高校地质学报

郭华东，刘良云，范湘涛，李新武

2011, 17(1): 1-12.

摘要 ( 1799 )

PDF (11637KB) ( 2383 )

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汶川、玉树大地震造成了重大人员伤亡和财产损失。地震发生后，对地观测技术成为地震灾害监测与灾情评估的重
要手段。本文将从三个方面论述对地观测技术在上述地震灾害评估和研究中所发挥的作用：一是利用高分辨率光学对地观
测技术，建立堰塞湖、道路损毁、崩塌/滑坡/碎屑流等次生地质灾害的遥感分析方法和模型，系统监测汶川地震次生地质
灾害的空间分布、损毁范围、风险程度；二是利用宽幅和干涉两种模式SAR数据，分析玉树地震的区域地质构造和岩性分
布特征，获得玉树地震同震形变场大小及其空间分布信息，证明了多模式SAR在地震灾情协同分析与评价中的有效性和重
要潜力；三是建立了地震灾害三维模拟评估系统，提高了对地震灾害三维模拟的精确性，为地震灾情的精确三维评估提供
了系统平台。

梭菌对含镁方解石形态的控制及其可能机理

李福春，马恒，苏宁，王金平，刘铭艳，汪君，滕飞　

2011, 17(1): 13-20.

摘要 ( 2503 )

PDF (3263KB) ( 2159 )

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在 Mg/Ca 摩尔比为 4∶1 的 Lagoa Vermelha 培养基中对一株分离自青海湖底沉积物的梭菌 SN-1（Clostridium sp.）进行了为期 55 d 的碳酸盐矿物培养实验，同时还完成了一组无菌对照实验。利用扫描电子显微镜对沉淀物进行了系统的观察，用 X- 射线衍射仪对沉淀物的矿物成分进行了测定。结果表明：（1）SN-1 可以促进特殊形态含镁方解石的形成，而无菌对照实验产物中仅见不规则状的碳酸盐矿物；（2）特殊形态的含镁方解石可能是在细菌表面成核和生长的结果，它们的演化趋势是（杆状）→哑铃形→花菜状→球形。作者认为这是因为梭菌两端的带负电基团比菌体中间丰富，易聚集更多的 Ca²⁺和 Mg²⁺，Ca²⁺和 Mg²⁺离子作为“阳离子桥”吸引 CO32-，其结果是两端的晶体生长相对较快、中间生长相对较慢，进而形成哑铃形含镁方解石；“哑铃”继续生长，其两端会长成两个“花菜”或半球；若两个半球相接并闭合则发展为球状矿物。

风化过程中矿物表面微生物附着现象及意义

陆现彩，屠博文，朱婷婷，李娟，王朝华，周跃飞，赵兴青，陆建军，王汝成

2011, 17(1): 21-28.

摘要 ( 1938 )

PDF (1681KB) ( 2561 )

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微生物风化作用作为最为重要的表生过程之一，与多种元素的地球化学循环和局部环境污染的形成有着密切的联系。
微生物在矿物表面的附着能够显著提高矿物的风化速率。本文在总结矿物表面微生物附着现象及特征的基础上，概述了微
生物附着导致的矿物表观风化速率的上升和表面侵蚀现象，初步分析了微生物在矿物表面附着的驱动力和影响因素，强调
了微生物-矿物作用界面研究的重要性，认为有必要开展分子生物学、表面矿物学和微生态学的跨学科研究，以在分子层
次上揭示矿物微生物风化的微观机制，更准确地评估微生物风化的地球化学意义，有助于提高对局部环境问题的调控和修
复能力。

几种乳腺疾病矿化特征初步研究

王长秋，赵文雯，鲁安怀，熊翠娥，梅放，柳剑英

2011, 17(1): 29-38.

摘要 ( 2007 )

PDF (12309KB) ( 3737 )

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利用光学显微镜、环境扫描电子显微镜（ESEM）及红外光谱对乳腺恶性肿瘤、乳腺良性肿瘤、乳腺增生症和乳腺炎
症四类医学病理诊断中常见并且矿化多发的乳腺疾病进行了矿化灶特征研究。通过对不同类型乳腺矿化形成位置、结构以
及钙化性状的综合比较表明，乳腺浸润性癌和原位癌中导管内陈旧性坏死易发生矿化；在乳腺纤维腺瘤中胶原纤维上会形
成大量类似砂粒体的矿化小体；乳腺增生症中矿化灶位于粗大的胶原纤维之间，胶原纤维上沉淀大量矿化小球，矿化灶内
部呈纤维状结构，束状构造，能谱测试结果显示部分钙化灶Ca/P（原子分数）比高于磷酸钙系列矿物的理论比值，说明存
在磷酸钙以外的其他钙盐，如草酸钙沉积；脂肪坏死组织中的矿化灶无特殊发生位置，矿化灶内部呈粗纤维结构。不同类
型乳腺疾病中矿化灶形态存在较大差异。胶原纤维、上皮细胞与矿化作用的发生密切相关。

微生物所协同的天然金红石日光催化作用研究

李艳，鲁安怀

2011, 17(1): 39-45.

摘要 ( 1438 )

PDF (661KB) ( 1543 )

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本文揭示了自然界中可能存在的一种新的矿物和微生物交互作用形式，即微生物通过生物电化学作用参与到半导体
矿物的日光催化作用过程中。模拟日光光源下“产电”微生物与天然半导体矿物金红石交互实验结果显示，金红石的光催
化作用促进了矿物端元的反应速率，提高了电子在微生物和矿物之间的转移效率，使微生物电子传递链末端电子能量得到
提升。二者协同作用可提高微生物或半导体矿物单独作用时对污染物如Cr(Ⅵ)的还原处理效果。该研究为环境污染治理提
供了一种矿物与微生物协同作用新理念。

含水非晶碳酸钙的仿生矿化研究

官叶斌，姚奇志，周根陶

2011, 17(1): 46-52.

摘要 ( 2944 )

PDF (1879KB) ( 2872 )

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生物成因矿物的形成过程通常是通过先沉积非晶前驱体，进而转变形成某一种结晶相的途径来实现的。对生物成因
碳酸钙而言，普遍认为其非晶的前驱体相是在生物有机大分子和无机离子共同作用下形成的。在阴离子柠檬酸根存在的情
况下，仿生合成了非晶碳酸钙（Amorphous calcium carbonate，ACC），运用场发射扫描电子显微镜（FESEM）、X-射线衍射（XRD）、
傅里叶红外光谱（FTIR）和热重-差热分析（TG-DTA）等实验手段进行了分析并观测了非晶碳酸钙后续转变。结果显示，
多羧基的阴离子能够诱导形成非晶碳酸钙，并且这些非晶碳酸钙具有与生物成因非晶碳酸钙类似的组成。这可能指示与生
物矿化相关的生物大分子，特别是一些富含极性羧基大分子能够诱导碳酸钙矿物非晶态前驱体相的形成，同时也能暂时稳
定这些非晶前驱体相。

铀与酵母菌细胞表面相互作用研究

刘明学，张东，康厚军，张伟，李烨，庞小峰，董发勤

2011, 17(1): 53-58.

摘要 ( 1845 )

PDF (2188KB) ( 1980 )

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应用扫描电子显微镜（SEM），傅立叶红外光谱（FTIR）和电子能谱（EDS）方法研究了酿酒酵母菌与铀酰离子的相
互作用。电镜结果表明，吸附铀后酵母菌细胞发生一定变化，随时间延长细胞异常加剧；细胞表面有大量铀结晶，结晶
量随铀浓度增加和作用时间延长而加大。能谱分析表明，酵母菌细胞表面结晶为含铀化合物。对照吸附前后的红外光谱
图，细胞表面的O—H键作用后向低波数移动29 cm-1，υs （—PO2-）、糖类的C—OH的伸缩振动均移动了约21 cm-1
，羧基（—COOH）的υC=O吸收带几乎完全消失；根据铀酰离子U—O键特征吸收峰推断形成的结晶可能为钙铀云母。

结果表明，UO22+离子与酵母菌细胞表面发生了显著的吸附作用。

分离自铜矿山尾矿区的铁还原菌 NJU-T1 菌株：菌种鉴定及其还原 Fe³⁺的最适条件

邢辉，赵婷婷，许泽安，管思琪，陆现彩，陆建军，王睿勇

2011, 17(1): 59-65.

摘要 ( 2046 )

PDF (882KB) ( 2240 )

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：对安徽铜陵狮子山杨山冲尾矿库采集的酸矿水（AMD）及表层尾砂样品，采用FeTo选择性培养基，利用Overlay分离
技术，获得了一株具有铁还原功能的细菌nju-T1。形态观察、生理生化鉴定以及16S rRNA基因序列同源性分析结果表明，
该菌株属于Acidithiobacillus属。平板培养和液体培养实验证明，nju-T1具有在有氧条件下还原Fe3+的功能。 nju-T1在pH为4.5，
温度为30℃条件下生长较好，最适还原Fe3+浓度为5 mmol/L，还原铁的作用位点可能是位于细胞外膜上。nju-T1能还原Fe3+，
为铁氧化菌提供了初始能源Fe2+，同时维持了整个酸矿水系统的铁平衡。研究nju-T1的还原机理，不仅拓宽了对铁还原菌通
常只能在兼性厌氧或厌氧条件下才能生长的认识，更对研究整个酸性矿山环境的形成、发展机理以及治理有着重要意义。

纳米磁铁矿链的仿生合成及其生物矿化意义

曲晓飞，姚奇志，周根陶

2011, 17(1): 66-75.

摘要 ( 1811 )

PDF (2151KB) ( 2931 )

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本文在不使用任何蛋白质或生物分子的情况下，以四方针铁矿和二价铁离子为铁源仿生合成磁铁矿纳米颗粒。实验
结果表明，在弱碱性条件下，合成的磁铁矿颗粒为35 nm左右的近似立方体，而且这些颗粒能够自发的定向排列，形成类
似趋磁细菌体内的磁小体链状结构。作者认为，由于磁铁矿晶体存在着固有的磁偶极，晶体之间的磁偶极作用力驱动着磁
铁矿颗粒自发组装成定向排列的链状结构。这就揭示了在趋磁细菌体内磁小体的矿化及组装链形成过程中，除了生物蛋白
影响外，磁小体颗粒之间的磁偶极吸引作用也可能是一个重要因素。生物蛋白和晶体化学因素可能在趋磁细菌体内生物矿
化过程中协同起作用。

硅藻细胞壁硅化过程中有机质-矿物的相互作用

史家远，姚奇志，周根陶

2011, 17(1): 76-85.

摘要 ( 2351 )

PDF (791KB) ( 4292 )

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：生物成因二氧化硅，更为确切地说是无定形水合二氧化硅，是第二大类生物成因矿物，在丰度和分布上仅次于生物
成因碳酸盐矿物。硅藻是海洋生物成因二氧化硅的主要贡献者，其复杂和多级结构的硅质细胞壁已经引起多学科研究的兴趣。
生物化学研究表明，硅藻生物成因的二氧化硅是一种复合材料，除了无机的非晶质二氧化硅以外，还含有生物矿化过程中
普遍存在的有机组分，例如多糖、蛋白质和长链聚胺等。对这些组分的功能研究显示，它们在诱导二氧化硅沉淀以及形成
物种特异性纳米图案方面起着至关重要的作用。本文简要介绍硅藻和硅藻细胞壁组成和结构，同时着重介绍了硅化过程中
的有机和生物分子的生物功能、提取于生物二氧化硅中矿化相关的有机分子参与的体外（in vitro）实验以及模型有机添加
剂存在下的仿生矿化等研究的最新进展。对硅藻调控的生物成因二氧化硅形成机制的深入了解，将可能从机理上把全球硅
循环和碳循环联系起来；而对硅藻体内成分的鉴定和分类将有助于我们深入理解石油的物质来源和硅藻的进化历程。

石膏在有机物厌氧分解中的固碳效应

何光亚，陈天虎，黎少杰，张楠，归显扬，姚敦璠，刘畅　

2011, 17(1): 86-92.

摘要 ( 2216 )

PDF (833KB) ( 1586 )

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：本文以牛肉膏蛋白胨为厌氧微生物的营养源，研究了石膏对厌氧微生物生化系统中甲烷释放量和有机物矿化的影响。
根据溶液中总有机碳（TOC）、总无机碳（TIC）、硫酸根、硫化物、pH值以及气体中CO2，CH4和H2S的释放量的观测，以及固
体产物的扫描电镜（SEM）、能谱（EDS）、X-射线衍射（XRD）分析结果，探讨了石膏对抑制甲烷菌活性的影响和机制。结
果表明，添加石膏能有效降低甲烷释放量达40%以上，而对于CO2的释放量没有明显影响；固体中碳酸盐矿物的含量大幅度
增加。石膏在该厌氧体系中的作用主要表现在如下几个方面：（1）石膏是微溶矿物，随着硫酸根的还原，体系中石膏溶解
不饱和而不断溶解，石膏起到缓释硫酸根的作用；（2）石膏缓慢溶解使溶液中有稳定的硫酸根浓度，有足够的电子受体，
促使硫酸盐还原菌（SRB）成为优势微生物，SRB通过对底物和电子的竞争抑制了产甲烷菌(MPB）和产甲烷能力；（3）硫酸
盐还原菌在还原硫酸根的同时消耗有机碳，加速有机物的无机矿化，有机物无机矿化产生的碳酸根与石膏中的Ca2+结合形
成方解石，提高了将有机碳固定为无机碳的速率，表现出固碳效应。

铜陵狮子山杨山冲尾矿库重金属元素释放的环境效应

王少华，杨劼，刘苏明，徐兆文，陆现彩，汪斌，王浩，白亢辰

2011, 17(1): 93-100.

摘要 ( 2431 )

PDF (2120KB) ( 2368 )

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安徽铜陵狮子山铜矿杨山冲尾矿库始建于1966年，1991年停用。本文调查了尾矿库及其周边的重金属元素地球化学
状况，以环境介质（土壤、水和植物）中的重金属元素含量作为研究对象，分别采集了尾矿库内、毗邻尾矿库农田和远离
尾矿库土壤、植物的样品，以及尾矿库周边地表水和地下水的样品，运用原子荧光光谱（AFS）和电感耦合等离子体质谱
仪(ICP-MS)分析了多种重金属元素的含量。发现土壤、水和植物中都存在不同程度的As，Hg，Cu，Zn和Pb等元素的富集
现象，而且不同元素之间的富集程度也有所差异；重金属元素含量随着远离尾矿库，有逐渐递减的趋势。

红壤中微生物群落对半导体矿物日光催化作用的响应

曾翠平，鲁安怀，李艳，吴婧，王鑫，丁竑瑞，颜云花

2011, 17(1): 101-106.

摘要 ( 1775 )

PDF (1042KB) ( 2170 )

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本研究选取天然红壤作为研究对象，分析其中的含铁半导体矿物光催化作用对本源微生物群落结构的影响。采用聚
合酶链式反应/变性梯度凝胶电泳（PCR-DGGE），研究了不同原始光照条件的红壤中微生物群落在外源电子作用下群落结
构的改变。DGGE图谱的主成分分析表明，两个不同原始光照环境的土壤样品的微生物群落结构由于原始环境的差异而不同：
原始环境为强光照的样品中微生物群落结构受外源电子影响较小；原始环境为弱光照的样品中微生物群落结构受外源电子
影响较大。这一群落结构改变的差异可能由于原始环境为强光照时半导体矿物光催化作用产生光生电子传递到环境中持续
影响周围的微生物群落，而原始弱光照环境中则缺少光生电子的作用。

含钾矿粉对胶质芽孢杆菌分泌胞外多糖的影响

胡星，连宾，郁建平，胡婕

2011, 17(1): 107-111.

摘要 ( 1800 )

PDF (646KB) ( 2356 )

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研究了不同实验条件下，含钾矿粉对胶质芽孢杆菌（Bacillus mucilaginosus）分泌胞外多糖的影响，以进一步揭示细
菌与矿物的相互作用机理。实验分别采用无矿（不加含钾矿粉）无钾（不含可溶性钾）、无矿有钾（有可溶性钾）、有矿（100
mL培养液加0.3 g含钾矿粉）无钾及有矿有钾4组培养基培养胶质芽孢杆菌，进行产胞外多糖的分析比较。研究发现，在有
钾长石粉但不含钾离子的培养条件下，胶质芽孢杆菌产生的多糖和蛋白质含量最高；在既有钾矿粉又有可溶性钾离子存在
的培养条件下，菌体产生的蛋白质和胞外多糖含量稍低；在无钾矿粉的条件下，无论有没有钾离子的两种培养基中，蛋白
质和多糖含量都很低。研究结果表明，有无钾矿粉的不同培养条件能够引起胶质芽孢杆菌分泌胞外多糖的单糖组成成分产
生明显差异，胶质芽孢杆菌胞外分泌物与细菌对含钾矿粉中钾的利用密切相关。

碳酸钙颗粒的细菌诱导形成

李辉，连宾，龚国洪，杜开和

2011, 17(1): 112-117.

摘要 ( 2978 )

PDF (1597KB) ( 3034 )

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为研究胶质芽孢杆菌（Bacillus mucilaginosus）在特定条件下能否诱导合成碳酸钙，作者采用胶质芽孢杆菌两种常用
基本培养基（有氮培养基和无氮培养基），以磷灰石矿物为钙源，进行了利用胶质芽孢杆菌促进碳酸钙形成的实验，借助扫
描电镜（SEM）、能谱定量分析（EDS）和X-射线衍射（XRD）等手段观察分析形成碳酸钙的晶体结构和化学组成。结果表
明，胶质芽孢杆菌能促进碳酸钙晶体的形成，在有氮加磷矿粉的细菌培养液中形成的碳酸钙多于无氮加磷矿粉的细菌培养
液，在有氮加磷矿粉的细菌培养液中观察到柱状碳酸钙的形成。作者认为，胶质芽孢杆菌通过其风化作用及较强的吸附功能，
利用其分泌的碳酸酐酶（CA）和溶解CO2在分解磷灰石的过程中促进了碳酸钙的形成。

热处理金红石晶体结构及其光催化活性分析

吴婧，秦善，罗泽敏，庄伟，曾翠平，鲁安怀

2011, 17(1): 118-124.

摘要 ( 1918 )

PDF (954KB) ( 3015 )

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本文以在氢气气氛中加热和退火处理的天然金红石样品（采自山西某变质矿床）为研究对象，利用单晶和粉晶X-
射线衍射（XRD）、环境扫描电子显微镜（ESEM）、紫外-可见漫反射吸收光谱（UV-vis）等矿物学常规测试方法，结合
Rietveld方法对实验数据计算和精修的结果，对系列样品的晶体结构及对光催化活性影响进行了系统的研究。实验结果表明，
天然金红石中含有的V，Fe等杂质离子以类质同象替代Ti⁴⁺离子存在于晶格之中，引起晶格畸变，有助于提高样品的光催
化活性。随着温度升高，一方面部分类质同象替代的三价铁离子逐步被还原为二价铁和单质铁，大半径离子逃离晶格引起
金红石晶胞参数减小；另一方面，热处理引起晶格膨胀，结果导致样品的晶胞参数变化不明显。同时，热处理金红石样品
的可见光响应能力得到大幅提高，900℃样品在600 nm处的光吸收强度相对于原样增大了147.2%。在800℃及900℃样品中
出现的微量单质铁为金属导体，其费米能级较低，与半导体金红石颗粒接触时可以快速转移光生电子，从而提高体系的可
见光响应能力。

石英晶格中微量元素组成对成岩成矿作用的示踪意义

陈剑锋，张辉

2011, 17(1): 125-135.

摘要 ( 2911 )

PDF (649KB) ( 3412 )

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相对其它造岩矿物，石英因其成分和结构具有特殊的稳定性，在地质演化过程中“携带”有更多的成岩成矿信息。
由于不同地质环境下石英晶格中微量元素的地球化学行为具有明显差异，造成岩浆-热液演化不同阶段以及不同地质背景
下形成的石英结构及其晶格中微量元素种类、含量显著不同。因此，利用阴极发光和微区原位测试技术对石英的结构以及
晶格中微量元素分布特征的研究，总结影响微量元素通过类质同象形式进入石英晶格的因素，找出特定环境下灵敏度高的
元素或元素组合，可以对不同来源的石英进行源区示踪，并可获取成岩成矿中有用的地质-地球化学信息。此外，石英晶
格中的Al，Ti含量与石英形成温度之间的线性关系可作为地质温度计而广泛应用。

大别造山带天柱山中酸性岩起源及地质意义

刘磊，徐夕生

2011, 17(1): 136-150.

摘要 ( 2082 )

PDF (2514KB) ( 1944 )

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天柱山岩体是大别造山带具代表性的中生代中酸性岩体，为两阶段岩浆侵入形成。早阶段角闪石英二长岩具有较大
的SiO2含量变化范围（59.83%~70.12%），全碱含量为7.02%~9.56%，晚阶段黑云母二长花岗岩SiO2含量为72.46%~78.65%，
具较高的全碱含量（8.05%~10.22%），两者可归为钙碱性-碱钙性花岗岩类；它们明显富集Rb，Th，K等大离子亲石元素
和Pb，U元素，显著亏损Nb，Ta，Ti等高场强元素；与早阶段相比，晚阶段具显著的Eu负异常，表明其经历了斜长石的分
离结晶过程。Sr，Nd同位素特征显示，天柱山中酸性岩可能来源于化学组成与北大别变质杂岩类似的古老的下地壳物质。
LA-ICP-MS定年结果显示天柱山岩体的侵位年龄为（127±1）Ma~（131±1）Ma，与大别山大规模分布的中酸性岩及基性-
超基性岩的侵位年龄（120~135 Ma）一致。天柱山花岗岩是在陆内伸展的构造环境中形成的，早白垩世大别造山带大规模
岩浆热事件的产生与岩石圈拆沉和软流圈上涌有关，古太平洋板块俯冲远程效应加剧了大别造山带在早白垩世的拉伸，从
而导致岩石圈拆沉。

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