磷灰石和方解石微生物风化作用的锶同位素示踪

为研究微生物对磷灰石和方解石的差异风化作用,将一株黑曲霉(Aspergillus niger)和一株青霉(Penicillium sp.)分别培养在含有方解石和磷灰石混合物的培养基中,按不同时间取培养基上清液样品,测定其Ca2+、Sr2+含量及Sr同位素比值.测试结果显示培养基上清液的Sr同位素比值介于端元组分方解石与磷灰石的Sr同位素比值(0.70721-0.70861)之间.基于锶同位素组成的端元模式计算结果表明:在真菌培养前期,黑曲霉优先选择方解石进行风化,而青霉则优先风化磷灰石;随着培养时间的延长,青霉对方解石风化能力逐渐增强.应用Sr同位素方法可示踪识别微生物对不同矿物风化作用的差异性.     

硅酸盐细菌与硅酸盐矿物相互作用产物研究

有关微乍物对硅酸盐矿物的风化作用,前人做了大量研究,并对其作用机理提出了酸解、络解、酶解、碱解、夹膜吸收、胞外多糖形成和氧化还原作用等多种观点,这些观点都有一定的合理性,但也存在一定的局限性,缺乏足够的实验证据,不能完全解释矿物的微生物风化过程和机理.     

化学风化作用中的稀土元素行为及其影响因素

地表风化作用长期以来一直是地球和环境科学研究的焦点问题。风化作用中微量元素地球化学行为的研究不但有助于对一系列全球性问题的认识和理解,而且有助于许多与人类生存密切相关的环境问题的解决。系统总结了近年来国内外在风化作用中的稀土元素地球化学研究领域的主要内容和最新进展,着重介绍了风化壳中稀土元素的分布特征、Ce异常成因、稀土元素的赋存状态和迁移方式、影响稀土元素分布和循环的主要因素,以及风化作用稀土元素地球化学的主要研究方法。最后,分析指出有机质和微生物作用对稀土行为的影响是未来的重要研究方向。     

长石风化作用及影响因素分析

长石类矿物是地壳中最常见的硅酸盐矿物,其风化作用对地球表面环境有显著影响,因而是风化作用研究的重点矿物之一。文中以长石为例,对硅酸盐矿物的风化作用研究现状从矿物的自然风化、模拟矿物化学风化和矿物的生物风化3个方面进行阐述;对影响矿物风化的各种因素及其在风化过程中所起的作用,以及长石微生物风化作用的机理和过程进行分析;指出目前硅酸盐矿物风化研究中存在的问题,并对未来的发展方向提出建议,指出对微生物-矿物复合体微环境物理化学性质的深入研究可能成为揭示微生物-矿物相互作用机理的一个突破口。     

一株胶质芽胞杆菌对磷矿石风化作用的实验研究

以一株质芽孢杆菌为例研究实验条件下微生物对磷矿石的风化作用.以直接作用和间接作用的方式研究培养基中胶质芽孢杆菌对磷矿粉的风化作用,即在装有100目磷矿石粉的液体培养基中接种,研究该菌对磷矿石粉的直接风化作用;同时,将装有100目磷矿石粉的透析袋放入液体培养基中再接入该菌,研究其对磷矿石粉的间接风化作用.按不同时间取培养液上清液,过滤,用电感耦合等离子体发射光谱(ICP-OES)测定滤液中Ca2 、Mg2 、Na 、Mn2 、Al3 、Fe3 和K 等浓度,比色法测定水溶性P(Pws)和水溶性Si (Siws) 的含量;滤膜上的固体物称重并消解后,同上方法测定Ca2 、Mg2 、Na 、Mn2 、Al3 、Fe3 和K 等浓度以及Pws和Siws含量.此外,细菌风化作用后的矿物残渣用电子探针作表面微观形态分析和XRD矿物物相分析.结果表明:胶质芽孢杆菌对磷矿石粉风化的直接作用强度大于间接作用;对不同矿物的风化强度不同,对粘土矿物的风化作用较明显.提出细菌对磷矿石的风化作用源自细菌生长导致的机械破坏作用、胞外分泌物的生化降解作用以及多种因素之间的协同作用.     

宁芜、庐枞火山岩地区几种表生磷酸盐矿物特征及形成机理

宁芜、庐枞火山岩地区发育有“玢岩”式各种类型的铁矿床。在其氧化带中发现有蓝铁矿、绿松石和银星石等磷酸盐矿物。研究认为它们是磷灰石风化作用形成的表生矿物。     

生物风化作用研究进展

生物无时无刻不参与地球表层矿物和岩石的风化,但以往的研究大多注重物理风化与化学风化作用,对生物风化作用关注很少。近年的研究表明,动物、植物和微生物均参与了风化过程。研究生物风化作用机理及在生物作用下矿物的演化序列,对于揭示土壤形成、化学元素循环规律、全球环境变化有着极其重要的意义。     

碳酸钙微生物风化试验研究

利用采自贵州金阳三叠纪石灰岩和白云岩样品分离得到的 3种细菌、 3种真菌以及 1种放线菌 ,并据此进行微生物对碳酸钙风化的实验研究。 结果表明 ,微生物风化碳酸钙的能力大小为: 真菌> 放线菌> 细菌> 空白> 去离子水 ;接入微生物的实验组对碳酸钙的风化作用远比对照实验组的大;微生物风化溶解碳酸钙能力的大小与培养液的pH值关系不大。 7种微生物中 ,风化作用最强的 FeM001菌株风化碳酸钙并释放钙离子的能力是培养基对照组的 7. 89倍和去离子水对照组的 34. 13倍 ;其它 5种微生物对碳酸钙的风化效率均明显高出培养基对照组的风化效率。 分析认为产生上述结果的原因是微生物的生长繁殖对碳酸钙风化具有促进作用 ,即微生物能通过直接接触或分泌酶等活性物质来加速碳酸钙的风化。      

烟曲霉对蛇纹石和橄榄石的风化作用

含镁硅酸盐矿物是重要自然资源,国内外大都采用传统的化学方法进行开发利用,而微生物法释放含镁硅酸盐矿物中镁和硅的研究还未见报道.试验采用摇瓶培养与对照结合的方法研究烟曲霉(Aspergillusfumigatus)对含镁硅酸盐矿物——蛇纹石和橄榄石的风化作用.试验采用ICP-OES测定第5、10、20、30 d培养液滤液...     

烟曲霉对蛇纹石和橄榄石风化作用的试验研究

含镁硅酸盐矿物是重要自然资源,国内外大都采用传统的化学方法进行开发利用,而微生物法释放含镁硅酸盐矿物中镁和硅的研究还未见报道。试验采用摇瓶培养与对照结合的方法研究烟曲霉(Aspergillusfumigatus)对含镁硅酸盐矿物——蛇纹石和橄榄石的风化作用。试验采用ICP-OES测定第5、10、20、30 d培养液滤液中Mg2+和Si的含量,同时对相应试样的pH值和代谢产物进行分析测定,采用SEM和TEM观察作用后的微生物-矿物聚集体。结果表明,烟曲霉作用蛇纹石和橄榄石试样滤液中的Mg2+和Si含量变化不仅与烟曲霉生长状况有关,而且与矿物的晶体结构相关,蛇纹石较橄榄石更易被烟曲霉风化;另外烟曲霉在生长过程中产生的酸性代谢产物有助于对矿物的风化;SEM和TEM观察结果直观地显示出烟曲霉对蛇纹石和橄榄石的风化作用痕迹。综合分析认为,烟曲霉对蛇纹石和橄榄石的风化作用应该是酸溶作用、菌丝对矿物的穿插包裹和菌丝体对养分的吸收等方式协同作用的综合效果。研究结果为探讨真菌与矿物相互作用的过程与机理以及为微生物法开发蛇纹石和橄榄石矿产资源提供了基础资料。     

原生硅酸盐矿物风化产物的研究进展——以云母和长石为例

研究云母和长石等原生硅酸盐矿物的风化速率和风化产物对于深入理解土壤发生过程、营养元素循环以及全球气候变化具有重要的理论意义。本文从自然风化、人工化学风化和生物风化3方面总结了原生硅酸盐矿物风化作用及其产物的特点，重点阐述了微生物参与下的生物风化作用和生物矿化作用及其意义。野外观察和室内实验研究结果表明，微生物可以加速矿物的分解，而且其细胞表面及其产生的胞外多聚糖可以作为次生矿物成核的模板。     

风化过程中矿物表面微生物附着现象及意义

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...     

一株岩生真菌对方解石风化的初步研究

微生物对矿物的风化作用主要是通过微生物的生长繁殖及代谢产物使矿物中一部分物质溶出,或通过导致矿物发生成岩变化、氧化或还原作用来溶解岩石组分[1,2].     

洛阳龙门石窟围岩风化特征研究

对洛阳龙门石窟围岩风化特征及风化作用影响因素进行调查研究,指出目前围岩风化作用主要为生物风化和物理风化作用,并进一步对其风化机理进行了探讨。以往研究结果认为风化作用主要类型为物理风化作用,本文研究表明,目前由于西山山顶植被的不断发育,随着植被根须机械破坏作用及植被腐殖质分解的产物引起岩体解离的生物化学破坏作用日益加剧,生物风化作用亦已成为风化破坏主要影响因素,应引起有关部门注意。     

黄河拉西瓦水电站坝区花岗岩风化研究

风化作用对于岩体工程地质性能的降低不言而喻。研究探讨重大水电工程岩石风化作用机理对于工程区岩体风化带划分、风化渐进性分析、表征岩体风化特征指标的选择及力学性质参数取值等具有重要意义。文章从风化作用本质、化学元素迁移、风化作用类型等角度,对拉西瓦水电站坝区花岗岩风化作用机理进行了探讨。结合本区气候演化、岩石性质、地形条件等综合分析认为:在浅表河谷范围内,风化形式以岩石胀缩作用和冰劈作用为主,而化学风化作用并不强烈。论文采用量化指标对岩体进行风化带划分,选取的定量指标有平硐纵波速度Vp、钻孔RQD、裂隙间距与单元面积节理数等。在此基础上,利用电站20余a来丰富详实的地质、物探、岩体测试等大量资料,采用定性分析与定量划分相结合的研究方法,对黄河拉西瓦坝基花岗岩体进行风化分带,得出坝基岩体风化带总体空间布局。     

含钾岩石微生物转化的分子机制及其碳汇效应

岩石矿物的微生物风化是地球表层系统最为活跃和普遍发生的地质营力之一。微生物对含钾岩石(以硅酸盐矿物为主)的风化能够释放其中的钾、硅和钙等元素,并在合适的环境条件下促进矿物元素的碳酸化沉淀,这是地表元素地球化学循环的重要环节之一。微生物对岩石的生物转化作用既涉及微生物的生长繁殖和代谢调控,也与元素的迁移转化和次生矿物的演化序列有关,具有重要研究价值。采用矿物学、微生物学和分子生物学等相结合的研究方法,有助于系统地研究微生物促进含钾硅酸盐矿物的风化并耦联碳酸化过程及其分子调控机制。研究证实,在纯培养条件下,微生物风化含钾矿物主要采用酸解、螯合、氧化还原等多种方式的协同作用,并可通过调控相关功能基因的表达来响应缺钾的环境以实现其对含钾矿物的有效风化,显然这有赖于微生物通过长期进化而形成的精细的分子调控机制。在土壤生态环境中,微生物对矿物风化的显著特征是该生态环境中微生物群落协同互作的群体作用效应。微生物碳酸酐酶参与的硅酸盐矿物风化伴随碳酸盐矿物的形成过程可能是个长期被忽视的地表碳增汇过程,对该问题的深入探索有助于进一步理解地质演化历史中微生物对碳素迁移转化的驱动机制。加入含钾硅酸盐矿粉的有机肥已经显示出其在土壤改良、作物生长和增加土壤碳汇等方面的正面应用效果,这为利用硅酸盐矿物的生物风化作用来延缓大气CO₂浓度的持续升高提供了新的思路。介绍了有关微生物对含钾岩石生物转化释放钾素的分子机理及其碳汇效应方面的研究进展,以期抛砖引玉,推动该领域研究的快速发展。     

地质微生物学及其发展方向

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。     

锌在生物磷灰石中的晶体化学研究进展

Zn在生物磷灰石中的晶体化学行为不同于在地质体中,传统的磷灰石类质同像替代理论对生物磷灰石中的Ca位替换并不完全适用。为了解释生物磷灰石中Zn的出现,本文对已知的生物磷灰石中Zn的存在情况、Zn对Ca的替代机制以及Zn替代对生物磷灰石的影响等内容进行了综述,并就Zn在生物磷灰石中的晶体化学研究对人体肿瘤诊疗的启示作用进行了简单的讨论。理论和实验均表明Zn可以进入生物磷灰石晶格,占据有Ca缺陷的磷灰石晶格中的Ca2位空缺,使局部结构整体收缩。Zn的掺入对生物磷灰石的晶粒尺寸、结晶度、晶胞参数等均会产生较大的影响。当Zn被固定在人体肿瘤伴有的病理性钙化晶格中时,其可能对周围组织及体液中的Zn含量产生影响,进而影响人体内Zn的新陈代谢。     

碳酸盐岩风化成土过程中的微生物作用

碳酸盐岩风化作用长期受到广泛关注,有关其成土的物源也一直是颇有争议的问题。基于前人有关碳酸盐岩风化成土作用的研究基础和对有关资料的调研与分析,结合各类研究成果,笔者提出了喀斯特地区岩石微生物的风化成土作用途径:微生物生长对矿物养料的吸收,以及分泌的代谢产物导致碳酸盐岩的破坏分解和一些次生矿物的形成;一些岩石微生物能够通过新陈代谢固定大气中的碳素和氮素,截留由雨水、风尘、大气气溶胶甚至空气流动所带来的土壤颗粒等外来物质。微生物在岩石表面与缝隙中的生长繁殖在碳酸盐岩风化成土这一漫长的地质演化过程中发挥了不可替代的重要作用。     

磷灰石在矿床学研究中的应用

磷灰石是一种常见的岩浆岩副矿物和热液矿物,不易受风化和氧化等表生作用影响,能较好记录和保存岩浆和热液活动的原始信息,因而是研究岩浆和/或热液过程的一种常见示踪矿物.在矿床学领域,磷灰石常被用来为探究多种科学问题.文章回顾了近年来磷灰石在矿床学研究中的主要应用方向,总结了磷灰石在实际研究中的争议问题,并较系统地阐释了磷灰石的地球化学特征对矿床成因、热液矿床成矿流体来源与演化、指导矿床勘探以及甄别矿床类型等方面的具体指示意义.通过文章的综述,希望能够为深化磷灰石矿物学和地球化学研究、加强磷灰石助力找矿工作、广泛开展与磷灰石有关的地质问题的探讨等提供较全面的基础性认识.