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.     

贵州红枫湖沉积物中有机质的降解与微生物作用

对红枫湖沉积物中有机碳, 孔隙水中的SO₄^2−, 以及沉积物中的DNA和类脂化合物的分布进行了研究. 红枫湖沉积物有机碳的含量(23.3~76.8 mg·g^−1)从上到下呈下降趋势, 0~8 cm含量最高. 沉积物孔隙水中SO₄^2−含量为0.89~40.50 mg·L^−1, 表层4 cm深度内迅速下降至12 mg·L^−1, 4 cm后基本不变. 硫酸盐还原指数代表硫酸盐还原细菌对硫酸盐的还原强度, 表征SO₄^2−作为一种电子受体在有机质降解过程中被利用的程度. 对硫酸盐还原指数SRI的计算表明有机质保留年限为14年, 与孔隙水中SO₄^2−含量相对应. 沉积物中微生物的总DNA凝胶图像显示, DNA在0~9 cm含量相对较高, 9 cm后相对较低, 与有机碳的变化规律和SRI值一致, 表明微生物在湖泊沉积物有机质降解过程中发挥了重要作用; 缺氧条件下, SO₄^2−是重要的电子受体被微生物利用; 沉积物中微生物的总DNA分析为分子生物地球化学研究能为湖泊营养元素循环及湖泊富营养盐化的研究提供重要手段.     

特殊环境下的微生物

多少年来,人们一直认为地球上生命的存在主要是地球在太阳系中所处的独特位置决定的,因此在苛刻的宇宙环境中,不可能存在地外生命了。但是,地球上一些特殊的生命形式正改变着人们的看法。这些生命几乎都是微生物,它们生活的环境非常恶劣,有的甚至不逊于苛刻的宇宙环境。可一旦它们离开这种极端环境往往不能生存,这类生物被称为极端微生物。●高温环境自然界中有许多高温环境,在这些高温环境中生活着许多嗜热微生物。如在俄罗斯的堪察加地区的温泉里(水温57℃～90℃)存在着一种嗜热的红色栖热菌;在美国黄石国家公园内的热泉中,一种叫热容芽孢…     

Si3N4/BN纳米复合粉体的制备

采用化学溶液法, 溶解分散H₃BO₃, CO(NH₂)₂及α-Si₃N₄微粉制成悬浮液, 干燥后以氢还原氮化法制备出纳米氮化硼包覆微米氮化硅的Si₃N₄/BN纳米复合粉体. 利用X射线衍射(XRD)和透射电子显微镜(TEM)对复合粉体的形成过程及形貌结构研究发现: 当反应温度为1100℃时, 包覆层中除在临近α-Si₃N₄颗粒表面有少量涡流状氮化硼(t-BN)生成外, 其主要组成部分为非晶态BN. 以上复合粉体经1450℃氮气氛下处理后, 非晶态氮化硼与涡流状氮化硼转化为h-BN. 所制复合粉体经1800℃热压烧结获得加工性能良好的复相陶瓷.     

非磁性金属隔离层Bi,Ag和Cu对多层膜性能的影响

采用磁控溅射方法制备了Ta/NiFe/Bi(Ag, Cu)/FeMn/Ta和Ta/NiFe_Ⅰ/FeMn/Bi(Ag, Cu)/NiFe_Ⅱ/Ta多层膜. 通过X射线衍射研究了薄膜样品Ta/NiFe/Bi(Ag, Cu)/FeMn/Ta的织构. 在NiFe_Ⅰ/FeMn界面沉积大量的Cu也不会影响FeMn层的(111)织构. 与此相反, 在NiFe_Ⅰ/FeMn界面沉积少量的Bi和Ag, FeMn层的织构就会受到破坏. 研究发现, 这与隔离层原子的晶体结构和晶格常数有关. 在Ta/NiFe_Ⅰ/ FeMn/Bi(Ag, Cu)/NiFe_Ⅱ/Ta多层膜中, 研究了反铁磁薄膜FeMn与铁磁薄膜NiFe_Ⅰ和NiFe_Ⅱ间的交换耦合场H_ex1和H_ex2相对于非磁金属隔离层Bi, Ag和Cu厚度的变化关系. 实验结果表明, 随着非磁金属隔离层厚度的增加, Hex1的大小基本不变, 保持在10.35～11.15 kA/m之间. 交换偏置场H_ex2随着Bi, Ag和Cu厚度的增加急剧下降并趋于平滑. 当Bi, Ag和Cu的厚度分别为0.6, 1.2和0.6 nm时, 交换偏置场Hex2下降为0.87, 0.56和0.079 kA/m. 此后, 随着隔离层厚度的增加交换偏置场H_ex2基本不变     

LiCoO2正极材料电子和离子传输特性的电化学阻抗谱研究

运用电化学阻抗谱(EIS)研究了LiCoO₂正极的电子和离子传输特性, 及其在电解液中贮存和充放电过程中的变化规律. 发现当LiCoO₂正极在电解液中贮存达到9 h时, 在EIS的中频区域出现一个新的半圆, 随着贮存时间进一步延长, 该半圆不断增大. 在充放电过程中, 这一中频区域半圆随电极电位的变化发生可逆的增大和减小, 其变化规律与Li_xCoO₂电子电导率随电极电位的变化规律相一致. 因此, 这一新的EIS特征应归属于LiCoO₂正极在贮存或锂离子嵌脱过程中Li_xCoO₂电子电导率的变化. 研究结果还发现, LiCoO₂正极表面SEI膜阻抗在充放电过程中可逆地增大和减小, 也可归因于充放电过程中LiCoO₂正极活性材料电子电导率的变化.     

锰钾矿(KxMn8-xO16): 天然活性八面体分子筛(OMS-2)

经重新鉴定, 确认湘潭锰矿床中大量产出锰钾矿(K_xMn_8-xO₁₆). 其胶体沉积成因的单斜晶系锰钾矿中MnO₂含量在90%以上, K₂O含量大于3%, 含水量为2.2%~3.1%, 类似于沸石含水量. 其晶胞常数a₀ = 0.9974 nm, b₀ = 0.2863 nm, c₀ = 0.9693 nm, β= 91.47° . 由[MnO₆]八面体双链构成较大的假四方孔道孔径为0.462 nm×0.466 nm, 并由K⁺充填在其中. 锰钾矿中大多数锰为Mn⁴⁺, 少量Mn³⁺替代Mn⁴⁺与孔道中K⁺离子数相匹配. 这不仅改变了近一个世纪对于该锰矿床氧化型矿石矿物组成的认识, 更重要的是在自然界中发现了丰富的活性八面体分子筛(OMS-2)的矿物资源.     

甲烷厌氧氧化作用:来自珠江口淇澳岛海岸带沉积物间隙水的地球化学证据

对珠江口淇澳岛海岸带沉积物间隙水中甲烷、硫酸盐、CH4-δ ¹³C和SCO2-δ ¹³C的地球化学参数垂直剖面特征的研究结果显示: 甲烷浓度梯度在硫酸盐还原带底部急剧增大, 而间隙水硫酸盐浓度随深度呈线性降低; 在硫酸盐-甲烷转换带(SMT)中, 甲烷碳同位素逐渐变重, 并引起间隙水SCO₂-δ ¹³C值变为极负.间隙水地球化学参数的变化特征提供了该区域沉积物中存在AOM作用的证据.根据数学模型计算出的三个站位甲烷厌氧氧化速率和硫酸盐还原速率, 可知AOM消耗的硫酸盐占总硫酸盐损耗的比例分别为9.0%, 84%和45.5%, 对应的AOM产生的ΣCO₂占总CO₂的比例分别为4.7%, 72.4%和29.45%.有机质的输入量的大小影响沉积物底部甲烷浓度、扩散通量及SMT分布.较高的有机质输入量一方面有利于加速间隙水硫酸盐通过有机质矿化分解作用损耗, 另一方面引起进入SMT的甲烷扩散通量增大, 使得AOM过程硫酸盐的消耗量相应增大, 结果造成SMT向沉积物表层上移.     

苏鲁造山带超高压变质岩的差异性折返: 流体包裹体证据

苏鲁超高压变质带的南部和北部经历了具有明显不同的折返过程, 主要表现为在北部榴辉岩中有麻粒岩相叠加变质作用. 流体包裹体研究表明, 苏鲁高压-超高压榴辉岩矿物及脉石英中存在有五种类型包裹体: 在超高压-高压榴辉岩相条件下捕获的A型N2±CO₂包裹体; 在榴辉岩发生麻粒岩相叠加变质作用期间被捕获的B型纯CO₂液相包裹体; 在高压榴辉岩重结晶阶段被捕获的C型CO₂-H₂O包裹体和D型高盐度水溶液包裹体; 超高压岩石折返过程中最晚(角闪岩相退变质甚至更晚)阶段捕获的E型低盐度水溶液包裹体. 石榴石中密集分布的B型高密度CO₂流体的发现为本区榴辉岩相岩石遭受了麻粒岩相叠加提供了又一佐证.     

四川盆地威远气田硫化氢的成因及其证据

威远震旦系灯影组气藏是我国发现的储层最古老的大型整装含硫气田, H₂S含量在0.8%~1.4%; 近期在灯影组上部新发现的寒武系洗象池组气藏也普遍含H₂S, 天然气的地球化学特征与灯影组相似, 但H₂S的硫同位素却存在差异. 气藏解剖发现震旦系和寒武系气藏虽不属于同一气藏, 但是气源都是来自寒武系. 天然气较高的干燥系数、烃类较重的碳同位素值、硫化物的硫同位素值以及气藏的低充满度、地层水特征、储层性质与H₂S的分布关系等证据表明, 威远气田震旦系和寒武系气藏的H₂S属于TSR成因. 硫酸盐的硫同位素分析表明, H₂S形成于各自的储层中, 即烃类充注到气藏后分别与震旦系灯影组和寒武系洗象池组的石膏发生硫酸盐热化学反应(TSR)形成H₂S. 灯影组气藏H₂S比该层硫酸盐的δ³⁴S偏轻8‰左右, 而洗象池组气藏H2S比该层硫酸盐的δ³⁴S偏轻12‰左右, 这与各储层TSR发生的温度差异有关, 寒武系洗象池组储层温度始终比震旦系灯影组温度偏低40℃左右, 温度在TSR过程中对硫同位素的分馏和H₂S的生成量具有控制作用.     

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.     

C60 · 2CHBr3的制备和振动谱

用溶液法制备出C₆₀ · 2CHBr₃多晶粉末. 用Raman散射光谱和红外吸收光谱对C₆₀ · 2CHBr₃振动谱进行了研究. Raman散射光谱观察到C₆₀分子A_g振动模式的红移(4~5 cm^-1), H_g(1)模式基本不变. 对模式红移的进一步分析表明C₆₀分子可能从H原子上获得少量电子. 在红外吸收谱中, C₆₀分子F_1u振动模式的峰位在CHBr₃掺杂前后没有变化. 但CHBr₃的红外吸收谱线发生了显著变化. C-Br键伸缩振动红移约4 cm^-1, C-H扭曲振动的红外吸收明显减弱, C-H伸缩振动完全消失. 这些结果表明CHBr₃与C₆₀分子间存在不可忽略的相互作用, 并且最强的作用发生在H原子与C₆₀分子之间. 这些作用的存在除了引起本文所报道的振动谱的变化外, 还将引起电子态的变化. 从而可为阐明C₆₀ · 2CHBr₃在场效应下的117 K超导转变机理提供重要的线索.     

中印度洋洋脊Edmond热液场Fe,Si沉淀与微生物的关系

在中印度洋洋脊Edmond热液场瘤状结构体内壁发现了数毫米厚的浅黄褐色-白色微生物席. 这些微生物席内生存着多种长杆、短杆和螺旋杆状微生物, 其共同特征是微生物表面被厚的矿质层所包 裹. 能谱化学分析表明, 微生物表面的矿质层由大量二氧化硅和少量铁氧化物组成. 透射电子显微镜分析发现, 针状含铁物质不但非均匀地吸附在微生物细胞壁表面, 亦在微生物细胞内物质中沉淀, 说明铁在细胞壁表面和细胞内物质中均发生了一定程度的生物富集. 席中微生物的硅化以二氧化硅聚合物在微生物表面的均匀沉淀以及硅叠层的定向排列为特征, 二氧化硅在微生物表面的沉淀可能主要受热液无机沉淀过程所控制. Edmond热液场中微生物席中微生物硅化和铁化现象的发现, 表明该热液场中部分二氧化硅和铁的沉淀过程与微生物密切相关. 由于热液活动提供了微生物成矿过程所必需的成矿元素来源, 这种微生物成矿作用实际上在一定程度上受洋底热液活动所驱动.     

( Ni0.81Fe0.19) 1-xCrx缓冲层上生长高各向异性磁电阻Ni0.81Fe0.19薄膜的研究

用直流磁控溅射方法制备了以(Ni_0.81Fe_0.19)_1-xCr_x为缓冲层的Ni_0.81Fe_0.19薄膜, 研究结果表明：当缓冲层厚度约为4.4 nm, Cr的浓度约为36(原子百分数)时, Ni_0.81Fe_0.19薄膜的各向异性磁电阻(AMR)值较大, 其最大值达3.35%. 原子力显微镜(AFM)及X射线衍射(XRD)研究表明：Ni_0.81Fe_0.19薄膜AMR值最大时, 其表面平均晶粒尺寸最大, Ni_0.81Fe_0.19(111)衍射峰最强.     

水溶性铑膦配合物插层水滑石的制备及主、客体组成对其催化性能的影响

将水溶性铑膦配合物插层到层状材料水滑石层间, 用于烯烃氢甲酰化反应催化剂. 采用X射线衍射(XRD), 傅里叶交换红外(FT-IR)和等离子耦合原子发射光谱(ICP-AES)等手段对催化剂样品的晶相结构及组成进行了详细表征, 结果表明成功制备了RhCl-(CO)(TPPTS)₂(P(m-C₆H₄SO₃Na)₃, 简称TPPTS)和TPPTS共插层水滑石. 进一步研究了水滑石主体层板的组成及客体无机阴离子种类的改变对插层结构水滑石催化剂样品在烯烃氢甲酰化反应中的催化性能的影响.     

碱性A型花岗岩中的富钍锆石: 矿物学研究

浙江桃花岛、青田和山东崂山A型花岗岩是中国东部沿海三个典型的燕山期碱性A型花岗岩体. 利用电子探针对这些花岗岩中锆石的内部结构和矿物成分进行了分析, 结果显示大部分所观察到的锆石颗粒都由两部分组成. 一部分显著富钍, ThO₂含量大于1%, 最高达10.1%, 超过了前人实验获得的锆石中钍的溶解极限值(ThO₂2=5.5%±2.5%), 且ThO₂/UO₂>2, 而另一部分则贫钍, ThO₂含量小于1%, 但该区域以包含微米级钍石包裹体为特征, 并常伴有微小的孔洞. 同时进行的初步对比研究发现, 铝质A型花岗岩中的锆石ThO₂含量一般小于1%, ThO₂/UO₂<2, 并且不含任何钍石包裹体. 锆石成因矿物学特征表明, 富钍锆石可以看作为碱性A型花岗岩的标志性副矿物之一. 锆石的富钍性源于其原始岩浆, 预示其深源特点. 因此, 碱性A型花岗岩中高度富钍锆石形成于深源、高温、富钍岩浆的早期结晶阶段; 岩浆分异至晚期出现流体相富集, 富钍锆石受到流体作用发生溶解重结晶作用, 导致低钍锆石和钍石包裹体共生现象.     

大丽轮枝菌毒素对棉花悬浮细胞NO和H2O2的产生和GST基因表达的影响

一氧化氮(NO)和过氧化氢(H₂O₂)是重要的信号分子, 参与调控植物的各种生理过程, 特别是在诱导植物防卫基因表达中有重要作用. 本文主要研究NO和H₂O₂是否参与棉花抗大丽轮枝菌毒素(VD-toxins)的抗性反应以及其对GST基因表达的调控作用. 结果表明, NO和H₂O₂信号参与棉花细胞抗大丽轮枝菌毒素的信号途径, 从而诱导抗性反应. NO和H₂O₂信号可能协同作用, 但不相互依赖. GST基因在棉花悬浮细胞抗大丽轮枝菌毒素抗性反应中起重要作用. NO对GST基因表达的调控不依赖H₂O₂, H₂O₂对GST基因表达的诱导作用更强.     

东昆仑造山带昆中带的独居石电子探针化学年龄:多期构造变质事件记录

青藏高原北缘东昆仑造山带昆中带的云母片岩发育两个世代独居石. 第一世代独居石包裹在环带状石榴石变斑晶的核部, Y₂O₃含量较高, 平均为(1.012±0.088) wt%; 第二世代包裹在边部和基质矿物蓝晶石、斜长石和石英中, 并分散在基质中与云母矿物共生,Y₂O₃含量较低, 平均为(0.479±0.100) wt%. 电子探针Th-U-Pbtotal化学定年法测得第一世代两颗独居石的加权平均年龄分别为(455±18)和(420±20) Ma, 第二世代6颗独居石的加权平均年龄为(246.1±3.8) Ma. 这些年龄表明石榴石变斑晶的核和边及其相关的矿物组合记录了两期重要构造变质事件: 奥陶纪独居石的生长可能与冈瓦纳大陆晚泛非期持续的汇聚过程或原特得斯洋消亡的构造变质事件有关, 而三叠纪独居石的生长与古特提斯洋消亡的构造变质事件相联系.     

熔盐电还原固态混合氧化物低能耗制备TiNi合金

在CaCl₂熔盐中直接电化学还原固态TiO₂与NiO混合物一步制备TiNi合金粉末, 该方法流程短、污染少、能耗低, 初始研究结果表明在电流效率仅为20.5%的情况下, 新方法制备1 kg TiNi合金的能耗亦低至23.4 kW·h. 对电解还原历程的研究表明, NiO优先还原为金属镍, TiO₂先钙钛矿化为CaTiO_3-x, 然后在镍的去极化作用下逐步还原为Ni₃Ti和TiNi. 控制电解电压不仅可调控TiNi合金相的生长速度, 还可方便制备Ni与钙钛矿的复合功能材料.     

非晶态SiO2过渡层上高C轴取向LiNbO3薄膜及生长机制探讨

利用脉冲激光沉积(PLD)技术在单晶硅衬底的非晶态SiO₂过渡层上外延生长了具有优良结晶品质和高度C轴取向性的LiNbO₃光波导薄膜. 利用X射线衍射、高分辨电子显微镜和原子力显微镜等手段对LiNbO₃薄膜的结晶品质和C轴取向性等进行了系统的分析, 基本确定了薄膜C轴外延生长的最佳沉积参数. 非晶态SiO₂过渡层上的LiNbO₃薄膜由尺度约为150 nm×150 nm的四方柱状C轴取向的单晶畴紧密排列而成, 并且具有陡峭的界面结构. 棱镜耦合技术测量表明, 激光可以被耦合到LiNbO₃薄膜中, 形成TE和TM模式的光波导. 此外, 对于LiNbO₃薄膜在非晶过渡层上择优取向生长的物理机制和薄膜基底效应进行了初步探讨, 提出其生长机制很可能符合光滑晶面上三维岛状成核生长的Volmer模式.