6．4．1　理論意義

生物成巖作用在全球碳循環(huán)中起到了重要的作用。在地球表層的生物圈范圍內(nèi)，各種生物時(shí)時(shí)刻刻進(jìn)行著各種生命活動(dòng)。這些生命活動(dòng)中有的直接參與了生物成巖作用，有些雖然沒(méi)有直接參與生物成巖作用，但往往與生物成巖作用之間存在著內(nèi)在的聯(lián)系。在生物圈的海洋部分，生物成巖作用主要形成硅質(zhì)巖和碳酸鹽巖，其中特別是碳酸鹽巖的分布最為廣泛。海洋環(huán)境中生物碳酸鹽的沉積必然會(huì)消耗海水中大量的CO₂，從而使海水中CO₂的含量下降。與此同時(shí)，通過(guò)水、氣交換，大氣中的CO₂又源源不斷地被補(bǔ)充到海水中去。因此，如果其他條件不變的情況下，海相碳酸鹽巖的生物成巖作用的進(jìn)行對(duì)于促進(jìn)海洋與大氣中CO₂的交換、降低大氣中CO₂的濃度起到了重要的作用。陸相環(huán)境中生物成巖作用主要形成泥炭及煤巖。綠色植物通過(guò)光合作用吸收大氣中的CO₂，從而把大量的碳固定在植物體內(nèi)。植物死亡后，一部分植物體中的碳最后通過(guò)氧化、燃燒后又重新返回到大氣中去，還有一部分植物體則通過(guò)堆積、掩埋而形成泥炭和煤層，使碳固定在地層中，從而降低了大氣中CO₂的濃度。因此，無(wú)論是海相環(huán)境中的生物成巖作用還是陸相環(huán)境中的生物成巖作用都降低了大氣中CO₂的濃度，促進(jìn)了全球的碳循環(huán)。

圖6．6　東昆侖地區(qū)中二疊世礁島海的沉積模式

生物成巖作用對(duì)于改善早期地球環(huán)境、促進(jìn)地球生物圈的形成和發(fā)展也起到了極其重要的作用。早期地球的大氣是缺氧的，其原因可能是由于CO₂相對(duì)濃度過(guò)高所致。但自從地球上開始出現(xiàn)生命，早期生物就通過(guò)各種生命活動(dòng)不斷地改變著地球的環(huán)境。其中生物成巖作用主要是通過(guò)吸收海水或大氣中的CO₂，將其固定在碳酸鹽沉積物中，從而降低海水和大氣中CO₂的濃度，達(dá)到改善地球環(huán)境的目的。早在前寒武紀(jì)就曾沉積了大量的碳酸鹽巖，其中藻疊層石是生物成因的。古生代開始，出現(xiàn)了大量的生物碎屑灰?guī)r及生物礁灰?guī)r。如果將這些碳酸鹽巖累計(jì)起來(lái)，不難想象，通過(guò)生物成巖作用而被固定在碳酸鹽沉積物中的CO₂的量是何等的巨大。因此，生物成巖作用對(duì)于降低早期地球大氣中CO₂的濃度、改善早期地球環(huán)境起到了極其重要的作用。自地球上開始出現(xiàn)生命，經(jīng)歷了近幾十億年，到志留紀(jì)才開始出現(xiàn)半陸生生物，這不僅與生物自身的演化有關(guān)，也與地球環(huán)境的變遷有關(guān)。由于早期地球大氣中缺氧，而大多數(shù)陸生生物、特別是陸生動(dòng)物是喜氧生物，因此早期地球環(huán)境對(duì)其生存和發(fā)展十分不利。經(jīng)過(guò)元古代、寒武紀(jì)及奧陶紀(jì)漫長(zhǎng)的生物成巖作用，無(wú)疑大大降低了大氣中CO₂的含量，為生物的登陸創(chuàng)造了良好的環(huán)境條件。生物自從登陸后，地球表層的生物多樣性得到了極大的發(fā)展，生物圈也從此開始趨于更加復(fù)雜和完善。生物圈的范圍也由從原來(lái)的海洋向海陸空多方向發(fā)展?？傊?，在漫長(zhǎng)的地史時(shí)期中，生物成巖作用對(duì)于改善地球早期環(huán)境、促進(jìn)生物多樣性發(fā)展、拓寬生物圈的范圍和改善生物圈的結(jié)構(gòu)起到了重要的作用。

在巖相古地理研究中，由某些特定的生物成巖作用形成的地質(zhì)體可用來(lái)指示古地理和古環(huán)境。如現(xiàn)代海洋中的放射蟲硅質(zhì)沉積主要分布在低緯度深部洋流的上涌帶。同時(shí)，放射蟲硅質(zhì)巖多產(chǎn)自深水洋盆。因此通過(guò)對(duì)地史時(shí)期的放射蟲硅質(zhì)巖的研究對(duì)于恢復(fù)古代海洋環(huán)境具有重要意義。生物礁是生物成巖作用形成的特殊的碳酸鹽沉積體，是一種對(duì)環(huán)境條件十分敏感的生態(tài)系統(tǒng)。由于古生物礁中的生物類型十分多樣、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、相帶分異明顯，因此是研究古代不同類型生物的生態(tài)及古生態(tài)系統(tǒng)的理想場(chǎng)所。另外，現(xiàn)代生物礁的分布受緯度的嚴(yán)格控制，因此，通過(guò)對(duì)古代生物礁分布的研究對(duì)于確定古環(huán)境及后期板塊漂移具有重要的參考價(jià)值。