地球系统中生物成因硫化物矿物:类型、形成机制及其与生命起源的关系

作为生物矿物一种十分重要的类型,生物成因硫化物矿物形成于多种海水和淡水环境中.它们是自然界硫和金属元素循环中的关键一环,并有可能在地球早期生命起源中扮演了重要的角色.现代环境中形成的生物成因硫化物矿物与多种生命过程有着十分密切的联系,微生物和大型生物均可直接或间接地影响生物成因硫化物矿物的形成.重点从生物成因硫化物矿物类型、参与生物矿化的有机体、生物成因硫化物矿物形成机制以及硫化物矿物与生命起源的关系等几个方面综述了生物成因硫化物矿物研究的最新进展.     

矿物粉尘对人体血清物质的吸附行为研究

通过测定吸附后人体血清的成分,并利用红外光谱研究了几种矿物粉尘对血清中物质的吸附作用,结果表明,矿物粉尘对血清中物质的吸附具有选择性,主要是吸附了血清中的蛋白质和脂类等生物大分子。不同矿物吸附生物大分子的选择性不同,这主要与矿物的结构和表面海性等因素有关。红外光谱研究表明,吸附机理主要是物理吸附,可能也存在化学吸附。另一方面,矿物粉尘在血清中发生了一定程度的阳离子交换和溶解作用。     

生物氧化锰矿物的研究进展

生物氧化锰矿物具有很强的氧化、催化及吸附能力,对表生元素地球化学循环有重要驱动作用,在环境科学领域具有重要应用价值。本文通过应用文献计量学方法对2001—2010年、2011—2020年生物氧化锰矿物国内外研究状况进行归纳分析,发现对生物氧化锰矿物的研究具有如下较为突出的特点:1)未命名的锰矿物较多;2)诱导矿化微生物物种范围扩大;3)微生物驱动锰氧化机制增多。作者提出需要在以下几方面开展进一步的研究:1)微生物驱动机制仍需更深层次完善;2)较为单一的室内实验与自然环境微生物诱导锰矿化存在较大差异;3)自然界微生物诱导形成的锰矿物与室内单一条件试验诱导合成的锰矿物在结构类型的不同。     

生物矿物材料及仿生材料工程

生物通过有机模板的作用，使无机晶体的结晶成核、形貌和晶体学定向受到严格的控制，从而形成性能优异的有机－无机复合材料（如骨和珍珠层）或纳米晶体材料（如趋磁细菌中的磁小体）等。通过对生物矿化的研究，认识到有机分子可以改变无机晶休的生长形貌和结构，因而提供了强大的工具用来设计和制造新的材料。目前已成功仿生合成了纳米晶体材料、仿生薄膜及薄膜涂层材料、中孔分子筛材料等。     

Citrobacter freundii 作用下球状碳酸盐矿物的形态演化过程研究

不少微生物都具有形成球状碳酸盐矿物的能力。对形成过程的动态跟踪研究是了解球状碳酸盐矿物形成机理的关键。利用光学显微镜和电子显微镜对Citrobacter freundii作用下球状碳酸盐矿物的形成过程进行了跟踪研究。结果表明,纳米晶体在有机物质的包裹下逐渐聚集,最终生长为具有辐射状内部结构和菱形表面纹理的球状构造。在球状构造形成之前,矿物集合体经历了花形、哑铃形、花菜形、纺锤形以及类似于十字形的多种过渡形态。对最初、过渡和最终形态进行总结,有助于理解微生物作用下的球状碳酸盐矿物形成机理,为识别微生物活动在沉积环境中遗留的痕迹提供更多有用的信息。以往的研究极少涉及Citrobacter freundii诱导碳酸盐矿物的形成。研究结果将丰富微生物促进球状碳酸盐矿化的研究内容。     

硅藻细胞壁硅化过程中有机质-矿物的相互作用

生物成因二氧化硅,更为确切地说是无定形水合二氧化硅,是第二大类生物成因矿物,在丰度和分布上仅次于生物 成因碳酸盐矿物。硅藻是海洋生物成因二氧化硅的主要贡献者,其复杂和多级结构的硅质细胞壁已经引起多学科研究的兴趣。 生物化学研究表明,硅藻生物成因的二氧化硅是一种复合材料,除了无机的非晶质二氧化硅以外,还含有生物矿化过程中 普遍存在的有机组分,例如多糖、蛋白质和长链聚胺等。对这些组分的功能研究显示,它们在诱导二氧化硅沉淀以及形成 物种特异性纳米图案方面起着至关重要的作用。本文简要介绍硅藻和硅藻细胞壁组成和结构,同时着重介绍了硅化过程中 的有机和生物分子的生物功能、提取于生物二氧化硅中矿化相关的有机分子参与的体外（in vitro）实验以及模型有机添加 剂存在下的仿生矿化等研究的最新进展。对硅藻调控的生物成因二氧化硅形成机制的深入了解,将可能从机理上把全球硅 循环和碳循环联系起来;而对硅藻体内成分的鉴定和分类将有助于我们深入理解石油的物质来源和硅藻的进化历程。     

辽宁五龙金矿铋矿物与金矿化关系研究

辽宁五龙金矿的铋矿物为辉铋矿，自然铋和辉铅铋矿，它们与金矿化关系非常密切，在高温条件下，Ｂｉ与Ａｕ呈固溶体形式或某种化合物形式存在，随着温度的下降，Ｂｉ与Ａｕ分离构成两种独立矿物，二者紧密共生，在含金石英矿体中，铋矿物的多少直接影响矿石品位，铋矿物是重要的金矿化指示矿物。     

江西414矿床矿物包裹体研究

重点研究了４１４矿床石英流体包裹体特征及成矿物理化学条件，其成矿温度４９０～５３０℃；成矿压力为１０８０×１０￣５Ｐａ；成矿溶液的ｐＨ值为４．８２～４．８３；Ｅｈ值为－０．４２５～－０．４３６伏特，ｆｏ＿２：为１０￣（－３０．４４）～１Ｏ￣（－３０．０９）。     

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.      

生物矿化研究现状和展望

生物矿化过程是指在生物体中细胞的参与下,无机元素从环境中选择性地沉淀在特定的有机质上而形成的新矿物.生物矿化矿物的结晶严格受生物体分泌的有机基质的控制,是在有机基质膜板诱导下的晶体生长.生物体内有机基质指导矿物晶体的成核、生长和聚集,使得生物矿物具有特定的形貌、取向和组装方式,从而产生特殊的功能.生物矿化近年来受到化学、物理、生物以及材料学等多学科的关注.综述了生物矿化的类型、过程、机理及常用的研究方法和研究进展,并作了学科展望.     

碧玺自发极化效应的环境应用以及人体保健作用

碧玺是一种色彩丰富倍受青睐的宝石,同时也可以作为环境矿物用来治理环境.碧玺具独特的自发极化现象,具有表面电场,可以电解水、吸附带电离子、释放空气负离子.这些独特的性质赋予碧玺治理环境的用途,例如吸附污水中重金属离子、降解有极大分子污染物等.人体佩戴碧玺时,这种自发极化现象也会带来一定的保健功效,具有一定的电磁屏蔽效果,促进人体新陈代谢.     

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。     

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。     

1961-2010年青海省人体舒适度指数时空分布特征

根据青海省50个气象观测站1961-2010年逐日气象资料, 对人体舒适度指数时空分布特征及其影响因子的权重进行了统计分析. 结果表明: 青海省人体舒适度主要为寒冷、冷、凉、凉爽和舒服等级, 整体呈现冷凉特征, 各区各等级年均日数分布差异较大. 青海省最不舒适的月份是1月份, 其次是12月; 最舒适的月份是7月, 其次是8月、6月. 1961-2010 年青海省人体舒适度指数上升趋势极显著, 与青藏高原气候变化趋势一致. 各区人体舒适度均呈显著上升趋势, 其中, 柴达木地区上升最明显; 春、秋季东部农业区和柴达木地区相似, 环青海湖地区和青南牧区相似, 各区秋季上升趋势均高于春季; 青南牧区各季人体舒适度年际波动幅度较大, 冬季环青海湖地区和青南牧区人体舒适度差异不大. 青海省人体舒适度季节差异明显, 夏季最高, 冬季最低, 春季略高于秋季, 近50 a来四季人体舒适度均呈显著上升趋势, 冬季波动幅度较大.温度(湿度、风速)与人体舒适度指数存在极显著的正(负)相关关系, 温度是影响人体舒适度指数的最主要因子, 风速和湿度主要通过温度影响人体舒适度指数, 且风速的负影响略大于湿度. 东部农业区和柴达木地区风速的负影响较大, 环青海湖地区和青南牧区相对湿度的负影响较大.     

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。     

拉尔玛金矿生物-有机质成矿作用

拉尔玛金矿床是秦岭“金三角”中典型的热水矿床。笔者根据拉尔玛地区金矿床中岩石和矿石的常量、微量和稀土元素、同位素年代学的研究 ,结合金与有机质、粘土的关系 ,以及有机质、粘土矿物吸附和释放金的实验 ,提出了硅质岩为金矿矿源层。通过对拉尔玛金矿热水成因硅质岩中分子古生物学的研究 ,指出硅质岩中与金关系密切的生物母源为海生低等菌藻生物。根据金矿床中的生物实体化石、分子化石、金与生物量及有机质之间的相互关系 ,结合生物、有机质成矿模拟的实验研究 ,确认拉尔玛金矿床为生物 -有机成矿作用     

城市洪涝中人体失稳机理与判别标准研究进展

受全球气候变化和人类活动影响,近年来极端降水事件增多,由此引发的城市洪涝灾害频发。行人在洪水作用下易失去稳定,威胁生命安全,研究洪水中人体的失稳机理与判别标准,能为城市洪涝灾害的风险评估与管理提供科学依据。本文首先总结了国内外城市洪涝中人体失稳机理研究的相关成果,评估了现有人体失稳判别标准的适用范围及优缺点。基于力学分析和实测数据率定的计算公式虽然在推导过程中有一定的简化,但能较好地反映洪水中人体失稳的动力学机理,可以评估不同人群与不同洪水条件下的人体稳定性。针对当前城市洪涝中人体稳定性研究存在的不足,需要开展真实洪水中行人逃生以及沿漫水楼梯行走时的失稳机理与判别标准研究,并深入研究行人站立姿势调整对洪水中人体稳定性的影响;还需基于大数据等手段获取互联网上洪水中人体失稳的影像资料,构建洪水中人体失稳的实测数据库;同时还需推动人体失稳判别标准在洪水风险管理中的具体应用,最大程度地降低城市洪涝灾害带来的不利影响。     

藻,有机质,粘土矿物富金成矿对比实验

藻、有机质、沉积物、粘土矿物富集和释放金的对比实验研究表明：活体生物富金能力较强,热水环境下温泉蓝细菌富金能力更强,并且为生物所富集的金易于迁出参与成矿;在生物生活的氧化环境,生物对金的作用主要表现为与生理活动有关的吸收作用,与金离子结合的生物配合物主要是含硫有机化合物,在沉积→成岩→成矿过程中,随着生物活体→死体→腐解有机质→有机淤泥→有机岩的变化,有机质对金的富集作用越来越小,并随着机质成熟度     

脑膜瘤中砂粒体矿化研究

砂粒体矿化是脑膜瘤中常见的矿化类型,对其形成机理和矿物成分的分析可能会对肿瘤发生、发展的研究提供辅助信息。该研究选取人脑膜瘤中的砂粒体矿化作为研究对象,采用偏光显微镜、环境扫描电镜及能谱、X射线衍射仪、高分辨透射电镜和电子探针对样品的形貌、结构和成分进行测试分析,并以此为依据探讨脑膜瘤中砂粒体的形成机理。研究结果表明矿化的初期为沉淀在胶原纤维上的矿化小球,成分为磷酸八钙;矿化小球不断生长聚集,并逐步水解为碳羟磷灰石晶体,矿化的不断发展致使胶原纤维也发生矿化。砂粒体的同心层状构造是由螺旋状排列的矿化胶原纤维及沉淀在其上的矿化颗粒组成的集合体,而不是多数研究中所述:砂粒体是以坏死细胞残骸为中心由内至外的同心层沉淀。