关于叠层石

关于叠层石

叠层石一词早在20世纪初，就出现在地质文献中。目前为止对它的定义、归属、分类及命名，都存在着一些含混与不严密的地方。

1. 叠层石的定义

地质辞典(三)提到:“叠层石:atromatolite泛指主要由蓝藻本身及其生命活动遗迹所形成的综合结构物，常在灰岩、白云岩中形成同心状的叠层构造，故名‘叠层石’……叠层石均系由向上凸起的基本层叠覆而成的叠层体……叠层体分叉或不分叉，分叉类型又可分为假分叉及真分叉两种。假分叉所产生的新柱体(子柱体)彼此平行，其总宽度等于原柱体(母柱体)。真分叉所产生的新柱体(子柱体)彼此平行或不平行，其总宽度不等于原柱体(母柱体)，又可分为树枝式分叉、树干式分叉、指状分叉等……叠层体或柱体(即叠层体之一部分)的外表有时为泥质、钙质的覆盖物(包裹物)所包裹，其表面光滑或具环脊、疙瘩(瘤)、檐等体饰。在其横切面上可看到基本层的形态、厚度、生长关系等……”。^［5］如图3-1所示。

［美］H.布拉特等(1978)提到:“叠层石是呈头状的纹理构造，在碳酸盐岩中很常见。藻类叠层石在古代岩层中很常见，早已引起人们的重视……在这种构造中，只能看到纹理状的碳酸盐沉积。这种纹理通常与构造的轮廓一致，或在每个球形头的边缘终止。每个纹理层似乎是在构造的顶部较厚，并披盖每个球形头的边缘。”^［14］

刘宝珺等(1980)提到:“叠层构造特征的是叠层石……形成两种基本层:富藻纹层，又称基本暗带，较薄(0.1mm±);富屑纹层，又称贫藻纹层或基本亮带，较厚……叠层构造由这二种纹层交替组成，并产生向上突起的纹理。有时在基本层内还有藻间孔隙，被亮晶或微晶—亮晶充填。”^［17］

J.D.米利曼等提到:“洛根等认为:藻叠层石是层纹状构造，由细粒砂、粉砂和粘土粒级的沉积物组成，是由藻膜陷捕和粘结碎屑沉积质点而形成。”^［35］

朱士兴等提到:“叠层石一词出现于地质文献中，始于1908年(E.Kalkowsky)，原指具有多少近似平面状生物成因细纹层构造的大块岩石(masses of limestone)，后来，Walcott(1914)，也包括Crabau，则认为它是生物的实体化石。直到20世纪70年代，由S.M.Awramik和L.Margulis从新定义为:‘以蓝藻为主的微生物，通过生长和代谢活动而吸收、沉淀矿物质，或捕获矿物颗粒所形成的生物沉积构造’(见Walter，1976)。显然，它是侧重于成因解释的定义。但是，根据近70年的实践，对叠层石一词的理解或应用，并未取得一致意见，有些地质学家强调它是一种特定的生物岩;有些地质学家则专指特定的岩石构造;还有些地质学家更建议了许多其他术语，从而说明已提出的叠层石定义(见Walter，1976)，并不严密，尚多含混之处。”^［36］

贵州科学院、贵州工学院、贵州师范大学(1995)，曾就各家相关叠层石的阐述内容，提出了:“以上各家对叠层石所下的定义中，可以看出它们……存在着较大的不同点，但也存在着许多相同点。最大的不同点在于:是将叠层石归属于沉积岩中的一种岩石(或岩体)呢还是归属于沉积岩岩石或岩体中的一种生物成因构造问题……各家较为一致的是……成岩后显现出明暗相间的纹层。个体形态上具有各种不同的形态。”这样的归纳。

笔者认为目前这种对“叠层石”不严密、含混的描述及归属，从严谨的科学态度出发，有必要给予其应有的确切归属及明确的定义。

2. 叠层石的成因

地质辞典(三)提到:“叠层石……在保存好的情况下，切片后在显微镜下观察，可见到藻类细胞构造……细胞体周围或相邻细胞体之间为细胞体分泌的粘液质所形成的粘液鞘，其中有时夹有当时因分泌气体而保存的气泡腔……由于叠层石既包括藻类本身残余的微体构造，又包括其生命活动的遗迹，因此，对叠层石的研究也形成两个不同的方向，一是主要研究其外部形态、基本层特征和分叉类型等，一是着重研究微体结构和细胞形态等……”。^［5］

［美］H.布拉特等提到:“……以前都把这种(叠层石)构造当作生物成因的，尽管在它们中间并没有保存生物骨骼……还常看到某一纹理层在披盖球形头的边缘时，很像是以一定的角度沉积而成的，但这并不是沉积物的静止角。这一现象提供了成因的线索。沉积物沉积到粘性的有机质表面上，这种有机质表面就粘结住这些颗粒，就像捕蝇纸粘苍蝇一样。在以后的沉积作用中，这一有机席垫就分解了，从而只剩下纹理状的沉积物。在大多数的藻类叠层石的形成中起积极作用的有机膜，可能是丝状的、单细胞绿藻(Chlorophyta)和蓝绿藻(Cyanophya)的复合体。”^［14］

刘宝珺等(1980)提到:“……叠层石。它是由蓝绿藻细胞丝状体分泌的粘液，将细屑物质粘结再变硬而成。它的生物由于季节变化而形成两种基本纹层……富藻纹层又称基本暗带……在藻类繁殖季节，沉积物中藻体多，有机质高，色暗，主要由泥晶碳酸盐矿物组成。富屑纹层又称贫藻纹层或基本亮带……在藻体眠季节，沉积物中藻体少，有机质少，色浅。碳酸盐沉积多，为亮晶方解石(或白云石)和微屑及少数粉屑，藻屑。”^［17］

J.D.米利曼等提到:“布莱克(1933)对(叠层石)这种纹层提出了三种可能的成因解释:①与沉积作用相关的藻丝体生长的韵律性变化;②藻类种属的交替;③藻丝体之间矿物质点的沉积层纹……叠层石增长显然是分两步实现的。第一步，藻类丝状体向上生长，陷捕并粘结堆积在藻丛上的沉积物。接着第二步，加上水平生长层(常为不同的藻类种属)。这样两纹层之间间隔的时间长短极大地取决于周围的环境和涉及的藻类种属……蒙蒂(1965)和格贝莱因(1969)发现，在潮下环境每天都能形成叠层，控制因素显然是对阳光的利用。绝大部分向上生长是在白天发生，此时裂须藻Schizothrixcalcicola增长多达1mm在夜晚，颤藻Oscillaatoria submembracea生长缓慢，增长一水平薄层，结果组成一对层纹。格贝莱因作过计算，如果这样的增长速度保持下去，则一个月内就能形成2至3cm厚的叠层石。然而，蒙蒂(1967)指出，这样的构造不一定是连续增长的，所以裂须藻Schizothrix藻丛内微层的数目只会得出最小年龄值。”^［35］

朱士兴等提到:构成藻席的主要藻类是蓝藻门的颤藻目中的8个属、色球藻目中的4个属。硅藻门的6个属以及少数绿藻、红藻等。^［36］

贵州科学院、贵州工学院、贵州师范大学(1995)，在各家对叠层石成因论述的基础上进行了概括，提出:“较为一致的认为:①生物成因的。并进一步指出是蓝藻(又称蓝绿藻、蓝细菌)或绿藻等生物本身或其生命活动遗迹所形成;②原地生长的活体，粘结、捕获或吸附一些矿物颗粒或溶液(如碳酸钙等)经沉积、成岩作用所形成……”。

以上论述表明:叠层石的成因是生物沉积作用形成的，参与建造的生物主要为蓝藻。而蓝藻所具有的粘结、捕获或吸附矿物颗粒或溶液的习性，是形成叠层石的原因。

3. “叠层石”的归属

关于叠层石，目前存在三个不太确切的问题。首先，“叠层石”这一术语，在岩石学上是一种构造名称还是一种岩石名称?其次，由于叠层石定义指向的不确定性，给它的命名也带来了不确定性。因为在沉积岩中，具有由蓝藻本身及其生命活动遗迹，形成明暗相间亮带及暗带特征的岩石分布范围较广。它不仅在碳酸盐岩中有广泛的分布，在硅质岩、铁质岩、磷质岩、蒸发岩……中也有分布。而它的产出形态也有柱状、丘状、层状、球状……等多种不同的形态。再有，就“叠层石”这一名称而言，更像是矿物名称。如方解石、白云石、蒙脱石、伊利石、橄榄石、辉石等等。这样在命名和归属上就可能带来混淆及不确定性。因此有必要对它的归属及命名进行梳理及确定。

沉积岩石学中，与“叠层石”这一术语密切相关，并列使用的还有另一术语———“叠层构造”。这一现象已存在相当长的时间，人们在使用时也常常有意识地，将“叠层构造”偏重于沉积构造方面的描述，将“叠层石”偏重于岩石名称方面的描述。但并没有在相关文献，或相关专业词语中，给予明确的区分与界定。

贵州科学院、贵州工学院、贵州师范大学(1995)在叙述、归纳了相关“叠层石”的特征、成因、结构、构造、形态后提出:因为“‘沉积岩的结构，是指组成沉积岩岩石颗粒的大小、形状及其相互之间的组合关系’而‘沉积岩的构造，是指沉积岩的各个组成部分的空间分布和排列方式’。叠层石亮带与暗带的明暗相间的明暗带形成的丘状、板状、连续状、断续状等等特征，无一不是反映其组成部分的空间分布和排列方式。所以笔者认为，应该将叠层石所特有的这种叠层构造，作为沉积岩的一种具有成因意义的特定构造———构造名称。而将具有叠层构造的岩石就直接称为叠层石———岩石名称。”

基于上述的不严密、多含混的情况，笔者认为，有必要对“叠层构造”和“叠层石”两个术语，进行定义和应用范围的界定。建议将叠层构造界定为:“指原地生长的蓝藻藻丝体或其生命遗迹形成的，具明暗相间纹层，并相互叠加的沉积构造。其岩石形态，可以是水平状、丘状、圆(或椭圆)状、柱状、枝状的等等。这种构造在偏光显微镜透射光或反射光下，石化或重结晶作用较弱时，可见到蓝藻的丝状体或石化后的丝状物。石化或重结晶作用较强时，残余结构不复存在，正交偏光下可见条状或柱状消光位。”关于“叠层石”，建议将其归属到岩石名称的范畴。定义为:“指沉积岩中具叠层状构造的一类岩石。”并可以将岩石的沉积环境、矿物成分、个体形态等，参与岩石的命名。