碳酸盐生物沉积作用的研究现状与展望

碳酸盐矿物是地球上最丰富的矿物之一,碳酸盐沉积在许多地质过程中起着非常重要的作用.生物沉积碳酸盐的现象在自然界普遍存在,其中又以生物沉积碳酸钙(CaCO3)为主.生物从周围环境中选择性地吸取元素,在严格的生物控制下,组装成功能化的碳酸盐结构;生物也可以通过改变周围的环境诱导碳酸盐的沉积或自身参与碳酸盐的沉积.不同生物对碳酸盐沉积的作用扣机理不同,综述了海洋动植物、藻类生物、菌类生物对碳酸盐的沉积作用及其机理以及实验室模拟调控CaCO3生物矿化方面的一些研究成果和研究现状,提出未来亟待解决的一些重要问题,并指出生物沉积碳酸盐研究所具有的巨大应用前景.     

纳米尺度下的生物矿物和生物矿化:基于介晶的视角

纳米地质学的兴起和发展,促使地质工作者从纳米尺度重新认识固体地球物质,将对地球科学的各个领域产生广泛而深刻的影响.作为纳米地质学的重要分支,纳米矿物学也将走出传统矿物学只把矿物看成理想晶体点阵的局限,从纳米尺度深入探究矿物包括生物矿物在内的矿物结构与性质,突破口之一是介晶.介晶是一种特殊的结晶纳米结构,近年来得到了物理学家和化学家尤其是材料化学家越来越多的关注.介晶是非经典结晶过程产物,以纳米颗粒为基本构筑单元,具备纳米颗粒的性质和宏观尺寸.现已发现,许多生物矿物如脊椎动物骨骼和牙齿、贝壳珍珠层、蛋壳、海胆骨针、有孔虫和珊瑚等都具有介晶结构.因此,从纳米尺度和介晶角度重新理解生物矿化,有助于揭示生物矿物中纳米多级结构的成因机制,拓展纳米矿物学的科学内涵.首先介绍生物矿化和生物矿物的基本概念,之后对介晶的概念和结构特征进行阐述,最后介绍生物矿物中的介晶结构及介晶形成的典型机制,涉及有机基质辅助、物理场驱动、矿物桥或有机桥连接、空间限域、取向附集和晶面选择性分子作用等多种物理化学过程,有望进一步推动纳米矿物学的发展.      

生物矿物：研究现状与展望

生物矿物是生物成矿作用研究的基础内容。本文总结了生物矿物领域的研究现状,重点评述了生物控制、生物诱导和有机质(分子)与生物矿物形成的相关性以及生物矿物所可能具有的鉴别特征。生物矿物研究是地球科学的前沿课题,无论在思路和方法上都有待突破。     

几种氨基酸对碳酸钙矿化的影响

采用扩散法在CaCl2水溶液中加入不同氨基酸进行碳酸钙的体外矿化实验,利用扫描电子显微镜及拉曼光谱等方法对矿化结果进行观察和分析。结果表明,极性和碱性的氨基酸在pH值与其等电点不同的溶液中会发生解离,从而使自身荷电,并对碳酸钙的矿化产生影响;非极性的氨基酸对矿化基本没有影响。利用模板效应理论可以解释甘氨酸和丝氨酸对球文石沉淀结晶的诱导机理。     

含水非晶碳酸钙的仿生矿化研究

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。     

海水化学演化对生物矿化的影响综述

显生宙非骨屑碳酸盐矿物经历了文石海和方解石海的交替,主要造礁生物和沉积物生产者的骨骼矿物与非骨屑碳酸盐矿物具有同步变化的趋势。这种长期的变化趋势可以用海水化学Mg/Ca摩尔比的变化来解释。流体包裹体、同位素和微量元素等证据也证实了海水化学在地质历史中经历过剧烈的变化。虽然生物诱导矿化和生物控制矿化的相对重要性一直存在争议,但古生物地层记录和人工海水养殖实验结果都表明,海水化学演化对生物矿化有重要的影响,体现在造礁生物群落的兴衰、生物起源时对骨骼矿物类型的选择以及微生物碳酸盐岩在地质历史中的分布等。这些为研究前寒武纪海水化学演化、古气候和古环境的重建、同位素地层对比以及碳酸盐的沉积和成岩等问题提供了新的思路。     

现代沉积环境中铁的微生物矿化作用

在自然界水体中生活及实验室培养的铁细菌细胞,可以沉淀各种铁矿物,其中以铁的氢氧化物和氧化物最常见。细菌的荷电表面可以吸附金属,并且它们新陈代谢产生的排泄物进入周围环境还可诱发生物矿化作用。细菌在水系中普遍存在并具有固有的生物成矿能力 ,因此,它们在控制现代和古代沉积环境中铁的循环起到极为重要的作用。     

辽宁金县寒武纪早期生物矿化迹象

从地质背景、沉积环境模式、矿化部位的宏观特征、显微特征研究,扫描电镜描述、电子探针分析和X-光衍射分析等数据,总结了生物矿化及其演化过程。     

从生物矿化作用衍生出的有机矿化作用：地球生物学框架下重要的研究主题

早期"生物矿化作用"的概念,被定义为生物形成矿物的作用,并进一步分为生物控制和生物诱导两大类型。这个宽泛的概念,被修订为生物以生命活型(living form)影响矿物物质的沉淀作用;相应地,"生物矿物"是在严格的生物控制下、从局部环境中选择性地吸收元素并融合成具有生物功能构造的矿物。"有机矿化作用",则被定义为"与那些无生命活力的有机物质相关联的矿物形成作用"。与生物矿化作用相对应,有机矿化作用的产物被定义为"有机矿物",用来指那些通过有机聚合物、生物的和(或)非生物的有机化合物所导致的矿物沉淀作用,但是,有机矿物并非活着的细胞所直接形成。有机矿物与生物矿物的重要区别是,有机矿物没有被融合成受到生物严格控制的功能性构造。生物学家和化学家将生物矿化作用作为关注"生命体系中复杂的化学过程"的研究主题,超越了地质学范畴并使生物矿化作用的研究成为多学科关注的迷人领域,也大大促进了有机矿化作用的研究;考虑到有机矿物是沉积岩的重要组成,而且与生物的出现同步,还是潜在性的地外生命的遗迹,因此,从生物矿化作用衍生出的有机矿化作用的研究,自然就成为与生物矿化作用存在紧密关联的、地球生物学框架下又一个重要的研究主题     

生物成矿研究的现状与进展

目前对生物成矿的研究集中在生物成矿方式及成矿意义上。生物通过自身或由其活动改变环境物理化学条件使成矿元素发生聚集、迁移和沉淀。通过实验和野外观测对这一成矿过程有了更具体的了解。本文对发生生物成矿作用的地质背景、生物形成矿床的识别标志作了总结,并简单地介绍了生物成矿研究较多的某些金属、非金属矿床。     

油页岩中生物及有机质与金属元素富集的关系及机理探讨

松辽盆地白垩系油页岩中的Ｍｎ、Ｃａ、Ｂａ、Ｓｒ、Ｐ、Ｎａ、Ｚｎ、Ｔｈ等元素含量高于国际标样（ＳＤＯ－１）２～１００倍，呈明显富集趋势。有机质（干酪根）中Ｚｎ、Ｂａ、Ｃｕ、Ｍｏ、Ｐｂ、Ｎｉ、Ｙ、Ｃｏ、Ｍｇ、Ｂ等元素含量高于其页岩平均含量１．５～２００倍，说明有机质相是它们的＂富集相＂。油页岩物相分析显示，只有Ｚｎ和Ｂａ等少数元素是以有机质相为＂载体相＂（即有机相中所含元素的量占岩石中该元素总含量的５０％以上）。据上述研究作者认为，油页岩中生物有机质对多种金属元素都具有显著富集作用；但只有当有机质相既是金属元素的＂富集相＂同时又是该元素的＂载体相＂时，生物有机质对它的矿化作用才具有实际意义。     

鄂西方解石矿系列产品开发应用研究

率述了鄂西构造蚀变型方解石矿的质量,超细重碳酸钙产品生产工艺流程,改性超细重碳酸钙系列产品在造纸涂料,塑料及橡胶中的应用研究。     

土体微观结构的研究现况评述

本文回顾了土体微观结构的研究历史,介绍并评述了微观结构研究中各个方面的研究技术和方法,指出了微观结构研究的最新进展和发展趋势。     

CaCO3生物矿化的研究进展——有机质的控制作用

生物CaCO₃是自然界分布最广泛的一类生物矿物,其组成除了无机相的CaCO₃外,还含有少量的有机质,包括水可溶(SM)和水不可溶有机质(IM),SM富含阴离子基团,是控制CaCO₃结晶的重要因素之一。通过有机—无机界面分子识别,有机质选择性地与CaCO₃晶体特定方向的面网相互作用,从而对CaCO₃的生长、形貌、多型及结晶学定向等产生明显的控制作用。有机—无机界面的分子识别机制包括静电、晶格几何匹配和立体化学互补等。仿生矿化的研究为进一步深入了解生物矿化的机理及制造高级复合材料提供了新的方法。     

浅成热液成矿系统模型研究评述

目前国内外矿床模型研究的一个明显发展势是研制成矿系统的地质成因模型，即建立具有一定的成因联系的不同矿种的矿系列成因模型。分析了近年来浅成热液矿床概念，分类、成模型式研究进展，评述了浅成热液矿床矿系统研究现状，并对我国此类矿床的研究提出建议。     

河口浑浊带成因综述

综述了国内外对河口浑浊带成因机制的研究，归纳成六条。并简要介绍了对成因机制的综合性研究。     

河口盐水入侵作用研究动态综述

河口是河流径流与海洋水体交接的过滤地带。由于水流扩散，挟沙能力降低，河流挟带的泥沙进入河口后将逐渐沉降。但沉降的泥沙常在某段槽床聚积，形成拦门沙坝而阻碍航运。拦门沙形成的原因与河口环流、泥沙絮凝沉降和最大混浊带等现象紧密关联，而这些现象又由盐水入使所造成。本文综述了国内外对河口盐水入侵作用的认识和研究进展，以及目前的研究动态。     

极地冰芯不溶性微粒研究进展

极地冰芯包含了大气循环的各种信息,微粒作为其中一个重要的参数,在揭示古环境和古气候信息中起着很重要的作用。冰芯中微粒的含量变化可用于年层的划分,矿物和粒径特征可以用于源区以及大气本底值的研究。另外,微粒记录中还包含了火山、沙尘暴以及人类活动等特殊事件的信息。在过去的50年间,在几大冰芯研究的基础上,极地冰芯微粒的分析工作已取得了很大的成果。近年来,得益于测试水平的迅速提高,微粒研究工作有了长足进展。展望未来,人们将会开拓更新的研究领域。     

造山带伸展构造机制综述

总结了对伸展构造研究的进展和造山带伸殿构造在地壳演化中的重要地质意义；从岩石圈抗拉强度方面阐述了伸展构造的发育位置和造山带伸展构造的普遍性；对造山带伸展构造的阶段性和多样性以及各阶段的特征进行了论述；概述了同收缩伸展构造的多种机制并从深部和浅部作用两方面对造山后（包括末期）伸展构造机制进行了综述。重点对造山带伸展构造的共轴与非共轴两种机制进行了探讨，确定了两种机制的不同特点，讨论了成因，并提出了判别共轴与非共轴机制的定量与定性方法。