大自然中的石头是怎么变出来的？地大校园里的这些石头

大自然中的石头是怎么变出来的？地大校园里的这些石头任有福、李富强从天津蓟县采回的叠层石形成叠层石的蓝藻依靠光合作用维持生命并不断生长，在此过程中释放出氧气。随着藻类植物的繁殖和蔓延，全球海洋中叠层石大量出现，大量的氧气不断破水而出，进入大气中。此后，经历了大约40%的地球历史，在藻类植物和其他多种植物共同作用下，大气中的氧含量才逐渐接近21%。可以说，是叠层石产生的氧使地球适宜孕育更多的高等生命，它为此后的生物进化扫清了大气无氧的障碍，为生命史的下一章也是更复杂的一章铺平了道路，地球逐渐演化成宜居的生命摇篮。正因如此，形成叠层石的藻类植物被认为是地球能够进化出复杂生命的关键。只因有你，地球才变得如此生动叠层石，一种由蓝绿藻等微生物的参与下形成的微生物岩（或称生物沉积构造），通常由一系列的碳酸盐纹层堆积成各种不同的形态，而纹层的形成与藻类生长周期有关。38亿年前，地球一片荒芜，没有生命迹象。空气中几乎没有氧气，而且还充满着各种有毒的气体。在

【地大故事系列】

叠层石：写在大地上的史书

逸夫博物馆北侧的叠层石

当你来到中国地质大学逸夫博物馆北侧梅园，就能看见一块叫作“叠层石”的标本。虽然从外表很难看出它有什么特别之处，可是，你知道吗？它是地球生命演化的重要环节。正是它和其他叠层石兄弟的出现，使地球充满生机。另外，地质学家根据它竟然能推断出当时地球自转和公转的速度与现在不同。一块小小的石头蕴藏着这样的秘密，是不是激起了你的好奇心？那么接下来，记者将带您了解其中的奥秘。

只因有你，地球才变得如此生动

叠层石，一种由蓝绿藻等微生物的参与下形成的微生物岩（或称生物沉积构造），通常由一系列的碳酸盐纹层堆积成各种不同的形态，而纹层的形成与藻类生长周期有关。

38亿年前，地球一片荒芜，没有生命迹象。空气中几乎没有氧气，而且还充满着各种有毒的气体。在距今约30亿年的浅海里，开始出现一种低等的藻类生物，它们不断分泌物质，捕获水中的细小沙粒，并与它们逐渐胶合在一起。因为周围没有明显的海浪或海流，这些藻类就世世代代在一个固定地方一层叠一层向上生长，形成层叠生长的花纹，呈弧形或锥形，叠层状，故名叠层石。

形成叠层石的蓝藻依靠光合作用维持生命并不断生长，在此过程中释放出氧气。随着藻类植物的繁殖和蔓延，全球海洋中叠层石大量出现，大量的氧气不断破水而出，进入大气中。此后，经历了大约40%的地球历史，在藻类植物和其他多种植物共同作用下，大气中的氧含量才逐渐接近21%。可以说，是叠层石产生的氧使地球适宜孕育更多的高等生命，它为此后的生物进化扫清了大气无氧的障碍，为生命史的下一章也是更复杂的一章铺平了道路，地球逐渐演化成宜居的生命摇篮。正因如此，形成叠层石的藻类植物被认为是地球能够进化出复杂生命的关键。

任有福、李富强从天津蓟县采回的叠层石

叠层石有各种形状，各种大小。它们有时候看上去像巨大的花椰菜，有时候又像毛茸茸的地垫，有时候呈圆柱状。据专家介绍，叠层石通常由暗层及亮层两种层理交替组成，暗层是藻类植物死亡后的尸体和分泌物，亮层是其他沉积物质。纹层越细密，说明环境变化得越频繁，记录的信息越多。

叠层石生长在阳光可透射到的浅水区，有白天生长晚上停止的生长纹理，由此可判别其生长的“日”理；纹理每月大潮时生长慢，低潮时生长快，又可区分出“月”理；每年夏季光照足而生长快，冬季光照弱而生长慢，又可分辨出“年”理。通过不同时代叠层石显微纹理统计，可计算出亿万年前地球自转与公转的周期。据研究表明，20多亿年前地球平均每年有460多天，也就是说，当时地球自转的速度比现在快得多。

叠层石是地球上最古老的“准化石”，在全球范围内，几乎所有的元古宙碳酸盐沉积中都发现了丰富多样的叠层石，最古老的叠层石距今约35.2亿年，至今在一些海湾和湖河中的特殊环境仍有少量现代叠层石存在。

在地质学界，叠层石被用来划分、对比某一地区的地层、地理、生物，环境的演变及灭绝规律等，被海内外地质学家推崇为世界同一地质时期的“标准层型剖面”、世界罕见的“地质瑰宝”“大地的史书”。用叠层石雕刻出来的作品具有很高的艺术价值，常被作为馈赠友人的高级礼品，建筑上可用作装饰石材。

那里，曾经是一片古老的海洋

天津蓟县有世界闻名的中上元古界标准地层剖面，天津蓟县国家地质公园是我国最著名的叠层石产地，那里叠层石非常壮观，甚至整座山都是叠层石，先后发现了距今14亿至12亿年的微生物群化石，距今8亿至10亿年的藻类化石，号称为叠层石宝库。在国内外博物馆、地质院校里看到的叠层石标本，多是来自天津蓟县。据中国地质调查局天津地矿研究所的研究数据，蓟县剖面地层中发现的微生物群至少有16个属、28个种。著名地质学家李四光曾说：“在欧亚大陆同时代的地层中，蓟县剖面之佳，恐无出其右者”。

对蓟县叠层石的研究告诉我们，十多亿年前的蓟县是一片古老的海洋。从14亿年开始，蓟县纪气候炎热湿润，地壳仍然缓慢下降，有利于碳酸盐岩的大量沉积和菌藻类生物的生长。岩石组合以各种类型的碳酸盐岩为主，古地理处于滨海泻湖相，潮间带和浅海陆棚，从而形成了大量藻类化石和叠层石等生物地质遗迹。

逸夫博物馆二楼展出的叠层石

在中国地质大学逸夫博物馆二楼生命起源与演化展厅，存有6块小型叠层石，分别采自河北蓟县、北京周口店等一带，其中最古老的叠层石距今13亿年。岩石园里的这块叠层石，高3.5米、宽2.8米、厚1.7米，重达20吨，无论从重量还是体积来说，在国内自然类博物馆和高校都极为罕见，由时任馆长任有福和馆员李富强从天津蓟县采回。

据李富强介绍，这块距今12亿年的叠层石，产出于白云质灰岩中，风化面呈黄褐色、灰黑色，新鲜面呈青灰色，柱状，中间有一道大大的缝隙，曾被海水中的矿物充填，从表面可以清晰地看到层层叠叠藻类植物的图案，极具观赏性。

那么，这块叠层石又是怎样翻山越岭，从距武汉1200多公里的天津运来中国地质大学（武汉）的呢？

不远千里，只为有你

2005年4月30日，中国地质大学逸夫博物馆开馆，为观众们打开了地球46亿年沧桑巨变的宏伟画卷、地球生命38亿年进化的历史长廊。这里虽珍藏了几块由几代地质工作者采集的小型叠层石，却缺乏足够体量的叠层石，不能不说是一个遗憾。

为了找到理想的叠层石，逸夫博物馆工作人员先后多次前往天津寻求帮助。在时任天津自然博物馆馆长孙景云的帮助下，2007年初，任有福带领李富强等人，前往天津蓟县叠层石国家地质公园，表达了想找一块大的叠层石，用于师生教学科研，以培养更多的专业人才的意愿，得到公园方的高度认可。该公园派出一位工作人员，陪同寻找理想的叠层石。最后，在一个相对高度200多米的山顶上，找到了一大一小两块叠层石。

吊装叠层石

小石头好运，重达20吨的大石头，怎么运到山下呢？用一辆吊车往山下拉，无法控制石头的力度，于是，任有福等人在当地找来两辆吊车，一辆吊车用缆绳将石头捆住，慢慢往山下吊，一辆吊车在山底下缓慢地拉。就这样，费尽九牛二虎之力，终于平安将这块叠层石运到山下。在该公园工作人员的陪同下，任有福等人火速跟车赶回武汉，于2007年12月20日吊装完毕，为地大校园增添了一道靓丽的地质景观。

寒来暑往，如今的叠层石上早已没有生命的存在，唯有它那沧桑的眼神还在凝视着我们，仿佛在说：建设宜居地球不易，美丽家园且共珍惜。

（来源：中国地质大学武汉微信公众号）

【编辑：付豪】