微生物白云岩模式研究进展

白云石（岩）问题一直是沉积学领域长期关注的研究主题之一。近年来,在研究含有白云石的现代自然环境和促进原生白云石的沉淀实验中,都加入了微生物因素,并取得了令世人关注的效果,这无疑为白云石（岩）的成因研究提供了新思路与新途径。在前人研究基础上,总结现有的观察资料和实验结果,将微生物促进白云石沉淀的机理模式归纳为厌氧模式和需氧模式2种,并分别介绍这两种模式中硫酸盐还原细菌、产甲烷菌和嗜盐好氧细菌促进白云石沉淀的机理;与微生物相关的矿物形态学特征中,球形和哑铃形白云石及白云石最初的成核阶段所形成的纳米球粒状结构具有一定代表意义,尤其是纳米球粒状结构可以作为生物矿物学上微生物白云石的标志性结构。通过这些特殊的形态特征来寻找微生物作用的证据,或可为古代相似成因白云石（岩）的成因研究提供一种标志。     

迭层石与兰绿藻

引言鉴于现代生物沉积构造主要是通过兰绿藻捕获,粘合沉积物,以及它的碳酸盐沉淀活动形成的,而且在形态方面,这种构造类似于称为迭层石的古代沉积构造,所以,兰绿藻与碳酸盐沉积物之间的关系具有特殊的意义。迭层石最先是出现在约35亿年前的太古代,后来,在前寒武纪,特别是在23—6亿年前,这些迭层石有了明显的增殖。与某些迭层石共生的是一些被解释为兰绿藻和细菌的保存完好的化石微体生物,因此,集中研究现代和古代迭层石及其生物构成,对于了解兰绿藻的系统发育史和演化,它们的生态学以及它们在钙质沉积和生物沉积构造的形成中的作用。都很重要。     

新观点与新发现

<正>地球生命的繁荣32亿年前已开始出现据《Nature》报道,华盛顿大学的研究者从南非和澳大利亚采集到的52个、年龄在27.5亿年~32亿年的海洋与河流沉积的岩石样品中,发现了生物从大气中提取氮的化学证据———轻重氮同位素的比例恰好满足单细胞生物固氮酶(生物通过这种酶固定大气中的氮)的使用。在此之前的认识是,约在20亿年前,生物才具有利用大气中的氮来维持自身生命的能力;现研究表明,32亿年前,有些生物就已经可以从     

条带状铁建造(BIF)与地球大氧化事件

地球大氧化事件是指约24亿年前的地球大气圈中开始出现氧并连续增加。到20世纪末对地球大氧化事件的形成和演化模型可概括为两类:22亿年前为缺氧大气圈,22～19亿年大气圈中O_2明显增加,而后逐渐增加到现代大气圈O_2含量水平的C-W-K-H模型;大气圈中O_2含量自40亿年来近于常数,在现代大气圈O_2含量水平的50%范围内变化的D-K-O模型。21世纪开始实施了太古宙生物圈钻探计划(ABDP),在太古宙—元古宙页岩、条带状铁矿建造中微生物、S、C同位素分馏、稀土元素及过渡族金属Ni、Fe、Mo等含量变化等方面取得了许多新成果,建立了大气圈游离氧产生机理及含量变化的不同模型,将大气圈中氧的出现时间至少提前到25亿年前。中国前寒武纪条带状铁矿建造BIF广泛发育,特别是特有的稀土铁建造及其稀土地球化学初步研究成果表明,稀土元素的含量、轻重稀土的分异及变价元素Eu的相对富集与亏损,均显示明显的对时间的依赖。文中提出,应对其开展系统地质地球化学研究,可为大气圈、水圈的演化,特别是对研究中国铁矿的形成和分布规律研究提供重要参考资料。     

前寒武纪大地构造观及构造演化推测

1.几种较有影响大地构造观当前出现了多学科,多方面探讨前寒武纪地质构造演化的好形势,出现了各种的构造观,比较有影响的有:1.1 地槽—地台构造观按萨洛普(Salop)的意见前寒武构造单元的演化;太古宙时(35亿年前隐生宙)地壳处于完全活动阶段,未分异成相对稳定的和相对活动的构造单元;原生宙(35亿年)开始,地壳演化进入地槽—地台阶段,其中老原生代(35—27亿年)地壳分成二个构造单元—原始地台和优地槽;到中原生代(27—19.5亿年)地槽系本身发生分化,在优地槽边     

23亿年灾变事件的揭示对传统地质理论的挑战——关于某些重大地质问题的新认识

23±0.3亿年(23.3～22.88亿年)时,地质环境(沉积圈、生物圈、水圈、大气圈)发生了由地外因素引起的灾变。灾变后,火山活动明显减弱,富氧大气圈形成,生物演化出现飞跃,气温骤降;进而引起一系列岩石、矿床、地球化学等方面的变化,并在全球范围有明显的一致性。所在,灾变是理想的地史分期界线,可作为太古宙—元古宙的分界。     

生物成因煤层气的生成及其资源意义

生物成因煤层气一般可分为原生和次生生物成因，它们在生成机理上有许多相似之处，但也有所不同，导致后期保存和同位素组成上的差异。研究指出，原生生物成因气不能被大量保留在煤层中，气田中的生物成因气多为次生生物成因气；次生生物成因煤层气分布比较普遍，含量较为丰富，且生物成因煤层气埋藏深度浅，勘探成本低，因此次生生物成因煤层气具有不容忽视的巨大资源潜力。     

生物中碳氢化合物的结晶(英文)

生物和矿物体系的结构、功能和演化的比较分析与生物有机体中生命矿物的功能令人对生物世界矿物根的存在产生了怀疑。文章提出,应在非生物成因有序碳氢分子体系（硬沥青）中寻找前生物信息结构、基因之祖和原生有机体。前生物有机体的理想模型是纤维状黄绿蛭石,它是按照ＶＬＳ机制在伟晶岩的孔洞中结晶出来的,其形态、结构和成分与生物有机体十分相似。生命世界不是矿物世界转化的产物。生命世界和矿物世界都有共同的来源———非紧密离子分子体系,在该体系中,它们相互和谐作用,以不同的结晶机理发生和发展。生命作为统一的整体,作为复杂碳氢体系结晶作用的完整结果产生和演化,而不是偶然事件巧合或不同成因组分结合的结果。矿物和生物有机体的演化受控于共同的个体发生律。根据纤维状黄绿蛭石晶体的研究而提出的晶质原生有机体模型,消除了在创立统一的自然发生论概念（结构组织、大分子集合、继承机理、手性选择等等）方面的主要分歧和障碍。这就使把解决生命起源问题带入实验模拟层次成为现实     

中国晚前寒武纪至早寒武世生物事件及前寒武系—寒武系界线

<正> 35亿年前,地球上开始有生物存在,主要是兰藻和细菌。距今10亿年左右,开始出现软躯体动物所形成的遗迹化石。9亿年有蠕形动物的实体化石——淮南生物群保存。7亿年软躯体后生动物——埃迪卡拉动物群(西陵峡生物群、高家山生物群)大量繁殖,使晚前寒武纪的生物演化进入一个新阶段。6亿年左右,骨骼化动物——梅树村动物群(或托莫特动物群)的出现,开创了生物发展、演化史上的新纪元。使更多的生物能够以化石     

前显生宙生物圈——30亿年生命演化的转折点和发展期

引言随着西澳大利亚瓦拉沃纳群硅质岩中小球状和丝状微化石及选层石的发现,可以确信生命的历史可追溯到35亿年以前。真核生物的出现可能早于15亿年,但是直到大约13亿年以前尚未找到确切的标本。后生动物大约在6.8至5.7亿年期间出现,宣告进入了显生宙时代。在最早期的生命历史中伴随着由前生物有机化合物所洪给的、可能是异养的最早生物的发展导致生物演化上的转折点。自养生物[造甲基(Methanogens)和光合自养厌     

前寒武纪-寒武纪界线附近的撞击假说及其对生物圈的影响

根据化石记录可知,大量复杂生物类群迅速出现在早寒武世,这就是所谓的寒武纪生命大爆发.在此之前,有距今6亿年前的前寒武纪末埃迪卡拉生物群化石出现,此后的70～80 Ma里,生命就以上升了一个数量级的速率演化.这些在原始地层中看似迅速出现的化石,最早在19世纪中期就有所记录,达尔文认为,这是对他提出的进化论的自然选择观点的主要反对证据之一.有关新动物群的出现及演化长期困惑着地学界,集中在以下三点:在前寒武纪-寒武纪界线附近或早寒武世这个相对较短的时期内,存在着生命大爆发.是什么引起了这样的快速演化事件?这对于生命的起源与演化将意味着什么?对"寒武纪生命大爆发"的强烈兴趣还启发了20世纪70年代对布尔吉斯页岩化石记录的研究.不久之后,中国的澄江生物群包括对它后续的研究又很好地支持了生命大爆发.在前寒武纪一寒武纪界线附近究竟发生了什么?随着笔者对寒武纪事件越来越多的了解,积累的数据使得很多原先提出的假说都变得不太可能了.通过作者对地球环境的改变和寒武纪生命大爆发详实的研究,发现这种改变是可以由撞击事件引起的.在对寒武纪时期的地球进行了详细的研究之后,笔者提出了新的见解.前寒武纪晚期,存在大型的陨击事件.碰撞的高温结束了大冰期,使生物信息得以交流.同时,撞击启动基因调控机制、释放HSP90变异.一方面,调控基因决定了其他基因的表达,最早的调控基因发现于布尔吉斯页岩中(535 Ma).另一方面,HSP90原本是积累突变的蛋白,一旦环境突然发生变化,所有DNA突变将得以表达,在短时间内新的生命形式得以进化.并且这种变化是可以遗传的.然后,在新生臭氧层保护与有氧呼吸能量供应下,地球另一端幸存地下生命爆发,产生硬壳及复杂的新陈代谢以适应高温高压.现代的银河系天文理论,即密度波理论,在本文中被应用以试图解释这种撞击背后的天文学诱因.5～6亿年前的寒武纪事件使笔者联想起另外两次仍然存在争议的大规模撞击事件,它们引起的大气变化、水圈变化、生物圈变化、碳酸盐岩变化、磷矿变化都惊人的相似.形成于17亿年以前的Sadbury陨击坑直径为200 km,是最大陨击坑之一;23亿年以前(23.3～22.88亿年)地质环境(沉积圈、生物圈、水圈、大气圈)发生了由地外因素引起的灾变.灾变后,火山活动明显减弱,富氧大气圈形成,生物演化出现飞跃,叠层石开始广泛发育,碳酸盐岩在各大陆大量沉积,第一次全球性磷矿期开始发育.根据几处23亿年左右陨落的大量消溶型铁质宇宙尘的发现,推论该灾变的起因是与陨击作用有关的宇宙事件,且地表23亿年前的泛火山运动和月岩年龄分布(23～25亿年)以及月表陨石坑构造等表明:23亿年前,地外物体对地球的冲击作用非常强烈.再考虑到6 500万年前的契科苏博鲁陨击事件,也就是说,在已经得到广泛承认的和存在争议但有事实支持的地外灾变事件中规模最为巨大的三次撞击事件符合5～6亿年这一大周期.5～6亿年正是太阳系扫过银河系四条主旋臂一次所用的时间:太阳绕银河一周的时间大约是290个百万年.而由于在太阳绕银河转的时候,银河系的四条大旋臂同样旋转,并且其螺旋势场的角速度约是太阳系的一半,最终叠加的结果就是这样的一个大周期.密度波理论表明,旋臂处质量密度非常大,并且形成旋臂的螺旋引力场将对太阳系产生影响,诱发撞击事件.本文通过前人定性证据和笔者实地考察表明,上述假说与当时的绝大多数重要天文事件和地质发现相吻合,广泛的铱异常与位于澳大利亚的大型陨击坑均有发现.对澳大利亚的Acraman陨击坑和HAPCIS陨击坑的基底构造实地分析也表明了前寒武纪末曾经存在过陨击事件.最后笔者利用计算机模拟了大气圈变化.模拟分两步进行,首先从岩石热分解得出需要的温度与压强数据,而后将数据作为参数用于模拟.数据结果表明撞击区域的大气温度在4 000 K左右,压强为5 600 Bar.撞击增加了大气中二氧化碳和氧气的含量,并强化了臭氧层.这些含量的变化与地质上的记录一致.     

蛇纹石化作用与地球生命起源/演化的痕迹

对蛇纹石化超基性岩寄主生物圈的研究,有望获得地球上古老而独特的前生命/生命有机质成因和演化的重要信息。本文综述了探索火星过去生命和地球古老沉积岩生命起源/演化证据的质疑和争论、相关分析方法和技术的应用。论述了超基性岩蛇纹石化作用生成分子氢,并通过费-托聚合反应生成烷烃的基础理论及其与生命起源/演化的相关性,简述了鉴别蛇纹石化超基性岩中有机质来源的烷烃的碳、氢同位素组成和分布模式,有机质的同位素和分子生物学特征。超基性岩蛇纹石化生成非生物成因烷烃与其他有机化合物,为化能自养微生物群落提供了所需要的能量和初始物质,是生命起源最重要的变质水化反应。超基性岩蛇纹石化作用通常发生在缓慢扩张洋中脊系统、大陆蛇绿岩系统等构造环境。生物过程和非生物过程的叠加,给鉴别蛇纹岩寄主生态系统的生物成因有机质带来严峻挑战。     

对白云岩形成机理的再认识

在碳酸盐岩体系中,白云岩通常能形成最好的储层。对白云岩成因演化和储层展布的认识直接决定勘探部署。而白云岩成因是碳酸盐岩岩石学中最复杂、争论时间最久、最难解决的问题之一。根据机理的不同,当前各种主要的白云岩成因模式可划分为两大类:原生白云石模式和次生白云石化模式。虽然原生白云石的例子已被大量发现,但它们是否属真正的原生白云石仍需后续研究;理清白云岩成因问题,对认识白云岩及其相关的碳酸盐岩储层的油气勘探工作尤为重要。     

地调局天津中心地球早期多细胞真核生物起源和演化研究取得突破性进展

正5月17日,中国地质调查局天津地质调查中心朱士兴研究员及其研究团队在国际著名刊物《自然·通讯》发表了题为《华北15.6亿年前高于庄组分米级的多细胞真核生物》的论文,所报道的成果将多细胞生物在地球上出现的时间从距今6.35亿年前提前到了距今15.6亿年前,所研究的化石群也是迄今为止证据最充分、时代最古老(1 560 Ma)、个体最巨大、属于高级古藻类植物的前埃迪卡拉纪(635 Ma)的宏观多细胞真核生物群化石。该成果对研究地球早期宏观多细胞真核生物起源和演化问题具有重要意义。     

新元古代全球冰川事件对早期生物演化的影响

新元古代曾发生过强烈的全球性冰川作用 ,紧随冰川作用之后 ,发生了两次生物大辐射事件。这一时期是地球上早期生命演化的重要时期 ,特别是宏观后生动物的出现标志着生物演化史进入了一个新纪元。全球性冰川作用与早期生命演化这二者之间是否存在着密切的联系呢 ?过去地质学家对于新元古代的冰川沉积物多偏重于地层学、沉积学等方面的研究 ,古生物学家又很少关心前寒武纪的冰期地层 ,“新元古代冰川作用”和“早期生命演化”二者很少放在一起讨论。文章重点讨论了冰川作用对早期生物演化的影响。论述了新元古代晚期全球性冰川作用存在的证据及其特点 ,分析了新元古代冰期前后地球上生物的重大演化特点 ,重点讨论了新元古代全球性冰川作用对地球早期生命演化特别是在真核细胞生物向多细胞动物进化的影响方式和作用机理 ,从而说明新元古代全球性冰川作用对地球早期生命演化起着重要的作用     

元古代铁建造的成因:硫同位素证据

引言前寒武巨大的条带状铁建造成因争论了一百多年,特别重要的是铁和硅的来源,意见的分岐出现在火山成因和陆地风化来源之间。与太古代铁建造相比,由于下元古代铁建造经常缺少密切共生的火山岩,所以,下元古代铁建造的成因争论最激烈。主要元古代铁建造大致有相类似的年龄,即19亿年到22亿年。这点就促进了与大气和生物演化有关的成矿模式的发展。     

从地球生物学角度讨论华南中二叠世海相烃源岩缺氧沉积环境成因模式

探讨陆棚环境缺氧沉积的成因, 对查明海相优质烃源岩时空分布、恢复地史时期古环境演化具有重要意义.华南地区中二叠世栖霞组有机质丰富, 出现多方面缺氧沉积特征, 同时多门类底栖生物繁盛, 其成因一直令人困惑.简要介绍了陆棚浅海缺氧环境的生物特征及古氧相划分, 分析了栖霞组一个由纹层状灰岩和块状灰岩组成的典型的沉积序列的古氧相特征.块状灰岩的生物特征和地球化学特征均指示常氧沉积环境; 而纹层状灰岩的生物特征偏向常氧相, 沉积地球化学特征偏向厌氧相, 体现了陆棚缺氧沉积环境水体溶氧量不稳定的特点.栖霞组沉积特征表明, 栖霞组缺氧沉积环境的频繁出现与较高的生物产率有关.结合区域古地理和古特提斯古海洋背景, 认为华南地区中二叠世缺氧环境的成因与当时陆海分布格局和古海洋表面洋流系统有关.      

广西南丹泥盆纪缺氧盆地沉积模式及其演化

根据Rhoads-Morse-Byers缺氧盆地生物相模式.同时考虑水体深度,将缺氧盆地沉积自上而下划分为充氧带、弱氧带和无氧带,与之相应的生物带则为喜氧生物带、贫氧生物带和厌氧生物带,按照这种模式,着重描述了广西南丹泥盆纪缺氧盆地的沉积特征及生物群特征。其演化大致经历了（1）充氧沉积-喜氧生物群阶段（D₁1）;（2）弱氧沉积-贫氧生物群阶段（D₁2-D₂）;（3）无氧沉积-厌氧生物群阶段（D₃1）;（4）弱氧沉积-贫氧生物群阶段（D₃2）。     

鄂尔多斯盆地东南缘黄陵矿区中生代煤系烃源层构造—热演化过程与生物气生成

煤系烃源层的构造—热演化过程研究对揭示煤系气的生成机制具有重要意义.为揭示鄂尔多斯盆地东南缘黄陵矿区向斜核部中生代煤系烃源层的构造—热演化过程、生排烃阶段及煤系气成因类型,根据含煤地层岩性、剩余地层现今埋深、储层孔隙度、镜质组最大反射率、甲烷碳氢同位素组成和生物甲烷产率等数据,运用Petromod 1D模拟软件与回剥反演法及EASY％Ro法对研究区煤系烃源岩的受热和生烃演化过程进行重建.研究结果表明:黄陵矿区自晚三叠世以来,煤系主要经历了3～4次"沉降—抬升"过程,其生烃演化过程可分为原生生物成因气、热成因气和次生生物成因气3个阶段.晚三叠世末期至中侏罗世早期,煤系烃源岩镜质组最大反射率演化至0.3％,对应原生生物成因气生成阶段;中侏罗世早期至早白垩世末期,煤系埋深及受热温度逐渐升高至最大值,镜质组最大反射率演化至0.67％～0.74％,热解生烃作用停止,对应热成因气生成阶段;自始新世早期至今,煤系发生抬升且埋深浅于2077～2148 m,受热温度低于75℃,对应次生生物成因气生成阶段.侏罗系延安组3号和2号煤层中甲烷碳、氢同位素组成数据和微生物降解煤岩生成生物气实验(甲烷累计产率为10.5～16.1μmol/g)为该区存在次生生物成因气提供了直接证据.     

地球氧循环过程研究取得重大进展

正我们在地球生存,离不开空气中的氧气。其实在地球45亿年漫长的历史中,前一半的地质记录显示空气中是没有氧的。地质记录显示,在地球45亿年的演化历史中,前一半的时间空气中是没有氧气的,直至24亿年前的一次"大氧化事件"之后,空气中的氧含量才突然提升到现在的水平,才有生物的存在、繁荣和演化。现有的