地球早期生命演化过程中,叠层石-微生物席生态系统主宰地球海洋近30亿年。叠层石是蓝细菌等底栖微生物活动与沉积相互作用、结合而成的一种特殊原生纹层状生物沉积构造,其中记录了大量的微生物、环境、地球化学和地球物理等方面的信息。叠层石的生长受到很多条件的制约,能够有效反映生长时期的沉积环境和条件,因此叠层石是一种研究古环境和古气候的重要"指示器"。豫西寒武系叠层石主要分布在华北地层区的渑池-登封小区,以登封关口为主要观察剖面,辅以渑池任村剖面,上述剖面寒武纪地层发育连续,微生物碳酸盐岩丰富。近年来,作者等在上述剖面发现18层叠层石,在分析叠层石沉积特征及其环境变迁的基础上,结合伴生沉积构造,从外因和内因两个方面,分析了小丛状、柱-半球-缓波状、小柱状、不规则小柱状和围绕竹叶状砾屑生长的叠层石等5种类型叠层石的成因。小丛状叠层石整体宏观形态明显,单个不清晰,上下直径变宽成小柱状,间隙填充物呈方格网状,岩性变化较大,见浅水或潮上带标志物;显微镜下见微晶方解石和方解石缝隙中似黑色有机质。可见,小丛状叠层石生长在潮上带,为坚硬底质上生长的Renalcis,微生物席的钙化以微生物和胞外聚合物自身钙化的方式为主,同时通过微生物及胞外聚合物的捕获、吸附等形成细小明暗纹层。柱状、半球状和缓波状叠层石常出露在同一层位,沉积环境比较接近。柱状和半球状叠层石岩性为含核形石、砾屑和生物碎屑灰岩,围岩中常见核形石、砾屑和生物碎屑等;缓波状叠层石岩性主要为泥灰岩或灰岩,围岩中见泥质条带或水平竹叶状砾屑。显微镜下特征主要表现为两类:(1)叠层石中包含生物碎屑时,明暗纹层不规则,见围绕生物碎屑周围发育大量的大块亮晶方解石;(2)叠层石中无生物碎屑时,明暗纹层较规则,颗粒较细。可见,该类型叠层石主要生长在潮间带,基底多为竹叶状砾屑等,暗层中微生物为松散的蜂窝状Renalcis组成,明纹层中见少量Renalcis,通过微生物席对颗粒物的捕获、吸附等作用,以及自身钙化形成明暗纹层。小柱状叠层石岩性为含泥晶或石盐、石膏假晶的泥灰岩或灰岩,多与泥质条带相伴生;显微镜下,明层中见均匀的微生物团块,暗层中见生物碎屑,颗粒物较细,有丝状微生物化石。可见,小柱状叠层石生长在潮间带顶部或潮上带下部,底质为松软的泥或含少量小砾石的灰泥,Girvanella生长为直立或成格网状,还原环境下,以微生物和胞外聚合物自身钙化形成灰泥的钙化方式为主;在潮间带上部生长成团状或匍匐席状,微生物席的钙化以物理吸附和捕获为主,化学钙化为辅。不规则小柱状叠层石宏观形态不明显,底质为竹叶状砾屑灰岩,间隙充填为凝块岩或一定量的鲕粒;显微镜下见大量丝状蓝细菌化石,多为平铺状。可见,该类型叠层石主要生长在水体较深的潮下带,基底多为竹叶状砾屑,说明在风暴过后的相对平静期,Girvanella大量繁殖生长形成微生物席,以微生物和胞外聚合物自身钙化的化学钙化为主,物理钙化为辅。围绕竹叶状砾屑生长的叠层石比较独特,竹叶状砾屑主要为泥灰岩,多呈近水平状,叠层石形态受竹叶状砾屑外形影响较大,围绕砾屑表面生长,两端稍尖,上方多为小半球状。表明强水动力条件使竹叶状砾屑长期悬浮在水中,但水动力又不足以把大块的竹叶状泥灰岩打碎,在其围岩中常见大小不等的竹叶状砾屑,磨圆度差别大,可见,此类型的叠层石主要生长在潮间带中下部,应为竹叶状砾屑漂浮在富含微生物的水体之中,大量微生物附着在砾屑之上并围绕其生长,微生物应为Renalcis,钙化方式应为微生物和EPS的捕获、吸附占优的物理钙化为主。叠层石的不同沉积类型,是沉积时期外因和内因共同作用的结果,外因主要包括沉积底质、水动力条件、水体化学条件、水体含泥量以及后生动物的影响等;内因主要为微生物的种类、微生物席的类型及其钙化方式等。早古生代初期,叠层石等微生物岩大量繁盛,此时微生物起到了"制氧机"的作用,维护和修复了后生动物的生存环境,促进了后生动物的发育和繁盛,可是后生动物的生命活动又会破坏和抑制微生物的生长,长期作用的结果使得后生动物与微生物达成一种动态平衡,使生态系统结构趋于稳定。豫西寒武纪叠层石的成因机理研究,是理解寒武纪微生物岩繁盛的一个窗口,为了解早古生代后生动物大爆发及其与微生物世界的关系提供依据。