宏观藻类化石及其相关的“前寒武纪谜”:对天津蓟县剖面中元古代早期高于庄组第三段中一些现象的思考

在漫长的前寒武纪,存在若干谜一样的问题,如叠层石的生长机理、臼齿状构造的成因、白云岩的形成机制和宏观藻类化石的生物学属性及其分类归属等。宏观藻类化石是指那些肉眼可见的低等植物化石,因为与现代藻类的亲缘关系尚未完全确定,它们的生物学属性及其分类位置还存在较多的争议,所以宏观藻类化石成为一个"前寒武纪谜"。发现于天津蓟县剖面高于庄组第三段非叠层石灰岩(均一石灰岩)中的可能的实体宏观藻类化石,与成因还存在争议的臼齿状构造共生,包括球状丘尔藻、椭球状寿县藻、带状塔乌藻和豆荚状荚藻等4种类型,尤其以前两种居多,组成一个丘尔藻-寿县藻组合;这些多为球状体的化石,曾经被认为是臼齿状构造的一种,称为"球状臼齿状构造",但是,由于这些宏观藻类化石具有规则的形态、较为明显的可能的细胞显微结构,与充填臼齿状构造的方解石微亮晶形成明显的区别,不属于臼齿状构造;而且以实体化石产出,与多年来所描述的碳质压型化石又存在较大的区别;同时,该球状化石的中心部位硅化而边部为钙化体,也明显区别于一般的钙质结核、燧石结核、凝灰岩结核和气泡构造等。这些球状实体化石,要比H.J.Hofmann所报道的加拿大麦肯齐山小达尔群(Little Dal Group)的臼齿状构造灰岩中的实体宏观藻类化石的形成时代要老得多,有可能是最为古老的实体宏观藻类化石。高于庄组臼齿状构造灰岩中的实体宏观藻类化石,成为思考若干前寒武纪谜的重要现象。

“白云岩问题”与“前寒武纪之谜”研究进展

白云岩的成因是沉积学界倍受关注的研究主题;众多的白云岩化模式可以用来解释各种成岩白云岩的成因;然而原生白云岩的成因一直是困扰沉积学界的难题,被称为“白云岩问题”。究其原因主要在于:在近地表环境的常温、常压实验条件下不能生成完美有序的白云石矿物。近年来,野外观测和实验模拟研究发现某些微生物的生命活动可导致白云石于地表常温、常压条件下发生沉淀。如硫酸盐还原细菌和产烷菌的调节作用可以克服白云石晶核形成的动力学障碍,在这些厌氧菌的参与下,白云石晶核形成和沉淀并不需要高镁离子和过饱和状态的溶液环境。这种微生物学和沉积学的结合代表了一个新的研究方向,同时也为解决“白云岩问题”带来了新希望。泥晶白云岩化作用(m imetic dolom ization)可以保留原矿物(文石或方解石)的晶形、原岩的微细组构,对解释地史时期保存原生构造的白云岩具重要的启示。“前寒武纪之谜”是指前寒武纪叠层石中缺乏钙化蓝细菌化石的现象。参与碳酸盐岩叠层石建造的微生物群组成可能随着地质历史的演化发生变化,蓝细菌在显生宙的叠层石建造过程中起主导作用,细胞体积更小的真细菌很可能是参与前寒武纪叠层石建造的主要微生物。