广东湛江泥炭层中趋磁细菌的发现

在研究黄土剖面中有机物质（含微生物）与黄土层磁化率关系时,发现黄土层,特别是所夹古土壤层中存在含磁小体的趋磁细菌,古土壤层中趋磁细菌及磁小体含量均高于相邻的黄土层。磁小体形成和铁源关系测试结果揭示了趋磁细菌的生长与有机盐有关,较低浓度的有机铁更有利于趋磁细菌的生长和磁小体的形成。从某种意义上说有机盐反映地面有机质含量,从而表明大量磁小体形成不是在古土壤最发育时期,也不是在快速黄土堆积时期,而是在气候转变的特定环境,即经过古土壤发育期的长期风化侵蚀,粘土矿物含量增高,与上覆的黄土堆积物组合成微氧环…     

黄土剖面中趋磁细菌及其磁小体的初步研究

从中国西安市附近段家坡黄土剖面分离到微好氧性的趋磁细菌，经透射电子显微镜Ｈ－７０００ＦＡ和Ｈ－６００ＳＥＭ／ＥＤＡＸ－ＰＶ９１００型分析，黄土层（Ｌ１）中仅发现弧形菌，数量少，每个菌体含２个磁小体；古土壤层（Ｓ０和Ｓｉ）含有大量杆状菌，每个菌体有１５个以上的磁小体，沿细菌长轴呈两排链状排列，且具有向南磁极游动的习性，Ｘ射线能谱分析表明，磁小体中具有高丰度的Ｆｅ和Ｃｏ。趋磁细菌中磁小体的数量在古土壤     

趋磁细菌多样性及其环境意义

趋磁细菌是一类特殊的微生物,它们在体内合成有生物膜包裹、粒度均一(35 ～ 120 nm)、结晶程度高、晶形特殊、呈链状排列的磁小体,其化学成分主要是磁铁矿( Fe3O4)或胶黄铁矿(Fe3S4),因此,它们能沿地磁场磁力线定向游弋.研究表明,趋磁细菌广泛分布在淡水和海洋环境中,细胞数量可达105～ 107个/ml,其多样性和地理分布与环境有密切关系.磁小体在趋磁细菌死后可以保存在沉积物中,化石磁小体对沉积物磁学性质有重要贡献,而且趋磁细菌活动在全球铁元素循环和维持生态系统功能等方面发挥重要作用.本文综述了近年来趋磁细菌多样性、地理分布格局、环境磁学以及古环境重建等方面的研究进展.值得指出的是,化石磁小体可作为重构古环境的生物标志物,应予以重视.     

趋磁细菌和磁小体在地质体中的分布及其研究意义

本文介绍了趋磁细菌的生长条件和磁小体的合成条件,趋磁细菌与磁小体在地质体中的分布及其特征。讨论了磁小体对沉积物磁性的影响,并指出沉积物中的磁小体不仅可为研究古环境,古地磁提供有意义的信息,而且由于磁小体在成分,形态,大小等方面的特征,有望在生物医学,高级电子等领域有较好的应用前景。     

纳米磁铁矿链的仿生合成及其生物矿化意义

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。     

西安未央湖趋磁细菌多样性与磁学研究

对西安郊区未央湖趋磁细菌的生物多样性和磁学性质进行了系统研究.光学和透射电子显微镜分析发现,未央湖趋磁细菌主要为杆菌,它们的磁小体多为子弹头形状并呈链状排列;磁学分析表明这些磁小体颗粒以单畴磁铁矿为主;并发现一类同时含有磁铁矿和胶黄铁矿磁小体的趋磁杆菌.基于16S rRNA基因的系统发育分析发现,未央湖趋磁细菌主要分布在变形菌门的δ-变形菌纲(75％)和α-变形菌纲(25％).本研究结果还有助于为利用趋磁细菌群落指示环境变化提供依据.     

趋磁细菌——生物地球化学作用的范例

趋磁细菌(MB)属变形菌纲,为简单的原核细胞.它的最大特征是体内长有磁小体(MSs),沿地磁线运动.MSs由膜及其内部的无机矿物或铁素(含铁蛋白质)组成,无机矿物有铁的氧化物系列或铁的硫化物系列,它们是MB的代谢产物,也是最早发现的有机界面生物矿化作用的范例.文章在广泛调查的基础上,选择源于黄土剖面S0,S1和S5古土壤层中的MB为研究重点,对它们进行了形态与生理生化特征的观察与检测,生命元素和生命小分子脂肪酸的色质谱与能谱测定,并在没有添加营养和铁源的条件下,开展了MSs的生长特点及它对环境磁性影响的模拟实验.黄土中的MB以杆状为主,杆状的长与宽之比随温度的降低而变大.MSs中的矿物为铁的氧化物系列,在较低温度并有一定温度差(8～18℃)的情况下生长较好.菌体老化后菌膜发生自溶,MSs脱落到体外,可能成为沉积物中细粒磁性物质的重要组分.因此它们在古地磁与古气候记录上具有重要的意义.通过对不同级别生物分子的了解与测试,MSs的矿物成分与形成机理研究,以及MSs中磁铁矿的铁和氧同位素测定,可进一步认识MB在沉积物中的生物地球化学作用.     

土耳其Nallihan黄土-古土壤岩石磁学特征及其环境意义

黄土广泛分布在东欧和西亚地区,但位于欧亚大陆连接地带的土耳其未见风积黄土的报道,本文对位于土耳其首都安卡拉西北的Nallihan新发现的黄土-古土壤剖面进行系统的环境磁学研究,结合粒度参数和稀土元素指标,讨论土耳其黄土的成因和磁化率变化机制.研究结果显示:土耳其Nallihan S0～L3黄土剖面与典型风积的西伯利亚和中国西峰黄土的粒度特征图形态相似4暗示它们的成因相似性;稀土分配模式与黄土高原黄土基本一致,为上地壳平均值,指示了风积黄土在搬运过程中经过充分混合,整个剖面上下稀土模式分配高度吻合,说明研究区黄土堆积期间物源区相对稳定.热磁和磁滞分析表明样品的主要载磁矿物是亚铁磁性矿物磁铁矿/磁赤铁矿.该剖面磁化率在古土壤获得高值,在黄土层获得低值,磁化率与成土作用和指示细颗粒磁性矿物贡献的xfd％、xARM正相关,说明成土作用生成的细颗粒亚铁磁性矿物是磁化率增强的主导因素,土耳其黄土剖面磁化率总体上低于中国黄土高原地区黄土.该黄土剖面中有一层古土壤层S2,其顶部覆盖一层砾石层,说明在该间冰期发生过洪水作用,将高坡风化的砾石层冲到土层中堆积下来,在该砾石层之下的古土壤层,磁化率降低,可能与该时期土壤层湿度大,形成湿润氧化环境,导致部分强磁性的超顺畅/稳定单畴(SP/SSD)颗粒磁性矿物转化为弱磁性矿物,使得磁化率降低.     

沉积物中趋磁细菌趋磁性优势的实验研究

趋磁细菌依靠其体内生物合成的磁小体颗粒沿地球磁场定向排列和游动,称为趋磁性。沿磁场的定向排列被认为可以使磁菌更有效地到达最佳生存环境,即趋磁性对磁菌的优势所在。目前对趋磁性优势的研究大多数集中在水环境或培养液环境下,而对于自然沉积物中趋磁性优势的理解还停留在假说阶段。越来越多的研究显示,磁菌在沉积物中的行为方式与水环境中所观测到的现象差别很大,因此,对趋磁性优势的研究也需要在沉积物环境中进行。本文我们通过对比在地磁场、近零磁场和反转磁场条件下两种磁菌:球菌和杆菌(Candidatus Magnetobacterium bavaricum)的时空变化,揭示在沉积物中趋磁性对趋磁细菌的作用。结果显示趋磁性对两种磁菌存在不同的作用,M.bavaricum在近零磁场条件下数量明显下降而在地磁场下又重新恢复,说明趋磁性优势对M.bavaricum的积极作用,然而球菌在近零磁磁场条件下的数量和分布与地磁场条件下相似,可能说明球菌在利用趋化性和行为方式上与M.bavaricum有很大不同。M.bavaricum在反转磁场条件下数量减少,而球菌则接近消失,说明球菌受极向趋磁性的影响比M.bavaricum大。两种磁菌因受沉积物环境和自身趋化性的影响在趋磁性上表现不同,可能M.bavaricum存在不同的趋磁性特点。本文实验结果说明对趋磁性的理解需要立足于复杂的沉积物环境。     

北京莲花池趋磁细菌的群落多样性研究

趋磁细菌是一类在细胞内合成磁铁矿(Fe_3O_4)或胶黄铁矿(Fe_3S_4)磁小体的微生物,广泛分布在水环境和沉积环境,在铁、硫、碳、氮、磷等元素的生物地球化学循环中发挥重要作用.趋磁细菌培养条件苛刻,目前对环境趋磁细菌的多样性和生理代谢特征等还有待系统深入的研究.本研究综合利用电子显微镜、能谱分析和分子生态学等技术方法,对北京地区莲花池沉积物中趋磁细菌的形态多样性、细胞元素分布特征和系统发育多样性等进行了系统分析.光学显微镜观察和电子显微镜分析显示莲花池中存在大量趋磁细菌(～10~3～10~4细胞/mL),从形态上主要分为球形和弧形两种,在细胞内富含铁、硫、镁等元素.基于16S rRNA基因的系统发育研究共发现了7个新类群,分别属于(Proteobacteria)中的α-变形菌纲和γ-变形菌纲,其中属于α-变形菌纲的5个类群与已知趋磁细菌序列最相似(≥91%).本研究结果有助于更好地认识自然界趋磁细菌的群落多样性和地质环境功能.     

广西镇圩式红土型金矿地质特征及成矿模式

对镇圩式金矿矿床地质特征及矿物学的研究表明，该类矿床产于峰林洼地，岩溶漏斗等岩溶地貌中：赋矿主岩为红色中度一次强富铝风化壳，其风化壳剖面由下而上的变化特征为：粘土矿物由2：1型向1：1型变化，锰结核及铁的氧化物增多，硅、碱金属含量降低，铝、铁含量增加；自然金形状为不规则粒状、片状、树枝状、针状、浑圆状、次浑圆状、并常与锑钙石、针铁矿、软锰矿连生；金矿源体为叫曼式金矿。文章指出金矿由堆积、淋积作用形成，为岩溶洼地堆积、淋积改造红土型金矿、并建立了矿床成矿模式。     

Presumed magnetic biosignatures observed in magnetite derived from abiotic reductive alteration of nanogoethite

The oriented chains of nanoscale Fe-oxide particles produced by magnetotactic bacteria are a striking example of biomineralization. Several distinguishing features of magnetite particles that comprise bacterial magnetosomes have been proposed to collectively constitute a biosignature of magnetotactic bacteria (Thomas-Keprta et al., 2001). These features include high crystallinity, chemical purity, a single-domain magnetic structure, well-defined crystal morphology, and arrangement of particles in chain structures. Here, we show that magnetite derived from the inorganic breakdown of nanocrystalline goethite exhibits magnetic properties and morphologies remarkably similar to those of biogenic magnetite from magnetosomes. During heating in reducing conditions, oriented nanogoethite aggregates undergo dehydroxylation and transform into stoichiometric magnetite. We demonstrate that highly crystalline single-domain magnetite with euhedral grain morphologies produced abiogenically from goethite meets several of the biogenicity criteria commonly used for the identi?cation of magnetofossils. Furthermore, the suboxic conditions necessary for magnetofossil preservation in sediments are conducive to the reductive alteration of nanogoethite, as well as the preservation of detrital magnetite originally formed from goethite. The findings of this study have potential implications for the identification of biogenic magnetite, particularly in older sediments where diagenesis commonly disrupts the chain structure of magnetosomes. Our results indicate that isolated magnetofossils cannot be positively distinguished from inorganic magnetite on the basis of their magnetic properties and morphology, and that intact chain structures remain the only reliable distinguishing feature of fossil magnetosomes.     

趋磁细菌及磁小体对黄土-古土壤序列磁化率贡献的模拟实验研究

选择西峰和段家坡两个黄土剖面,对磁化率变化显著的L₆-S₅-L₅层段,通过对样品中的趋磁细菌(MB)用相同的培养基富集及生长培养,初步定量模拟了MB和磁小体(MSs)对黄土-古土壤序列磁化率的贡献。富集培养MB后,段家坡剖面样品磁化率表现出不同程度的增高,最大达116.4%(DS_5-1)。以古土壤样品XS_5-1、DS_5-1为介质生长培养MB,DS_5-1磁化率的增长与接种的菌液量呈近似线性关系。此外,生长培养后古土壤样品频率磁化率与FeO/Fe₂O₃比值呈现出相似的变化趋势,证实了磁小体的形成。由此表明:1)MB和MSs是影响黄土剖面磁化率的因素之一,受气候和地质环境等因素的影响,不同地区黄土剖面MB的生长和MSs的形成存在差异,因此对磁化率的贡献也不尽相同;2)MSs是黄土-古土壤序列中超细粒磁性物质的组成部分。当气候环境比较适宜MSs形成及保存时,MSs在黄土剖面中超细粒(≤50nm)磁性组分中比重会相应增高,对磁化率和频率磁化率的影响也更为突出。     

Elongated prismatic magnetite crystals in ALH84001 carbonate globules: potential Martian magnetofossils.

Using transmission electron microscopy (TEM), we have analyzed magnetite (Fe3O4) crystals acid-extracted from carbonate globules in Martian meteorite ALH84001. We studied 594 magnetites from ALH84001 and grouped them into three populations on the basis of morphology: 389 were irregularly shaped, 164 were elongated prisms, and 41 were whisker-like. As a possible terrestrial analog for the ALH84001 elongated prisms, we compared these magnetites with those produced by the terrestrial magnetotactic bacteria strain MV-1. By TEM again, we examined 206 magnetites recovered from strain MV-1 cells. Natural (Darwinian) selection in terrestrial magnetotactic bacteria appears to have resulted in the formation of intracellular magnetite crystals having the physical and chemical properties that optimize their magnetic moment. In this study, we describe six properties of magnetite produced by biologically controlled mechanisms (e.g., magnetotactic bacteria), properties that, collectively, are not observed in any known population of inorganic magnetites. These criteria can be used to distinguish one of the modes of origin for magnetites from samples with complex or unknown histories. Of the ALH84001 magnetites that we have examined, the elongated prismatic magnetite particles (similar to 27% of the total) are indistinguishable from the MV-1 magnetites in five of these six characteristics observed for biogenically controlled mineralization of magnetite crystals.     

新疆达坂城西南一带奇尔古斯套组硅质岩地球化学特征及成因讨论

奇尔古斯套组硅质岩SiO2含量较高,Al2O3、TiO2含量变化较大,反映出较多的外来物质的加入;Si/ (Al+Fe+Mn)、Al/ (Al+ Fe+ Mn)、MnO/TiO2、Al2 O3/(Al2 O3+ Fe3 O2)值较高,反映其为生物化学成因,形成于大陆边缘环境;Fe2O3/TiO2对Al2O3/(Al2 O3+ Fe2O3)图解同样说明其形成于大陆边缘环境.REE较高,HREE富集不明显,北美页岩标准化后的稀土配分模式曲线较为平坦,向左倾斜不明显,(La/Ce)shale值较低,δCeshale值较高,无明显Ce负异常,反映奇尔古斯套组硅质岩属生物化学成因硅质岩,形成于大陆边缘环境; (La/Ce)shale对Al2 O3/(Al2 O3+Fe2 O3)图解亦说明其形成于大陆边缘环境.微量元素中Hf含量高,而Be、Li、Nb、Rb、Sr、Ta、Th、U、V、Zr含量低;Ba元素含量低;Co、Ni贫富相当,Co/Ni值较高,U/Th值低,说明奇尔古斯套组硅质岩属于正常的生物化学成因的硅质岩.     

Mantle Redox State Evolution in Eastern China and Its Implications

Using the secondary spinel standard, the authors have precisely measured the Fe3+/∑ Fe values of spinels in mantle xenoliths from Cenozoic basalts in eastern China, and estimated the oxygen fugacities recorded by 63 mantle xenoliths through olivine-orthopyroxene-spinel oxygen barometry. The results indicate that the oxygen fugacities of the lithospheric mantle in eastern China are higher in the south than in the north. Among them, the oxygen fugacity of the North China craton lithospheric mantle is the lowest, similar to that of the oceanic mantle, while that of Northeast and South China are the same as that of the global continental mantle. The variations of mantle redox state in eastern China are mainly controlled by the C-O-H fluids derived from the asthenospheric mantle. According to the mantle oxidation state, it can be concluded that the C-O-H fluids in the lithospheric mantle of eastern China consist mainly of CO2 and minor H2O, but CH4-rich fluids should come from the asthenosphere where the ox     

桂北泗里口老堡组硅质岩的常量、稀土元素特征及成因指示

桂北泗里口老堡组为一套埃迪卡拉纪—寒武纪过渡时期（大约550～540 Ma）深水盆地沉积的硅质岩。它们的SiO2含量普遍高（平均93.8%）;Al2O3含量为0.17%～4.92%,沿剖面自下而上明显增加,上部超过2%;Al/(Al+Fe+Mn)比值多高于0.42;Fe/Ti比值大都小于16.3;Al2O3/( Al2O3+Fe2O3)比值多高于0.4,剖面上部样品的比值为0.8～0.9;Y/Ho比值为26.4～36.9,中、下部样品较高（多高于32）,上部样品的比值接近地壳值（27）;Eu/Eu*平均值为1.0,正异常不明显。剖面下部样品的∑REE含量低（15.9×10-6～27.1×10-6）,具有与现代海水相近的REE配分,没有正的Eu异常,不同于海底的热液流体和与其有关的碧玉的REE配分;中部样品的∑REE含量为26.2×10-6～49.4×10-6,由于所含陆源碎屑的增加,REE配分变得平坦,但仍有海水REE的某些特征;上部样品的∑REE含量为40.5×10-6～59×10-6,显示与平均页岩相似的平坦的REE配分,但∑REE含量仅为平均页岩的大约1/4～1/3。这些常量和稀土元素特征表明,海底热液和陆源碎屑都不可能成为泗里口老堡组硅质岩的重要物源。埃迪卡拉纪—寒武纪过渡时期华南深水盆地厚层硅质岩沉积反映了这一时期大气高CO2浓度,大量陆源化学风化的硅质流入海洋和大量生物的降解可能是造成这些硅质岩形成的基本原因。