概述
疊層石疊層石的基本構造單位叫基本層，一般為弧形或錐形。基本層構成集合體，呈柱狀、錐狀、棒棰狀等形態，有的呈牆狀。
中元古代（20億年前到7億年前）是地史上疊層石最繁盛的時期，其分布廣泛、形態多樣。後生動物出現（7億年前）以後疊層石驟然衰落。古生代寒武紀至泥盆紀疊層石數量和分布範圍有限，但仍不難見到。泥盆紀以後疊層石只是殘存了。現代海相疊層石只分布在澳大利亞、中美洲、中東等地的少數地區的特殊環境中。通常疊層石產出於灰岩和白雲岩中，有些疊層石發育在燧石、磷酸鹽岩（膠磷礦）中，由磁鐵礦和赤鐵礦構成的疊層石以及錳疊層石也頗為常見。
形態
基本層
疊層石基本層又叫生長層，是構成疊層石體的基本單元。它通常由暗層及亮層兩部分組成，藻類生活狀況及自然條件的周期變化形成疊層石的原生亮暗層理。疊層石的基本層形態有兩種主要類型：①拱形基本層；②錐形基本層。
柱體
柱體形態主要受基本層形態的控制，同時受環境影響。根據柱體自上而下直徑的變化，柱體形態可以分為兩種基本類型。一是圓柱狀或次圓柱狀柱體，柱體直逕自下而上無顯著變化。二是杯狀或莖塊狀柱體，柱體一般較短，基部很窄，向上很快不斷地增寬。
分布
疊層石根據Walter(1983)的統計，已知在澳大利亞、北美和南非三個不同大陸的11個地點發現了太古宙的疊層石，其年齡都在25億年以上。
現代疊層石主要分布於北美巴哈馬群島和西澳大利亞沙克灣（Shark Bay）。
最古老的疊層石發現於踞今約28億年前的南非布拉瓦白雲岩中。不分叉的疊層石出現在距今25—27億年前，分叉的柱狀疊層石主要繁盛於20億年前到6億年前，隨後逐漸衰落。現代的疊層石主要分布在北美巴哈馬群島和西澳大利亞沙克灣。我國最著名的疊層石產地是天津薊縣國家地質公園，那裡疊層石非常壯觀，甚至整座山都是疊層石。我國北方很多地方都分布有中新元古代的沉積岩，那裡都有可能找到疊層石，如北京的房山區的西部，昌平的南口。
研究
疊層石為解讀疊層石中豐富的古環境信息，屈原皋等在北京周口店西南的拴馬莊剖面上，選取高程135米，地質
年代約10億年前，包含水平狀、波狀、穹隆狀、包菜狀、分枝狀、柱狀、S型等各種形態的疊層石構造，通過實地剖面觀測、樣品顯微鏡觀測等手段，對其岩性、紋層、形態等進行了詳盡的分析。發現疊層石主體岩性為白雲岩，所含礦物95%以上是白雲石，有少量長石碎屑和石英，在顯微鏡下可以看到明顯的亮暗分層。 研究者通過對S型疊層石樣品的綜合觀察，統計其中300多個紋層的厚度值發現，一個完整的S型疊層石包含紋層至少為470，由此推斷該岩石沉積時，一年至少有470天。同時，根據這些紋層周期性的厚度變化，發現相鄰兩個厚度峰值間隔36到40個紋層，顯示當時一個月至少有40天。進行必要的數理統計分析，考慮可能引起誤差的相關因素後確定，當時一年的天數至少為516±20，包括12.9±0.5個月，進而在不考慮地球公轉周期變化的前提下，算出一天的長度為16.99±0.66小時。最後根據S型疊層石的形態，算出當時的黃赤交角大於現在的23°27’，應為29.2°～30.6°。
現在科學界普遍認為，由於月球逐漸遠離地球和潮汐作用對能量的消耗，地球自轉和月球繞地公轉的速度，都在不斷減慢，地球的黃赤交角也在不斷減小，此次的研究結果支持這一總體演變趨勢。雖然這一研究已取得初步結論，但疊層石紋層的厚度周期變化具體的形成機制，還有待進一步的深入研究。
衰落之謎
疊層石疊層石是藻類繁衍生息形成的生物遺蹟岩石。元古代疊層石生長於潮上帶、潮間帶和潮下帶的濱海地區。元古代藻類——絲體藻主要生活在平坦的沉積碳酸鹽岩表面之上10mm的範圍內。從元古代的含藻類的燧石切片看，絲體藻像水蛇或章魚一樣完全自由、舒展地漂浮在海水溶液中，而不是生活在洞穴中。假如當時疊層石所生活的海洋中有海浪或海流的話，藻類又沒有什麼可抓扶的地方，必然會被海水沖走。然而疊層石是藻類世世代代在一個固定地方生息形成的，藻類沒有被海水沖走，說明藻類生存在靜水環境之中。因此說疊層石所生活的海水和海岸是沒有海浪和海流的，即使有也非常微弱，且海浪高度應該不超過10cm。海浪微弱說明當地的風力也很微弱，不超過1級。如果海流存在的話，海流會使海水裡鈣鎂離子的濃度達到均一，飽和程度和沉積厚度一致，而元古代地層里碳酸鹽岩的厚薄相差極大，因此說海流不存在。
從世界各地疊層石統計資料來看，疊層石只生成於較純淨的碳酸鹽岩中或燧石中，而不會生成於黏土岩或碎屑岩中，甚至含泥較多的碳酸鹽岩中也沒有疊層石。也就是說，疊層石只生存於清潔的海水中，因為有黏土沉積的話，藻類群就會被掩埋掉，這說明黏土沒進入海洋中。而黏土沒有進入海洋中，需要具備兩個條件：一、不能有河流入海（有河流的話，黏土會被帶入海洋）；二、不能有稍大的風。因此說疊層石存在的地方，必然具備下述4種地理環境特徵：1、無風（微風）；2、沒有海浪或者是微浪；3、沒有海流；4、沒有河流。也說是說，疊層石能指示上述4種地理環境特徵。
疊層石在中上元古代時段，全球七大洲都分布有大量的疊層石，如北非茅利塔尼亞、南非、印度、阿富汗；中國的薊縣、神農架，都存在大量的疊層石，疊層石几乎無處不在。因此上述4種地理環境特徵，在當時是全球普遍存在的。
根據疊層石的生存環境特徵可知，疊層石是生長於靜水之中的產物，因此不少學者認為，疊層石生長在瀉湖之中。持瀉湖觀點的認為，在湖的外圍有條壩，將瀉湖和大洋隔開；壩上只有一個窄小的通道，使潮汐通過，卻能將海流和海浪擋在壩外。但是，假設疊層石生長於瀉湖中，由於疊層石生長於潮坪地帶，也就是瀉湖裡的海水同大洋一樣潮起潮落。瀉湖裡的潮差應為1m，那么瀉湖每天要更換1m深的新鮮水。元古代的疊層石都生長在較淺的地表海里，水深在20m以內，那么瀉湖裡的水20天就要被更換一遍。
由於元古代深海里沒有燧石沉積和碳酸鹽岩沉積，因此大洋里的矽酸和碳酸鹽是不飽和的。如果瀉湖的水被大洋水快速地更換，瀉湖裡的矽酸和碳酸鹽就不能飽和，因此燧石和碳酸鹽在瀉湖裡就不能沉積下來。這和實際情況是不符的，因此說，認為生長於潮坪地帶的疊層石是生長在瀉湖裡的觀點是錯誤的。由於元古代，全球各地的疊層石基本上都生長於潮坪地帶（有潮水的地方），因此，元古代的疊層石都不生長於瀉湖內，是生長於大洋的正常的海濱地帶，是開放的海，而不是封閉的。
根據疊層石的指示特性，已知疊層石所處海域沒有海浪和海流，元古代的疊層石又都生成於開放海，說明沒有海浪從大洋傳播過來，也沒有海流從大洋流過來。這種現象的解釋是：整個大洋是滯流的，大洋的水體近乎於靜止，沒有像太平洋赤道海流、黑潮、墨西哥灣流這樣的海流。由於這些海流是靠赤道信風來推動的，因此推斷赤道信風也沒有。整個大洋里沒有海浪，說明大洋里沒有赤道信風、西風帶這樣的大型風場，也沒有高強度的颱風。因為這3種風，任何一個存在，都會在大洋里掀起大浪，並傳播到大洋的各個角落。
低緯度地區也是赤道幅合帶復蓋的地區，是全球降雨量最多的地區，根據疊層石的指示，在元古代，低緯度地區沒有河流。降雨量多的地區尚且如此乾旱，其他地區年降雨量就更少了。因此降雨量少是全球普遍存在的，同時證明，赤道幅合帶也不存在。
疊層石在海洋里，洋流和漁場是一對密不可分的孿生兄弟，洋流沉降的地方必然是漁場所在地，而且漁場裡的海洋生物量同洋流沉降的流量成正比關係。本來海流是在風力的作用下形成的，但在暖流、黑潮或灣流與寒流匯合的地方，由於黑潮像樹枝一樣分出很多支流，流向四面八方，並有寒流迎面“駛”來，此時海流的
流向，同風的流向完全不一致，甚至相反，因此說明此時海流的流向，已不受風的控制。這些都證明海流是在元古代之後形成的。
黑潮和來自北極的寒流在日本的東北部匯合，形成黑潮水域和寒流水域，中間夾著漩渦狀的混合水域，黑潮彎曲著向東流去。寒流先潛入混合水域下，然後進入暖流的下層，並同暖流一起向下游流去。由於寒流在暖流的下層，形成極大的溫差。巨大溫差使寒流溫度很快升高，由於寒流的含鹽量低，寒流的密度相對於周圍水體很快變小、變輕，於是上升到海水表面。寒流水在上升過程中，經過暖流，使暖流溫度降低。由於暖流海水含鹽量高，於是暖流水密度變大、變重，沉入海底。由於這裡海洋生物和魚特別多，生物的擾動又加速了海水的混合。混合水域中，生物量巨大，包括大量的藻類，藻類釋放出大量的氧氣，因此，混合水域裡300m深處以上的水層里的含氧量極高，平均達到5L氧氣/1t海水，這些氧氣使海水的密度降低了0.5%，正因如此，寒流才潛入混合水域300m深處的位置，位於含氧量高的水層的底部。
只有寒流下潛，才能使暖流和寒流在上下層之間進行迅速的垂直混合，使暖流垂直下沉。如果寒流不下潛，和暖流在海洋表面平行並流，要想在水平方向進行混合是不可能的，海流也就無法下沉。而寒流下潛是在海洋藻類釋放的氧氣的幫助下，使混合水體變輕後才完成的，因此說，海洋生物在海流沉降過程中起著不可缺少的決定性作用。而海流沉降是大洋環流的一個必要環節，因此，沒有海洋生物，就沒有大洋環流。
厄爾尼諾現象證明海流和大氣環流之間有密不可分的關係，由此可見，生物圈、河流、海流和大氣環流相互有機融為一體，構成一個完整的、有機的系統。
到了7億年前的震旦紀，出現地史上第一次大範圍冰川，說明地表的降雨量增大，地層里的黏土岩和砂岩比例開始增多，並逐漸占據主要比例。因此說明，這時地表的風化能力和搬運能力增加了，即風力增大，河流和海流出現，同時海浪增大。這樣的氣候和地理環境已不適合疊層石生存，因此說疊層石在7億年前迅速衰落是由於氣候和地理環境變化造成的。
最新發現
疊層石最近，中科院南京地質古生物研究所、國際志留委員會副主席、中科院院士，博士生導師戎嘉余等專家一行9人，在黔北地區桐梓縣進行地質工作考察時，在該縣代家溝和茅石鄉兩地發現了4億多年前由菌藻類形成的水平狀疊層石。據稱，該“疊層石”系華南地區首次被發現，這也是世界上第五次被發現，在地質史上極具重大意義。
疊層石”它的主要價值在於：用它來劃分、對比某一地區的地層、地理、生物，環境的演變及滅絕規律。它曾被海內外地質學家推崇為世界同一地質時期的“標準層型剖面”、世界罕見的“地質瑰寶”、“大地的史書”。用它雕刻出來的作品具有很高的藝術價值，黨和國家領導人曾以疊層石作為饋贈國際友人的高級禮品。
據介紹，專家組在對桐梓縣紅花園“全球型淺海相地質剖面”的輔助點——代家溝進行為期一周的野外標本採集後，竟在該縣石牛欄組發現了在4億多年前由菌藻類形成的水平狀疊層石。同時，專家組在該縣茅石鄉也發現了一處。據戎嘉余專家介紹，這是秦嶺以南、淮河以西地質的華南地區首次被發現，也是世界上第五處被發現，在地質史上有極其重大的意義。
影響
“成鐵”
疊層石，即藍藻，是靠光合作用自養的。由於光合作用，這種一度統治了地球的生物產生了大量的氧氣。
而當時地球的海洋里有大量的鐵元素。鐵被氧化後便從水中分離出來，沉積在海底，經過數百萬年形成了如今的各大鐵礦 。
21%的氧
疊層石最大的功勞卻不是“成鐵”，而是產生了地球大氣中約21%的氧氣。
在這些晦暗的石頭上，充滿了生命，每平方米的岩石上生活著36億個微生物，它們在釋放氧氣。花了20億年的時間，大約40%的地球歷史，大氣中的氧含量才接近20%。
海洋中所含的鐵並不能阻止氧氣浮出海面。在這些鐵元素被氧化殆盡後，幾乎復蓋了所有海洋淺灘的疊層石一如既往的產生著大量的氧氣。當這些氧氣破水而出時，地球不再是一顆被火山氣體復蓋的星球，而是一支煥然一新的宜居的生命的搖籃。
可以說是疊層石產生的氧使地球適宜孕育更多的高等生命，它為此後的生物進化掃清了大氣無氧的障礙，為生命史的下一章也是更複雜的一章鋪平了道路。
可以說，疊層石默默工作20億年，是地球能夠進化出複雜生命的關鍵。
