叠层石形态的主控因素—微生物席

许多学者利用叠层石的形态来判断所处的环境,但其形态并不仅仅受环境的影响。单一由叠层石形态推测环境不具有合理性,即使结合伴生沉积构造等来共同推测,叠层石在其中也没有发挥主要作用。当前讨论较多的影响叠层石形态的2个主要因素,即环境和微生物群落,经研究发现,环境控制微生物群落的成分,两者不属于并列关系,而是包含关系。微生物群落又决定了微生物席的类型,微生物席同时也会受到环境的改造,因此认为微生物席才是叠层石形态的主控因素。     

豫西寒武纪叠层石演化特征及其与后生动物的耦合关系

作为微生物席建造物的叠层石记录了大量的古环境和古地理信息,在豫西寒武系出露18层叠层石,以宏观和微观沉积特征为基础,依据各组段叠层石丰度(层厚度)和分异度(形态类型)的演化,将豫西寒武纪叠层石划分为6个演化组合。从叠层石组合的微观纹层、微生物化石及其微生物席演化等方面,结合沉积学和生物化石特征,探讨了豫西寒武纪叠层石的幕式演化,分别为微生物岩-叠层石演化幕和微生物岩-灰岩演化幕。以中寒武世灰岩中微生物岩与遗迹化石的密度关系为例,并从整个寒武纪微生物岩与后生动物化石之间关系的角度分析,认为叠层石微生物岩演化与后生动物之间并非只是简单的“此消彼长”,而是一种动态平衡的耦合关系。     

川黔地区地表钙华中发现现代淡水叠层石及藻席

笔者通过对四川九寨沟、贵州黄果树、马岭河峡谷以及香纸沟的地表钙华的考查和研究,首次在地表钙华体中发现现代淡水叠层石及其藻席,并总结了研究区叠层石藻席的种类和特征,认为该研究区叠层石藻席中微生物群落的优势种主要属于蓝藻门中的裂须藻属（Ｓｃｈｉｚｏｔｈｒｉｘ）、席藻属（Ｐｈｏｒｍｉｄｉｕｍ）和鞘丝藻属（Ｌｙｎｇｂｙａ）。该叠层石的形成是由于蓝藻藻席的新旧更迭以及沉积物的周期性沉积造成的;叠层石的纹层和     

叠层石中的海绿石化和黄铁矿化:以天津蓟县中元古界铁岭组为例*

作为微生物碳酸盐岩的主要类型之一,叠层石是微生物席的主要建造物已成为共识。天津蓟县中元古界铁岭组二段叠层石生物礁灰岩发育,其中的细粒叠层石被前人解释为微生物席捕获碳酸盐泥的微生物建造物,使得其既不同于现代叠层石,也不同于显生宙尤其是寒武纪的叠层石。更为特殊的是,这些叠层石中的海绿石和黄铁矿代表着2种特殊的矿化作用,其中研究区普遍产出的黄铁矿,作为硫酸盐还原细菌的产物,是了解古代微生物的窗口;而发育在高能浅海的海绿石,产出环境不同于现代海绿石,不能作为慢速沉积环境的指示矿物,亦不具有沉积间断的地质意义。2种矿化作用表明铁岭组叠层石是由沉淀作用而非捕获碳酸盐泥形成,这为了解中元古代叠层石的形成和特征提供了一些有益的线索。     

叠层石中的海绿石化和黄铁矿化:以天津蓟县中元古界铁岭组为例

作为微生物碳酸盐岩的主要类型之一,叠层石是微生物席的主要建造物已成为共识。天津蓟县中元古界铁岭组二段叠层石生物礁灰岩发育,其中的细粒叠层石被前人解释为微生物席捕获碳酸盐泥的微生物建造物,使得其既不同于现代叠层石,也不同于显生宙尤其是寒武纪的叠层石。更为特殊的是,这些叠层石中的海绿石和黄铁矿代表着2种特殊的矿化作用,其中研究区普遍产出的黄铁矿,作为硫酸盐还原细菌的产物,是了解古代微生物的窗口;而发育在高能浅海的海绿石,产出环境不同于现代海绿石,不能作为慢速沉积环境的指示矿物,亦不具有沉积间断的地质意义。2种矿化作用表明铁岭组叠层石是由沉淀作用而非捕获碳酸盐泥形成,这为了解中元古代叠层石的形成和特征提供了一些有益的线索。     

微生物席沉积学:一个年轻的沉积学分支

现代实例和岩石记录的研究表明,微生物席是一个特别的微生物群落,这个特殊的微生物群落就像一个复杂的食物网一样,群落中的每一个组成成员紧密相互依赖,从而构成了地球上形成最早、延续时间最长的生态系.微生物席在沉积岩中留下了丰富而且复杂的记录,在碳酸盐岩中最为典型的产物就是叠层石,在碎屑岩中最具有代表性的产物就是"微生物诱发的...     

北京西郊寒武系凤山组叠层石生物层

叠层石是微生物碳酸盐岩的典型代表,同时也是岩石记录中的"藻席"(微生物席)的建造物。在北京西山寒武系芙蓉统凤山组下部,见一层厚度为2~3m的叠层石生物层。宏观上,该生物层主要为大型柱状叠层石所组成;微观上,表现为致密泥晶灰岩和颗粒泥晶灰岩构成的泥晶相叠层石。在叠层石内部,各种特殊的颗粒如底栖鲕粒、核形石和凝块石的发育,表明了微生物席内颗粒的多样性,而三叶虫骨屑的发育则意味着叠层石生长过程中较为强烈的泥晶粘聚作用;致密泥晶中的黄铁矿晶体,间接地反映了泥晶的异养细菌成因。因此,凤山组中的叠层石生物层,作为"贫乏骨骼的寒武纪风暴海"中典型的沉积学现象,成为较深水背景之中微生物造礁作用的典型实例,也成为理解微生物席内微生物成因颗粒多样性的典型岩石记录。     

叠层石研究现状及进展

在地球早期生命演化过程中,叠层石-微生物席生态系统主宰地球海洋近30亿年,叠层石作为微生物岩,是一种特殊的生物沉积构造,记录了大量的微生物、环境、地球化学和地球物理等方面的信息。叠层石研究经历了迂回曲折的道路,本文在综述国内外叠层石研究现状的基础上,重点阐述了中国叠层石研究取得的主要成绩和存在的不足,并从多学科交叉融合的角度,结合上下地层岩相变化,提出叠层石研究的新方法和新思路,为我国今后叠层石的研究和古环境的重建提供参考。     

河北承德寒武系凤山组叠层石生物丘中的沉积组构

河北承德路通沟剖面芙蓉统凤山组中部发育厚层块状叠层石生物丘,构成一个淹没不整合型层序的强迫型海退体系域,指示这些叠层石形成于中高能浅海环境。该生物丘宏观上主要由柱状叠层石组成,叠层石内部纹层较粗糙,在构成叠层石的致密泥晶和微亮晶组构中,还见到球粒、底栖鲕粒及凝聚颗粒等多种生物成因颗粒类型,代表着复杂的微生物活动特征,以此而区别于前寒武纪的叠层石。更为重要的是,叠层石生物丘中的致密泥晶基质中发育一些“石松藻(Lithocodium)”状的钙化蓝细菌菌落残余物,以及一些丝状钙化蓝细菌化石,指示了形成叠层石的微生物席为蓝细菌所主导的微生物席。因此,凤山组叠层石生物丘内复杂而特殊的碳酸盐岩沉积组构为研究叠层石形成过程中复杂的微生物代谢活动所产生的钙化作用机制提供了一个宝贵的地质实例。     

微生物席的特征和属性：微生物席沉积学的理论基础

微生物席是一个特别的微生物群落,构成了地球上形成最早、延续时间最长的生态系,这已经成为共识。但是,由于微生物席生物构成的复杂性、发育环境和产物的多样性,对微生物席的属性还存在不同的答案。不同的答案意味着不同的研究领域,因为对一个基本问题,即“究竟什么是微生物席”,要获取一个单一的答案几乎是不可能的。微生物席定义的多重性答案,最终就成为地球生物学框架下一个年轻的沉积学分支——“微生物席沉积学”的概念体系和理论基础。最为重要的是,要穿越成岩作用“过滤器”,去了解地质历史时期的微生物席建造物的生长机理和发育过程,还存在若干的困难,这些困难表现在几个重要的现象之中,如：(1)寒武纪叠层石中的底栖鲕粒;(2)中元古界灰岩层面上特别的MISS(微生物诱发的沉积构造);(3)中元古界叠层石白云岩序列中的凝块石。因此,基于微生物席的属性和特征所蕴含的微生物席的多样化定义,介绍微生物席沉积学的理论体系,对于深入理解这一年轻分支学科的现状和进一步发展具有特别重要的意义。     

河北阳原东目连第四纪湖相叠层石

河北省阳原县东目连村泥河湾组中发现的第四纪湖相叠层石,形态有柱状、包心菜状和皱纹状。叠层石中的微生物主要为蓝藻门中的纤细席藻（Phormidiumtenue（Menegh）Gomont）湖泊鞘丝藻（LyhgbyalimneticaLemmermann）,色球藻科（Chroocoocaceae）,念球藻科（Nostocaceae）     

地球系统变化对叠层石衰减影响的研究综述

关于叠层石衰减的影响因素至今存在争议。现今研究多集中于显生宙后生动物及微观环境的影响,而忽略了地球系统变化的作用。地史中全球变化从区域尺度调控着大气圈、生物圈、水圈,共同影响叠层石生长所必需的一系列环境因素,与全球叠层石衰减的时间和因果关系具有良好的相关性。在不同地质时期,全球变化以不同的事件组合选择性地作用于造叠层石微生物群落发育以及碳酸盐岩沉积速率上,从而主导着叠层石的兴衰。在综述国内外研究进展的基础上,综合分析了不同时期叠层石衰减与全球变化的响应关系,为今后的相关研究提出了重要线索,同时对未来研究应关注的问题及方向提出了建议。     

扬子克拉通北缘中元古界神农架群乱石沟组叠层石类型及其沉积学意义

扬子克拉通北缘神农架地区中元古界神农架群叠层石十分发育。该群下部乱石沟组中叠层石类型丰富,根据形态可分为柱状、穹状、层状叠层石以及锥状、层柱状、包心菜状、墙状叠层石和叠层石丘等。研究区叠层石以中小型为主,少数为大型和巨型;多数无壁,部分具单层壁;对称性和继承性由好到一般,部分较差。研究表明,叠层石的形态和规模,与水动力条件、水体深度及陆源组分含量关系密切,其中层状叠层石主要发育于潮间带上部,柱状叠层石产于潮间带下部和浅潮下带,穹状叠层石出现在潮间带和潮下带,锥状叠层石多见于潮间带下部和潮下带,层柱状、锥柱状叠层石则集中于潮间带,叠层石丘位于潮间带和潮下带。依据各类型叠层石宏观和微观特征、垂向组合类型、沉积构造及沉积岩相相互关系,并结合碳、氧同位素测试结果,综合研究认为:虽然叠层石的形成受生物和环境等多重因素影响,但生物因素主要影响叠层石的微观组构,水动力条件则控制叠层石的宏观形态类型,水体深度影响叠层石的规模;另外,生物繁盛、陆源物质供给少的环境更有利于叠层石发育。     

扬子克拉通北缘中元古界神农架群乱石沟组叠层石类型及其沉积学意义*

扬子克拉通北缘神农架地区中元古界神农架群叠层石十分发育。该群下部乱石沟组中叠层石类型丰富,根据形态可分为柱状、穹状、层状叠层石以及锥状、层柱状、包心菜状、墙状叠层石和叠层石丘等。研究区叠层石以中小型为主,少数为大型和巨型;多数无壁,部分具单层壁;对称性和继承性由好到一般,部分较差。研究表明,叠层石的形态和规模,与水动力条件、水体深度及陆源组分含量关系密切,其中层状叠层石主要发育于潮间带上部,柱状叠层石产于潮间带下部和浅潮下带,穹状叠层石出现在潮间带和潮下带,锥状叠层石多见于潮间带下部和潮下带,层柱状、锥柱状叠层石则集中于潮间带,叠层石丘位于潮间带和潮下带。依据各类型叠层石宏观和微观特征、垂向组合类型、沉积构造及沉积岩相相互关系,并结合碳、氧同位素测试结果,综合研究认为: 虽然叠层石的形成受生物和环境等多重因素影响,但生物因素主要影响叠层石的微观组构,水动力条件则控制叠层石的宏观形态类型,水体深度影响叠层石的规模;另外,生物繁盛、陆源物质供给少的环境更有利于叠层石发育。     

叠层石成因和形成条件的研究综述

综合介绍了最近20多年有关叠层石成因与形成条件的研究成果及其进展,包括与成因有关的各种叠层石类型,微生物席组分及内部结构特征,叠层石的形成与光合作用、硫还原作用等生物作用的密切关系,以及基本的形成过程和方式,同时与现代叠层石对比,简要总结了叠层石生长所需要的特殊沉积、水体和生物环境条件。     

陆源碎屑岩中微生物诱发的沉积构造的成因类型及其分类体系

当蓝绿藻被修正为蓝细菌的时候,多年使用的藻席的概念就被修正为微生物席。科学家们长期观察和研究的结果表明：微生物席实际上是一种多种生物共生的、而且是同营养生物的同生微生物群落,这个复杂的微生物群落几乎包含了曾经出现在地球上的所有的新陈代谢途径。尽管还存在一些争议,多年来认为碳酸盐叠层石是“藻席”（微生物席）的建造物的理念,促使沉积学家们在碎屑岩中寻找微生物席的生命活动留下的痕迹。随着对早年描述的一些可疑的遗迹化石的重新解释,产生了席底和席底构造的新概念;也随着现代和化石记录中更多的与微生物席相关的沉积构造在碎屑岩中的发现,从而出现了将碎屑岩中的微生物诱发的沉积构造（Microbial induced sedimentary structure;简称为MISS构造）归到第五类原生沉积构造的新认识;在强调了包含一个较宽泛的物理、化学和生物过程的基础上,微生物诱发的沉积构造还被进一步归为微生物席生长、新陈代谢、破坏、腐烂和成岩过程几个大类。成因类型的挖掘和分类体系的建立,促进了在地球生物学框架下的碎屑岩微生物席沉积学的发展。     

安徽巢湖北部地区下三叠统和龙山组微生物岩及其意义

巢湖北部地区下三叠统和龙山组(Smithian亚阶中上段)含有特征明显的微生物岩.微生物岩包含微生物席和叠层石两种类型,其中最为丰富的类型是以蓝藻为主.该组微生物岩的普遍发育以及宏体化石组合的分布特征表明,和龙山组微生物岩可能是早三叠世生态环境开始改善、生物开始复苏的标志.微生物岩及微生物群落特征表明,该组很可能沉积于...     

现代叠层石的多样化构成:认识古代叠层石形成的关键和窗口

自从Kalkowsky在1908年构筑了叠层石的术语之后,叠层石一直是地质学家采用不同方法研究和思考的主题,而且一直被当作证明地球早期生命历史的代表物而得到深入调查。叠层石确实为地球早期生命历史提供了间接而且复杂的证据,所以,现代叠层石确实代表着明显的生物信号而成为研究的焦点。最为引人注目的是,现代叠层石的多样化构成,确实表明了蓝细菌生物席建造了叠层石,而且进一步表明了微生物席转化成叠层石不是一个直接的作用过程。那些反映现代叠层石多样化构成的典型实例包括:(1)南极Untersee地区的湖泊相锥状泥质叠层石;(2)新西兰North群岛被称为煎锅湖的热水湖泊中以及美国黄石国家公园热泉中的硅质叠层石;(3)巴哈马台地、澳大利亚鲨鱼湾以及巴西东南部海湾碳酸盐沉积物构成的叠层石。由于蓝细菌微生物席是否代表了古代叠层石的形态学前体总是存在争议,而且在生命的图像中叠层石一直是一个迷惑的关键片段,因此,现代叠层石的多样化构成,将成为认识古代叠层石形成的关键和窗口。立足于前人的研究成果,追踪和总结现代叠层石的多样化构成,以及它们所代表的沉积作用和微生物新陈代谢活动丰富而复杂的信息,将不但丰富微生物沉积学的研究内容,还将拓宽沉积相分析的基本内容,对深入了解叠层石复杂的沉积学特征和生物学属性具有重要的科学意义。     

现代叠层石的多样化构成:认识古代叠层石形成的关键和窗口*

自从Kalkowsky在1908年构筑了叠层石的术语之后,叠层石一直是地质学家采用不同方法研究和思考的主题,而且一直被当作证明地球早期生命历史的代表物而得到深入调查。叠层石确实为地球早期生命历史提供了间接而且复杂的证据,所以,现代叠层石确实代表着明显的生物信号而成为研究的焦点。最为引人注目的是,现代叠层石的多样化构成,确实表明了蓝细菌生物席建造了叠层石,而且进一步表明了微生物席转化成叠层石不是一个直接的作用过程。那些反映现代叠层石多样化构成的典型实例包括:(1)南极Untersee地区的湖泊相锥状泥质叠层石;(2)新西兰North群岛被称为煎锅湖的热水湖泊中以及美国黄石国家公园热泉中的硅质叠层石;(3)巴哈马台地、澳大利亚鲨鱼湾以及巴西东南部海湾碳酸盐沉积物构成的叠层石。由于蓝细菌微生物席是否代表了古代叠层石的形态学前体总是存在争议,而且在生命的图像中叠层石一直是一个迷惑的关键片段,因此,现代叠层石的多样化构成,将成为认识古代叠层石形成的关键和窗口。立足于前人的研究成果,追踪和总结现代叠层石的多样化构成,以及它们所代表的沉积作用和微生物新陈代谢活动丰富而复杂的信息,将不但丰富微生物沉积学的研究内容,还将拓宽沉积相分析的基本内容,对深入了解叠层石复杂的沉积学特征和生物学属性具有重要的科学意义。     

黄铁矿叠层石丘堆式沉积与块状硫化物的富集作用

通过对黄铁矿叠层石组构、成分、微量元素、硫同位素、分子生物标志物与产出的构造环境背景的研究可知 ,黄铁矿叠层石的形成是通过沿同生断裂上升喷溢入海的热流体长期脉动作用 ,构成栖息在热水喷口与热液丘堤周围的嗜热微生物群落生存的食物链基础 ,使嗜热微生物围绕热水喷口繁殖的结果。沿同生断裂上升喷溢入海的热流体长期脉动过程中不断吸附、富集成矿元素 ,并将海水中的硫酸盐还原为H2 S。微生物吸附的Fe2 + 与S2 -作用 ,形成黄铁矿叠层石。微生物群落在热水喷口与丘堤附近不均衡发展 ,产生了成矿带内块状硫化物矿床中的黄铁矿叠层石丘堆。这种黄铁矿叠层石丘堆体是寻找富矿的显著标志 ,具有重要的成因与找矿意义