年Walcott研究了北美前寒武叠层石并比较现代藻类形成的碳酸盐结构之后得出结论，叠层石是藻类和菌类所建造的。年，在中美洲发现了正在生长的叠层石，于是通过研究现代叠层石的外部形态、内部结构、生活环境、微生物席等方面的特征，“将今论古”来探究地层中的古代叠层石，成为叠层石研究的重要手段。
一、现代叠层石和藻席（algalmats）
目前世界已知的现代叠层石主要分布在潮间带或浅海、泻湖环境，也有发现于热泉或其他淡水环境的。例如在澳大利亚鲨鱼湾的潮间带高盐阻隔盆地环境中的活叠层石；在佛罗里达、波斯湾等地区有发育很好的叠层石；著名的美国*石公园的热泉及纽约绿湖等地也曾发现淡水叠层石。
通过研究现代叠层石，人们发现叠层石的基本构成单位是微生物席，即藻席。藻席是由丝状和球状的单细胞微生物相互交织或由胶状物的粘结形成的席状结构，通过微生物的生命活动引起矿物质的化学沉淀和物理捕获，逐步建造叠层石。构成藻席的微生物的代谢活动、生长繁殖受到各种环境因素的影响，而生命活动本身又与沉积颗粒的捕获、矿物的沉淀相关，因此藻席本身对微环境的调节起重要作用。
研究表明，现代叠层石微生物席生态席的主要造席微生物是丝状蓝藻、丝状的光合细菌和某些球状蓝藻。同样的，地球上的古老岩石（特别是叠层石燧石）中原位保存的藻席，即由无数单细胞生命组成的微生物群落是我们从生态学角度研究地球上古老的微生物生态系统进化的最好材料。
与叠层石有关的生命类型，不仅有建造叠层石的造席微生物，还有起着破坏叠层石的作用的生物活动。一些与菌藻类生活环境相似的生物，会产生竞争而抑制叠层石的生长速率，例如在现代叠层石发育的地区，红藻和珊瑚藻一般不发育。还有其他海生生物的生命活动，如捕食、钻孔、爬行等都会对叠层石的生长和保存有所影响。无脊椎后生生物钻孔作用一直被认为是破坏叠层石保存和生长的重要因素。而在前寒武纪，仅发育原始的简单生命体，叠层石所面临的竞争和破坏都相对极少，这无疑为叠层石的大量生长和保存提供了有利条件。
二、地史上的叠层石
叠层石代表了地球上最古老和最原始的微生物生态系统，也是最古老的原核生物化石代表。迄今发现的最老的叠层石可以追溯到35亿年前的早太古代，是在澳大利亚西部Warrawoona群中发现的硅质叠层石。
从整个地史记录来看，中、新元古代时期，叠层石在丰度、种类和分布范围上达到了顶峰，晚元古代是叠层石在地史中最繁盛的时期。元古宙的叠层石生长在包括海相斜坡、台地和潮间带以及陆相河流、湖泊和热泉等多种环境中，各种形态的叠层石在地球表面广泛分布。到距今7亿年前，后生动物出现，大量捕食菌藻类微生物并破坏叠层石的建造，叠层石骤然衰落，分布受到了极大的限制，至古生代泥盆纪只有少量残余。现代叠层石只在澳大利亚、中美、中东等地的特殊环境中分布。通常叠层石产出于灰岩和白云岩中，有的也发育在燧石、磷酸盐岩中。
叠层石与其他生物一样，在地质历史上经历了从局部出现到广泛发育再到逐步衰退的演变过程。叠层石形成的*金时代是从Ma到Ma，对于潮汐碳酸盐岩、台地和礁的形成起到了重要的作用（陈留勤，）。叠层石的衰退是一个长期的演化过程，从现有的资料来看，地质历史时期叠层石共发生了5次重要的衰减事件（以下据陈留勤，）：
1、Fischer认为在显生宙Ma有明显的叠层石衰减事件，潮下带叠层石从中奥陶世开始衰减的主要原因是与藻类的竞争或矿化作用减弱；
2、前寒武纪晚期(-Ma)叠层石衰减被认为是对后生动物出现的响应；
3、Walter等又在Ma附近发现了一次重要的叠层石衰减事件，认为后生动物的影响是突出的；
4、Grotzinger用大量数据表明早在Ma叠层石就开始大幅度减少，并把它归因为碳酸盐沉淀作用降低的结果；
5、最近梅冥相根据类似的地史演变特征，以我国燕山地区的实际材料为基础，提出了Ma左右还曾经发生过一次叠层石衰减事件，这一推断也得到了北美地区相近层位的中元古代沉积地层资料的支持，被称为“非叠层石碳酸盐岩沉积序列”，并提出可能起因于微生物群落或海水化学条件的突然变化。
总结起来，叠层石在地质历史中的幕式衰减的解释主要有后生生物竞争和沉积环境变革两种机制，详见下表1。
叠层石衰减和发育的两种解释（陈留勤，）
三、叠层石的地质特征
叠层石是微生物岩（Microbialite）的一种，指席状、丘状或透镜状产状的有机质沉积岩。由微生物群落(BurneandMoore,)在原地通过生长和代谢作用，吸收、沉淀矿物质，和(或)粘结矿物颗粒，自一个点或一个有限的表面单向增生，形成近平行的波状、皱曲状、弯状、锥状等细纹理，从而构成具纹层的层状（Stratiform）体或具有明确边界、不同形态的柱状群体等内部构造（陈晋镰，）。
关于叠层石究竟是生物化石还是沉积构造，曾经有过较长时期的争论，直到年Black第一次发现现代浅海的藻叠层石，才使人们对前寒武纪叠层石的性质有了明确的认识，认为它是由藻菌类低等生物形成的生物沉积构造（张昀，）。叠层石在早期被认为是正向生长的微生物生长构造，现在则解释为微生物碳酸盐岩的典型代表，对这一概念理解的变化表明了地质学家对叠层石成因认识的逐渐深入。也有观点认为叠层石的外部形态受制于其形成环境,而内部形态则反映了生物作用的影响（梅冥相，）。目前一般认为，叠层石的形成是特殊沉积环境和生物共同作用的结果。
在叠层石的研究过程中，有关叠层石的分类问题一直存在较大的分歧。Walcott研究了叠层石的分布和微细结构，并按照叠层石形态提出了一个分类系统。由于叠层石本身不是由同类生物个体组成的生物学单位，而是由多种菌藻类微生物的生命活动与沉积作用相结合形成的生物沉积构造，它的形态既受建造叠层石的微生物生命活动的控制，又受到沉积环境的影响。因此叠层石不同的形态特征，既能够体现叠层石形成时环境特征的差异，又能反映出微生物席组成的不同。目前叠层石研究中普遍采用形态分类和描述，强调叠层石的外部宏观形态，如使用柱状、层状、层柱状等术语来描述。
叠层石主要繁盛于元古代，是当时的碳酸盐岩记录中最重要的沉积特征（曹瑞骥，），也是有关地球早期生命存在及其演化的重要证据。世界上最古老的叠层石出现在距今大约3.5Ga的地层中。
在我国，古元古代叠层石的主要产出层位是五台山的滹沱群及其临区的相当地层（朱士兴等，），在这些时间跨度达6亿年（25—19亿年前）的上万米厚的地层中保留了丰富的古生物化石与早期生命演化地质记录。新发现的巨型叠层石就产出于滹沱群东冶亚群河边村组地层中。
滹沱群地层中叠层石丰富，除了底部碳酸盐岩地层中未见产出外，从上到下凡有碳酸盐岩地层几乎都有叠层石分布（徐朝雷，）；已发现至少个层位产出叠层石，计有51个群、96个形（白瑾，），堪称我国古元古代叠层石的代表。滹沱群各组地层内所产的叠层石的形态各异，大小悬殊，结构构造多样（白瑾，），徐朝雷先生在五台山地区长期研究的野外地质基础上，也曾发现过巨型叠层石。体量如此巨大的叠层石与地层中丰富的微小叠层石相比，很可能反映了不同的形成环境特征。
四、元古宙生物与环境的相互作用
古元古代始于25亿年前，结束于约20亿年前，这一时期在有碳酸盐岩沉积的地区普遍发育叠层石。到晚元古代时期，氧化大气圈出现和最老的氧化红层沉积开始，广泛分布的以白云岩为主的碳酸盐岩中也含有叠层石。晚元古代广泛分布形态多样的叠层石和建造叠层石的蓝藻微生物群落，从生物演化方面来看，这一时期是从原核生物向真核生物转变的关键时期，大气圈性质的逐渐氧化，为需氧的真核生物的出现和进一步演化提供了重要条件。
1、生物影响环境
漫长的蓝菌时代造成了地球环境的改变，主要体现为以下三点：①大气圈的成分改变。蓝菌光合作用释放氧气，使大气圈自由氧含量逐渐增高，大约元古宙早至中期大气圈开始氧化，为真核生物、多细胞动植物的起源创造了条件。②菌藻类的生命活动引起在海水的物理化学性质改变，Ca、Mg离子浓度降低，pH值相应发生改变。③蓝菌引起的碳酸盐沉淀造成大气圈中CO2含量下降，进而导致地球表面平均温度下降。
蓝菌繁盛时期造成的环境改变是后期蓝菌衰落的主要原因，带来的主要后果是生态系统的重建，后生动植物和真浮游生物出现并建立了新的生态系统。
2、环境影响生物
元古宙时期，生长建造叠层石的菌藻类微生物的生活环境主要是古代的海洋。研究表明元古代叠层石主要生长于大洋的潮上带、潮间带和潮下带等正常的、开放的滨海地区，不生长于封闭的泻湖内。
从这一时期含藻类的燧石切片中可发现，元古代的丝状藻类漂浮在海水中而非固着，主要生活在平坦的沉积碳酸盐岩表面之上10mm的范围内（张锐岩，）。这表明当时的水体环境相对平稳，因此丝状藻类能够固定在一个地方生长建造叠层石，不被海浪或海流等作用冲走，即叠层石所生活的海水环境中的海浪和海流作用较弱，水动力和风力条件不强。这一时期全球范围内叠层石几乎到处都有分布，如北非毛里塔尼亚、南非、印度、阿富汗；中国的蓟县、神农架等地。因此这些地区的地理环境特征应当类似。
到了7亿年前的震旦纪，出现地史上第一次大范围冰川，地表的风化能力和搬运能力增加，即风力增大，河流和海流出现，同时海浪增大（张锐岩，）。建造叠层石的藻类不适宜在这样的气候和地理环境中生存，环境的改变使得叠层石在7亿年前迅速衰落。
本文据（李江海，，《世界地质学》（讲义））修改补充
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