叠层石是一种特殊的沉积结构，由蓝绿藻等微生物在生命活动过程中形成的生物沉积构造，这些微生物通过光合作用和代谢作用，将海水中的钙、镁碳酸盐及其碎屑颗粒粘结并沉淀下来，从而形成了具有复杂色层构造的化石。
叠层石的基本构造单位称为基本层，它通常由暗层及亮层两部分组成，这种明暗相间的纹层构造是由于藻类生活状况及自然条件的周期变化所形成的，基本层的形态主要有两种：拱形和锥形，柱体形态则受基本层形态的控制，同时也受到环境的影响，根据柱体自上而下直径的变化，可以分为圆柱状或次圆柱状柱体和杯状或茎块状柱体两种基本类型。
叠层石的形成需要特定的生长条件，包括蓝藻藻丛的生长发育、有一定数量的细小沉积颗粒供蓝藻的胶鞘粘附、水底的底流不太强烈以保证水底物质的位置相对稳定、叠层石增长速度大于其剥蚀速度以及迅速得到固结以防止垮塌，现代叠层石主要生长于潮间带，生活于水下但可露出水面，水体可以是正常海水、咸化或淡化潟湖，古代叠层石则主要保存于石灰岩、白云岩中，燧石层、磷块岩、铁矿甚至砂岩中也可发现叠层石的存在。
叠层石的命名采用双名法，并在分类级别上使用独特的类（type）、亚类（subtype）、超群（supergroup）、群(group)、型（form）五级分类系统，Tungussia Semikhatov是一种通古斯叠层石，其柱体呈块茎状或不规则假圆柱状，母柱体粗大，从母柱体上长出众多的子柱体。
叠层石在地质史上有着重要的地位，世界上最古老的叠层石发现于非洲南部的布拉瓦约白云岩中，同位素年龄为28亿年左右，不分叉柱状叠层石开始出现于2527亿年的地层中，以Conophyton类型为主，分叉的柱状叠层石繁盛于20亿年前到6.8亿年前，以后随着后生动物的繁荣而急剧衰落，中奥陶世以后，多为小型分叉叠层石，一般不形成大块礁体，现代的叠层石主要分布在北美巴哈马群岛和西澳大利亚沙克湾，我国最著名的叠层石产地是天津蓟县国家地质公园，那里叠层石非常壮观，甚至整座山都是叠层石，北京房山区的西部、昌平的南口也有中新元古代的叠层石分布，另外在山东、江苏、河南也能发现寒武纪的叠层石，2017年重庆酉阳发现了大面积的寒武纪叠层石，这是中国南方第一次发现大规模的叠层石。
叠层石的研究对于解读古环境信息具有重要意义，通过研究叠层石的纹层厚度周期变化可以推断出当时的黄赤交角大于现在的23°27'，应为29.2°～30.6°，这一研究结果支持了由于月球逐渐远离地球和潮汐作用对能量的消耗导致地球自转和月球绕地球公转速度减慢以及地球黄赤交角减小的总体演变趋势，关于叠层石纹层厚度周期变化的形成机制仍有待进一步深入研究。
叠层石是地质历史上的重要见证者之一，它们记录了地球早期生命的存在和演化过程以及古环境的变迁等信息对于了解地球的历史和生命起源具有重要意义。
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叠层石是一种古老的海洋沉积岩，由许多微小的生物化石组成，如藻类、原生动物等，经过数百万年自然沉淀和压实形成，它们通常具有多层重复结构，色彩斑斓，是研究古环境和生物演化的重要证据之一。