研究叠层石发现十亿年前每一年至少有500天
中国地质大学(武汉)地球科学学院屈原皋、解古巍、龚一鸣等研究发现，北京周口店地区中元古界铁岭组叠层石，受昼夜和季节光强度以及沉积环境等因素周期性变化的综合影响，形成厚度呈周期性变化的明暗纹层。根据这些纹层所记录的月节律和季节节律，同时结合S型叠层石的形态特征，他们初步得到如下古天文信息：10亿年前，地球上的一年至少有516±20天、12.9±0.5个月，一个月有40天，一天最多16.99±0.66小时。 屈原皋介绍，科学界有很多学者从数学、物理、古生物学和沉积学等角度，研究古天文学的相关问题。其中古生物学和沉积学的研究对象，包括叠层石、珊瑚、贝类、腕足类、鹦鹉螺、乳齿象象牙等。其中，叠层石是以蓝藻为主的微生物通过生长和代谢活动粘结沉积矿物颗粒形成的生物沉积构造。因为藻类向光性强，白天阳光充足时光合作用强，藻丝体会向上生长；夜晚光线减弱后光合作用相应减弱，藻丝体就变成匍匐生长。正是这种昼夜不同的生长方式，使它分泌粘性物质粘结矿物颗粒形成的叠层石，出现明、暗相间的纹层。
但叠层石蕴含的环境信息远不只是昼夜更替，它因藻类生长的趋光性呈现出更多形态特征。首先，太阳光直射地表的区域，每年在南北回归线之间来回移动，这使某些地区出现S型叠层石，岩石中每个完整的“S”代表一年的生长周期。同时，由于生长环境为滨海地区，叠层石的生长和繁殖还受到地月引力、海水相对泥沙含量、潮汐和月相等因素的影响。例如潮汐引起海水的动力变化，导致水中矿物碎屑量和颗粒大小也相应改变，从而影响到藻类粘性分泌物的粘结量；地月相对位置的变化，也会影响地球上生物的生长和繁殖，导致叠层石纹层厚度的变化。
为解读叠层石中丰富的古环境信息，屈原皋等在北京周口店西南的拴马庄剖面上，选取高程135米，地质年代约10亿年前，包含水平状、波状、穹隆状、包菜状、分枝状、柱状、S型等各种形态的叠层石构造，通过实地剖面观测、样品显微镜观测等手段，对其岩性、纹层、形态等进行了详尽的分析。发现叠层石主体岩性为白云岩，所含矿物95%以上是白云石，有少量长石碎屑和石英，在显微镜下可以看到明显的亮暗分层。
研究者通过对S型叠层石样品的综合观察，统计其中300多个纹层的厚度值发现，一个完整的S型叠层石包含纹层至少为470，由此推断该岩石沉积时，一年至少有470天。同时，根据这些纹层周期性的厚度变化，发现相邻两个厚度峰值间隔36到40个纹层，显示当时一个月至少有40天。进行必要的数理统计分析，考虑可能引起误差的相关因素后确定，当时一年的天数至少为516±20，包括12.9±0.5个月，进而在不考虑地球公转周期变化的前提下，算出一天的长度为16.99±0.66小时。最后根据S型叠层石的形态，算出当时的黄赤交角大于现在的23°27’，应为29.2°～30.6°。
屈原皋说，现在科学界普遍认为，由于月球逐渐远离地球和潮汐作用对能量的消耗，地球自转和月球绕地公转的速度，都在不断减慢，地球的黄赤交角也在不断减小，此次的研究结果支持这一总体演变趋势。虽然这一研究已取得初步结论，但叠层石纹层的厚度周期变化具体的形成机制，还有待进一步的深入研究。
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