露头上一块灰岩,断面是密密明暗条带,每组都向上鼓成穹顶,起伏 5–50 毫米。常被当成季节韵律层,或以为泉华沉淀。层层上拱的纹层是微生物席黏结、沉淀碳酸盐形成的叠层石,不是水动力铺出的平层。
明暗纹层同步向上拱起,是叠层石最先露出的判据
先看纹层成对:亮层富微晶方解石与黏结的碎屑,暗层富有机质与泥质,两层合为一对,厚常 1–5 毫米,单纹层可薄到 0.1–2 毫米。更要紧的是曲率——每一对纹层都随同一个穹顶同步上拱,不是各层各平。
物理沉积的韵律层是水平铺开的,沿走向能追很远,遇到砾石或障碍就尖灭、被截断;叠层石的纹层遇障碍会绕过去、把障碍包进穹顶里,继续向上叠。把标本侧过来沿层面追一段,同步上拱比颜色更能定案。
柱体分叉与侧壁下包,把生长构造同沉积层分开
柱状叠层石有清楚的柱体边界,柱径常 20–300 毫米,柱高 0.1–2 米,柱间填着碎屑灰岩。纹层在柱缘变陡、甚至向下包住侧壁,形成一圈围墙;柱体向上还会一分为二地分叉。分叉是生物生长才有的现象。
层状、穹状、锥状与柱状是常见的宏观形态,锥状多见于潮间带较强水动力处。形态受水深与沉积速率控制,同一形态能在不同时代反复出现,所以形态只能描述,不能直接拿来定年。露头追索比手标本可靠。
薄片里的有机质暗层与窗格孔,是最硬的一条
切成 0.03 毫米薄片,暗层里可见有机质薄膜与微生物丝状体的痕迹,亮层里常见被黏住的石英或碳酸盐砂粒;纹层间还常有窗格孔、鸟眼构造。暗层有机质加捕获颗粒,是生物成因最硬的证据。
滴稀酸起泡只说明是碳酸盐岩,与是不是叠层石无关。白云石化或硅化会改造纹层,硅化后细节反而更清楚。薄片里若只见均一镶嵌的方解石、明暗层消失,说明成岩改造太强,不宜再判生物成因。
韵律层、核形石与凝块石最容易混进来
季节纹泥与潮坪韵律层也呈明暗互层,但层平、延伸远、不拱起,也不分叉;钙华层层包裹,却常见孔洞与植物印痕。核形石是能滚动的球状包粒,同心层绕着核心一圈圈包,不固着生长,与原地生长的柱体不同。
凝块石没有清楚纹层,内部是凝块状组构;交错层理的细层虽倾斜,却是一组组单向斜列,不会绕穹顶同步弯曲。先找同步上拱的成对纹层,再看有无柱体分叉,两类假象基本能排除,单项判据容易出错。
关键数据
下列数值为常见范围,随环境与成岩改造变动。记录时写明纹层对厚度、柱径柱高、形态类型与围岩岩性;只写一层层弯曲的石头,事后无法复核,也难与邻区剖面的叠层石组合对比,更谈不上定年。
- 单纹层厚常 0.1–2 毫米,明暗层对厚常 1–5 毫米。
- 穹顶起伏常 5–50 毫米,柱径常 20–300 毫米,柱高 0.1–2 米。
- 核形石同心层绕核心包卷,可随水流滚动。
- 标准岩石薄片厚 0.03 毫米,可见暗层有机质与窗格孔。
- 叠层石最早见于约 3500 百万年前,元古宙 2500–539 百万年最盛。
- 寒武纪之后叠层石因后生动物扰动显著减少。
边界
重结晶把明暗层抹平,只剩块状灰岩;压实把穹顶压扁,看着像水平纹层;挤压把柱体拉长成假分叉。溶蚀与裂隙充填还会造出假纹层。单块手标本不足以确认生物成因,须在露头上追纹层的侧向连续性,追索长度以米计。
叠层石最早可追到约 3500 百万年前,元古宙 2500–539 百万年最盛,寒武纪约 539 百万年后减少。本文判断:前寒武纪碳酸盐岩对比常借叠层石形态组合,但形态受环境控制强,只宜作辅助,不能单靠它定层位。
参考文献
- 龚一鸣, 张克信 主编.《地层学基础与前沿》. 中国地质大学出版社, 2007. —— 前寒武纪叠层石与地层对比。
- 曾允孚, 夏文杰 主编.《沉积岩石学》. 地质出版社, 1986. —— 叠层石纹层与微生物席。
- Benton M.J., Harper D.A.T. Introduction to Paleobiology and the Fossil Record. Wiley-Blackwell, 2009. —— 叠层石地质延限。
- Briggs D.E.G., Crowther P.R. (eds.). Palaeobiology II. Blackwell Science, 2001. —— 微生物岩成因。