微生物岩在地质历史时期的研究

微生物岩在地质历史时期的研究
摘要地质历史时期微生物记录了各个圈层的大量历史信息，很大一部分以微生物岩的形式保存下来。

本文概述了微生物岩的定义、成因和分类，重点讲述了微生物岩在地质历史转折期的分布特征，微生物的繁盛可能与多细胞生物的绝灭导致生存竞争的减少有关，同时对微生物研究有助于推动生物绝灭机制的探讨以及人类对现代生物危机一定警示。

关键词微生物岩；绝灭事件；地质转折期
0 引言
在地质历史时期地球上大部分表面积被海水所覆盖，因而大量发育海相地层。

其中微生物岩在前寒武纪地层中大量发育，进入显生宙地层后海相记录也远远大于陆相记录。

例如从泥盆纪末期的弗拉斯阶到法门阶再到石炭纪的迪南统，一系列集群灭绝之后，真正的骨架礁构造有机体显著地消失，而非骨架的泥质为主的建造（泥丘）在这段地质历史间隔中间很普遍，对这些泥丘的研究就认为微生物的活动在其中发挥了非常重要的作用。

显然研究微生物的地质历史记录有助于我们了解地球的演化、生物多样性、古环境和古气候变迁以及地质转折期的生物绝灭事件。

1 微生物岩概述
1.1 定义
微生物岩就是指由深海微生物群落和碎屑或者化学沉积物相互作用形成的一类岩石，主要包括微生物碳酸盐、磷块岩、硅质岩、铁质岩等众多类型，但各个地史时期主导类型并不一样，因微生物碳酸岩研究的程度最深，下文主要以其进行阐述。

微生物岩并不同于一般的于生物有关的沉积物，她产出的环境并不仅仅局限于深海海域，在浅海环境和湖相沉积中也大量存在，同时它不是一般的残骸的组成，一旦形成以后，构成的主要骨架就成为二次粘结的场所。

将他们和生物岩礁以及生物层礁相区分，微生物沉积建造被命名为微生物岩丘（岩礁）或者微生物岩镜（均质岩层或岩性体）。

1.2 分类
微生物岩分类因不同而标准划分不同。

按照沉积物的组成类型可以分为钙质及碳酸岩质、磷块岩质、硅质岩以及铁质。

实际上也就是根据微生物岩的宏观构造、内部结构、底栖微生物群落与沉积物之问的作用以及微生物岩在地层中发育方式和特点可将微生物岩分为
5种类型：1）叠层石；2）核形石；3）树枝石；4）凝块石；5）隐生石。

根据微生物岩的宏观产出状态，建议用微生物岩礁和微生物岩层来与通常文献中
所用的生物礁和生物层相区别。

但不同的学者对分类方案持不同的意见，Ring 提出的方案并不包括核形石的四分方案，高建平等则认为应当保留Burne的方案，而梅冥相则赞成微生物碳酸盐岩的类型的六分方案。

1.3 形成过程
Burne认为微生物岩的形成的过程主要包括捕获和黏结碎屑沉积（形成生物粘结灰岩）、非有机钙化（形成微生物钙华）以及由生物影响的钙化（形成生物骨架灰岩）三大过程。

最后的过程可能是化学改造与光合作用相结合的产物，也可能是微生物含多糖鞘质的晶体结核作用的结果。

根据澳大利眼产出的一些现代叠层石，已出版的凝块状叠层石（以凝块状构造为特征的微生物岩）和层状叠层石区别估计显示微生物岩既不总是由球菌为主的BMC（深海微生物群落）建造，也不由菌丝为主的BMC建造。

尽管我们已经观察到现代凝块状叠层石建造的例子，在那里生物影响的碳酸岩化占主导作用；以及现在的层状叠层石建造的例子，在那里对于陆源碎屑以及季节性的沉积物的捕获和黏结作用占主导作用。

2 微生物岩的地层分布及其与生物绝灭的关系
地质历史时期微生物主要以微生物岩的形式大量的保存下来。

在元古宙时期发育大量的微生物岩，随着寒武纪生命大爆发，多细胞生命的多样化，微生物在数量和多样性上都存在明显的衰减。

晚奥陶纪生物绝灭事件后则出现了微生物繁盛的阶段，在尺寸和数量上都有所增加，其持续的时间也比较长。

随后在晚泥盆纪弗拉期-法门期之交发生了显生宙中的另外一次生物绝灭事件，使生物礁生态系中的后生骨骼动物受到严重的影响，同时期则任表现为是微生物繁盛的过程。

二叠-三叠生物大灭绝后发育大量的微生物岩，并大多数发育在浅水环境中，。

由上可见在每次生物绝灭事件之后微生物岩都陆续出现，显然微生物岩的出现与重大地质历史转折事件是密不可分的，因二叠-三叠微生物岩是国内外研究的热点，下面主要以二叠-三叠之交的绝灭事件来进行探讨。

越来越多的研究表明二叠-三叠钙质微生物岩在全球广泛分布，并大部分都发育于低纬度的浅水海洋环境，向深水区很快歼灭，并且大多数位于二叠-三叠界线之后。

这充分说明微生物岩在不仅在空间上具有广泛性，而且具有等时性。

在我国华南地区，Lehrmann于1999年就报道了钙质微生物层，相继在川东、广西太平发现类似的沉积建造。

王永标等在鄂东南报道的微生物岩产在二叠-三叠界线之上，同时Palaeofusulina sp等也在钙质微生物岩中发现了Hindeodus parvus 化石，即处于界线处。

Xie等同过对GSSP煤山剖面生物标志化合物的检测发现多细胞生物大量减少的同时蓝细菌则是繁盛的，继而结合同位素的指标提出两幕式的观点，这一观点现被很多学者所采用。

Kershaw通过对我国华南PT界线微生物岩的研究提出海平面处于上升的阶段，这和大部分学者得出的结果相符合。

由大量的实例可以看出微生物的繁盛很有可能和多细胞生命的减少有关，但具体机制探讨的任不深入。

3 结论
微生物岩在地质记录中广泛分布，尤其是在地质转折期微生物岩记录了很多重要的信息，在其期间微生物岩的繁盛是地球环境急剧突变的时期，也是环境修复调整的时期，通过对微生物组成结构、成因分析以及和生物绝灭事件联系起来的研究分析必然对了解地质历史转折期生命与环境的协同演化有着重要的意义，是再造古地理古气候的重要线索，是了解不同圈层相互作用的良好载体，同时对于现代生物多样性危机导致微生物岩的繁盛对于我们重新思考人类和生态之间的平衡有一定的启示。

参考文献
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[2]高建平，朱士兴.晋东北地区寒武系微生物岩及其与沉积环境的关系[J].微体古生物学报，1998.
[3]戴永定，陈孟莪，王尧.微生物岩研究的发展与展望[J].地球科学进展，1996，11(2)：209-215.。