叠层石

叠层石，是生物成因的沉积岩，由沉积物颗粒的捕获和结合或溶解物质的沉淀形成，是由于生长和代谢的结果水体中的微生物。 它们大多是分层的，通常由非常精细的分层石灰石组成。 叠层石的内部结构不同：平整，层数均匀，层数向上弯曲，数个弯曲的层数并排包裹（柱状）。 有些让人想起花椰菜，它们的块茎、柱状或波浪层的壳状结构。

大多数已知最古老的化石都是叠层石，它们可能提供关于生命如何从非常简单的形式进化到更复杂的形式的线索。

叠层石形成的先决条件是生物膜，它由微生物（微生物垫）组成。 在最近的一层石中，1-10 毫米厚的生物膜通常由嵌入微生物产生的粘液（多糖和其他生物聚合物）基质中的异养细菌基层和主要光养微生物的上层组成，相关异养菌比例较低。 生物聚合物在结合沉积物颗粒方面起着关键作用。

大多数叠层石都是由石灰石制成的。 这是由沉淀形成的。 前提一般是钙离子和碳酸氢根离子浓度高的海水。 通过微生物对二氧化碳 (CO2) 的强烈同化作用，环境变得碱性，因此碳酸的解离平衡向有利于碳酸根离子的方向移动。 结果，碳酸钙的溶解度降低，导致石灰沉淀。 生物膜的某些生物聚合物代表具有阴离子（带负电）原子团的结晶核，带正电的钙离子与其结合'表示通过与其光合作用相关的强烈CO 2 同化而钙化。 主要是以水为还原剂，还原CO2生成氧气（O2）的有氧光合作用，也有部分以硫化氢（H2S）为还原剂，生成硫（S）或硫酸盐的无氧光合作用（ SO4）。

结合沉积物和/或沉淀的石灰的积累捕获并覆盖生物膜的微生物。 然而，它们通过长度增长或倍增不断向上生长，使基部的生物膜变得不活跃而死亡，但仍继续向上生长。 这导致叠层石的高度增加。 分层的原因可能多种多样且尚未完全了解。 可能的原因包括：日照节律、间歇性沉积物输入、水化学成分的季节性变化、生物膜生物群落的变化。 对增长率知之甚少。 哈梅林池中最近的一层石（见下文）每年增长约 0.3 毫米。

层石只有在其形成所必需的生物膜没有被其他生物吃掉的情况下才能发展。 前寒武纪的叠层石就是这种情况，因为没有这种生物。 因此有许多来自前寒武纪的叠层石； 在较年轻的化石和最近的化石中，这种情况曾经并且只是在对其他生物不利的环境中，例如高盐度。

叠层石的出现 - 连同带状铁矿石的出现 - 被视为分子氧（双氧，O2）通过含氧光合作用发生的迹象，即通过光驱动将二氧化碳还原为有机物质水作为还原剂，被氧化成分子氧。 在这种情况下，假设作为含氧光养生物的蓝藻主要在叠层石上定殖。

该观点基于以下论点：

• 在地球演化之初，水中的铁完全是二价铁（如 Fe 离子），并被分子氧氧化成三价铁。 三价铁沉积物，例如含赤铁矿和磁铁矿的带状铁矿石，假设它们在形成时存在分子氧。
• 在地球发展初期，分子氧仅以低浓度存在（通过光解由水形成），不足以氧化二价铁。
• 层状石是生物形成的。 类似于最近形成的层石 ，化石层石也将由含有氧光合蓝藻作为特征成分的生物群落组成。 层石因此表明生物分子氧的形成。
• 在古代化石叠层石中发现了微生物的遗迹，这些微生物可能起源于类似于现代蓝藻的生物体。