过好景不长，它们虽然渡过了灾难，但依然面临日益逼近的末日。最后也是最小的白垩纪种属，终于在界线以上十公分处，亦即产生铱异常事件的三四千年后永远的消失了，第三纪的古抱球虫取而代之。

从事件发生到恐龙灭绝，中间究竟经历了多长时间呢？芝加哥大学的冯瓦伦（Leigh Van Valen）认为，他在蒙大拿州的布格溪组（Bug Creek） 地层中已经发现最后的恐龙与最早的新生代哺乳动物共生，估计白垩纪—第

三纪过渡时期大约持续了五万年左右；柏克莱的古生物学家克莱门斯（BiII Clemens）持同样的看法。然而，斯密特和他的学生研究了布格溪组的沉积史后，表示了不同的意见。他们发现该组是由较早期的冲积平原沉积物和后期的河道沉积物组成的。所有的恐龙化石都产在冲积平原中，其中包括富含铱的层位。后期的河道切入较老的冲积平原中，而所有的哺乳动物骨骼却都在河道沉积物里。因此这些荷兰科学家认为，在这些哺乳动物入侵蒙大拿州之前，恐龙就已经死绝了。

埃尔本（Heinrich Erben）是波昂大学研究恐龙蛋的专家。他坚持认为，有些恐龙在白垩纪末期的“最后事件”后，还是幸存下来了。在 1983 年于史特劳斯堡（Strasbourg）的一次谈话中，他声称在白垩纪最上部地层中发现的恐龙蛋都是正常的。但是，“五个含病态恐龙蛋壳的层位”，经测年证实均属古新世。埃尔本的详细研究结果尚未发表，但毫无疑问，还要作许多工作，我们才能得知这些巨型怪兽究属地球上暗无天日的世界末日牺牲品，还是逃过了这一劫难，只是缓慢的等待最后灭绝命运的可怜虫。

几年以前，学界的意见还不统一。但现在已经明白，虽然白垩纪末期事件引起了大规模的死亡，但并未引起即时的灭绝。几十年来，认为一次全球灾变引起大规模死亡的科学家一直受到责难，要他们证实生物的灭绝是突然而迅速的。待到大多数人接受了全球灾变说之后，却又说生物的灭绝可能并不是那么迅速的。科学家再次面临挑战，必须解释为什么生物的灭绝发生得那么缓慢。