你能想象根据一块小小的石头，就能推断出地球自转和公转的速度与现在不同吗？你能想象如果没有它的出现，地球仍将是一片荒芜吗？你能想象它有属种，却不是生物吗？
让我们带领你，走进叠层石的世界，去感受生命的神奇与永恒之美。
叠层一出万物生
叠层石，是一种由蓝绿藻等微生物的参与下形成的微生物岩（或称生物沉积构造），是地球上最古老的“准化石”，在全球范围内，几乎所有的元古宙碳酸盐沉积中都发现了丰富多样的叠层石，最古老的叠层石距今约35.2亿年。
38亿年前，地球上一片荒芜，地球的大气层非常稀薄，空气中几乎没有氧气，而且还充满着各种有毒的气体。太阳光线昏暗，地球的旋转速度非常快，因而白天很短，黑夜却漫漫无止境。在距今约30亿年的浅海里，开始出现一种低等的藻类生物，它们不断分泌物质，捕获水中的细小沙粒，并与它们逐渐胶合在一起，如藤蔓般纠缠。因为周围没有明显的海浪或海流，这些藻类就世世代代在一个固定地方一层叠一层向上生长，形成层叠生长的花纹，故名叠层石。形成叠层石的蓝藻依靠光合作用维持生命并不断生长，在此过程中释放出氧气。随着藻类植物的繁殖和蔓延，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”成各种形态的叠层石。大量的氧气不断破水而出，进入大气中。此后，经历了大约40%的地球历史，在藻类植物和其他多种植物共同作用下，大气中的氧含量才逐渐接近21%。可以说，是叠层石产生的氧使地球适宜孕育更多的高等生命，它为此后的生物进化扫清了大气无氧的障碍，为生命史的下一章，也是更复杂的一章铺平了道路，地球逐渐演化成宜居的生命摇篮。正因如此，形成叠层石的藻类植物被认为是地球能够进化出复杂生命的关键，使地球慢慢变成了一个勃勃生机、万物竞发的星球。
不是生物却有学名的奇特石头
拟锥叠层石，现保存于中国地质大学逸夫博物馆
米亚尔叠层石，现保存于中国地质大学逸夫博物馆
米亚尔叠层石，现保存于中国地质大学逸夫博物馆
在漫长地质历史中，叠层石的生长受到光照条件、水动力、氧化还原条件、盐度、营养盐和温度等各种非生物因素影响，形成了丰富多彩的形态。它们有时候看上去像巨大的花椰菜，有时候又像毛茸茸的地垫，有时候呈水平层状、球状、瘤状或圆柱状，有的长得像一堵墙，有的可以长出像树枝一样的分叉。最小的只有一个绿豆那么大，最大的则可以长到数米高。据不完全统计，迄今为止，全世界已经描述的叠层石大约有330个属，将近1500个种。
叠层石虽然不是生物，但是每一种叠层石都有一个符合生物双名法的学名。1890年，美国地质学家马修首次使用生物学的双名法，命名了一个北美地区元古宙（25亿年～5.4亿年）的分叉叠层石，从此以后叠层石变得像其他的化石一样，可以用来确定地质年代，也可以用来推测古生态环境。叠层石通常由暗层及亮层两种层理交替组成，暗层是藻类植物死亡后的尸体和分泌物，亮层是其他沉积物质。纹层的形成与藻类生长周期有关，纹层越细密，说明环境变化得越频繁，记录的信息越多。叠层石生长在阳光可透射到的浅水区，有白天生长晚上停止的生长纹理，由此可判别其生长的“日”理；纹理每月大潮时生长慢，低潮时生长快，又可区分出“月”理；每年夏季光照足而生长快，冬季光照弱而生长慢，又可分辨出“年”理。通过不同时代叠层石显微纹理统计，可计算出亿万年前地球自转与公转的周期。据研究表明，20多亿年前地球平均每年有460多天，也就是说，当时地球自转的速度比现在快得多。在地质学界，叠层石被用来划分、对比某一地区的地层、地理、生物，环境的演变及灭绝规律等，被海内外地质学家推崇为世界同一地质时期的“标准层型剖面”、世界罕见的“地质瑰宝”“大地的史书”。
叠层宝库的生长环境
天津蓟县国家地质公园是我国最著名的叠层石产地，那里叠层石非常壮观，甚至整座山都是叠层石，先后发现了距今14亿至12亿年的微生物群化石，距今8亿至10亿年的藻类化石，被称为叠层石宝库。在国内外博物馆、地质院校里看到的叠层石标本，多是来自天津蓟州区。据中国地质调查局天津地矿研究所的研究数据，蓟县剖面地层中发现的微生物群至少有16个属、28个种。著名地质学家李四光曾说：“在欧亚大陆同时代的地层中，蓟县剖面之佳，恐无出其右者”。
对蓟县叠层石的研究告诉我们，十多亿年前的蓟县是一片古老的海洋。从14亿年开始，蓟县纪气候炎热湿润，地壳仍然缓慢下降，有利于碳酸盐岩的大量沉积和菌藻类生物的生长。岩石组合以各种类型的碳酸盐岩为主，古地理处于滨海潟湖相，潮间带和浅海陆棚，从而形成了大量藻类化石和叠层石等生物地质遗迹。
蓟县叠层石，现保存于中国地质大学逸夫博物馆西侧
蓟县叠层石，现保存于中国地质大学逸夫博物馆
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。这些正在生长着的叠层石看起来和几十亿年前那些已然变成岩石的同类，并没有什么太大的区别。怎么样，神奇吧？
（地球科普2025年2月5日 作者：徐燕 李富强）
