微生物成矿

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。     

大别—苏鲁超高压榴辉岩中高钛石榴子石的成分特征及其与金红石包裹体的成因联系

石榴子石是榴辉岩中的基本造岩矿物。本文对苏鲁地体中的毛北榴辉岩和大别地体中的双河榴辉岩中的石榴子石进行了研究。结果显示,石榴子石都表现出中心“富”钛特征,即石榴子石颗粒的中心部位的TiO₂含量（0.10%~0.50%）明显高于正常榴辉岩中石榴子石的钛含量(TiO₂ 一般<0.1%)。另外,在石榴子石中心部位含有大量金红石及其它钛矿物包裹体,其定向分布特征揭示其出溶成因模式。计算结果显示,出溶金红石的原始石榴子石大约含1.7% TiO₂,揭示其超深源特征。此外,在石榴子石中发现了一颗TiO₂含量达8%~9%的钙铝榴石,具超深源成因特征。因此,本文认为超钛钙铝榴石也是超高压变质作用的标志矿物。     

湖南祁东清水塘铅锌矿床成矿物质来源同位素示踪

清水塘铅锌矿床位于湖南省祁东县北东部,是一个中型矿床。在详细的野外地质调查基础上,本文通过矿石硫、铅同位素,含矿石英氢、氧同位素和含矿方解石碳、氧同位素等综合研究,探讨清水塘铅锌矿床成矿物质来源和成因。硫同位素研究结果表明,清水塘铅锌矿床中黄铁矿、方铅矿和闪锌矿的硫同位素δ~(34)S介于-7.41‰~2.91‰之间,重晶石的硫同位素δ~(34)S介于11.49‰~12.34‰之间,表明矿石中的硫主要来源于深源岩浆,并受到上部地壳物质的混染。黄铁矿、方铅矿和闪锌矿的Pb同位素~(206)Pb/~(204)Pb介于17.810~18.710之间,~(207)Pb/~(204)Pb介于15.497~15.726之间,~(208)Pb/~(204)Pb介于37.858~38.834之间;其中闪锌矿变化范围略偏大,表明矿石中的铅主要来源于地壳,可能混有少量地幔物质。含矿石英的氢、氧同位素δD_(SMOW)介于-87.4‰~-79.3‰之间,δ~(18)O_(H_2O)介于-8.10‰~0.63‰之间,表明成矿流体以岩浆水为主,晚期有大气降水的混入。含矿方解石的碳、氧同位素δ~(13)C_(VPDB)介于-5.3‰~-4.6‰之间,δ~(18)O_(SMOW)介于12.30‰~13.48‰之间;与地层灰岩的δ~(13)C_(VPDB)(0.9‰~2.6‰),δ~(18)O_(SMOW)(21.86‰~23.39‰)不一致;说明成矿流体中的碳主要来自深源岩浆。以上研究表明,清水塘铅锌矿床的成矿物质主要来自地壳熔融形成的岩浆,混合作用是成矿的主要机制。     

微生物作用下玄武岩的溶解: 粘附作用和温度的影响

使用透析的方法,设计实验探讨了多粘芽孢杆菌(Paenibacillus polymyxa)的粘附对玄武岩中矿物溶解的影响,同时通过改变实验温度,探讨了岩石的微生物溶解与温度的关系.10 d的实验结果表明,在30 ℃条件下,细菌P. polymyxa及其代谢产物对玄武岩的溶解有显著促进作用,加速了橄榄石中Mg、Fe、Mn的溶出及辉石和长石中Ca、Al的溶出,而在5℃条件下,这种促进作用不明显.细菌及其代谢物的粘附能加速Mg、Fe、Mn的溶出,抑制Ca的溶出,这种不同的影响与两组元素的溶出机制不同,且粘附对各溶出机制的影响也不同有关,Al的溶出受粘附作用的影响较小.低温条件下,粘附作用对玄武岩中各元素的溶出基本无影响.     

嗜酸性氧化亚铁硫杆菌与硫化物矿石相互作用的实验研究

实验研究了嗜酸性氧化亚铁硫杆菌(Acidithiobacillus ferrooxidans,简称A.f)与硫化物矿石之间的相互作用,以观察不同矿石矿物发生微生物氧化和形成次生矿物的差异。采用ICP-OES分析了反应前后溶液成分变化,利用扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析(EDS)和X射线衍射(XRD)等分析手段研究了矿石表面形貌的变化和沉淀物的矿物组成。分析结果表明,A.f对同一矿石中不同矿物作用强度存在明显差异,方铅矿、闪锌矿发生强烈氧化分解,而与黄铁矿的相互作用则较弱。这种差异可能与矿物晶体结构有关,在多种矿物并存的情况下,可能发生了原电池反应,作为阴极的黄铁矿受到保护,而作为阳极的闪锌矿、方铅矿的氧化作用得到促进,总体上表现为A.f对矿石硫化矿物的选择性作用。     

A New Mechanism of Formation of the Silver—Rim Structure on Primary Gold Grains

Gold minerals in the Baochun skarn-type gold deposit are Au-Ag allogy with Ag contents within the range of 15-35.5wt% and the inerals vary from 5μm to 50μm in size.As viewed from the electron microprobe images,most gold grains show silver rims with a high Ag content as compared with the core,ranging generally from 2 to 3μm in width.From dynamic calculations based on the mass action and mass balance constratints on the crystallization of native gold,it is considered that the enrichment of silver in the rim of gold minerals in due to gradual enrichment of silver in the ore-forming solutions with its evolution from the early to the late metallogenic stage.     

江西金山金矿床黄铁矿与金成矿关系的模拟实验研究

金山金矿床明显受金山—西蒋剪切带控制,金矿体产于剪切糜棱岩带中。金矿石的物质成分比较简单,黄铁矿是主要金属矿物,也是矿石中自然金的主要载金矿物,统计及分析结果表明,矿物中仅占2.51％的黄铁矿中所含的金却占矿石金总量的80.80％,可见分散浸染黄铁矿与金矿化关系密切。为了深入研究黄铁矿与金成矿的关系,作者进行了载金矿物黄铁矿活化、迁移及成分变化的模拟实验。实验结果表明,在构造作用的高温高压条件下,黄铁矿可以产生活化、迁移,其中的成矿元素含量有所升高,而且在多期构造应力作用下,可使成矿元素Cu、Au叠加富集。     

法国Beauvoir和Montebras花岗岩中富铌钽锡石的拉曼光谱特征

法国Beauvoir花岗岩和Montebras花岗岩中的锡石都含有较丰富的微量元素,如Nb、Ta,并含有铌钽矿包裹体。将锡石晶体制成光薄片,运用拉曼探针,对不同部位进行的研究表明,锡石的A_(1g)峰的振动频率与其所含的Nb、Ta、Fe、Mn含量成反比。值得指出的是,在富含铌钽包裹体的部分,发现了一个新的拉曼光谱峰(定为An峰),其振动频率为827—830cm~(-1),对其进行的研究表明,该峰的出现与锡石晶格中(Nb,Ta)的过量和铌钽矿包裹体的出溶所造成的晶体结构的变化有关。     

黄铁矿风化过程元素的活性及对环境的影响

在对安徽铜陵鸡冠山硫铁矿属矿中黄铁矿风化产物组构特征研究的基础上，划分出代表不同分化程度的4种矿石组构型，并进而对不同组构型中硫和金属元素的含量、富集系数、流失系数变化进行了研究。研究表明在风化过程中，As、Sb、Cu、Zn明显富集，其中As、Cu、Zn对环境的潜在危害较Sb大；Co、Ni、Bi明显流失或严重流失，对环境已经形成污染，其中Bi的污染程度较高。     

Toba火山喷发在南海沉积物中的记录——ODP1143站钻孔火山玻璃的证据

ODP 1143站最上部的3层火山灰深度(mcd)分别为5.55 m(本文称之为A层)、42.66 m(B层)、48.25 m(C层), 其厚度均为-2 cm. 微古生物资料初步限定它们的年龄分别为-0.07 Ma、-0.80 Ma和-1.0 Ma. 这些火山灰层主要由70-150 μm的火山玻璃碎屑组成. 电子探针分析结果的对比表明, 这3层火山灰分别与Toba第四纪3次火山喷发物(YTT, OTT及HDT)相对应. Toba火山喷发物在南海的发现暗示其喷发作用多发生在为南海夏季风期间, 喷发强度可能要比原先估计的更强.