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“微不足道和非凡的事物都是自然世界的建筑师。”
卡尔·萨根 在“宇宙 - 天堂与地狱”中
在 地质学家最终能够解答多洛米蒂山脉壮观的山峰是如何形成的之后，下一个迫切的问题是白云岩（或白云石）是海洋沉积的主要产物还是普通石灰岩蚀变的次要产物。意大利矿业工程师乔瓦尼·阿杜伊诺在 1779 年提出了最早的解释之一 - 他设想普通石灰岩（也在多洛米蒂地区发现）与热液溶液中溶解的化学物质反应形成白云石。这个假设在 19 世纪仍然很流行，因为实际上可以在一些（但遗憾的是并非所有）含有白云岩露头的地层中找到火山岩脉。另一种假设认为，渗透的地下水与主要沉积的石灰岩发生反应，地下水中富含镁。然而，仅靠这种石灰岩的次要改造无法解释在多洛米蒂山脉和世界其他地区发现的大量白云岩。
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图 1. 地质学家利奥波德·冯·布赫 (Leopold von Buch) 的“特伦蒂诺南部地质草图”(1822)，显示了多洛米蒂山脉中白云岩（深蓝色 - No.IV）和石灰岩（浅蓝色 - No.V）的分布（公共领域图像）。
美国地质学家詹姆斯·德怀特·达纳 (James Dwight Dana)（1813-1895 年）研究了南太平洋的珊瑚礁和环礁，发现可以在隆起环礁的泻湖沉积物中找到白云石。这是一个重要的观察结果，因为它表明白云石是在海洋水中和“低”热带温度下形成的。因此，构成多洛米蒂山脉的岩石是否可能在过去在类似的环境和沉积环境中形成？
对这个问题的可能答案来自对多洛米蒂山脉中一种特有的岩层——恰如其分地命名为 Hauptdolomit，即“主要白云石”——地层的研究，该地层由地质学家 VON GUEMBEL 于 1857 年在巴伐利亚阿尔卑斯山定义，并于 1876 年由地质学家 LEPSIUS 引入阿尔卑斯山的地层命名法。Hauptdolomit 地层在多洛米蒂山脉以及北石灰岩阿尔卑斯山、亚平宁山脉、迪纳里德斯山脉和西西里岛的非常相似的地层中都有发现。
图 2. Hauptdolomit 地层形成特有的陡峭悬崖，这里是 Sass dla Crusc (Hl. Kreuz Kofel)，海拔 2.907 米（与一些当地人）。 良好的层状结构表明这些岩石沉积在浅泻湖中，以前的软沉积物几乎没有被波浪或水流输送。
在上卡尼期和诺利期（三叠纪的地质时间间隔，距今约 2.165 亿 - 2.036 亿年前）期间，未来多洛米蒂山脉和其他山脉所在的区域位于 特提斯海 的陆架区域。 在浅海中，形成了一个大型碳酸盐岩台地。三叠纪碳酸盐岩台地的泻湖和泥滩被藻类、细菌和贫乏的无脊椎动物群落所占据，主要由腹足动物和双壳类动物组成。有时恐龙会穿过潮汐滩，它们的足迹被保存在多洛米蒂山脉的某些地点 - 这暗示着那里有足够大的岛屿来维持如此大型的脊椎动物。Hauptdolomit 的顶部以化石土壤的发育为特征，反映了主要的 海平面下降。极端的浅水条件持续了数百万年，导致沉积了厚达 1000 米的白云岩地层。
这种重建似乎符合现代礁石、环礁和碳酸盐岩台地的博物学家的观察——但只有一个问题：在今天的这种环境中，没有或只有有限的白云石形成被观察到。在现代海洋中，只有文石和方解石是稳定的矿物，因此可以直接通过从水中沉淀形成。白云石仅在温暖和高盐度的水池中局部形成。仅靠白云石的无机形成效率太低，无法解释白云岩在地层记录中的重要性。然而，（微）生物可以显着增加海水中白云石的沉淀。在 20 世纪初，科学家开始用微生物和沉积物进行实验。俄罗斯微生物学家乔治·A·纳德森（Georgi A. Nadson，1867-1940 年）观察到细菌培养物中白云石的成核，并在题为“作为地质因素的微生物”（1903 年）的论文中发表了他的观察结果。尽管取得了这些有希望的结果，但观察细菌和晶体形成的困难阻碍了进一步的研究，这个想法在几十年里逐渐消失。巴西海岸沿岸沿海泻湖中微生物垫的发现为这一想法提供了新的动力。
今天我们知道，许多现代潮汐滩都被藻类和细菌群落所覆盖。这些生物分泌一种粘液（胞外聚合物 - EPS)，它充当沉积物捕集器，并为某些矿物提供有利条件，形成层状微生物垫。在 Hauptdolomit 地层中也可以找到类似垫子的化石遗迹。因此，细菌活动似乎是解释白云岩沉积的重要因素。
图 3. Hauptdolomit 地层的细节，显示了石化的微生物垫的层理。
生物体可以通过两种主要方式促进矿物质的形成。 生物控制的沉淀发生在生物体控制矿物质形成的程度、种类和速率时，例如形成贝壳或骨骼元素。 生物诱导的沉淀是间接发生的，因为有机物质的存在或生命形式的新陈代谢副产物（如 EPS）引起化学反应和有利于矿物质形成的条件。 最近发表的一项研究 (KRAUSE 等人，2012 年) 显着扩大了白云石形成的范围，表明即使在深海沉积物中，也有细菌可以诱导海水中白云石的沉淀。
尽管有这些见解，但仍有许多问题悬而未决。 为什么在地球历史上，白云石的形成如此普遍？ 为什么今天没有，尽管有微生物活动？ 这些阶段是否受微生物群落的演变或海水化学变化控制？ 如果是这样，是什么导致了过去海洋中的这些变化？
图 4. Dachstein 地层是覆盖在 Hauptdolomit 之上的地质单元，尽管外观相似，并且可能具有相似的沉积环境，但它是由普通石灰岩形成的； 2 亿年前，白云石的沉淀突然停止——原因仍然未知。
参考书目
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