曠紅偉 彭 楠 王玉沖 白華青 祁柯寧 柳永清

1中國地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)研究所，北京 100037

2中國礦業(yè)大學(xué) （北京）地球科學(xué)與測繪工程學(xué)院，北京 100083

3中國地質(zhì)科學(xué)院，北京 100037

臼齒構(gòu)造 （Molar tooth structure，MTS）是一種具有腸狀褶皺等特殊形態(tài)和結(jié)構(gòu)的前寒武紀(jì)沉積構(gòu)造。具有這類特殊沉積構(gòu)造的碳酸鹽巖，稱為臼齒碳酸鹽巖 （Molar tooth carbonate，MTC）。Bauerman（1885）最早用該詞來描述加拿大—美國北部邊境附近Belt超群中一種類似于大象臼齒斑紋特征的碳酸鹽巖。最古老的MTC零星出現(xiàn)在太古宙末期，其后廣泛發(fā)育在中—新元古代克拉通盆地內(nèi)碳酸鹽巖緩坡臺地的潮間—淺海潮下帶。臼齒碳酸鹽巖事件是自第一次大氧化事件 （Great Oxygenation Event，GOE）（Lyons et al.，2014）以來至新元古代 “雪球事件”之前，在前寒武紀(jì)海洋中發(fā)生的全球性地球化學(xué)沉積事件，在新元古代拉伸紀(jì)達到發(fā)育頂峰，而在成冰紀(jì)雪球地球事件前幾乎全部消失，參與了近一半的地球演變歷史 （～2.6－0.72 Ga？）。MTC的出現(xiàn)豐富了碳酸鹽巖成因類型與結(jié)構(gòu)構(gòu)造 （Kah and Bartley，2021），也為追溯和揭示元古宙海洋性質(zhì)及其演變提供了絕佳材料。對于缺乏古生物化石的元古宇來說，MTC明確的形成時代與環(huán)境，不僅提供了很好的地層對比與沉積環(huán)境類比的標(biāo)志物 （曠紅偉等，2011a，2019），而且可為古海洋地球化學(xué)研究與全球古地理重建提供依據(jù)和材料 （Kah and Bartley，2021）。因此，MTC對前寒武紀(jì)研究具有重要意義。特別是中—新元古代以來，隨著Columbia超大陸裂解與Rodinia超大陸聚合及裂解，全球構(gòu)造格局、地球大氣圈和水圈的地球化學(xué)條件都發(fā)生了重大變化，也間接導(dǎo)致早期生物重大變革和 “雪球事件”的發(fā)生。由于MTC的形成演化始終伴隨著同期地球巖石圈、生物圈與大氣圈，特別是古海洋環(huán)境的變化，因此MTC在地球系統(tǒng)演化中具有特殊意義。

MTC物質(zhì)成分單一，由5～15μm微亮晶方解石構(gòu) 成 （Bishopet al.，2006；Pollocket al.，2006；曠紅偉等，2011a）。它的宏觀形態(tài)總體為條帶狀，但實際上極其復(fù)雜，被稱為謎一樣的沉積構(gòu)造（Frank and Lyons，1998），其成因更是撲朔迷離。100多年以來，雖然地質(zhì)學(xué)家在其發(fā)育時限、形態(tài)、沉積環(huán)境、地球化學(xué)特征和成因模式等方面進行了深入而不懈的研究，取得了一系列重要研究進展 （Smith，1968；喬秀夫等，1994；Furnisset al.，1998；Jameset al.，1998；Meng and Ge，2002；Shields，2002；Marshall and Anglin，2004；Bishopet al.，2006；曠 紅 偉 等，2006，2011a，2011b；Pollocket al.，2006；Kuang，2014；Petrov，2016；Shenet al.，2016；Smithet al.，2016；Hodgskisset al.，2018；Kriscautzkyet al.，2022），但 時 至 今日，MTS興衰機制仍為前寒武紀(jì)未解之謎。

作者在系統(tǒng)總結(jié)MTC地理分布、發(fā)育時限、宏觀形態(tài)和微觀組構(gòu)的基礎(chǔ)上，剖析了3類主要成因假說的基本論點及局限性，并討論了進一步研究的方向。

1 臼齒碳酸鹽巖（MTC）的主要特征

1.1 MTC發(fā)育的全球性

迄今為止，已在全球24個地區(qū)、50多個地層剖面中發(fā)現(xiàn)了MTC（Jameset al.，1998；Pratt，1998a；Kuang，2014；Saha and Patranabis-Deb，2016；Smith，2016；Sahaet al.，2021）（圖 1），如格陵蘭、挪威、芬蘭、加拿大、美國、俄羅斯、印度、澳大利亞、西非、南非。在中國燕山地區(qū)中元古界高于莊組，遼寧凌源中元古界霧迷山組，吉林南部萬隆組，遼寧大連南關(guān)嶺組、甘井子組、營城子組和興民村組，遼寧本溪康家組，山東沂水—蘭陵石旺莊組和棲霞蓬萊群香夼組，蘇皖等地的劉老碑組、九里橋組、趙圩組—望山組，豫西新元古界葡峪組和何家窯組、欒川群大紅口組，以及新疆伊犁新元古界和滇中—新元古界大龍口組的碳酸鹽巖中都發(fā)育豐富的MTS（Kuang，2014）。中國也因MTC發(fā)育層位多、分布范圍廣和形態(tài)復(fù)雜多樣，成為全球研究MTC的理想地區(qū)。

圖1 MTC發(fā)育的地理位置與分布時代 （改自曠紅偉等，2019）Fig.1 The geographical and temporal distribution of MTC（modified from Kuang et al.，2019）

1.2 MTC主要發(fā)育于中—新元古代

筆者統(tǒng)計了近400篇中英文文獻中MTC的產(chǎn)出時代 （Kuang，2014），發(fā)現(xiàn)全球范圍內(nèi)MTC發(fā)育時限主要集中在中—新元古代，少量延伸到古元古代，個別出現(xiàn)在太古宙，如 2.6 Ga的南非Monteville組 （Bishop and Sumner，2006；Bishopet al.，2006），僅1例出現(xiàn)在埃迪卡拉紀(jì)蓋帽碳酸鹽巖中 （Hoffman，2004），至今未有在顯生宙出現(xiàn)的 報 道 （Jameset al.，1998；Longet al.，2007；Kuang，2014；Smith，2016；曠 紅 偉 等，2019）。MTC發(fā)育頂峰期集中在1100—720 Ma（Kuang，2014），并在新元古代全球冰川作用前突然消失（Shields，2002；Shieldset al.，2012）。MTC出現(xiàn)在除南美以外的所有古老克拉通盆地。因MTC在中—新元古代各大陸普遍發(fā)育的特征，使 “MTC事件”毫無懸念地成為全球性事件。

1.3 MTS物質(zhì)成分單一

研究表明，全球范圍內(nèi)的MTS均由微小方解石晶體構(gòu)成 （Bishopet al.，2006；Pollocket al.，2006；曠紅偉等，2011a）。MTS的定義不僅僅是指形態(tài)上的千姿百態(tài)，更重要的是只有那些產(chǎn)出于中—新元古代碳酸鹽巖中，由5～15μm均勻、等?；虺什灰?guī)則多邊形的微亮晶方解石顆粒組成的、具特殊形態(tài)的碳酸鹽巖沉積構(gòu)造 （Meng and Ge，2002；曠紅偉，2003）方可稱為MTS（圖2－a，2－b）。MTC由MTS和圍巖 （或基質(zhì)）兩部分組成。圍巖主要由泥晶灰?guī)r、白云巖或泥灰?guī)r等細(xì)粒碳酸鹽巖組成，主要礦物為方解石或白云石，含有少量陸源碎屑物質(zhì)。同圍巖相比，臼齒微亮晶干凈明亮，無雜質(zhì)，粒徑小于基質(zhì)顆粒，與基質(zhì)呈突變或溶蝕邊接觸。在陰極發(fā)光顯微鏡下，臼齒微亮晶呈現(xiàn)出均勻的3～5μm或較之略粗一點的不發(fā)光—暗光的核被更明亮的不規(guī)則膠結(jié)物包裹著 （Pollocket al.，2006；曠紅偉等，2011a）。MTS的造巖礦物成分遠較基質(zhì)簡單，99%以上成分為微亮晶方解石，迄今為止，還未發(fā)現(xiàn)由白云石或其他礦物形成的MTS（Kuang，2014）。MTS宏觀和微觀形態(tài)特征表現(xiàn)出早成巖特征，即MTS微亮晶方解石比周圍基質(zhì)固結(jié)早，固結(jié)發(fā)生在上覆沉積物沉積之前和基質(zhì)固結(jié)之前 （Smith，1968，2016；Jameset al.，1998；孟祥化等，2006）?；|(zhì)與MTS微亮晶方解石的C同位素值相近 （Frank and Lyons，1998），進一步證明其經(jīng)歷了相似的成巖過程，表明MTS與基質(zhì)為同生或準(zhǔn)同生；Sr同位素研究發(fā)現(xiàn)臼齒碳酸鹽巖的微亮晶方解石87Sr／86Sr值明顯低于周圍基質(zhì)方解石，也證明了這一特征 （孟祥化等，2006；曠紅偉等，2011a）。這是因為放射性同位素87Rb經(jīng)衰變?yōu)?7Sr，隨時間演化，87Sr的豐度單方向增長，而86Sr則不隨時間變化 （Shields，2002），因此，87Sr／86Sr值在不同時期海洋中是變化的，87Sr／86Sr值可由碳酸鹽巖成巖作用記錄下來。MTS中微亮晶87Sr／86Sr值較低且均略低于基質(zhì)，表明微亮晶與基質(zhì)在成巖作用和沉積環(huán)境上略有區(qū)別，早期成巖作用開始時形成微亮晶方解石，海水處于最低的87Sr／86Sr值，而基質(zhì)固結(jié)時間相對較晚，87Sr／86Sr值有所提高 （孟祥化等，2006）。此外，87Sr／86Sr值與陸源物質(zhì)的含量也有一定的關(guān)系，當(dāng)陸源物質(zhì)少、純凈時，其值要低于陸源物質(zhì)含量高的沉積物。

圖2 MTS與疑似MTS特征差異Fig.2 The different features displayed in MTS and pseudo MTS

1.4 MTS形態(tài)的復(fù)雜多樣性

MTS之所以被稱為謎一樣的沉積構(gòu)造 （Frank and Lyons，1998），主要原因在于其形態(tài)的復(fù)雜多樣（圖3）。從最初Bauerman（1885）將MTS定義為 “大象臼齒上的斑紋”；Daly（1912）又增加了“鈣質(zhì)結(jié)核”類型；Smith（1968）觀察到碳酸鹽巖中發(fā)育席狀 （sheet）或帶狀 （ribbon）灰色方解石脈，水平脈與垂直脈伴生，許多MTS為細(xì)的、彎曲的、亞平行卷曲的方解石席，垂直地層或平行地層（圖3－a，3－b，3－c，3－d）；O'connor（1972）依據(jù)幾何形態(tài)對北美西部晚前寒武紀(jì)中的MTS進行了分類，不僅分為垂直和平行層面的，還增加了“碟狀”和 “氣泡狀”，并認(rèn)為碎屑狀的是受沖刷侵蝕所致，而不是Fenton和Fenton（1937）及Rezak（1957）所說的受構(gòu)造作用造成。MTS起初只是一個形態(tài)學(xué)術(shù)語，其后才被賦予了巖石學(xué)內(nèi)涵。隨著研究深入，MTS的形態(tài)描述和分類越來越多，但概括起來主要有兩大類：一種是按形態(tài)和成因分為原地和異地，原地產(chǎn)出的可進一步劃分為條帶狀（圖3中除3－a、3－b和3－l以外均為原地條帶狀MTS）（Smith，1968；Winston，1990；James et al.，1998；Meng and Ge，2002；Long，2007；曠紅偉，2009）、絲狀、桿狀、蠕蟲狀（圖3－f）、球狀 （瘤狀）或氣泡狀等（圖3－a，3－b）（Frank and Lyons，1998；Furniss et al.，1998）。而條帶狀MTS按其彎曲程度和破碎程度又劃分為平直條帶（圖3－c，3－h(huán)）、彎曲條帶（圖3－c至圖3－o）以及破碎條帶（圖3－g，3－k）。異地MTS表現(xiàn)為碎屑狀（圖3－k底部和3－l），是指原地臼齒構(gòu)造遭受后期的改造破碎后以內(nèi)碎屑狀態(tài)再沉積形成的MTS。按與巖層面的接觸關(guān)系，可以分為水平的、垂直的和斜交的 （彭楠和曠紅偉，2010；彭楠等，2012；Kuang，2014）。按其長軸與巖層面接觸關(guān)系，還可進一步分為垂直層面、斜交層面、平行層面和雜亂無序的，兩兩組合形成多種子類型，且呈網(wǎng)狀交織狀態(tài)（圖3－h(huán)，3－m，3－p）。近年來不斷有新的MTS類型被發(fā)現(xiàn)，如安徽宿州新元古界張渠組粗大圓環(huán)狀MTS（圖3－p），薊縣高于莊組粗大的蝦狀MTS（圖 3－e）以及球形MTS等 （梅冥相，2005；王德海等，2009）。

圖3 不同地區(qū)和不同時代MTS的宏觀形態(tài)Fig.3 Macro morphologies of MTS in the different areas and different periods

1.5 MTS形成于潮間—淺潮下環(huán)境

大多數(shù)學(xué)者認(rèn)為臼齒構(gòu)造形成于淺水潮下—潮間帶環(huán)境，如James等 （1998）認(rèn)為臼齒構(gòu)造發(fā)育于內(nèi)／中緩坡和碳酸鹽巖臺地。非洲、北美早—中元古代地層中MTS都發(fā)育于碳酸鹽緩坡淺潮下環(huán)境 （Rossetti and Goes，2000；Bishop and Sumner，2006）。加拿大北部巴芬島新元古界Bylot超群小達爾組、麥肯齊山脈新元古界小達爾組、北冰洋群島新元古界靴灣組的MTS等，也都發(fā)育在淺、中緩坡潮下帶細(xì)粒碳酸鹽巖中 （Jameset al.，1998）。Pratt（1998a）基于中元古界Belt超群Helena組MTS研究認(rèn)為，MTS發(fā)育在透光帶區(qū)域內(nèi)，大約在風(fēng)暴浪基面以下50～100 m。毛里塔尼亞的臼齒構(gòu)造產(chǎn)于潮下帶淺水環(huán)境的碳酸鹽巖中 （Rossetti and Goes，2000）。Bishop和Sumner（2006）認(rèn)為南非太古代MTS形成于淺潮下帶，甚至延伸至風(fēng)暴浪基面附近。而中國吉遼徐淮地區(qū)的前寒武紀(jì)臼齒構(gòu)造，發(fā)育于緩坡型臺地淺－中緩坡相帶 （劉燕學(xué)等，2003；孟祥化等，2006），以潮間帶下部和中緩坡上部最為富集 （劉燕學(xué)等，2003）。但是，柳永清等 （2005a）則認(rèn)為元古代的臼齒構(gòu)造既不像James等 （1998）所認(rèn)為的發(fā)育在潮下帶，也沒有像孟祥化等 （2006）和劉燕學(xué)等 （2003）所認(rèn)為的分布于較廣范圍的沉積環(huán)境，而是集中發(fā)育在風(fēng)暴浪基面以上的潮下帶及潮坪兩類環(huán)境中。梅冥相等 （2007）甚至將MTS歸為第五類原生沉積構(gòu)造，直接作為淺潮下帶指相標(biāo)志。本研究認(rèn)為MTS形成環(huán)境上界為潮間帶 （極少有到達潮上帶的），下界為風(fēng)暴浪基面附近 （曠紅偉等，2004，2006， 2008， 2009， 2011a， 2011b； Liuet al.，2005；柳永清等，2010；彭楠和曠紅偉，2010；彭楠，2012）。原地MTS通常出現(xiàn)在細(xì)粒潮坪相碳酸鹽巖中，其沉積序列主要為泥晶灰?guī)r與含泥灰?guī)r、砂屑灰?guī)r與泥晶灰?guī)r、紋層狀泥晶灰?guī)r與泥晶灰?guī)r－砂屑灰?guī)r－紋層狀泥晶灰?guī)r的韻律層（圖3－m，3－n，3－o，3－q），或與疊層石相間出現(xiàn)，偶爾出現(xiàn)在疊層石柱體間 （曠紅偉等，2009）。中—新元古代碳酸鹽巖緩坡臺地CaCO3過飽和、鹽度微高和較高溫、少有陸源物質(zhì)干擾的環(huán)境是MTS發(fā)育的有利地區(qū)。

2 MTS形成與消失原因探討

2.1 MTS成因之爭

裂隙產(chǎn)生機制、微亮晶方解石如何形成沉淀以及時代限制，是MTS成因研究必須回答的問題（Hodgskisset al.，2018）。自從MTS被發(fā)現(xiàn)和研究一個多世紀(jì)以來，各國地質(zhì)學(xué)家們一直在通過物理、化學(xué)、生物理論論證和各種測試手段分析和論證，甚至用模擬實驗來探索MTS成因 （Furnisset al.，1998；Goodman，2007），也形成了多種成因解釋。但歸納起來，主要有以下3類：一類是物理成因假說—認(rèn)為主要是通過機械外力作用 （Daly，1912；Fenton and Fenton，1937；Cowan and James，1992），如地震等產(chǎn)生裂隙或液化等作用形成 （喬秀夫等，1994；Pratt，1992，1998b）。一類歸為生物成因—MTS是生物直接作用形成 （Pflug，1968；Smith，1968，2016；O'Connor，1972；Meng and Ge，2002；孟祥化等，2006）。隨著對MTS微觀組構(gòu)研究的深入和碳酸鹽巖地球化學(xué)研究的發(fā)展，近年來的研究一致用古海洋地球化學(xué)及微生物作用來解釋MTS成因，形成生物－化學(xué)成因假說 （Kuang，2014；Shenet al.，2016；Petrov，2016；Hodgskisset al.，2018；Wuet al.，2020；Kriscautzkyet al.，2022）。但不同研究者的認(rèn)識還存在差異，甚至互不認(rèn)同 （Hodgskisset al.，2018）。

Furniss等 （1998）通過實驗得出的氣泡膨脹及擴散理論最受推崇。Bishop等 （2006）和Pollock等 （2006）發(fā)展了該假說，認(rèn)為是在受微生物席或胞外聚合物 （Extracellular polymeric substance，EPS）影響下被密封的碳酸鹽軟泥中，微生物作用產(chǎn)生的氣體在高孔隙壓力下產(chǎn)生氣泡，進一步裂解形成裂縫。碳酸根來源被解釋為元古宙大氣中較高的CO2分壓 （pCO2）使海洋中具有高的溶解無機碳；而Ca2+來源則被解釋為風(fēng)暴浪的作用使密封條件解體，從而使外部海水中的鈣進入到孔隙或空隙與裂縫中。雖然該假說認(rèn)為微生物活動改變了沉積環(huán)境的化學(xué)性質(zhì)，且EPS或微生物提供的礦物成核基礎(chǔ)是礦物沉淀的關(guān)鍵因素 （Bourillotet al.， 2018； Visscheret al.， 2018； Kriscautzkyet al.，2022），Simth（2016）也認(rèn)為MTS微亮晶晶核的形態(tài)與最原始的微生物球體相似，但MTS微亮晶的成核過程是否是微生物作用的直接結(jié)果，還需進一步證明。

Ca2+和碳酸根的來源也需要更多證據(jù)支持，有關(guān)同位素及敏感元素在MTS形成過程中如何起作用，還有諸多爭議。如Marshall和Anglin（2004）研究了北美中元古界Belt超群Prucell組臼齒碳酸鹽巖的C、O同位素特征發(fā)現(xiàn)，MTS的C、O同位素值微小于基質(zhì)C、O同位素值，這種特征也在北美Belt超群Helena組中出現(xiàn) （Frank and Lyons，1998），并認(rèn)為MTS形成于較冷較深海水 （Marshall and Anglin，2004）；但對吉遼地區(qū)臼齒碳酸鹽巖的C、O同位素研究 （曠紅偉，2003；曠紅偉等，2004，2006，2009，2011a，2011b）得出了完全相反的結(jié)論：MTS形成于低緯度熱帶氣候 （古水溫50℃左右）淺潮下環(huán)境 （曠紅偉等，2004，2011a；Robert and Chaussidon，2006）。孟祥化等（2006）認(rèn)為MTS對地球大氣圈pCO2水平演化具有重要約束作用，對MTS發(fā)育時限進行統(tǒng)計，證明全球古大氣圈pCO2水平發(fā)生過4次非連續(xù)、跳躍式下降周期，MTS產(chǎn)生于pCO2突發(fā)下降期，即pCO2突發(fā)下降導(dǎo)致海洋中碳酸鈣飽和度異常高，從而使碳酸鈣早期快速固結(jié)成巖形成MTS。Shen等 （2016）通過研究吉林萬隆組臼齒碳酸鹽巖的S、Mg、C同位素組成，提出在元古宙大陸架區(qū)域廣泛硫化的水體環(huán)境中，甲硫醇的存在會導(dǎo)致硫酸鹽還原作用及產(chǎn)甲烷作用在沉積物中共存，從而使CH4在沉積物中得以積累誘發(fā)MTS形成。Hodgskiss等 （2018）不同意Shen等 （2016）的觀點，認(rèn)為異化鐵還原作用才是促使MTS形成的根本原因。Zhou（2018）研究了安徽張渠組MTS的Sr同位素變化后，認(rèn)為MTS成因與有機質(zhì)聚集有關(guān)。曠紅偉 （2011b）及Shen等 （2016）的研究表明，MTS形成于低鎂環(huán)境；但Goodman（2007）模擬美國Belt超群Helena組MTS形成時，認(rèn)為MTS形成于高鎂環(huán)境。雖然以上研究者都認(rèn)為MTS形成與古海洋化學(xué)性質(zhì)有關(guān)，但觀點并不一致。

為了進一步探討Shen等 （2016）所提出模型的合理性，孫云鵬等 （2020）研究了安徽宿州溝后剖面新元古界望山組臼齒碳酸鹽巖，并進一步解釋了圍巖與MTS中C同位素特征總體相似但變化不定的關(guān)系，支持Shen等 （2016）的觀點。誠然，元古宙海洋氧化程度低，但從26－7.2億年間，全球不同地質(zhì)歷史時期的MTS普遍沉積于潮間—淺潮下環(huán)境，且與疊層石在同一沉積序列中共生 （賈志海等，2011）；生物標(biāo)志物研究也表明，MTS形成于弱氧化—弱還原環(huán)境，并非完全閉塞水體 （Kuanget al.，2004）。MTS形成的每一階段是否都處于區(qū)域性廣泛硫化的水體環(huán)境以及用同一種模型能否解釋所有MTS形成機制，還值得進一步探討。

MTS形成不是一個孤立過程，它一方面受控于古海洋物理 （溫度、碳酸鈣的溶解度）、化學(xué)性質(zhì) （可能和海洋中和含量、氧逸度、鹽度和pH值）等，并響應(yīng)當(dāng)時水體環(huán)境中的C、O、Sr、S、Mg、Mo同位素水平，同時與當(dāng)時的大氣環(huán)境 （pCO2）、古緯度 （對海水溫度的控制）以及生物作用 （平衡氧化還原水平及海水中pCO2與C碳循環(huán)，加速CaCO3結(jié)晶）密切相關(guān) （曠紅偉等，2006，2008，2009，2011a，2011b；Bishopet al.，2006；Pollocket al.， 2006； 柳 永 清 等，2010；Kuang，2014；Petrov，2016；Shenet al.， 2016；Smithet al.，2016；Hodgskisset al.，2018；Sahaet al.，2021）。MTS的形態(tài)并非僅僅是機械壓實的結(jié)果，更多情況下是與其微觀組構(gòu)緊密相連的（Kriscautzkyet al.，2022）。比如，MTS形態(tài)與宿主巖石成分、有機質(zhì)種類與含量、基質(zhì)流變性、海水中CaCO3飽和度、CaCO3沉淀過程中核的形成等密切相關(guān)。MTS微觀組構(gòu)特點可能正是其沉積成巖過程的反映。Kriscautzky等 （2022）通過對世界各地不同時代的MTS（也包括徐淮地區(qū)）微觀巖石學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，MTS保存了最早期成巖的巖石學(xué)特征，而且原始形態(tài)和充填過程各不相同，可據(jù)此識別其復(fù)雜的沉淀和成巖過程，證明了這一研究思路的可行性。通過解剖MTS微觀組構(gòu)、系統(tǒng)分析不同時代和地區(qū)的MTS及其圍巖的相關(guān)海洋、大氣地球化學(xué)特征，探索地球深部與表生環(huán)境C、O、Sr、S、Mo、Mg、Fe、Li等穩(wěn)定或非穩(wěn)定同位素循環(huán)與變化，同時結(jié)合微生物巖、古氣候與古地理演變等，或許有可能進一步解答所遇到的現(xiàn)象和問題，并逐漸接近真解。研究者僅從自身所獲得的局限樣品、有限數(shù)據(jù)和單一學(xué)科體系解釋MTC中所有現(xiàn)象，可能還不足以解釋MTS形成之迷。MTS所具有的早成巖且未受蝕變特征說明，對MTS形成過程的追索和解剖（表1），也就是對前寒武紀(jì)海洋地球化學(xué)信號的解讀。因此，也可以說，元古宙臼齒碳酸鹽巖是解密前寒武紀(jì)海洋性質(zhì)的鑰匙。

表1 MTC形成條件分析Table 1 Analysis of favorable conditions for the formation of MTC

2.2 MTS消失原因探討

關(guān)于MTS消失的原因也有很多解釋。其中微生物席可能是MTS消失的重要因素，包括生物擾動破壞軟沉積物中產(chǎn)生的任意空隙 （Horodyski，1976；Knoll and Swett，1990；Frank and Lyons，1998；Jameset al.，1998）、微生物席減少對海底的覆蓋、CaCO3飽和度降低而抑制碳酸鈣沉淀和碳酸鹽巖飽和度臨界水平的調(diào)整等 （Fairchildet al.，1997；Frank and Lyons，1998；Jameset al.，1998；Pratt， 1998b； Shields， 2002； Pollocket al.，2006）。臼齒構(gòu)造消亡時期與地球歷史最大規(guī)模碳同位素負(fù)漂移對應(yīng)，這被解釋為冰川作用可能是MTS消失的原因 （Hoffmanet al.，2004；孟祥化等，2006；Shields et al.，2012）。Shields（2002）通過Sr和C同位素研究認(rèn)為是前寒武紀(jì)末期海水中硫酸鹽濃度升高抑制了方解石從海水中沉淀出來。Shen等 （2016）、孫云鵬等 （2020）認(rèn)為MTS在720 Ma的消失是洋底氧化作用的緣故；曠紅偉等（2004，2006a，2011a）和Kuang（2014）認(rèn)為當(dāng)海洋環(huán)境中碳酸鹽溶解度急劇降低，極大地加速了淺潮下帶陸架環(huán)境中自生CaCO3石化作用，MTS形成就變得相當(dāng)困難。顯生宙海洋環(huán)境的無機碳溶解度不及前寒武紀(jì)的十分之一 （Bartley and Kah，2004），p CO2也大大降低 （Kasting，1987；Grotzinger，1989；Bartley and Kah，2004），不能再提供足夠的Ca和碳酸鹽以供MTS形成或保存。

從MTS的最早發(fā)現(xiàn)記錄 （南非，2.6 Ga）到最晚地層出現(xiàn) （納米比亞，＜0.635 Ga），MTS間歇出現(xiàn)跨越了20億年的地質(zhì)歷史，并于 “雪球事件” 前 基 本 消 失 （Shields，1999；孟 祥 化 等，2006；Shields et al.，2012）。MTS的出現(xiàn)和消失并非偶然，事關(guān)古海洋性質(zhì)，關(guān)聯(lián)著古氣候演化、古地理變遷與古大陸聚散。因此，MTC也是前寒武紀(jì)全球變化的沉積響應(yīng)與記錄。

3 MTS研究未來發(fā)展方向

目前為止發(fā)現(xiàn)的MTS在巖石學(xué)、形態(tài)學(xué)、沉積環(huán)境、微觀組構(gòu)、地化特征等方面具有一定相似性，并具有特定的形成時限和時空分布范圍。作為一種具有全球性分布特征的特殊碳酸鹽巖類型，MTC恰恰出現(xiàn)于太古宙僅有微生物的海洋世界與顯生宙帶殼生物骨骼碳酸鹽沉積作用的生物大爆發(fā)前之間的過渡時期 （Jameset al.，1998）。MTS形成與消亡均受控于古海洋化學(xué)性質(zhì)變化 （Shields，2002；Jaffréset al.，2007），并與當(dāng)時的氣候、環(huán)境以及微生物參與有關(guān) （Jameset al.，1998；Goodman，2007），其表觀特征是內(nèi)部物質(zhì)組成與外部空間形態(tài)有機組合的結(jié)果 （曠紅偉等，2011b）。它的存在既是淺潮下帶的沉積相指相標(biāo)志物，又是一種在特定時空和全球穩(wěn)定克拉通內(nèi)廣泛分布的中—新元古代地層對比標(biāo)志物。對MTS的研究，可為前寒武紀(jì)沉積古地理、地層對比、全球變化等許多重要問題的研究和解決開辟一條新的途徑，具有重要的理論意義和應(yīng)用價值。但仍然存在一系列有待解決的問題，探索解決這些問題的途徑指引著MTS研究未來發(fā)展的方向。

3.1 MTS與超大陸演化過程中重大地質(zhì)事件的關(guān)系

MTS形成于絕大多數(shù)古老克拉通被動大陸邊緣緩坡沉積環(huán)境，其沉積充填序列與巖漿活動都表現(xiàn)為伸展裂谷盆地特征。從25億年前的太古宙—古元古代之交的Transvaal裂谷盆地 （南非）、18－16億年間的Columbia大陸聚合結(jié)束后的裂谷環(huán)境（加拿大不列顛—哥倫比亞?。?5－14億年前的Columbia大陸坳拉槽環(huán)境 （華北燕遼地區(qū)）、14－12億年前的勞倫大陸 （加拿大－美國沃特頓冰川國家公園）貝爾特裂谷盆地到8－7.5億年前的阿瑪丟斯盆地 （澳大利亞中部）的MTC均發(fā)育于相似的構(gòu)造背景與沉積環(huán)境。俄羅斯西伯利亞—烏拉爾、印度與中國華北，從中元古代到新元古代到至少發(fā)育2～3期MTS，而MTS發(fā)育的峰2次峰期（即，1.6－1.4 Ga，1.1－0.8 Ga），分別對應(yīng)著Columbia超大陸和Rodinia超大陸的裂解期。對MTS分布規(guī)律與成因的研究，將有利于揭示各陸塊同Columbia與Rodinia超大陸聚散的關(guān)系。

中國華北克拉通東部的膠遼徐淮吉裂谷的充填序列由一系列碎屑巖和碳酸鹽巖組成，由北東向南西，不同地區(qū)沉積充填序列極為相似，且都發(fā)育全球最為密集分布的MTS。盡管迄今為止，仍未獲得精確的凝灰?guī)r或火山巖年代學(xué)數(shù)據(jù)，但從輝綠巖脈及碎屑鋯石中獲得的一系列數(shù)據(jù)（圖4及其引用的參考文獻），指示其沉積時限可能位于中元古代末期至新元古代早期 （11－8億年左右）（圖4）（Luoet al.，2004；高 林 志 等，2010；初 航 等，2011；楊德彬等，2011；Huet al.，2012；陸松年，2012；Yanget al.，2012；周光照等，2019；Zhaoet al.，2020；龐 科 等，2021；Zhanget al.，2021a，2021b）。雖然這一時期在全球構(gòu)造體制中，正是Rodinia超大陸從聚合開始到裂解最盛的時期 （Liet al.，2008），但華北MTS發(fā)育時段的地層巖性組合與沉積序列特征、火山巖漿事件 （Liuet al.，2005；耿元生等，2020）及構(gòu)造體制都強烈地表征著該時期為伸展體制下的裂谷充填，而不具擠壓造山特征，表明華北東緣并未參于Rodinia超大陸的聚合過程 （耿元生等，2020）。因此，膠遼徐淮吉豫MTS形成于伸展階段而非聚斂階段。

臼齒碳酸鹽巖事件延續(xù)了近20億年，其最為發(fā)育的10億年 （1.8－0.8 Ga）被認(rèn)為是地球的無聊10億年（“Boring Billion”）（Holland，2006；Roberts，2013）。因為這一時期海洋無機碳酸鹽巖的δ13C相對穩(wěn)定 （Brasier and Lindsay，1998），沒有大的冰川事件（圖5－a），也缺少重大環(huán)境、生物或地質(zhì)事件。但實際上，地球環(huán)境變化與超大陸演化之間的關(guān)系早就存在了（圖 5）（Squireet al.，2006；Campbell and Allen，2008；Maruyama and Santosh， 2008； Meert and Lieberman， 2008）。Campbell和Allen（2008）研究發(fā)現(xiàn)地球上的增氧過程經(jīng)歷了7個階段，每一階段都對應(yīng)著不同超大陸的匯聚階段。大陸匯聚使陸地風(fēng)化加劇，增加CO2消耗，為海洋提供營養(yǎng)物質(zhì)，促進了微生物繁盛和生物光合作用，使地球含氧量增加。如果確實如此，發(fā)育于超大陸裂解階段的MTS，應(yīng)當(dāng)與大氣增氧和疊層石繁盛無相關(guān)性。然而實際上，超大陸匯聚階段，盡管大陸風(fēng)化所產(chǎn)生的營養(yǎng)物質(zhì)促進了光合藻類生長，并使氧氣增生，但也加速了CO2消耗；而如果CO2供應(yīng)中斷，藻類生長和增氧過程都將停滯；氧氣的階段性增加，暗示CO2的階段性消耗；氧大量增長的階段正是CO2被大量消耗的階段 （CO2+H2O=CH2O+O2），這種此消彼長的最終結(jié)局最大可能是大氣圈與生物圈演化失衡，造成CO2的極度消耗，形成極端氣候事件，如冰川等（Hoffmanet al.，1998）。由此可見，匯聚階段可以提供營養(yǎng)促進初級生產(chǎn)力的提高，但并不利于造氧生物的長期繁榮。而裂解階段則不然，超大陸裂解初期，火山活動增加了營養(yǎng)物質(zhì)和CO2供應(yīng)，有利于光合作用進行；超大陸的持續(xù)裂解，火山活動甚至大火山巖省的出現(xiàn)，更利于造氧微生物的生長并產(chǎn)生更多的O2（圖5－a至5－f，5－h(huán)，5－i）。有機碳的大量埋藏及CaCO3以一種恰當(dāng)?shù)乃俣瘸恋恚ū?），這恰好創(chuàng)造了臼齒微亮晶形成的有利環(huán)境。MTS的發(fā)育頻率與無機碳同位素及pCO2則對應(yīng)關(guān)系較好，與前者呈正相關(guān)（圖5－k，5－j），與后者呈負(fù)相關(guān)（圖5－l，5－j）。然而疊層石的興衰曲線與MTS發(fā)生頻率曲線并不完全一致（圖5－i，5－j）（Riding，2006；梅冥相，2012）（圖5）；疊層石發(fā)育與MTS發(fā)育有一定相關(guān)性，但也具有一定的滯后 （即先有疊層石繁盛，之后MTS發(fā)育才達到峰值），這較好地解釋了氧的脈沖式增生：氧氣在超大陸匯聚期可能有一定程度的增加，但隨后進入沉寂期；而在超大陸裂解期，則會隨著裂解程度的增加，特別是大火山巖省的發(fā)育而加劇，這也能合理地解釋MTS在超大陸裂解階段發(fā)育的原因。由于地質(zhì)記錄的長周期變化，這種滯后往往被忽視，因而經(jīng)常帶來解釋上的困擾。MTS的早成巖特征，使其保存了大量原始海洋信息，每次C或Sr同位素波動的初始時期，對應(yīng)著超大陸聚合期和早期裂解，也協(xié)同響應(yīng)著一系列其他全球性事件的變化和波動（圖5－f，5－g，5－l），如MTS的發(fā)育程度明顯對應(yīng)著Sr同位素的相對低值期（圖5－f，5－g，5－j）。可見，MTS在元古代的興衰與其他全球性地質(zhì)事件，如疊層石等微生物巖演變、地球化學(xué)元素的波動和異常等是相關(guān)聯(lián)的（圖5），但還有一些常用的同位素指標(biāo)，如S和O同位素等（圖5－m，5－n），如何與之相關(guān)聯(lián)？Shen等 （2016）注意到MTS的S同位素遠高于基質(zhì)，而Mg同位素則低于基質(zhì)。圖5（不限于圖5）中涉及的各類要素之間，以及它們是否、或如何協(xié)同Columbia超大陸與Rodinia的聚合與裂解，彼此如何互相響應(yīng)、促進或競爭，需要進一步深入探索。因此，臼齒微亮晶的形成關(guān)聯(lián)著微生物活動、地球增氧、pCO2變化以及超大陸聚合與裂解的過程；理解MTS發(fā)育時限、同疊層石興衰及其與其他全球性事件的關(guān)聯(lián)（圖5），既是MTS成因解釋的困難所在，也是破解 “boring billion”期層圈相互作用及碳循環(huán)密碼的關(guān)鍵 （張水昌等，2022）。

中－新元古代末期至新元古代，地球上發(fā)生過一系列變冷事件（圖5），如1300－1100 Ma變冷事件 （Azmyet al.，2008）（圖5－1）；1000－900 Ma馬家屯變冷事件 （Zhanget al.，2021）（圖5－2）；苦泉變冷事件 （Swanson-Hysellet al.，2015）（圖5－3），及其后出現(xiàn)的Sturtian和Marinoan雪球事件（Hoffmanet al.，1998）（圖5－4，5－5），最后是埃迪卡拉紀(jì)末期Gaskiers冰期事件 （Puet al.，2016）（圖5－6）和羅圈冰期事件 （Chenet al.，2020）（圖5－7）。MTS發(fā)育的最大峰期約在11－8億年期間的溫暖期 （Kuang，2014）。新元古代雪球事件前，MTS在全球消失，同時還伴隨著全球碳同位素的極端負(fù)漂移 （Shieldset al.，2012）。MTS事件為溫暖期淺海環(huán)境產(chǎn)物 （曠紅偉等，2011a），在冰期不發(fā)育（圖1），而隨著中元古代末的寒冷事件之后（另文發(fā)表）的溫暖期達到峰期，在拉伸紀(jì)時期大量發(fā)育，如中國膠遼徐淮裂谷系 （Zhaiet al.，2015）延伸逾千千米，MTS空前發(fā)育。然而在Sturtian冰期之后，MTS幾乎沒有再出現(xiàn)。這其間發(fā)生了什么事件？是什么因素在起控制作用？一定還有一些尚未識別的事件，而且很可能與古海洋演化相關(guān) （Kriscautzkyet al.，2022）。以MTS研究為線索，結(jié)合年代學(xué)、古生物及古地磁，建立地質(zhì)事件約束下的華北中元古代末—新元古代早期沉積古地理格局，既可深入解剖和解讀MTS的形成與消失原因，也可更好地理解中元古末期—拉伸紀(jì)—成冰紀(jì)的地質(zhì)演化和沉積過程。

圖5 MTS發(fā)育與全球性事件的關(guān)聯(lián)Fig.5 Coupling relationship between MTS development and the occurrances of series of global events

3.2 MTS興衰機制研究的另一途徑

MTS作為具有鮮明時限和古環(huán)境意義的事件沉積，盡管其產(chǎn)生原因、繁盛條件、消失控制因素已集中到生物—地球化學(xué)解釋上，關(guān)聯(lián)到古海洋化學(xué)性質(zhì)與氧化還原條件、古大氣成分變化、海洋微生物作用。但MTS從產(chǎn)生、發(fā)育再到消失持續(xù)的20億年間，地球水圈、生物圈和大氣圈都發(fā)生了深刻變化。MTS形成—消失的控制因素到底是什么？MTS微亮晶是海底軟泥中早期成巖作用下快速石化產(chǎn)物，其形成需要較高溫度和適當(dāng)?shù)膒CO2；它的特征表現(xiàn)為較圍巖低的Sr同位素比值，C同位素正漂移，低Mg／Ca值，出現(xiàn)超微植物化石及草莓狀黃鐵礦等 （曠紅偉等，2011b）。它可能是微生物參與的化學(xué)沉淀 （孟祥化等，2006；曠紅偉等，2006b）。這種特殊環(huán)境條件是如何產(chǎn)生的？為什么MTS在新元古代雪球地球事件后消失了？這使得中新元古代時期的海洋化學(xué)性質(zhì)如何協(xié)同MTS興衰成為解密的關(guān)鍵點。

研究表明，前寒武紀(jì)世界各地不同時期的MTS均由方解石微亮晶組成，即便是南非太古代地層中的MTS也不例外。北美中元古界Belt超群、俄羅斯南烏拉爾里菲系和中國燕山中元古界高于莊組和霧迷山組碳酸鹽巖中的MTS也均由微亮晶方解石組成，宿主巖石主要是泥屑灰?guī)r或泥灰?guī)r。即使MTS宿主巖石是白云巖，其MTS內(nèi)部仍由微亮晶方解石組成，如遼南新元古界甘井子組、澳大利亞新元古界苦泉組 （圖2－b）及安徽淮北新元古界望山組中的MTS微觀礦物組成等（圖2－b，3－q）。近年來從MTS微觀組構(gòu)與地球化學(xué)特征研究著手，證明它具早成巖特征且保持了原始沉積信息（Kriscautzky et al.，2022），可能是微生物參與的化學(xué)沉淀 （孟祥化等，2006；曠紅偉等，2006b）；因而，MTS形成與特定古海洋化學(xué)條件密切相關(guān)已成共識。前期建立的MTS成因模式 （Kuang，2014）已能夠理想地解釋MTS微亮晶方解石的物質(zhì)來源、形成過程及控制因素。

然而，大連復(fù)州趙坎子新元古界營城子組白云巖中存在大量白云石化 “MTS”，外部形態(tài)與經(jīng)典 （方解石）MTS完全一致（圖2－c，2－d）；顯微鏡下及CL圖像顯示，白云石化 “MTS”構(gòu)造由細(xì)—粉晶白云石組成，顯示 “充填”特征，白云石無世代之分。于是，我們不得不思考：發(fā)育于營城子組中的這種白云石化 “MTS”是如何形成的？它們與經(jīng)典 （方解石）MTS是演化、繼承，還是成巖作用的產(chǎn)物？是否代表著原始海洋早期成巖階段形成的MTS疊加了成巖作用 （白云石化）？組成白云石化 “MTS”的細(xì)—粉晶白云石的礦物學(xué)和地球化學(xué)特征是什么？是否指示著一種不均勻的白云石化作用？通過白云石化MTS研究是否能夠為我們提供進一步的有關(guān)MTS形成、演化的成因信息？

從地質(zhì)歷史時期白云巖形成與分布規(guī)律看，白云巖廣泛分布在海相地層中，主要發(fā)育于前寒武系，且絕大多數(shù)情況形成巨厚、塊狀白云巖；顯生宙時期的白云巖則越來越少，古生代量更少 （王勇，2006），中、新生代的碳酸鹽巖則主要是石灰?guī)r （Boggs，2001）。有學(xué)者研究稱在巴哈馬群島和澳大利亞庫龍潟湖中發(fā)現(xiàn)了原生白云石，但現(xiàn)代海洋中也從未發(fā)現(xiàn)有大量白云石從海水中直接沉淀，近于地表的常溫、常壓條件下，如果沒有微生物參與，實驗室?guī)缀醪荒苋斯ず铣砂自剖?。白云巖（石）的成因機理至今仍是科學(xué)難題 （Han et al．，2022）。近年來白云巖的原生成因支持者增多，鮑志東等 （2019）認(rèn)為中國典型臺地區(qū)中—新元古界的白云巖為典型原生白云巖；研究表明硫酸鹽還原菌在缺氧條件下會明顯促進白云巖化；現(xiàn)今流行的白云巖有機成因認(rèn)為，微生物對白云石的形成有非常大的促進作用 （Vasconcelos and Mckenzie，2009），多種多樣微生物的新陳代謝可以控制氧化或還原條件，從而促使白云石沉淀。因此，高鹽度、高溫、高Mg／Ca值 （Kacamarek and Sibley，2007；Han et al．，2022））和環(huán)境缺氧、微生物發(fā)育，特別是厭氧硫酸鹽還原菌等，都可能是白云石化發(fā)育的有利條件 （Baker and Kastner，1981；Turker and Wright，1992）。

前寒武紀(jì)海水較顯生宙時期的海水表現(xiàn)較高的鹽 度 和Mg／Ca值 及 較 高 的 溫 度 （Robert and Chaussidon，2006），當(dāng)時大氣中含氧量較低、二氧化碳含量則較高 （Summer，1997），因此，前寒武紀(jì)形成巨量白云巖是可能和必然的；而顯生宙以來白云巖發(fā)育數(shù)量的遞減和稀少，則是客觀上有利海洋地球化學(xué)條件的喪失所致。盡管對前寒武紀(jì)大量而廣泛保存原生構(gòu)造的白云巖該如何解釋這一問題也存在爭議，但已取得2點共識：（1）白云巖在古代沉積序列中更為常見 （Given and Wilkinson，1976）；（2）如果沒有微生物的參與，即便是在過飽和的海水中，白云石也難以在常溫、常壓條件下結(jié)晶沉淀 （Land，1998）。

如上所述，MTS與白云石形成所需各方面條件，除了Mg／Ca值恰好截然相反外，其他逐項控制、影響因素都極為相似或一致。這是一種巧合嗎？然而MTS較少出現(xiàn)在原生白云巖中，如燕山地區(qū)中元古界霧迷山組MTS僅出現(xiàn)在該組上部灰?guī)r段 （曠紅偉等，2009），高于莊組MTS出現(xiàn)張家峪亞組灰?guī)r段；現(xiàn)今MTS的白云巖基質(zhì) （圍巖）多被認(rèn)為是后期交代成因 （Shields，2002；劉燕學(xué)等，2003；賈志海等，2004），而MTS原始成分是微亮晶方解石。

前述遼東新元古界營城子組潮間帶－潮上帶半蒸發(fā)環(huán)境 （劉燕學(xué)等，2003）發(fā)育的白云石化“MTS”，前人認(rèn)為是MTS。該白云石化 “MTS”不但與經(jīng)典的MTS礦物成分不同，而且晶體顆粒大小和結(jié)構(gòu)迥異，但它們又不同于次生充填的方解石或白云石。白云石化 “MTS”與其宿主巖石成分無差別，晶粒較基質(zhì) （圍巖）粗大而干凈，與基質(zhì)界線截然，表現(xiàn)為同生或準(zhǔn)同生的特點（圖2－c，2－d）。類似情形還出現(xiàn)在內(nèi)蒙古新元古界腮林忽洞組碳酸鹽巖中 （喬秀夫等，1999）。但最近有學(xué)者提出高于莊組存在硅質(zhì) MTS（楊忠寶等，2019），這可能值得商榷，因為該 “硅質(zhì)臼齒構(gòu)造”不僅成分為硅質(zhì)、形態(tài)呈櫛殼狀和放射狀，且為多個世代充填，明顯具后期成巖特征，與公認(rèn)的MTS成分和結(jié)構(gòu)完全不同。但硅質(zhì)MTS的提出也帶給我們更多思考。

遼南新元古代白云石化 “MTS”的發(fā)現(xiàn)，對進一步論證和深化MTS的形成機制、成因模式和成巖演化過程，以及揭示當(dāng)時地球大氣、環(huán)境、古海洋化學(xué)性質(zhì)與微生物作用、古地理環(huán)境，特別是碳酸鹽巖成巖機理等方面，具有重要意義。

3.3 MTS新類型發(fā)現(xiàn)不斷挑戰(zhàn)現(xiàn)有成因理論

MTS也可能是中元古代和新元古代 “正常”淺海沉積物 （Smith，2016），且與顯生宙顯著不同。MTS目前的研究水平和成果，揭示了MTS的全球性特征 （共性），對比研究了不同地區(qū)和不同時代MTS形態(tài)異同，對MTS微觀組構(gòu)和地球化學(xué)特征進行了初步分析，建立了一系列MTS成因模式，但直至目前的研究均是局域或區(qū)域性的，缺乏系統(tǒng)研究。MTS新剖面和MTS新類型的發(fā)現(xiàn)，不斷刷新和挑戰(zhàn)著已有認(rèn)知水平。比如，前述大連地區(qū)白云石化 “MTS”，其經(jīng)歷怎樣的形成過程（圖2－c）？美國蒙大拿州Belt超群中氣泡狀MTS，鏡下顯示花狀結(jié)晶結(jié)構(gòu)（圖6－a至6－e），其形成和生物作用有關(guān)嗎？安徽張渠組環(huán)狀MTS（圖6－f至6－n）與其他常見類型的MTS有什么異同？Ktiscautzky等 （2022）研究發(fā)現(xiàn)，即使是在普通光學(xué)顯微鏡下看似相同的MTS微亮晶，在陰極發(fā)光高倍鏡下，不僅晶體形態(tài)有差異，而且表現(xiàn)出分區(qū)特征但無世代。以上問題的答案目前尚不清楚。MTS所具有早成巖且未受蝕變的特征 （Kriscautzkyet al.，2022）說明，從微觀巖石學(xué)、微觀組構(gòu)入手，綜合運用地球化學(xué)分析方法，有可能恢復(fù)MTS的成巖過程和成巖環(huán)境（圖6）。對MTS形成過程的追索和解剖（表1；圖6），也就是對前寒武紀(jì)海洋化學(xué)信號的解讀，從而了解前寒武紀(jì)海洋環(huán)境演變特征，進一步闡明與之相關(guān)的古海洋化學(xué)沉積模式。

圖6 從微觀組構(gòu)入手研究新的MTS類型Fig.6 Study on new MTS types from their microfabrics

4 結(jié)論

“臼 齒 構(gòu) 造 （Molar tooth structure， 簡 稱MTS）”是指前寒武紀(jì)一種具有腸狀褶皺等特殊形態(tài)和結(jié)構(gòu)的沉積構(gòu)造，含有臼齒構(gòu)造的碳酸鹽巖稱為臼齒碳酸鹽巖 （Molar tooth carbonate，簡稱MTC）。MTC在全球具有發(fā)育廣泛、時限特定、形態(tài)復(fù)雜、結(jié)構(gòu)特殊等特點，普遍沉積于淺海環(huán)境，其成分具有跨越時空的一致性。

長期以來，研究關(guān)注的焦點和熱點是MTS形成與消失的機制。通常有物理作用、生物作用和生物—地球化學(xué)作用3種主要成因假說。盡管其成因仍然處于爭議中，但根據(jù)其所具有的早期成巖特征，越來越多的研究者將MST作為重建前寒武紀(jì)海洋環(huán)境地球化學(xué)條件的重要研究對象。在宏觀沉積巖石學(xué)分析的基礎(chǔ)上，從微觀組構(gòu)入手，輔以元素地球化學(xué)、同位素地球化學(xué)分析，系統(tǒng)恢復(fù)MTS形成過程與成巖環(huán)境，可能是一條行之有效的研究途徑。

MTS形成不是一個孤立過程，它占據(jù)了地球歷史近20億年，與前寒武紀(jì)中期的地球演化有一定聯(lián)系。它的發(fā)育特點表明，其形成受控于古海洋性質(zhì) （海水溫度，碳酸鈣溶解度、海水Fe2+和SO2－4含量、氧逸度、鹽度等），響應(yīng)著C、O、Sr、S、Mg、Mo等同位素水平，同時與當(dāng)時的大氣環(huán)境 （pCO2）、古緯度密切相關(guān)。

元古宙臼齒碳酸鹽巖研究成為解密前寒武紀(jì)古海洋性質(zhì)的鑰匙。對MTS成因之謎的解密過程，既是研究和恢復(fù)該巖類的形成演化過程，也直接或間接響應(yīng)著對元古宙古海洋化學(xué)性質(zhì)、古海洋環(huán)境演化及其與大氣圈和生物圈協(xié)同演化過程的了解。