树枝状微生物岩之谜和2亿5千万年前的蓝藻赤潮化石记录 _蓝藻

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图1 树枝状岩石露头照片（A、B、D）和薄片照片（C）
【树枝状微生物岩之谜和2亿5千万年前的蓝藻赤潮化石记录】

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图2 树枝状和斑点状微生物岩中的微囊藻模铸化石，呈树枝状以及各种不规则形状

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图3 现代微囊藻的群体，呈树枝状等各种不规则形态
据中国科学院地质与地球物理研究所：江河湖海中微生物过度繁盛造成水体变绿、发臭的现象，叫做赤潮或水华。赤潮的发生往往与环境污染造成的水体富营养化有关。赤潮生物常常分泌对其它生物有害、甚至致命的毒素，如某种蓝藻分泌的毒素污染饮用水后，可致人罹患肝癌。因此赤潮已经成为一种世界公害。科学家已经发现，2亿5千万年前地球上曾经发生了一次神秘的灾难事件，导致地球上95%以上的生物物种突然集体绝灭了。与这次神秘事件相伴的是，中国华南浅海地区普遍形成了一层厚达数米的树枝状的奇特岩石。
1999年英国学者Kershaw在国际知名的Palaeogeography Palaeoclimatology Palaeoecology杂志上首次报道了重庆北碚老龙洞二叠系-三叠系界线地层附近的树枝状岩石。他们认为，树枝状岩石与微生物参与成因的树枝状泉华有形态上的相似性，因而可能是微生物岩。2003年，日本学者Ezaki与北京大学刘建波教授撰文提出，树枝状岩石是由微生物参与形成的凝块石构成的，因而确定属于微生物岩。此后中外学者围绕这种神秘的岩石开展了长达十多年的研究。截至2012年，发表的文章提出了如下几种观点：（1）日本与北大学者认为是小球状构造形成的凝块石构成了微生物岩，但未能确定小球状构造到底为何物；（2）英国学者Kershaw等认为树枝状岩石是由类似于肾形藻的某种生物构成的凝块石组成的；（3）美国学者Lehrmann等认为树枝状岩石是与肾形藻类似的生物构成的生物礁；（4）中国地质大学王永标教授发现树枝状岩石之下还有组成相似的斑点状岩石，他认为都是微生物成因的。
地质地球所油气资源研究室吴亚生副研究员等人曾对重庆北碚、江西修水等4个剖面的微生物岩进行细致观察，确定微生物岩不只是呈树枝状，还呈斑点状、网状等构造（图1）。他们通过古生物学、沉积学与成岩作用综合研究，确定是某种菌落化石以及成岩作用共同控制了这几种特殊微生物岩构造的形成。在菌落化石密集的地方有许多生物体降解消失之后留下的孔洞，成岩流体在这些孔洞中形成粗的方解石胶结物。粗晶体的方解石吸收更多的光线，因而在露头上呈暗色。化石稀少的地方，形成斑点状构造；化石密集的地方，形成树枝状和网状构造。这一认识2007年曾经发表在《岩石学报》上。
2012-2013年，吴亚生等人对重庆北碚、江西修水等4个剖面的微生物岩开展了重新研究，并且与中科院水生所虞功亮等人以及欧洲现代蓝藻的专家开展合作研究与交流，最终确定此前认为的菌落化石是蓝藻微囊藻留下的模铸化石（图2）。微囊藻（图3）与水体富营养化有关，在现今的江河湖泊中常常爆发形成水华，严重污染水体和环境。他们认为，二叠纪末生物大灭绝之后，地球上植被遭到彻底破坏，沿海地区海水严重富营养化，加之气候异常炎热，引发了微囊藻在沿海表层水的爆发，充满水体表面，形成赤潮。当水体中营养耗尽之后，微囊藻群体沉入水底，被沉积物掩埋。法国人研究发现，现代微囊藻胶鞘可以在沉积物中长达14年不腐烂。由于微囊藻胶鞘具有不易降解的特性，早期胶结作用能够在微囊藻胶鞘腐烂之前发生。微囊藻腐烂之后留下的孔洞被多期的胶结物充填，形成了今天我们所见到的模铸化石。大的现生微囊藻群体往往呈树枝状。所以，微囊藻化石稀少的地方，岩石呈斑点状；微囊藻化石密集的地方，岩石呈网状或者树枝状。