黏土矿物对病毒生物地球化学作用的影响探讨与展望

作为自然界丰度最高的生命体,病毒活跃于海洋、土壤、冰川等各类生态系统.通过侵染细菌、古菌及真核微生物,病毒在调控微生物群落和元素生物地球化学循环过程中扮演着关键角色.在自然环境中,病毒与无机或有机颗粒存在广泛的相互作用.黏土矿物是广泛分布于陆地和海洋环境的无机颗粒,陆地生态系统中的黏土矿物可在大气、河流和冰川的作用下搬运至海洋,并在水体中沉降形成深海沉积物.黏土矿物对病毒具有高度亲和力,影响着环境中病毒的丰度、活性和感染能力.因此,黏土矿物对病毒介导的生物地球化学循环过程有着重要的影响.本文从各类生境中病毒的生态功能、病毒的生物地球化学作用模型和黏土矿物对病毒的吸附作用3个方面进行了概述,并讨论了陆地和海洋生态系统中黏土矿物的吸附作用对病毒功能和生物地球化学作用的潜在影响,提出黏土矿物是影响病毒驱动的生物地球化学循环不可忽视的因素,未来应将黏土矿物作为评估病毒生物地球化学作用的参数之一.     

南黄海黏土矿物分布特征及其指示意义

用X射线衍射仪技术分析了南黄海88个表层沉积物样品的黏土矿物含量及组合特征, 编制了最新、最全面的黏土矿物分布图, 阐述了海区内4种黏土矿物(伊利石、绿泥石、高岭石和蒙皂石)的分布特征. 研究表明, 南黄海黏土矿物主要为陆源成因, 黄河是其主要物质供给者. 最后讨论了南黄海的泥质沉积来源: 南黄海中部的泥质沉积, 其北半部分以黄河物质为主, 其中部和南部则是“多源”混合沉积而成的; 南黄海东南部的泥质沉积, 其北半部含较多的锦江和英山江的物质, 其南半部则系多源沉积的产物.     

台湾河流沉积物的黏土矿物组成特征与物质来源

台湾岛位于欧亚板块与菲律宾板块的碰撞地带,活跃的构造活动和丰富的降雨量以及其独特的地理位置造就了它在大陆边缘和"源到汇"研究中的重要地位,每年通过河流注入到周边海域的沉积物多达数亿吨,成为周边海域重要的物质来源,也成为沉积物"源到汇"系统研究的天然实验室.对台湾东部、西部12条代表性河流沉积物的黏土矿物分析结果显示,台湾西北部淡水河黏土矿物组成以伊利石(73%)和绿泥石(24%)为主,含有少量高岭石(3%),不含蒙脱石;台湾西部浊水溪沉积物中黏土矿物由伊利石(75%)和绿泥石(25%)组成;台湾西南部高屏溪黏土矿物主要由伊利石(75%)和绿泥石(23%)组成,含有少量高岭石(2%),不含蒙脱石.台湾东部河流沉积物与西部河流相比具有不同的黏土矿物组成,其中花莲溪沉积物中绿泥石平均含量高达48%,是台湾所有河流中绿泥石含量最高值.与大陆河流对比,台湾河流具有明显不同的黏土矿物组合特征.台湾河流中几乎不含蒙脱石,高岭石含量也较低.台湾河流沉积物中的黏土矿物组成特征主要与流域内岩石类型和物理、化学风化强度有关,广泛出露的第三纪沉积岩,尤其是砂岩、页岩、板岩等在经过强烈的物理风化作用后形成丰富的伊利石与绿泥石.由于台湾雨量充沛,地形陡峻,使得这些黏土矿物被河流快速搬运至出海口,并进一步随海流和波浪作用向其他海区扩散.     

珠江流域盆地表层沉积物的黏土矿物及其对南海沉积物的贡献

黏土矿物以其示踪洋流变化和揭示物源区陆地同时期气候变化的能力, 近年来在南海东亚季风演化的研究中起到了重要作用. 珠江作为南海北部陆源物质输入的重要河流之一, 以往的研究还没有开展过详细的黏土矿物学工作. 运用X射线衍射方法, 系统地研究了珠江流域盆地(包括珠江主流、各支流和珠江口伶仃洋)表层沉积物的黏土矿物组合. 结果显示, 珠江流域盆地黏土矿物组合主要由高岭石(35%~65%)、绿泥石(20%~35%)和伊利石(12%~42%)组成, 蒙脱石含量一般小于5%, 区域分布上不具明显的差异性. 但是, 从珠江流域盆地到南海北部, 高岭石含量持续降低, 蒙脱石含量持续上升, 伊利石含量也不断上升, 伊利石化学指数递减, 伊利石结晶度增强, 这些特征都表明珠江流域盆地对南海北部黏土矿物的贡献主要是高岭石, 其次是伊利石和绿泥石, 基本不提供蒙脱石. 研究认为, 珠江对南海北部陆缘的黏土矿物贡献率最多为72%, 而对北部陆坡的贡献率最多仅为15%. 无论是冰期还是间冰期时期, 高岭石都指示了珠江流域的机械侵蚀能力.     

西太平洋暖池晚第四纪黏土矿物的冰期旋回和岁差周期

西太平洋暖池晚第四纪370kaBP以来的黏土矿物含量呈现明显的冰期-间冰期旋回变化,蒙脱石(62%～91%)为主要的黏土矿物,含量在冰期时增高,间冰期时下降;绿泥石(4%～21%)、伊利石(4%～12%)和高岭石(2%～10%)含量依次递减,三者具有相同的变化型式,并与蒙脱石含量的变化呈镜像关系.研究认为,以蒙脱石为主的黏土矿物是陆源碎屑成因,绝大部分来自新几内亚岛的河流输入.黏土矿物含量在冰期-间冰期旋回上的变化与海平面升降有关.在海平面较低时,新几内亚岛的河流物质更容易穿越狭窄的陆架,直接输入向西流动的次表层流,汇入赤道潜流而最终沉积至西太平洋暖池核心区.蒙脱石含量的岁差周期反映了物源区新几内亚岛的机械剥蚀强度,表现为河流径流量的大小,受控于降雨量的分布,指示了赤道辐合带(ITCZ)在轨道尺度上的经向迁移.     

南海北部末次冰盛期以来高分辨率黏土矿物记录及其时间序列物源区分析

南海北部MD05-2904孔末次冰盛期以来黏土矿物学的高分辨率分析表明, 伊利石(29%~ 48%)、蒙脱石(14%~45%)、绿泥石(17%~28%)和少量高岭石(6%~14%)构成了该孔的黏土矿物组合, 其时间序列变化不具冰期-间冰期的旋回特征. 物源区分析显示, MD05-2904孔的蒙脱石几乎全部都是源自吕宋岛, 全部高岭石都是源自珠江, 而伊利石和绿泥石分别由珠江和台湾岛提供. 根据同这3个主要物源区和南海表层现代沉积物中黏土矿物成分的对比, 采用伊利石结晶度的线性剥离方法, 建立了各主要物源区对南海北部陆坡黏土矿物相对贡献量的时间序列变化. 研究结果发现, 吕宋岛和台湾岛的贡献在24.1~17.5 ka BP都维持在30%~40%, 而珠江的贡献平均仅有25%; 在进入17.5~14.0 ka BP后, 吕宋岛的贡献快速降为20%~25%, 台湾岛的贡献从18 ka BP的平均25%上升至平均35%, 而珠江的贡献上升为平均40%; 在进入全新世后, 这3个主要物源区的贡献显著差异化, 吕宋岛的贡献小幅上升并维持在27%~35%, 台湾岛的贡献快速上升并维持在55%~60%, 而珠江的贡献逐渐回落至全新世中晚期的平均15%. 各物源区的黏土矿物贡献可能受黏土矿物形成、季风降雨剥蚀、洋流搬运能力、以及海平面变化等多种因素影响.     

沉积岩中伊利石的烷基胺阳离子处理和K-Ar定年分析

利用烷基胺阳离子处理和伊利石K－Ar年龄分析法，对采自塔里木盆地和吐哈盆地的两类泥岩样品进行了研究，一类泥岩样品以成岩伊利石为主要黏土矿物，另一类以成岩伊利石／蒙脱石混层矿物为主，结果表明，粒级细的部分K－Ar年龄小，而粒级粗的部分K－Ar年龄大，不同粒级的K－Ar年龄和K2O含量之间呈线性关系，利用外推法可以对成岩年龄范围进行估算，经C8和C19烷基胺阳离子处理，两类样品的反应结果不一样，以伊利石为主的样品经烷基胺阳离子处理后K2O含量减少，而年龄增加1－25Ma，表明年轻的自生黏土而非通常认为的碎屑黏土被烷基胺阳离子优先置换，由此可以直接计算出成岩伊利石的年龄数据，以伊利石／蒙脱石混层矿物为主的样品经C8烷基胺阳离子处理后，碎屑伊利石类矿物被优先打开，可进行碎屑年龄计算，但难以直接获得成岩年龄。     

碳纳米管加载微生物高效去除微囊藻毒素研究

研究了碳纳米管和高岭土等黏土矿物对微囊藻毒素(Microcystins, MCs)的吸附作用, 发现碳纳米管对湖泊中普遍存在的2种典型微囊藻毒素MC-RR和LR有很强的吸附能力. 在溶液中MC-RR和LR初始浓度分别为21.0和9.5 mg/L下, 碳纳米管吸附量分别高达14.8和6.7 mg/g, 是高岭土、海泡石和滑石等黏土矿物吸附MC-RR和LR量的5倍左右. 进一步研究显示, 将我们分离出的对MCs有很强降解能力的Ralstonia solanacearum菌(简称RS菌)与碳纳米管同时加入到水体中后, 能够对MC-RR和MC-LR的去除产生协同作用. 研究表明, 碳纳米管既可以高效吸附MCs, 同时又可以使RS菌固定在其表面, 从而使RS菌对MCs的生物降解反应能够在碳纳米管表面高效进行.     

气藏储层自生伊利石^40Ar／^39Ar法定年的实验研究

对鄂尔多斯盆地北部苏格里气田的气藏储层进行了自生伊利石^40Ar／^39Ar法定年的实验研究．实验解决了黏土矿物的提纯、核照射反冲丢失、自生伊利石的判识等方面的技术问题，获得了自生伊利石生长年龄．通过自生伊利石的生长年龄推断气藏的形成时间晚于169Ma．     

中全新世以来东亚冬季风的东海内陆架泥质沉积记录

对东海内陆架泥质区南部的MZ01孔进行了AMS14C定年,粒度、常量元素和黏土矿物分析,以敏感粒级、黏土矿物组合、元素组合为替代性指标揭示了中全新世以来泥质区的古环境演变过程.结果表明,9.71μm粒级平均粒径、化学蚀变指数(CIA)、蒙皂石/高岭石比值三者的变化趋势较为相似,可以识别出10次极值,可能主要由东亚冬季风的增强引起,分别对应于中全新世以来的同期降温事件,与格陵兰冰芯和敦德冰芯氧同位素记录有较好的对应关系,且在其他区域不同的材料中也能找到相应的降温证据,揭示了全球气候变化的区域性响应.由3种替代性指标进一步推测出中全新世以来研究区东亚冬季风演化过程大致可以分为4个阶段:8400～6300aBP为较强且波动期、6300～3800aBP为较弱且稳定期、3800～1400aBP为高波动期、1400aBP以来为稳定增强期.     

沂蒙矿,K(Cr,Ti,Fe,Mg)_(12)O_(19)——我国发现的一种新矿物

一、产状和矿物共生组合沂蒙矿发现于沂蒙山区一金伯利岩岩脉中。该区金伯利岩形成于中生代,现在剥蚀面上出露的围岩为混合岩化片麻岩。赋存沂蒙矿的金伯利岩主要由橄榄石和金云母组成,副矿物为镁铝榴石、铬铁矿、钛铁矿、铬透辉石、磷灰石、锆石、碳硅石、钙钛矿等。这些矿物具有富铬特征,例如,镁铝榴石含Cr_2O_3可达11.39％,     

石头里的"棉花"

石棉,顾名思义,是石头里长的“棉花”,其实它是一种以白色微纤维形态存在的硅酸盐类矿物,与棉花毫不相干。由于绝大部分石棉矿都是灰绿色或白色带有光泽的丝状物,因而得名。石棉含有镁和少量的铁、镍、铝、钙、钠等,具有与众不同的纤维状结构。 石棉的故事 我国早在两千多年前就已经知     

随州陨石冲击熔脉中的NaAlSi3O8-锰钡矿和其他高压相矿物

随州陨石含有很少几条宽度仅为0.02-0.09mm的细熔脉，在其中发现了多种冲击成因的高压相矿物，如粗粒的NaAlSi3O8-锰钡矿、林伍德石、镁铁榴石以及细粒的的镁铁榴石-镁铝榴石固溶体。这是在含熔脉极细的球粒陨石中发现高压相矿物的第1例。随州陨石熔脉中的锰钡矿结构斜长石为单质矿物相，它不与钠长石玻璃一类的硅酸盐玻璃相结合在一起。上述数种高压相矿物的存在限定了随州陨石熔脉内矿物所受的压力最高达23-24GPa，温度最高达1900-2000℃，同时还说明随州陨石熔脉内高压状态的保持时间应较长（数秒种），这样才能使硅酸盐矿物在高压下进行固态相转变或从熔体中晶出。在随州陨石中发现自然界第1例单相晶质NaAlSi3O8-锰钡矿，对了解碱金属在深部地幔中的地球化学行为具有重要意义。     

土壤中蒙脱石形成的1.4nm过渡矿物

1.4nm 过渡矿物是2:1型胀缩性粘土矿物层间充填“岛屿状”羟基铝后形成的一种二八面体层状硅酸盐,广泛分布于热带、亚热带酸性土壤和温带、寒温带灰化土中.自从 Pearson 和Ensminger 于1949年报道了土壤中这种既不同于蛭石又不同于绿泥石的1.4nm 过渡矿物以来,50—60年代对其形成、分布和性质进行了广泛的研究.这些研究所采用的方法大致有二类:一类是用蛭石或蒙脱石与羟基铝反应来合成1.4nm 过渡矿物;另一类是除去1.4nm过渡     

揭秘“泥人张”的独特工艺

泥人张的制作秘方是不为世人所知的绝招。张家捏的泥人历经久远,不燥不裂,其主要原因是其使用的泥土是经过特殊加工的。泥人张制作泥人所用的土是天津西郊古河道地下1m处的一层红色黏土(俗称胶泥),这里的黏土黏性极强,含沙量特别小。张家老宅的院内设有一高一矮相连的两个池子,将这种黏土放入高池内,     

我国西部柴北缘地区发现榴辉岩

柴达木盆地北缘 榴辉岩呈透镜体产在中－上元古代的片麻岩中。岩石主要由石榴石,绿辉石,多硅白云母和金红石等矿物组成,石榴石包含４４％－６２％的铁铝榴石、１５％－３３％的钙铝榴石和１２％－３０％镁铝榴石分子,     

青岛仰口榴辉岩中粒间柯石英的发现及其意义

柯石英是SiO_2的高压变种,在700～800℃时转变的压力是2.7～2.9GPa,因此柯石英和柯石英假象是用来确认超高压变质作用的标志矿物。到目前为止,柯石英和柯石英假象在西阿尔卑斯、挪威Caledonides、哈萨克斯坦、德国和前捷克的Saxonian Erzgebirge、波兰Sneznik山以及我国大别-苏鲁高压超变质带的榴辉岩及其他超高压变质岩中已有大量报道。这些柯石英多以单矿物包裹体的形式产出于石榴子石、绿辉石、蓝晶石、绿帘石、硬玉甚至白云石、电气石、氟磷镁石、锆石和金刚石中。柯石英的边缘常转化为栅状或细粒石英集合体,构成柯石英假象。环绕柯石英及其假象,主晶矿物常发育有放射状裂纹。Schertl等发现在Dora Maira超高压镁铝榴石石英岩的基质中有许多类似柯石英假象的栅状石英集合体,有些沿镁铝榴石边缘的裂隙与包裹于镁铝榴石中的柯石英外缘的栅状石英集合体连为一体,从而证明了粒间柯石英存在的可能性,但真正的粒间柯石英从未有过报道。     

矿物反应与氧同位素平衡——方解石-橄榄石体系的实验研究

利用矿物反应方法确定产物之间的稳定同位素分馏系数尚不多见.已知的例子是通过氧化铁橄榄石形成石英和磁铁矿,从而直接得到这两个产物矿物之间的氧同位素分馏.这个实验的结果已被后来的同位素交换反应实验数据所证实.本文报道利用白云石同透门石在680℃和5kb条件下的反应形成方解石和镁橄榄石所得到的氧同位素分馏结果.     

锰结核——躺在海底的宝藏

锰结核,是一种静躺在海底的球块状矿物,学名叫多金属结核,其富集的化学元素多达30余种,尤其富含锰、铁,铝等,故习称锰结核。那些在陆上已即     

晚第三纪红黏土成因和沉积环境的生物学证据: 蜗牛化石记录

黄土高原晚第三纪红黏土地层的成因和沉积环境在相当长的时期里是存有争议的科学问题, 由于它涉及到红黏土地层能否提取正确的古环境信息等最基础的问题, 近年来越来越受到学术界关注. 通过对甘肃西峰赵家川晚第三纪红黏土蜗牛化石组合的组成以及保存方式的系统分析, 认为红黏土中的陆生蜗牛化石为原生的生物群落, 反映了原始的沉积环境; 红黏土中大多数属种为第四纪黄土地层的常见类型, 表明红黏土与黄土的形成环境背景是相同的, 蜗牛化石的组成提供了该区红黏土陆相风尘沉积成因的生物证据. 西峰红黏土蜗牛化石组合记录了6.2~2.4 MaBP 时期4次大的环境变化, 6.2~5.4 MaBP为干冷的气候环境, 自5.4 MaBP之后, 气候从暖湿逐步变得冷干, 呈明显的阶段性的变化. 陆生蜗牛化石记录的气候环境演变历史与北极冰盖的起源、演化和青藏高原隆升在大的时段上具有很好的一致性, 表明陆生蜗牛是指示晚第三纪环境变化敏感的环境指标.