中国叠层石研究进展

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1、万方数据古生物学报，48(3)：314--321(2009年9月)ActaPalaeontologicaSinica，48(3)：314--321(September，2009)中国叠层石研究进展’曹瑞骥”袁训来1’2’1)中国科学院南京地质古生物研究所，南京210008}2)现代古生物学和地层学国家重点实验室，南京210008，dyuan@nigpas．ac．cn提要叠层石学科是在迂回曲折的道路上发展起来的。经中国前寒武纪古生物学家的共同努力，我国叠层石研究取得多项成就，主要有：建立了华北元古宙叠层石组合序列；对某些新元古代叠层石的微生物组分和微生物席特征进行了初步揭示；从理论上对矿化叠

2、层石的成因提出了解释；提出假裸枝叠层石科(Pseudogymnosolenaceae)可作为中元古代地层对比的重要标志；利用雾迷山组的叠层石标本开展了古生物钟研究的尝试以及探明新元古代一种特殊的叠层石微构造可能具等时性。关键词叠层石蓝菌微生物席元古宙一—1L—-h1刖舌叠层石的发现距今已有两百多年历史(见Monty，1977)。在这两百多年中，人们对叠层石的认识在不断地深化。Kalkowsky(1908)创造了“叠层石(stromatolite)”名称，他注意到许多叠层石在生长形态上相似于珊瑚和海绵，认为这些穹形纹层的叠加和分叉柱体的生长趋向是生物寻求光线和食物的反映。接着，Walcott

3、(1914)在一个元古宙硅质叠层石纹层中首次发现似蓝菌(即蓝藻)的微化石，因而他认为叠层石是碳酸盐通过蓝菌的作用沉淀而成的。直至1974年，Awramik等对叠层石的定义做了厘定(见Walter，1976)，认为“叠层石是以蓝菌(蓝藻)为主的微生物，在生长和新陈代谢活动过程中粘附和沉淀矿物质或捕获矿物的颗粒而形成的一种生物沉积构造”。因蓝藻直接参与叠层石的形成，多数学者主张将叠层石归属于藻类化石。由于叠层石是产于寒武纪以前地层中的唯一常见化石，它很自然地成为确定前寒武纪地层时代和对比的理想“候选者”。20世纪60至70年代是国际上叠层石研究最活跃的时期。一些叠层石学家立足于前寒武纪叠层石形

4、态学主要受微生物的进化和生化作用制约的信念，利用连续切片法对大量叠层石的特征作了描述，并进行了生物学命名和分类(Krylov，1963，1975，1976；CloudandSemikha—toy，1969；Walter，1972等)。叠层石组合被广泛运用于元古宙地层的区域和洲际对比，其中不少成果已获同位素年龄资料佐证(Preiss，1976)。与此同时，一些沉积学家运用物理和机械作用解释叠层石的特征和动力学，认为叠层石形态主要受环境因素控制(Loganeta1．，1964)。由于对叠层石总体形态变化规律的认识产生严重分歧，从而在叠层石研究舞台上同时出现了两个相互对立的流派，即所谓古生物地层

5、学派和环境派。但随着多学科综合研究的深入开展，叠层石学家已取得以下两点共识：1)叠层石形态特征既受环境因素影响，又受微生物类群的制约；2)叠层石礁和柱体某些宏体特征受环境影响较大，而叠层石的细小特征，如柱体分叉、侧部装饰、层理和微构造等主要受微生物群进化所控制。Burne和Moore(1987)提出了一个新的术语——微生物岩(microbolite)，认为叠层石是微生物岩的一种，是由微生物群落在原地自一个点或一个表面单向增长，构成具纹层的层状体或具明确边界的不同形态柱体。叠层石纹层(或称层理)是建造叠层石的“砖收稿日期：2009—05-08。中国科学院资源环境领域知识创新工程重要方向项目(

6、KZCX2一YW-153)、国家杰出青年基金(40625006)和国家重点基础研究发展规划项目(2006CB806401)联合资助。万方数据第3期曹瑞骥等：中国叠层石研究进展315块”。叠层石的不同形态是由层理大小、形状和生长姿态的连续变化决定的。20世纪90年代以后的研究成果揭示，尽管丝状微生物趋光性形成的层理在自然界具一定普遍性，但并不是所有造席丝体都具明显趋光性。许多多列藻丝(multi-trichomous)生长和运动方向不受光线支配，而取决于沉积物的供给。在叠层石层理发育中，反映时间段的原地沉淀作用与海水碳酸盐变化相对应(KnollandSemikha—toy，1998；Grot

7、zingerandKnoll，1999；Leeetal．，2000)。从20世纪末至21世纪初，运用多种手段开展了系列性现生叠层石的生长实验。实验表明，叠层石泥晶灰岩纹层的形成与微生物对硫酸盐还原作用有关，硫的还原作用可以导致CaCO。的沉淀，硫的氧化作用也可导致CaCO。的溶解。现代海相叠层石的生长实际上代表蓝菌沉积作用和间歇成岩作用之间动力学上的平衡(Visschereta1．，2000；Reideta1．，2000