叠层石是什么时期(叠层石出现在什么时期)

叠层石是是由藻类在生命活动过程中，将海水中的钙、镁碳酸盐及其碎屑颗粒粘结、沉淀而形成的一种化石。随着季节的变化、生长沉淀的快慢，形成深浅相间的复杂色层构造，叠层石的色层构造，有纹层状、球状、半球状、柱状、锥状及枝状等。叠层石形成于寒武纪时期，中国叠层石十分丰富，北方中元古界白云岩、白云质灰岩及灰岩中普遍产出；在南方新元古界震且系上部白云质灰岩及桂质内云岩中亦有出产。

叠层石的基本构造单位叫基本层，一般为弧形或锥形。基本层构成集合体，呈柱状、锥状、棒棰状等形态，有的呈墙状。

中元古代（20亿年前到7亿年前）是地史上叠层石最繁盛的时期，其分布广泛、形态多样。后生动物出现（7亿年前）以后叠层石骤然衰落。古生代寒武纪至泥盆纪叠层石数量和分布范围有限，但仍不难见到。泥盆纪以后叠层石只是残存了。现代海相叠层石只分布在澳大利亚、中美洲、中东等地的少数地区的特殊环境中。通常叠层石产出于灰岩和白云岩中，有些叠层石发育在燧石、磷酸盐岩（胶磷矿）中，由磁铁矿和赤铁矿构成的叠层石以及锰叠层石也颇为常见。

叠层石的历史

我们知道，地球诞生初期是个炎热的大火球，整个地球温度都非常高，别说人类，全世界都没有几种生物能在这样的环境中生存，直到叠层石的出现改变了这一切。

蓝细菌是一种微小的低等生物，它们诞生的时间非常早，大约37.7亿年前就出现在地球上了，而这件事正是叠层石告诉我们的。蓝细菌生活在阳光可以穿透的大海表层，利用阳光进行光合作用，将海洋中的无机物转化成有机物，同时吸收空气中的二氧化碳并向外释放氧气。蓝细菌越长越多，吸引来更多的捕食者，这些生物连同蓝细菌生产的有机物一起，“搭建”成了层状、球状、瘤状或柱状等各种形态的叠层石。

目前发现的最古老的叠层石位于澳大利亚的皮尔巴拉地区，元素测年法显示，这些石头已有37.7亿岁。由此我们知道，蓝细菌从37.7亿年前开始，就一直吸收大气中的二氧化碳并释放氧气。随着二氧化碳的减少，地球的温度缓慢下降，越来越多的生物出现在地球上。氧气的增加则使得包括人类在内的需氧生物得以生存，现今地球上的大多数生命都离不开叠层石释放的氧气。正是叠层石的出现使地球慢慢变成了一个生机勃勃的星球。

叠层石的壮年期

距今20亿～7亿年的一段时间是叠层石的“壮年”期，这段时间叠层石几乎遍布世界各地，它们的“游记”记载着当时地球发生的故事。

出生地不同的叠层石长相并不相似，科学家甚至给这些不同样子的叠层石起了不同的名字，比如元古宙（25亿年～5.4亿年）时期出生在北美地区的叠层石为树杈状，被称为分叉叠层石；出生在中国神农架地区的叠层石呈块茎状，被称为通古斯叠层石等。科学家可以通过叠层石确定地质年代，也可以用来推测古生态环境。

叠层石的外貌与当时当地的环境密切相关。在阳光热烈、无机物丰富的地方，蓝细菌数量较多，这里出生的叠层石的“肤色”更黑一些，因为所含的有机物含量更高。而蓝细菌含量少的时候，叠层石的“肤色”偏白，它主要由泥沙组成。海水中的碳酸盐较多时，叠层石的生长速度快，常出现锥形的“大个子”，反之叠层石多为矮墩墩的圆柱状。海水湍急的地方，叠层石的底部“伤痕”较多，形状更古怪，生活在风平浪静的海域的叠层石则长得更加规则。

叠层石的形状除了反映当时海洋的环境外，还能体现地球的状态。叠层石的纹层就像树木的年轮一样，明暗相间、疏密不同，这与光照变化有关。中国科学家分析了一批北京周口店附近的年龄约为10亿岁的叠层石，通过对300多个叠层石样品的统计分析，发现它们的纹层至少为470层，由此推断出10亿年前一年有470天。同时，根据这些纹层周期性的厚度变化，科学家推测当时一个月至少有40天。而这些时间的变化则反映了地球的倾斜程度，当时地球的倾斜程度小于现在，黄赤交角（地球公转轨道面与赤道面的交角）比现在更大，为29.2°～30.6°。

功成身退叠层隐

叠层石的衰败同样体现着地球环境的变化。随着生物种类和数量的增加，地球的环境也在不断发生变化，叠层石的生存受到了挑战，现代的叠层石再也不复当年的盛况，而是默默“隐居”在一些偏远的地方，比如澳大利亚的鲨鱼湾或巴哈马群岛的浅海中。

分析了世界各地的叠层石分布情况，科学家发现叠层石比较适合生长在较纯净的碳酸盐岩附近，水流中连泥沙都很少。要营造这样的生存环境必须符合几种条件：无风（微风）、没有海浪或者是微浪、附近没有较大的海流和河流。在元古宙时期，全球七大洲都分布有大量的叠层石，这说明上述的地理环境在当时的地球是普遍存在的。

但到了距今7亿年的震旦纪，叠层石的数量大量缩减，叠层石不再随处可见，说明当时的气候和地理环境已不适合叠层石生存。这是因为当时地球上第一次出现了大范围的冰川，地表的降雨量大增，岩石被风雨冲刷成了细小的砂石和黏土并被冲击入海。与此同时，风力增大使得海浪增大，河流和海流变得更加湍急。种种条件都不再适合叠层石的生存，因此叠层石的数量骤减。

此外，竞争者的出现也是叠层石衰败的原因。美国科学家在原先叠层石繁盛的地方发现了另一种形态的石头，许多细小的颗粒聚成蠕虫状、球粒状及砂砾状的团块，他们将之称为凝块石。科学家通过显微镜观察和基因测序技术寻找构筑这种石头的“工人”，他们惊奇地发现，其中不仅有蓝细菌，还有一种古老的浮游动物——有孔虫。

会不会是有孔虫改变了蓝细菌的建筑蓝图，建造出了凝块石这种新石头呢？为了验证这种猜想，科学家将在现代找到的仍在生长的叠层石和凝块石放置在一处，“培养”了6个月，观察两者的形态变化。事实证明，凝块石确实处于统治地位：叠层石的内部结构变得杂乱，更类似于凝块石，而且其中生活的蓝细菌也有被有孔虫取代的趋势。可以想象，数亿年前也发生过类似的一幕，叠层石就是这样逐渐被凝块石击败的。

叠层石的一生都在默默奉献。数十亿年前，地球炎热且贫瘠，太阳光线昏暗。那时候，地球的生命形式很单一，蓝细菌是唯一制造氧气和有机物的生命，它们相互依靠，纠缠在一起形成了叠层石。叠层石的出现冷却了地球，让地球变得更具生命力。到了后来，生命多样性爆发，蓝细菌的作用被植物取代，它们又功成身退，默默退到了荒无人烟的地方，过着“隐士”般的生活。