全新世塞凡湖（亚美尼亚）淡水微生物岩的形态特征、生物成因及其古环境指示意义

本研究针对亚美尼亚塞凡湖全新世微生物岩的形成机制与环境指示作用展开多学科交叉研究。通过陆上调查与水下探测相结合，研究人员系统揭示了微生物岩的形态多样性（包括穹顶状、球状、板状等宏观结构）和微观特征（如凝块状、灌木状等血栓石结构），并首次报道了深水环境特有的放射状纤维晶体集合体。研究采用放射性碳测年（10个样本，年代跨度为9060+195/-70至190+125/-190 cal BP）、SEM显微分析和EDX能谱技术，证实低镁方解石是主要沉淀物，同时发现表层存在次生菱锰矿（MnCO3）。该成果为理解淡水湖泊微生物岩的形成机制及其与湖平面波动的关联提供了重要案例，对古气候重建和碳封存研究具有双重意义。

　　

在探索地球生命起源和古环境演变的研究中，微生物岩（microbialites）作为最古老的生命记录者之一，始终占据着特殊地位。这些由微生物介导形成的碳酸盐沉积物，不仅保存着数十亿年的生命活动证据，更是解读古代水环境变化的"地质罗盘"。然而，在淡水湖泊系统中，微生物岩的形成机制与环境响应的研究仍存在显著空白。亚美尼亚高原上的塞凡湖——这个被誉为"高加索明珠"的大型淡水水体，其沿岸分布的奇特碳酸盐构造早在上世纪20年代就引起学者关注，但关于其生物成因、形成年代及环境指示意义的系统性研究长期缺失。

亚美尼亚国家科学院与法国里昂第一大学等机构组成的研究团队，通过为期四年的野外调查与实验室分析，首次全面揭示了塞凡湖微生物岩的时空分布规律和形成机制。研究团队采用多学科技术手段，包括水下机器人探测、高分辨率地震剖面成像、薄片显微观察和扫描电镜（SEM）分析，结合放射性碳测年技术，构建了该区域迄今最完整的微生物岩发育图谱。

关键技术方法包括：1）通过潜水采样和声学探测获取不同水深（0-45米）的微生物岩样本；2）运用显微结构分析和EDX能谱鉴定矿物组成；3）采用加速器质谱（AMS）进行¹⁴C测年；4）对现代水体中的蓝藻细菌群落（如Oscillatoria sp.和Anabaena sp.）进行对比研究。样本覆盖湖区的8个典型区域，包括Piruz、Norashen等关键位点。

碳酸盐沉积物的空间分布特征
研究揭示了微生物岩在垂直方向60米范围内的连续分布，从海拔1915米的陆上露头到水下45米深处均有发现。值得注意的是，在Qanagegh地区4.3米水深处，研究人员首次发现局部气体渗漏导致砂质沉积物中碳酸盐含量异常降低的现象，这为理解非生物因素对碳酸盐沉淀的影响提供了新证据。

微生物岩的形态与结构多样性
研究团队鉴定出六种典型宏观形态：穹顶状、球状、板状、椭圆状、平面状和垂悬/叶状结壳。微观尺度上，血栓石结构（thrombolitic texture）占主导地位，表现为特征性的凝块（clots）和灌木状（shrubs）构造。特别引人注目的是，在深水低温环境中发现的放射状纤维晶体集合体，经测年确定为1510⁺¹⁶⁰/_-115 cal BP的产物，这种特殊结构可能反映了特定水深下的结晶动力学过程。

生物标志物与矿物学特征
薄片中保存完好的蓝藻丝状体结构、微钻孔痕迹以及各种球粒（peloids）证实了微生物活动的关键作用。能谱分析显示，低镁方解石（low-Mg calcite）是主要矿物相，而次生菱锰矿（rhodochrosite）仅出现在水下样本表面，反映了氧化还原界面的特殊化学环境。现代水体中优势的蓝藻种类（如Oscillatoria limnetica）与微生物岩中发现的化石记录高度一致，证实了这类微生物在碳酸盐沉淀中的长期贡献。

年代学与古环境意义
放射性碳测年数据揭示了微生物岩发育的三个主要阶段：早全新世（约9000 cal BP）、中全新世和近现代。特别重要的是，某些样本的年代与已知的湖面波动事件吻合，例如190⁺¹²⁵/_-190 cal BP的年轻样本可能记录了小冰期时的水位变化。这使塞凡湖微生物岩成为重建高加索地区古水文变化的可靠指标。

这项发表在《Journal of Great Lakes Research》的研究，首次系统阐明了淡水湖泊微生物岩的连续发育谱系。研究不仅证实了蓝藻细菌（cyanobacteria）在碳酸盐沉淀中的核心作用，还发现了深水环境特有的矿物结晶模式。从应用角度看，该成果为评估微生物岩在全球碳循环中的贡献提供了定量数据——塞凡湖微生物岩的广泛分布表明，即使是淡水系统也可能成为重要的碳汇（carbon sink）。此外，研究揭示的微生物岩-湖面波动响应机制，为理解气候变暖背景下高山湖泊的生态响应提供了历史参照。正如研究者所言："这些沉默的石质档案，正等待着被更多创新性的跨学科方法所解读。"