江河湖海中微生物過度繁盛造成水體變綠、發(fā)臭的現(xiàn)象，叫做赤潮或水華。赤潮的發(fā)生往往與環(huán)境污染造成的水體富營養(yǎng)化有關(guān)。赤潮生物常常分泌對其它生物有害、甚至致命的毒素，如某種藍(lán)藻分泌的毒素污染飲用水后，可致人罹患肝癌。因此赤潮已經(jīng)成為一種世界公害�？茖W(xué)家已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，2億5千萬年前地球上曾經(jīng)發(fā)生了一次神秘的災(zāi)難事件，導(dǎo)致地球上95%以上的生物物種突然集體絕滅了。與這次神秘事件相伴的是，中國華南淺海地區(qū)普遍形成了一層厚達(dá)數(shù)米的樹枝狀的奇特巖石。
1999年英國學(xué)者Kershaw在國際知名的Palaeogeography Palaeoclimatology Palaeoecology雜志上首次報道了重慶北碚老龍洞二疊系-三疊系界線地層附近的樹枝狀巖石。他們認(rèn)為，樹枝狀巖石與微生物參與成因的樹枝狀泉華有形態(tài)上的相似性，因而可能是微生物巖。2003年，日本學(xué)者Ezaki與北京大學(xué)教授劉建波撰文提出，樹枝狀巖石是由微生物參與形成的凝塊石構(gòu)成的，因而確定屬于微生物巖。此后中外學(xué)者圍繞這種神秘的巖石開展了長達(dá)十多年的研究。截至2012年，發(fā)表的文章提出了如下幾種觀點(diǎn)：（1）日本與北大學(xué)者認(rèn)為是小球狀構(gòu)造形成的凝塊石構(gòu)成了微生物巖，但未能確定小球狀構(gòu)造到底為何物；（2）英國學(xué)者Kershaw等認(rèn)為樹枝狀巖石是由類似于腎形藻的某種生物構(gòu)成的凝塊石組成的；（3）美國學(xué)者Lehrmann等認(rèn)為樹枝狀巖石是與腎形藻類似的生物構(gòu)成的生物礁；（4）中國地質(zhì)大學(xué)教授王永標(biāo)發(fā)現(xiàn)樹枝狀巖石之下還有組成相似的斑點(diǎn)狀巖石，他認(rèn)為都是微生物成因的。
中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所油氣資源研究室副研究員吳亞生等人曾對重慶北碚、江西修水等4個剖面的微生物巖進(jìn)行細(xì)致觀察，確定微生物巖不只是呈樹枝狀，還呈斑點(diǎn)狀、網(wǎng)狀等構(gòu)造（圖1）。他們通過古生物學(xué)、沉積學(xué)與成巖作用綜合研究，確定是某種菌落化石以及成巖作用共同控制了這幾種特殊微生物巖構(gòu)造的形成。在菌落化石密集的地方有許多生物體降解消失之后留下的孔洞，成巖流體在這些孔洞中形成粗的方解石膠結(jié)物。粗晶體的方解石吸收更多的光線，因而在露頭上呈暗色。化石稀少的地方，形成斑點(diǎn)狀構(gòu)造；化石密集的地方，形成樹枝狀和網(wǎng)狀構(gòu)造。這一認(rèn)識2007年曾經(jīng)發(fā)表在《巖石學(xué)報》上。
2012-2013年，吳亞生等人對重慶北碚、江西修水等4個剖面的微生物巖開展了重新研究，并且與中科院水生生物研究所虞功亮等人以及歐洲現(xiàn)代藍(lán)藻的專家開展合作研究與交流，最終確定此前認(rèn)為的菌落化石是藍(lán)藻微囊藻留下的模鑄化石（圖2）。微囊藻（圖3）與水體富營養(yǎng)化有關(guān)，在現(xiàn)今的江河湖泊中常常爆發(fā)形成水華，嚴(yán)重污染水體和環(huán)境。他們認(rèn)為，二疊紀(jì)末生物大滅絕之后，地球上植被遭到徹底破壞，沿海地區(qū)海水嚴(yán)重富營養(yǎng)化，加之氣候異常炎熱，引發(fā)了微囊藻在沿海表層水的爆發(fā)，充滿水體表面，形成赤潮。當(dāng)水體中營養(yǎng)耗盡之后，微囊藻群體沉入水底，被沉積物掩埋。法國人研究發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)代微囊藻膠鞘可以在沉積物中長達(dá)14年不腐爛。由于微囊藻膠鞘具有不易降解的特性，早期膠結(jié)作用能夠在微囊藻膠鞘腐爛之前發(fā)生。微囊藻腐爛之后留下的孔洞被多期的膠結(jié)物充填，形成了今天我們所見到的模鑄化石。大的現(xiàn)生微囊藻群體往往呈樹枝狀。所以，微囊藻化石稀少的地方，巖石呈斑點(diǎn)狀；微囊藻化石密集的地方，巖石呈網(wǎng)狀或者樹枝狀。
該研究不僅初步揭開了困擾國內(nèi)外學(xué)者長達(dá)15年之久的樹枝狀巖石之謎，而且意外地發(fā)現(xiàn)了2億5千萬年前的藍(lán)藻水華事件，這是迄今為止最早有化石記錄的海洋藍(lán)藻赤潮事件。該研究成果于2014年1月22日在線發(fā)表在Nature出版集團(tuán)下屬期刊Scientific Reports上（Wu et al. Cyanobacterial fossils from 252 Ma old microbialites and their environmental significance. Scientific Reports, 2014, 4: 3820, doi: 10.1038/srep03820）。
圖1 樹枝狀巖石露頭照片（A、B、D）和薄片照片（C）
圖2 樹枝狀和斑點(diǎn)狀微生物巖中的微囊藻模鑄化石，呈樹枝狀以及各種不規(guī)則形狀
圖3 現(xiàn)代微囊藻的群體，呈樹枝狀等各種不規(guī)則形態(tài)
