高校地质学报

钱祥麟, 李江海, 程素华

2005, 11(2): 145-153.

摘要 ( 1847 )

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前寒武纪地质构造是地球系统科学研究的一个承前启后的重要组成部分,现存最古老的固体地球物质是38亿年前的大陆长英质岩石。以地质构造热事件为标志确认早中太古代已有30亿年年龄值的大陆克拉通化,而新太古代末大陆地壳已出现普遍的克拉通化。由深变质作用岩石测得的p-t值推断当时地温梯度与现今大陆稳定区相似,大规模的陆壳区断块已具基本刚性特征,使板块构造运动模式基本适用于太古宙地壳演化。古元古代末陆壳普遍隆升和遭剥蚀,陆壳生长作用导致形成大陆区块上的裂谷型坳拉槽系。中元古代起,世界约于18亿年前近乎同时出现不变质的沉积盖层,使前寒武纪明显必需划分为早、晚前寒武纪两大阶段。华北克拉通区是世界大陆克拉通地壳的组成部分,与世界各大陆克拉通演化有很好的可对比性,在前寒武纪超级大陆重建中有一定位置。在现今阶段研究基础上,对华北克拉通区提出了几个前瞻性的基础研究课题,应予深入探索。

地质微生物学及其发展方向

陈骏, 姚素平

2005, 11(2): 154-166.

摘要 ( 1663 )

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地质微生物学是在20世纪末发展起来的新的地学分支,主要研究地质环境中的微生物活动过程及其形成的各种地质地球化学记录。通过对现代及地质历史上的各种地质环境,包括极高温,高压,极端酸性,碱性,高盐度,极高放射性,地球深部等环境中微生物的生存和演化,及其和地质环境的相互作用而形成的各种地球化学记录的研究,探讨微生物在过去、现在和将来对生命活动最重要的元素(C,H,O,N,S,Fe等)在全球或局部尺度上的循环作用,从而对微生物的风化作用、成矿作用、地质环境下的微生物生态链及其环境的研究提供重要的科学证据。微生物与矿物的相互作用、极端环境下的微生物和生态及分子地质微生物学是当前地质微生物学研究的重要方向。

微生物成矿

李一良, 王汝成, 周根涛, 张传伦

2005, 11(2): 167-180.

摘要 ( 1718 )

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微生物对生命元素如碳、氮、硫、氧和金属离子的代谢作用能显著的改变微生物周边的外部环境和其内部环境。在一系列的生物地球化学过程中,微生物参与了矿产的沉积(生物成矿)或参与了矿石和岩石的溶解(生物风化)。生物成矿作用有两个途径：一个叫生物诱导成矿,通过这个过程,微生物分泌出代谢产物导致了之后的矿物颗粒的沉积；另一个叫生物控制成矿,在这个过程中,微生物在控制矿物成核和生长上起到了显著作用。微生物成因的矿物总体来说颗粒都很小和／或有着独特的同位素特征。最普遍的生物成因矿物有碳酸盐、硫化物和铁的氧化物。细胞表面和其分泌的胞外聚合物的结构可以为离子的浓缩、聚合和矿化提供模板,并起到重要作用。地球材料的仿生合成帮助我们了解了在人工条件下的生物成矿机制。此外,在地质环境中生物成因的矿物还可以作为一种生物信号,用来重建地球和其他行星的起源和演化。

微生物影响硅酸盐矿物风化作用的模拟试验

连宾 , 陈骏, 傅平秋, 刘丛强, 陈烨

2005, 11(2): 181-186.

摘要 ( 1848 )

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研究了硅酸盐细菌对矿物的风化作用。选用土壤中常见的钾长石、伊利石等矿物作为细菌风化作用的对象,通过在含有矿物颗粒的无氮培养基中培养硅酸盐细菌,使其在培养液中与矿物颗粒发生相互作用,再取样并处理后进行电镜观察和X-射线衍射分析。电镜观察结果表明细菌对矿物试样表面确实发生了溶蚀作用,被细菌作用后的矿粉,颗粒浑圆,边缘模糊不清,表面呈凹凸不平状,矿物颗粒被大量的菌体物质所覆盖。用X-射线衍射分析检测到细菌对具不同晶体结构矿物的“选择性”破坏作用,在有多种矿物同时存在的情况下,细菌对较易分解的矿物破坏作用速度较快。结合矿物学与微生物学相关知识,初步分析了细菌培养液中细菌与矿物界面之间的相互作用以及土壤生态系统中矿物的生物风化作用过程。

青海湖：研究地质微生物的天然实验室

妥进才, 陈骏, 姚素平, 季峻峰, 李一良, 张传伦

2005, 11(2): 187-193.

摘要 ( 1572 )

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青海湖位于青海省的东北部,是中国境内最大的内陆高原咸水湖泊。由于青藏高原的不均匀隆升,使这些湖泊形成了封闭的水系和地球化学物质循环特征。青海湖有限的几条供给河流的水化学受其所经过岩石的化学成分控制,而湖水的化学成分和物理化学特征则受补给水系的影响。湖泊的碳循环除受盆地周围风化搬运作用以外,主要碳源为湖泊以及周围的生物群落。青海湖水的物理化学特征本身由于受补给水源和深度的影响而具不均一性,并随季节温度的变化而发生调整。这些特征预示其独特的微生物生态系统和与之有关的碳循环和元素地球化学循环特征。丰富的铁、硫酸根、碳酸根和钙镁离子为其中嗜铁和嗜硫的微生物繁盛以及随后的矿化作用提供了有利的条件。藻类也具有很高的多样性并且不同种类具有明显的随季节或气温变化的特点。这些微生物活动会在湖泊沉积物中形成有机的和无机的生物标记化合物或矿物。进一步揭示这些生物标记化合物与局部环境的碳循环、元素循环、微生物生态以及相关环境变迁的关系将具有重要意义。

微生物矿化成因的铁硫酸盐矿物表面特征初探

陆现彩, 陆建军, 朱长见, 刘显东, 王汝成, 李奇, 徐兆文

2005, 11(2): 194-198.

摘要 ( 2087 )

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研究表明,生物一矿物相互作用是地球表层系统演化的重要地质营力之一。微生物与矿物岩石之间进行着活跃的物质交换,微生物通过营造微观地球化学环境和提供吸附、成核中心影响着矿物的溶解和结晶,其中生物一矿物界面是物质交换和化学反应最为活跃的场所,矿物表界面记录着丰富的微生物作用信息。在综述前人微生物一矿物相互作用界面研究的基础上,利用气体吸附技术,对比分析了微生物矿化成因和无机合成含水铁硫酸盐矿物的表面积、表面分形和表面吸附能特征,初步讨论了微生物矿化成因铁硫酸盐矿物的表面特征和控制机理。

对重金属和辐射污染的土壤和地下水的微生物修复

叶祁 , 张传伦

2005, 11(2): 199-206.

摘要 ( 1399 )

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由重金属和辐射产生的环境污染在世界范围内产生了一系列问题。利用特殊的微生物如金属还原和耐金属细菌对环境中的金属和辐射污染进行处理具有非常好的前景。现场的生物修复的成功应用将对清除污染环境中的重金属和辐射提供潜在方法。最近的研究还关注于了解在微生物群体内重金属和辐射对微生物的作用。生物毯和生物膜是在生物修复中具有代表性的两种微生物群落的机能。金属的种类和价态变化、转移过程以及微生物代谢作用是对金属和辐射生物修复的三种重要的组成部分。结合以上三方面,可以更好的了解自然中的微生物和生物修复过程之间的关系。

嗜热和非嗜热Crenarchaeota的生物多样性及演化意义

黄志勇, 王意敏, 张传伦

2005, 11(2): 207-216.

摘要 ( 1624 )

PDF (2513KB) ( 1146 )

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Crenarchaeota,Euryarchaeata和Korarchaeota组成古菌中3个领域。Euryarchaeota是原核生物中重要的种群,得到了很好的研究,而Crenarchaeota和Korarchaeota直到最近才逐渐受到关注。古菌的生态和演化研究都属于Crenarchaeota领域。一个很重要的观点就是Crenarchaeota的所有独立种群都是极端嗜热的,非嗜热Crenarchaeota目前为止还没有分离出来。嗜热Crenarchaeota主要是在深海热烟囱和陆地热泉中发现的,特征是高温(>80℃)和低pH值(<6)。多种嗜热Crenarchaeota化能自养可以利用还原性无机化合物,例如H2和还原性硫。这个特性连同生命树群的深入分支说明生命最后共同的祖先可能是在热液体系中的嗜热自养生物。非嗜热Crenarchaeota和嗜热Crenarchaeota有很近似的系统关系。尽管一般情况下非嗜热Crenarchaeota是不可以培养的,但是其对敞开体系海相、陆相土壤、湖泊和地下的中低温环境的适应性日益增强。这主要取决于独立培养分子学技术的发展,例如16S rRNA基因序列。此外,海洋和土壤中非嗜热Crenarehaeota的研究还表明,非嗜热Crenarchaeota确定组成在碳循环的生物地球化学循环中起着非常重要的作用。

俄罗斯勘察加半岛热泉的地球化学和微生物学

赵为东 , ChristopherS.Romanek , GaryMills , JuergenWiegel, 张传伦

2005, 11(2): 217-223.

摘要 ( 1402 )

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勘察加半岛位于欧洲板块、北美板块和太平洋饭块交汇的过渡带上,是世界火山活动最活跃的地区之一。其众多的热液系统小断的向地表释放地热气体和流体。以N2和CO2为主的地热气体也经常含有高浓度的H2,CH4和H2S。大气水和熔岩水构成了勘察加热泉水的主要源,水体温度从20℃到>90℃不等。水化学性质变化同样显箸,pH范围从3.1到9.8。热泉水溶解盐以氯化钠为主,同时包括K^+,H3BO3,H4SiO4,Ca^2+和SO4^2-等其他多种溶解组分。此区域也有以直链烷烃为主的石油形成。从勘察加的热泉系统中已分离出至少24种嗜热微生物。尽管其中大多数是异养微生物,但根据其生存环境的特点,自养微生物在热泉系统中可能同样很多。这些微生物对碳、硫和铁在热液系统中的生物地球化学循环有着非常重要的作用。目前,非培养的方法和生物定量的手段已用来研究勘察加热泉中微生物生态及其所具有的生物地球化学功能。

认识生态未知物：用统计系统方法研究生物多样性

王意敏, 黄志勇, 张传伦

2005, 11(2): 224-233.

摘要 ( 1379 )

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包括变性梯度凝胶电泳实验、16S rDNA克隆库、DNA生物芯片在内的分子生物学技术表明在自然环境中物种存在极端多样性。这些种类绝大多数都是不可培养的,不能完全了解其特征。通常运用Shannon和Simpson的经验参数来评估多样性。这些参数依赖于样品的大小r不可靠。目前3种有效途径,即参数评估、非参数评估和系统多样性评估来解决生物多样性问题,同时和分子学技术相结合,三者可以增加种群数以及多样性评估的正确性,并可以在不同群落间进行严格比照。

氧化亚铁硫杆菌作用下形成的黄钾铁矾的SEM研究

朱长见, 陆建军, 陆现彩, 王汝成, 李奇

2005, 11(2): 234-238.

摘要 ( 1431 )

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黄钾铁矾是金属硫化物在酸性条件下氧化形成的主要次生矿物。很多研究表明,金属硫化物矿区广泛发育的氧化亚铁硫杆菌会影响金属硫化物的氧化分解和次生矿物的形成。为讨论氧化亚铁硫杆菌在黄钾铁矾形成过程中的作用,设计了两组平行实验制备黄钾铁矾：一种采用化学方法合成黄钾铁矾,另一种在相同条件下接种氧化亚铁硫杆菌合成黄钾铁矾。利用X-射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和能谱分析仪(EDS)等技术对两种实验获得的黄钾铁矾进行定性分析和形貌观察。结果表明：在氧化亚铁硫杆菌充分繁殖的条件下,细菌的参与更利于黄钾铁矾的形成；Fe^2+的氧化速率可能是影响黄钾铁矾结晶的主要因素,氧化亚铁硫杆菌通过提高Fe^2+的供应速度促使黄钾铁矾快速结晶,细菌作用下形成的黄钾铁矾结晶程度好于纯化学方法制备的黄钾铁矾。

离子探针测试方法及其在矿物微区微量元素和同位素分析中的应用

徐伟彪

2005, 11(2): 239-252.

摘要 ( 1377 )

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离子探针能在单矿物颗粒内进行微区原位直接分析工作,主离子束斑大小可聚焦在5μm以内,可以检测到10^-9级的微量元素,同位素分析的精度高达1‰,在地球科学领域有着广泛的应用。详细叙述了离子探针的工作原理以及微量元素成分和同位素组成的测试方法,列举了其在天体化学和地球化学研究领域的主要应用,总结了一系列的研究成果,并首次公开发表离子探针微量元素测试技术研发工作中取得的一些实验结果。

俄罗斯东北部鄂霍次克—楚科奇火山岩带汞矿床与我国鸡血石矿床的对比

郭继春, 张学云, 李加贵, 朱文斌, 张妮

2005, 11(2): 253-259.

摘要 ( 1458 )

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俄罗斯东北部鄂霍次克—楚科奇火山岩带中的某些汞矿床,其成矿地质背景及矿床地质特征与我国昌化、巴林鸡血石矿床有一定的相似性和可比性,主要表现在区域构造背景、火山岩含矿围岩、含矿构造和矿体形态、围岩蚀变矿区次火山岩体特征和矿床成因等方面。因此这些汞矿床的部分汞矿石作为珍贵的鸡血石资源利用可能具有一定的前景,进而可能大大拓展鸡血石的找矿前景。

四川石棉蛇纹石猫眼热相变的Raman光谱和XRD研究

卢保奇, 亓利剑, 夏义本, 王赐银

2005, 11(2): 260-263.

摘要 ( 1688 )

PDF (1109KB) ( 1297 )

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采用Raman光谱和X射线粉晶衍射(XRD)方法对四川蛇纹石猫眼的热相变过程和产物进行的研究表明,蛇纹石猫眼热相变的最终产物为镁橄榄石和顽火辉石。加热到500℃,蛇纹石猫眼的结构稳定；700℃,时,镁橄榄石的拉曼特征峰824cm^-1和854cm^-1出现,同时出现非晶质顽火辉石686cm^-1和341cm^-1附近的包络峰；800～900℃时,镁橄榄石的含量和结晶程度增强。晶质顽火辉石相出现,但强度较弱。1000℃时,镁橄榄石的含量明显降低。1100℃时,顽火辉石的含量和结晶程度显著增加。

浙东白垩纪北漳和梁弄花岗岩体及其暗色岩石包体研究

陈荣, 邢光福, 杨祝良, 沈加林, 周宇章

2005, 11(2): 264-275.

摘要 ( 1505 )

PDF (3883KB) ( 1202 )

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浙东地区晚中生代花岗岩类在岩性上分为三类：花岗岩-二长花岗岩、钾长花岗岩和A型花岗岩。对后两类花岗岩已有较多研究,但对前一类,尤其是二长花岗岩的研究还较薄弱。选择浙东具代表性的北漳和梁弄二长花岗岩体及其所含暗色岩石包体,以及共生的石英闪长岩类,通过系统的岩石学与地球化学对比研究,提出浙东二长花岗岩属准铝质、高钾钙碱性Ⅰ型花岗岩类演化系列,暗色岩石包体是由花岗质岩浆在深部析离出的镁铁质微粒包体(MME),成分特征类似于石英闪长岩,说明三者具内在成因联系,均与俯冲作用关系密切。

粤北仙石铀矿床的铅、碳、硫同位素研究

叶海敏 , 沈渭洲, 凌洪飞, 邓平, 濮巍, 谭正中

2005, 11(2): 276-280.

摘要 ( 2217 )

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仙石铀矿床位于粤北贵东复式花岗岩体东部,矿体赋存于NWW向辉绿岩与NEE向硅化带交接部位。矿床中黄铁矿以富集放射成因铀铅为特征,3组比值分别为(^208Pb／^304Pb)．=18．756—23．883,(^207Pb／^304Pb)1=15．676～15．932,(^208Pb／^204Pb),=38．530—38．938,主要位于基底变质岩铅范围内；矿床中方解石δ^18C值为-8．5‰～-3．1‰,相似于地幔值((-5±2)‰)；黄铁矿δ^18C值为-10．1‰～-8．3‰,它与花岗岩中黄铁矿δ^18C值(-10．9‰--7．1‰)相似,而与辉绿岩中黄铁矿δ^18C值(-0．03‰～2．1‰)区别明显。上述同位素特征表明仙石铀矿床的成矿物质具多源特征。

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