热泉微生物的矿化作用和机制: 来自华南富硅热泉光合自养微生物席中的证据

热泉微生物是地球极端生命体的重要表现形式, 它们不但对于研究地球生命起源和生命演化意义重大, 而且在地球成矿过程中发挥了重要作用. 以采自中国广东省境内两处热泉光合自养微生物席为研究对象, 运用地质学和现代生物学的微观研究方法, 对其中的微生物矿化作用和机制进行了研究. 结果表明, 热泉微生物席对Si, Al, Fe和Ca等多种元素具有重要的富集能力, 在SiO₂, CaCO₃和黏土等热泉矿物形成过程中所起的作用不容忽视. 胞外聚合物质(EPS)在热泉微生物矿化过程中扮演了重要的角色, 矿化过程主要限制在蓝细菌细胞壁外或鞘层外的EPS层中发生. 细菌壁外发育的鞘层同样对于蓝细菌的生物矿化意义重大. 由于鞘层的存在, 一些蓝细菌在表面矿化发生的同时, 还能进行正常的新陈代谢活动. 根据两处微生物席的多种矿化特征, 提出将热泉微生物席的矿化过程划分为早期表面矿化、中期降解矿化和晚期矿物脱落等3个阶段. 上述认识, 对于理解发生在现代和古代热泉环境中的矿化过程、沉积过程以及微化石保存过程均具有重要的意义.     

热液管状蠕虫的早期矿化机制及微生物在矿化过程中的作用

热液喷口动物群是现代海底热液体系的重要组成部分, 它们依赖于热液无机环境生存, 与无机环境之间存在着密切的相互作用, 并可参与现代热液点的成矿过程. 热液喷口动物群(特别是Vestimentiferan和Polychaete管状蠕虫)矿化后的产物常以化石的形式保存于各时代的地质体中. 开展热液大型动物的早期矿化过程研究, 对于理解热液环境中矿物与生物的相互作用以及地质化石的形成和保存机制具有重要的意义. 以胡安·德富卡洋脊热液场中采集的管状蠕虫Vestimentiferan Ridgeia piscesae为对象, 对它的早期生物矿化特征和机制进行了研究. 研究表明, 大量的丝状微生物不均匀地分布在Ridgeia piscesae管状蠕虫的内壁表面和壁内空隙层中, 并在一些部位形成微生物薄层. 微生物细胞表面和降解后的产物在管状蠕虫矿化早期起着重要的作用. 在矿化程度较低的管状蠕虫管壁, 普遍发现有半透明的含硫有机质薄层和球粒状颗粒硫的存在. 这种含硫有机薄层的降解产物在管状蠕虫早期矿化过程中的作用可能同样不容忽视. 微区化学分析表明, 管状蠕虫管壁对成矿元素的富集具有选择性, 主要从周围热液环境中富集Fe, P, Ca和Si等元素, Fe与P, Ca和Si等元素具有共变关系. 由于S主要来源于管状蠕虫组织体中共生微生物对H₂S的生物氧化的作用, 它可作为研究管状蠕虫管壁矿化过程的一种很好的生物标志物. 根据不同矿化程度管状蠕虫的矿化特征, 提出管状蠕虫的早期矿化过程主要受微生物诱导生物矿化作用和管壁降解生物矿化作用控制.     

浙江舟山海岸带渗漏水沉淀铁泥中的微生物矿化作用

运用现代微观研究手段(扫描电镜及透射电镜), 结合传统地质地球化学的研究方法, 对浙江舟山古木埋藏环境下的海岸带渗漏水沉淀铁泥中的微生物矿化作用进行了研究, 结果显示在铁泥中存在大量的嗜中性铁氧化菌, 其形貌特征与长杆形鞘状铁氧化菌Leptothrix ochracea和螺旋形鞘状铁氧化菌Gallionella ferruginea极为相似, 且这两种类型的铁氧化菌丰度的分布明显受水体的物理化学组成的制约. 铁氧化菌细胞表面的有机官能团、胞外聚合物和特殊的反应表面, 为渗漏地下水中成矿元素在细胞附近的富集沉淀提供了合适的成核位置和成核模板. 同时, 铁细菌在矿化过程中经历不同的阶段, 即从细胞壁表面矿化、细胞内部部分矿化直至整个细胞完全被矿化. 铁氧化菌的矿化产物主要为隐晶质的水铁矿, 由于该铁细菌的矿化产物包含铁氧化物和细菌有机质, 加剧了金属元素尤其是Fe, Co的富集作用, 故对地下水环境中金属元素的迁移和归宿产生重要影响.     

压力释放效应与斑岩铜矿床的矿化作用

众所周知,各类热液矿床的成矿作用及其矿体空间展布规律,均与构造有密切关系,前人在论及构造对成矿的控制作用时,讨论最多的是构造为成矿提供了矿液的通道和矿质沉淀的场所。近年来的研究证明构造所起的作用远非这两方面,如西腋亲雄于1982年曾讨论了压应力场有利于斑岩型铜矿床富集的物理因素和化学因素。笔者认为在斑岩铜矿床的形成过程     

深海热液区化能自养微生物多样性、代谢特征与环境作用

热液生态系统是如何形成的?深海热液活动在地球生命起源与演化中贡献是什么?作为深海热液生态系统初级生产者,化能自养微生物在热液区从无机到有机的物质能量转化、元素生物化学循环、热液生命起源演化、热液共生体与生态系统形成发挥着重要作用.深海热液生态系统的能量来源主要是地幔岩浆房水岩反应所产生的还原性物质,包括氢气、硫化氢、甲烷以及还原性金属离子等.化能自养微生物广泛分布于羽流、烟囱壁及热液沉积物等各种热液区生境,通过氧化热液中所携带的还原性物质获得能量、固定二氧化碳,形成热液生态系统初级生产力.通过长期的生物与非生物过程的交互作用,演化形成独特的深海暗能量生态系统.热液微生物的多样性分布特征与影响因素、热液区极端环境适应性机制与环境作用,以及热液生物共生机制等仍是目前重要研究内容,相关研究将有助于认识深海暗能量生态系统的形成机制以及深部生命过程.     

氯化物溶液中金转移到石英表面的实验研究

石英是热液石英脉型金矿床中常见的脉石矿物,研究这类金矿的形成自然要涉及到石英和含金热液的性质以及它们之间的相互关系。随着这方面研究的深入,石英和含金热液之间的界面作用越来越受到注意。和曾研究AU(Ⅲ)-Cl络合物在二氧化硅上的等温吸附;Jean和Brancroft用X-射线光电子能谱仪(XPS)研究了常温下金在石英表面的吸附沉淀;等曾在80—200℃时研究金在石英表面的沉淀和结晶。本实验拟在前人工作的基础上对金从溶液中转移到石英表面过程的细节和影响因素进行研究。     

类弹性蛋白多肽介导的二氧化硅仿生矿化

仿生矿化是目前先进无机材料制备的重要手段之一,经仿生硅化所制备的二氧化硅具有更优越的性能.因此,开发能介导仿生硅化制备新型二氧化硅材料的多肽具有重要理论和应用价值.本文报道了一种具有仿生硅化能力的新型多肽——类弹性蛋白多肽(ELPs120).经化学测定、红外分析、元素分析及电子显微镜等表征手段证实ELPs120具有独特的仿生硅化性能:ELPs120能在pH2.2~9.6的缓冲液中介导硅酸仿生硅化;且在浓度更低的条件下,其仿生硅化所需时间更短(约100 s),仅为其他多肽所需时间的1/6.此外,它能在盐酸-巴比妥钠(无磷酸根离子)缓冲液中形成浓度为1472.60μg/mL的二氧化硅,表明其仿生硅化不依赖于磷酸根.上述特性暗示ELPs120可能存在介导硅酸仿生硅化的新机制.由ELPs120特殊的自分离特性,其制备更为简单,在二氧化硅仿生制备领域应用潜力巨大.     

氧化亚铁硫杆菌对黄铁矿、黄铜矿和磁黄铁矿的生物氧化作用研究

以氧化亚铁硫杆菌(Acidithiobacillus ferrooxidans)为实验菌株, 对黄铁矿、黄铜矿和磁黄铁矿的生物氧化过程进行了实验研究. 结果表明, 在A. ferrooxidans菌作用下3种硫化物的氧化过程具有不同的特征. 三者的氧化速率存在差异, 即: 磁黄铁矿 > 黄铜矿 > 黄铁矿. 黄铁矿生物氧化过程中pH总体呈下降趋势, 而黄铜矿和磁黄铁矿生物氧化过程中溶液pH则呈先上升再下降的趋势. 由于黄铁矿反应溶液pH较低, 在反应过程中无明显的沉淀作用发生, 而黄铜矿和磁黄铁矿氧化过程中产生了元素硫和黄钾铁矾沉淀. 黄铁矿的平整表面和溶蚀坑中均有细菌吸附, 并且溶蚀坑的形状与细菌外形较相似, 可能是吸附于黄铁矿表面的细菌分泌出的有机酸导致其表面的微区溶解所致. 在黄铁矿表面未发现生物膜形成, 而黄铜矿和磁黄铁矿表面均有生物膜形成. 构成生物膜的A. ferrooxidans菌被胞外聚合物质 (EPS)包裹, 生物膜被沉淀物质所覆盖. 实验结果显示了黄铁矿、黄铜矿和磁黄铁矿具有不同的生物氧化过程, 造成这种差异的主要原因可能是矿物自身性质以及反应溶液pH的影响.     

低温热液中金-硅络合作用的实验标定

许多类型的金矿化,从中低温含金石英脉和与变质作用有关的金矿化到低温卡林型金矿床都伴随有SiO_2的活动。卡林型金矿中金矿化与硅化的关系尤为密切。一般认为这是由于金与SiO_2沉淀的条件相似,或者是因为SiO_2沉淀引起热液物理化学条件变化而促发金的沉淀,忽视了两者的内在联系。我们的实验研究表明,Si与Au在低温(200℃)Au—HCl—SiO_2体系中有明显的络合作用,为深化金成矿机制的研究提供了实验和理论依据。     

马兰冰芯16S rDNA的多样性与影响冰芯中微生物的环境因素

以青藏高原中部的马兰冰川钻取的一支冰芯为对象, 通过对分布在不同层的样品中微生物总数和可培养微生物数的分析, 发现冰芯中的微生物数与冰芯中的尘埃量有一定的关系. 进一步分析后, 认为冰芯中的微生物分布主要由冰川发育过程中物质传输所决定. 利用16S rDNA克隆测序的方法, 分析了马兰冰川一个深层冰芯样品的微生物多样性, 样品中有很多序列与嗜冷微生物的序列很相似.     

西南印度洋中脊区悬浮硫化锌颗粒及与热液活动的关系

对西南印度洋洋中脊热液活动区7个站的多层水体悬浮颗粒物进行了扫描电子显微镜(SEM)观察和能谱(EDX)分析研究,在有限的悬浮体滤膜范围上发现了29粒悬浮硫化锌颗粒,具有形态完整、部分完整和溶蚀强烈的多种形态.采用SEM和EDX联合分析的方法,进行了硫化锌矿物相的识别,并分析了其有效性和有限性.闪锌矿的溶蚀程度各异,可能与羽状流阶段性喷发导致的在水体中存留的时间不同有关.21VII-CTD7站闪锌矿占总数50%以上,其中12粒的铁含量较高,显示了与毗邻活动热液区的成矿阶段对应良好.21VI-CTD3站硫化锌矿物数量居第二位,仅1粒含铁,与相近的不活动热液区的性质对应较好.东部5站硫化锌颗粒数量少,且均不含铁,可能与它们距较高温和中温热液活动区较远有关.以上结果表明硫化锌颗粒形态、组分特征和数量与热液活动区的位置和性质存在一定的对应性.     

黔西南金锑矿床成矿流体中轻烃物质的初步研究

成矿流体是金属元素沉淀的直接介质,成矿流体中的有机物质是研究有机质在金属成矿中的作用的最直接窗口之一。由于许多矿床成矿温度均已超过液态烃稳定存在的温度范围,在流体包裹体中仅存轻烃物质。因此,轻烃物质就成为判识成矿流体中有机质的最直接标志之一。本文选择了黔西南有代表性的金锑矿床（烂泥沟金矿床和大厂锑矿床）,实验研究了矿物包裹体中的轻烃物质。     

富含钴矿床研究进展与问题分析

钴是各主要工业国家政府定义的重要战略金属.全球钴矿可分为大陆钴矿和现代海底钴矿两大类.大陆钴矿主要为沉积岩赋矿层控型、风化型和岩浆铜镍硫化物伴生矿,其余类型也有独立/共/伴生钴矿产出.在海底富钴的铁锰结壳和结核中虽有大量资源却无法开采.不同构造背景和岩浆含水量下钴的配分系数较稳定,其在岩浆铜镍硫化物矿床形成过程中更容易进入橄榄石中.在热液环境下,钴的溶解度与流体温度和盐度密切相关,流体冷却和流体稀释过程均能造成钴金属沉淀.研究发现富钴矿床成因争论表现同生成因与后期叠加之争.除了少数脉状、黑色页岩型、密西西比河谷型和铁氧化物铜金矿床,钴富集过程均与基性-超基性岩有关.岩浆演化、后期热液过程和风化作用均有利于富集钴元素.而钴的超常富集则往往与多期次成矿作用相关.在今后研究工作中,应尽快研究我国各类钴矿其形成在造山带和克拉通演化中所代表的地球动力学意义,确定我国各类型矿床中钴富集的关键控制因素,厘定钴在高-中-低温热液环境的迁移机制,关注地球系统各圈层间的相互作用与钴矿的形成关系,重视现代海底铁-锰-钴结核分布控制因素研究.     

广西恭城县鸡笼山矿区铅锌矿地质特征及找矿方向

广西恭城县鸡笼山铅锌矿区位于老厂穹隆中部，出露地层有寒武系边溪组二段(∈b<'2>)、三段(∈b<'3>)、四段(∈b<'4>)，泥盆系下统莲花山组下段(D<,1>/<'1>)。矿体主要产出于寒武系边溪组(∈b)层位中，受北东向断裂构造控制，沿断裂破碎带充填，呈似层状、不规则脉状产出，倾向南东及北西，倾角一般60～80°；全矿区共发现6条矿体。矿床属中温热液断裂充填型脉状矿床。其找矿标志有：北东-北北东向的张扭性断裂带、地表风化带有铁染或褐铁化显示、轻变质的角砾岩带、受成矿标高控制、含矿地段硅化、白云石化、黄铁矿化、绢云母化等多种热液蚀变叠加的地段是找矿有利的地段。     

浙江朱家尖观音湾古木层的发现及其意义

浙江朱家尖观音湾古木层剖面厚达3.3 m,断面长达75m,是全新世全球海平面上升的直接证据.它提供了研究华东沿海岛屿的古文化、全新世古植物群落的生态、环境演变和海平面变化的丰富材料.本文鉴定出古木层中大量的古树茎、植物叶片、果实、种子和孢粉所属的科属,确定古木层所代表的植被类型属于亚热带常绿、落叶阔叶混交林植被;根据14C定年确定古木层埋藏年龄距今约8 500～6 200年;古木的地球化学元素特征显示古木已弱硅化,自下而上硅化程度有减弱的趋势;古木层的产状层序特征及古植物、昆虫的保存状态表明,古木层是在海平面上升水动力条件较弱的海湾环境下近距离搬运埋藏后形成的.     

细胞内膜系统的跨膜分子运输

细胞是执行生命功能的基本单位,各种生物分子在脂膜包被的区域内有序协调地行使功能,从而构成了生物活动的基础.脂分子层不仅具有隔绝内外形成微环境的屏障作用,而且还通过受控的跨膜物质运输与信号转导而发挥交通枢纽的功能,实现了膜内外物质与信息交换的精细调节.除此之外,脂分子层由于其形成的疏水环境还为大量的脂溶性生物小分子的合成与代谢提供了加工场所.细胞内膜系统的物质运输是一个高度受控的复杂物流网络,所运输的底物涵盖了无机小分子、有机小分子和生物大分子等众多物质,其运输效率和调节机制与细胞发挥正常功能以及疾病发生发展具有重要关系.由于分子定位、原位成像和蛋白质样品获取方面的困难,目前对于细胞内膜运输系统的研究与了解只是冰山一角.本文就细胞内各膜系统间发生运输和交换的信号分子、营养物质及生物大分子的研究进展做了综述,并且期待在细胞内膜系统研究上新技术新方法的发现.     

一种特殊的“M”与“W”复合型稀土元素四分组效应:以水泉沟碱性正长岩为例

用不同溶样方法、国外实验室检验对比和同位素稀释质谱法确定了河北省东坪水泉沟钾长石化-硅化碱性正长岩具有MW复合型(MW型)稀土四分组效应,这是M型与W型同时存在的一种新类型的稀土四分组效应.对这种岩石中磷灰石和锆石进行了单颗粒矿物稀土定量分析,稀土组成特点一致显示了熔体结晶(岩浆)及热液流体交代叠加作用的特点,并可能至少有两期热液活动.熔体-流体共存及富Cl,CO2和Si,K,Al,高温、中低盐度流体热液流体交代蚀变作用的叠加是形成MW复合型稀土四分组效应的主要控制因素.MW复合型稀土四分组效应可作为岩体改造型Au矿的成矿标志。     

大气剥蚀作用与铁陨石消融产物

近年来,关于宇宙尘的收集和研究已成为非常热门的课题,有关报道与日剧增。许多作者对铁陨石进行了剥蚀和消融模拟实验,建立了一系列鉴别铁陨石消融型宇宙尘的标准判据。其中一个有力的判据是,来自宇宙物质的剥蚀碎屑存在有在高温低氧分压下形成的亚稳态氧化铁——方铁矿。作者在研究新疆铁陨石表面多样品的微量元素分布规律过程中,发现铁陨石表面凹坑处分布着许多方铁矿瘤体,呈黑色和熔融残余状,表面有许多小气孔,经X     

花垣铅锌矿床中黑色萤石的发现及其地质意义

萤石是热液矿床中常见伴生矿物,多为浅色或无色,灰黑色者极少.最近我们在关于层控铅锌矿床的有机成矿作用的研究中,在花垣铅锌矿中发现有大量黑色萤石存在.研究工作初步证明,黑色萤石是由于含有沥青质所造成.     

导管分子程序化死亡过程中Ca2+的时空变化

利用焦锑酸钾沉淀法研究了辣椒叶片导管分子程序化死亡（PCD）过程中Ca^2 分布的变化。在导管分子形成初期,液泡和细胞核占据细胞的大部分体积,Ca^2 主要分布在细胞间隙和细胞壁上;当壁次生加厚开始后,液泡、细胞核与其他细胞器解体,细胞内Ca^2 明显增多;细胞质进一步解体,Ca^2 在未进行次生加厚的细胞壁上明显增多,而次生加厚带上非常少;随着细胞质更进一步的消失,Ca^2 主要分布于未次生加厚的细胞壁侧,次生加厚带上仍然非常少;在细胞内物质彻底消失后,Ca^2 在次生加厚带部位上分布增加,而在未次生加厚的壁上减少。观察结果表明,在导管分子PCD的初期、细胞壁次生加厚期和成熟期,Ca^2 的分布发生时空变化,可能表明它对细胞壁次生加厚具有调节和提高Ca^2 运输效率的作用。