技术园地LAWS REGULATIONS
生命古老主宰的遗迹-叠层石
来源:中国地质调查局自然资源实物地质资料中心 袁野 作者: 发布时间:2024-01-29 点击量:
那么叠层石是什么?叠层石是以蓝细菌为主的微生物在某固定的基底上周期性繁殖的过程中,粘附和沉淀矿物质或捕获矿物颗粒层层堆叠形成的纹层状沉积物。德国地质学家Kalkowsky最早在1908年提出叠层石(Stromatolite)这一术语。由于叠层石在形成过程中与微生物的生命活动密切相关,所以也被称为生物沉积构造,属于有纹层状结构的一种微生物岩。
叠层石大多发育在高盐度的潮下带、潮间带等海滨环境中,并受光照条件和水流、波浪等外动力作用的制约,这也造就了其多种多样的形态,有层状、穹状、柱状、锥状等。在地层中产出的叠层石有十分明显的识别特征,其垂切面像洋葱一样层层堆叠,水平切面则像树木的年轮一样。
叠层石的纵切面和横切面
叠层石对地球生命演化发展具有十分重要的作用,其中不得不提到叠层石建造的主要贡献者——蓝细菌。蓝细菌是一种自养的原核单细胞生物,能够通过光合作用吸收二氧化碳转换为能量并释放氧气,旧称蓝藻或蓝绿藻,按照三域六界的分类方法归属于蓝细菌门。蓝细菌被认为是最早出现的能够进行光合作用产氧的微生物,对地球氧气含量的上升有十分重要的作用。
显微镜下的蓝细菌
现代自然界生机盎然、物种丰富,但当我们沿着地质时间轴往回看时,生命的存在形式变得越来越简单。地球诞生于约46亿年前。在约5.4亿年前,地球开启了寒武纪物种大爆发的新篇章,此后地球以多细胞动植物为主,三叶虫、鱼类、恐龙、鸟类、哺乳类等门类庞杂、数量繁多的古生物化石在这一时期出现。在寒武纪大爆发之前,地球上的生命以单细胞微生物为主。
那么地球最早什么时间出现了生命?科学家推测地球生命起源早于35亿年前,目前被讨论最多的证据是在澳大利亚西部发现的形成于约35亿年前的叠层石和似蓝细菌微生物化石。当然,有关最古老生命化石的研究向来会引起很多讨论和质疑,微生物化石既不易保存,也很难发现。
西澳大利亚早太古代顶燧石中的疑似蓝细菌微生物化石
在生命诞生之后的约30亿年中,假如有外星人驾驶飞船访问地球,他们看到的大概是一个由叠层石统治的世界。
前寒武纪地貌假想图
叠层石在约16~12亿年前到达最繁盛的顶峰,在这一时期的地层中经常可以看到大量的叠层石,如著名的中国华北地区蓟县系地层。
蓟县系铁岭组中的叠层石
当时间来到约6亿年前的埃迪卡拉纪时,第二次大氧化事件发生,复杂的动植物在地球上登场,叠层石所处的生态位已不再占有优势,这也造成叠层石数量不断减少。相比它辉煌的过去,现代叠层石的数量十分稀少,我们只能在地球上的少数地方找到它们的身影,像是澳大利亚鲨鱼湾或是巴哈马群岛。
前寒武纪地貌假想图
叠层石初看起来可能是一种“无聊”的生命形式,但它们也是了解地球古老生命的一把钥匙,甚至对我们探索外星生命也有所启示。