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。

臼齿构造主要成因模式及时空分布意义

在综述臼齿碳酸盐岩成因研究历程和国内外最新研究成果的基础上,总结评述了6种主要的臼齿构造成因模式,其核心问题是在元古代正常潮下浅海环境中构建成岩作用早期臼齿构造裂缝形成及等粒微亮晶方解石快速沉淀充填的物理、化学及微生物条件。其中,气泡扩张裂缝模式、微生物-地球化学模式和同沉积地震脱水模式等具有一定的代表性。臼齿构造多产出于正常浅海潮下环境,并且呈幕式特点产出于前寒武纪地层记录中,其时空发育特点似乎表明与叠层石发育的不相容性。臼齿碳酸盐岩在中新元古代集中发育的事实可能反映了有利的物理、化学和生物条件在地质历史上的唯一结合。理清臼齿构造成因问题是认识前寒武纪复杂的碳酸盐岩世界的重要线索。