疊層石

疊層石，是生物成因的沉積巖，由沉積物顆粒的捕獲和結合或溶解物質的沉淀形成，是由于生長和代謝的結果水體中的微生物。 它們大多是分層的，通常由非常精細的分層石灰石組成。 疊層石的內部結構不同：平整，層數均勻，層數向上彎曲，數個彎曲的層數并排包裹（柱狀）。 有些讓人想起花椰菜，它們的塊莖、柱狀或波浪層的殼狀結構。

大多數已知最古老的化石都是疊層石，它們可能提供關于生命如何從非常簡單的形式進化到更復雜的形式的線索。

疊層石形成的先決條件是生物膜，它由微生物（微生物墊）組成。 在最近的一層石中，1-10 毫米厚的生物膜通常由嵌入微生物產生的粘液（多糖和其他生物聚合物）基質中的異養細菌基層和主要光養微生物的上層組成，相關異養菌比例較低。 生物聚合物在結合沉積物顆粒方面起著關鍵作用。

大多數疊層石都是由石灰石制成的。 這是由沉淀形成的。 前提一般是鈣離子和碳酸氫根離子濃度高的海水。 通過微生物對二氧化碳 (CO2) 的強烈同化作用，環境變得堿性，因此碳酸的解離平衡向有利于碳酸根離子的方向移動。 結果，碳酸鈣的溶解度降低，導致石灰沉淀。 生物膜的某些生物聚合物代表具有陰離子（帶負電）原子團的結晶核，帶正電的鈣離子與其結合'表示通過與其光合作用相關的強烈CO 2 同化而鈣化。 主要是以水為還原劑，還原CO2生成氧氣（O2）的有氧光合作用，也有部分以硫化氫（H2S）為還原劑，生成硫（S）或硫酸鹽的無氧光合作用（ SO4）。

結合沉積物和/或沉淀的石灰的積累捕獲并覆蓋生物膜的微生物。 然而，它們通過長度增長或倍增不斷向上生長，使基部的生物膜變得不活躍而死亡，但仍繼續向上生長。 這導致疊層石的高度增加。 分層的原因可能多種多樣且尚未完全了解。 可能的原因包括：日照節律、間歇性沉積物輸入、水化學成分的季節性變化、生物膜生物群落的變化。 對增長率知之甚少。 哈梅林池中最近的一層石（見下文）每年增長約 0.3 毫米。

層石只有在其形成所必需的生物膜沒有被其他生物吃掉的情況下才能發展。 前寒武紀的疊層石就是這種情況，因為沒有這種生物。 因此有許多來自前寒武紀的疊層石； 在較年輕的化石和最近的化石中，這種情況曾經并且只是在對其他生物不利的環境中，例如高鹽度。

疊層石的出現 - 連同帶狀鐵礦石的出現 - 被視為分子氧（雙氧，O2）通過含氧光合作用發生的跡象，即通過光驅動將二氧化碳還原為有機物質水作為還原劑，被氧化成分子氧。 在這種情況下，假設作為含氧光養生物的藍藻主要在疊層石上定殖。

該觀點基于以下論點：

• 在地球演化之初，水中的鐵完全是二價鐵（如 Fe 離子），并被分子氧氧化成三價鐵。 三價鐵沉積物，例如含赤鐵礦和磁鐵礦的帶狀鐵礦石，假設它們在形成時存在分子氧。
• 在地球發展初期，分子氧僅以低濃度存在（通過光解由水形成），不足以氧化二價鐵。
• 層狀石是生物形成的。 類似于最近形成的層石 ，化石層石也將由含有氧光合藍藻作為特征成分的生物群落組成。 層石因此表明生物分子氧的形成。
• 在古代化石疊層石中發現了微生物的遺跡，這些微生物可能起源于類似于現代藍藻的生物體。