叠层石的形成条件是什么？

在我们生活的地球上，有很多问题是人类一直孜孜不倦追求的。生命是如何进化的？自开始以来，该地区发生了什么变化？各种各样的问题围绕着人类。找到这些问题的答案并不容易，但科学家们已经研究了多年，只为一窥究竟。今天，我们将走进地球上最古老的生物化石

地球上第一批产氧微生物制造了叠层石。

相信很多人都听说过盘古开天的故事。盘古从沉睡中醒来，发现大地一片混乱，于是用斧头将世界劈开。混沌的地球其实是地球诞生之初的真实写照。地球诞生于大约46亿年前。在那之后很久，地球上没有生命的迹象。它充满了氮气、二氧化碳和其他气体。那时，地球上没有氧气。

到38亿-39亿年前，海洋中出现了地球上最古老的生命——古生菌。这些海洋中的生物几乎在没有氧气的情况下生长。它们生存不需要氧气，氧气对它们来说甚至是有毒气体。直到大约35亿年前，一种具有特殊技能的生物——蓝藻诞生了，它们可以进行光合作用。"吃"二氧化碳。吐槽"放出氧气。

在光合作用的过程中，蓝藻还会分泌一些粘液，将其他微生物粘附在一起，将海水中微小的矿物颗粒胶结在一起，从而形成独特的微生物沉积岩——叠层石。叠层石和珊瑚有些类似，但是珊瑚是由珊瑚建造的，而叠层石是由以蓝藻为代表的微生物建造的。

叠层石可以说是活石。那些粘在一起的微生物，如好氧异养菌、硫酸盐还原菌、硫氧化菌、发酵菌，慢慢堆成更厚的微生物垫。随着微生物垫的不断发展，生活在其中的真菌相互合作，一种细菌的代谢产物为另一种细菌提供营养，形成了地球上的第一个生态系统。

在叠层石上，每平方米大约生活着36亿个微生物。它们一层一层慢慢生长，新的不断覆盖旧的，越长数量越大。在接下来的20亿年里，以蓝藻为主的微生物不断释放氧气，最终将地球大气中的氧气含量提高到21%，为下一个更复杂的生命历史篇章奠定了基础。

叠层石纹理不仅是生长记录，也是天文信息。

像树木年轮一样，叠层石也有自己的纹理。随意切开一个叠层石，就能看到剖面上层的纹理。而这些纹理，每一层都是"Long "出来的是叠层石的生长记录。

根据科学家的研究，推测叠层石上的明暗纹理与蓝藻在叠层石上生长的趋光性有关。白天阳光充足，蓝藻对太阳光特别敏感，它们朝着光源的方向直立生长。生长过程中产生的粘液会胶结周围的矿物颗粒，从而在叠层石中形成明亮的一层。夜晚光线较弱时，蓝藻由直立转为密集匍匐分布，停止堆积，在叠层石中形成暗层。

这些明暗纹理是蓝藻生长的记录，也是昼夜和季节变化的信息。通过研究这些纹理，我们可以推断出以前的时间变化。根据对叠层石的研究，科学家发现13亿年前，地球一年大约持续546-588天，13-14个月，这些研究数据与天文观测计算的数据几乎相同。

此外，通过对10亿年前叠层石的研究，专家还发现当时的地球赤道角约为30°，明显大于现在的23° 27′，也就是说当时的地球倾角更大。结合其他结论，科学家认为，由于月球逐渐远离地球和潮汐作用对能量的消耗，地球自转速度和月球绕地球公转速度都在减慢，因此地球黄色和红色的交角在减小，变得越来越"正面"是的。

除了以上功能，叠层石还可以"制造"铁矿石。今天，在一些叠层石的表面可以看到很多红色，这都是因为铁的含量。在蓝藻繁盛的时代，海洋中有大量的铁。蓝藻通过光合作用产生氧气，铁被氧化沉积在海底。后来经过漫长的地质过程，形成了铁矿。

以前，人们从来不认为有活着的叠层石。

叠层石有着悠久的历史。地质学家在澳大利亚、北美和南非的11个地方发现了叠层石，其年龄超过25亿年。此外，在美国、西班牙、澳大利亚等地的寒武纪地层中也有发现。目前世界上最古老的叠层石化石是2016年在格陵兰岛西南部的Isua变质岩中发现的，形成于约37亿年前。

古老的叠层石非常罕见。据专家考证，叠层石在36亿至28亿年前(太古代和中太古代)还是非常罕见的。到28亿-25亿年前(新太古代之后)，叠层石的分布范围和类型逐渐丰富。到大约12.5亿年前，叠层石的繁荣达到顶峰，这一时期的叠层石几乎遍布全球七大洲。之后寒武纪迎来了生命的大爆发，叠层石的数量开始急剧减少。

科学家推测叠层石减少的原因可能是寒武纪生命大爆发后，后生动物(除原生动物以外的所有动物的总称)捕食蓝藻，蓝藻生存竞争加剧，使其数量和叠层石减少。另一种可能是海洋环境的变化，比如碳酸盐浓度的降低，也可能导致叠层石建造缓慢。

令人惊讶的是，1956年，科学家在沙克湾的哈默灵池发现了活着的现代叠层石。此后，在巴哈马的小达比岛、新西兰的弗莱尔湖、巴西的lagoaVermelha泻湖和美国的黄石国家公园都发现了新的现代叠层石。

在哈默灵池的叠层石被发现之前，人们从来不认为有活着的叠层石，而且这些叠层石还在继续生长。在哈默林池塘，连续的叠层石斑块沿着海岸蔓延，高度从几厘米到几米不等。根据研究，这里的叠层石以每年0.4毫米的速度生长，其中一些年龄在1000至1250岁之间。

沙克湾的叠层石能延续至今，是因为这片海域的特殊环境。沙克湾位于澳大利亚最西端，靠近热带。高温导致的高蒸发量，加上半封闭的海湾地形，大大增加了这片海域的盐度，以至于大部分海洋微生物都避之不及，于是这片海域就成了以蓝藻为主的微生物的天堂。它们在这里悠闲地繁衍生长，不断吐出氧气，不断建造叠层石。

在中国，想近距离观察叠层石可以去这些地方。

天津蓟县叠层石的宝库。

大约19亿到8亿年前，今天的天津地区还被海水覆盖。之后的七亿多年，海水在这里来来去去，反复进退。大约一亿年前，我经历了"燕山运动"后来蓟县地区(今天津市蓟州区)的地壳不断隆起，形成了我们今天看到的低山丘陵。几亿年过去了，天津的海陆变迁和地质演化的痕迹在蓟县得到了完整的保存。

蓟县的地层完整地呈现了中上元古界的地层面貌，在这里的地层剖面中几乎每个时期都发现了叠层石，种类多达几十种，年代从14亿年前到12亿年前。这里的叠层石非常壮观，甚至整座山都是叠层石。在这些叠层石中，至少有16属28种微生物，数量之多，打破了寒武纪之前没有生命的猜测。

在蓟县，与其珍贵相反的是，这些纹理清晰、形态各异的叠层石随意裸露在大地上，有的呈圆锥形，有的呈柱状，有的像石墙或城墙，有的形成球形突起。很难想象这些石头是经过亿万年的微生物塑造而成的。

由于叠层石丰富，天津蓟县被称为叠层石宝库。国内外博物馆和地质院校见到的叠层石标本大多来自天津蓟县。在天津自然博物馆门口，矗立着一块重19.8吨的叠层石，距今约10.5亿年，产地为蓟县。在蓟县建立了天津蓟县国家地质公园，这里保存了大量极其珍贵的地质遗迹和景观。如果你想和叠层石亲密接触，可以去公园找找。

在重庆酉阳，叠层石规模为华南之最。

在重庆酉阳后坪乡和板溪镇，分别于2016年10月和2017年2月发现大面积叠层石。据专家考证，酉阳叠层石形成于约5亿年前的寒武纪。这里的叠层石分布广泛，从北到南绵延数百公里，范围达数百平方公里。叠层石随处可见，有的还形成了非常漂亮的图案，就像盛开在石头间的花朵，被称为"世华"。这些叠层石看起来像石林，是中国南方最大的叠层石。根据叠层石的分布，当地政府还修建了"石叠花谷"5亿年前供人们观赏的景点"世华"。

山西五台山，"早期地球地质历史博物馆"

五台山地处华北腹地，地层完整，厚度数万米的滹沱群沉积地层保存完整，完美记录了地球这一阶段的演化历史，被称为"早期地球地质历史博物馆"。2008年，地质专家李在五台山考察时，发现了一块有23亿年历史的叠层石。这个叠层石直径约450厘米，高500厘米。它是中国已知最大的叠层石，球形精致完整，表面纹理清晰。五台山地层中叠层石相当丰富，在一些裸露的岩石上也有大块嵌在崖面中的。如果想近距离观察叠层石，可以去五台山的山里找找，相信会有很多收获。

西山，中国地质事业的摇篮。

北京西山是北京西部山区的总称，属于太行山余脉，包括北京市门头沟全境和房山、石景山、海淀、昌平的部分山区。这里有丰富的地质现象，可以说是中国地质事业的摇篮。自19世纪中期以来，地质学家开始对北京西山进行地质调查。北京西山几乎所有的地层中都有叠层石，比如中国北方著名的寒武纪地层剖面南口剖面，它位于北京西山，毗邻八达岭长城和十三陵。叠层石在它的地层中非常丰富。在北京，如果想找叠层石，可以去门头沟、永定谷、昌平南口等地。