地壳深部的微生物及其对流体成分和性质的影响研究综述

概述了地壳深部微生物区系的一些特征，它们的活动对流体成分和性质的影响，并对微生物生命的温度上限、下渗深度等问题进行了探讨。     

“四深”微生物的地质作用：从气候环境变化到生态灾难

“四深”微生物是指深海、深地、深空和深时环境的微生物,特别是细菌、古菌、真菌、病毒等。人们对“四深”微生物的了解非常有限,是亟待突破的地球生物学前沿领域。“四深”微生物的研究对理解地球生命起源、界定生物圈的边界条件、促进地球科学与生命科学以及行星科学之间的交叉融合具有不可替代性的贡献。随着我国深海、深空、深地等重大工程计划的推进,一系列与“四深”微生物有关的前沿科学问题不断提出,包括地质微生物与气候环境的相互作用、地质微生物的生物安全与生态安全、地质微生物参与的隐匿地质过程等。特别是,“四深”环境活性氧自由基对微生物的影响、地质病毒对生物演化和地质过程的影响等前沿领域都亟待突破。活性氧自由基能对生物分子、细胞、组织和器官,乃至整个生物圈的演化以及微生物地质作用都产生重要影响。病毒引发了现代和近代诸多全球性疫情爆发,地质病毒则可能对生物的背景灭绝和大灭绝以及一些地质过程产生影响。     

青藏高原希夏邦马峰地区雪冰有机质的气候与环境意义

从青藏高原希夏邦马峰达索普冰川海拔 6 4 0 0～ 70 0 0m(相当于对流层的中上部 )雪冰中检测出源于自然生物的有机化合物有C15 ～C3 3 正构烷烃、C6～C18的一元正脂肪酸、C2 4～C3 1的正脂族 2 酮及酯 ,但未能发现在对流层下部存在的稳定性较低的化合物 ,显示了对流层中上部与对流层下部在有机组成上不同的一面 .检出了源于石油残余物的姥鲛烷、植烷、C19～C2 9的长链三环萜、C2 4四环萜、C2 7～C3 5 的αβ型藿烷、C2 7～C2 9甾烷以及叠加于生物源上的正构烷烃 ,表明这一偏远的、处于对流层中上部的希夏邦马峰地区已受到人类活动有机质的污染 .污染源不在中国境内 ,而主要与世界上产油量最高的中东地区有关 ,并记录了海湾战争的影响 .一些有机指标与δ18O有很好的对应关系 ,可明显地划分出夏半年 (季风盛行 )和冬半年 (西风盛行 ) ,对本区乃至青藏高原大气环流有指示意义 .夏季风盛行时 ,正构烷烃nC17>nC2 9,正构烷烃的nC2 9/nC2 7,nC2 2 /nC2 1-,nC2 9/nC2 4,C3 0 酮 /C3 0 酯 ,C2 4四环萜 /C2 4三环萜等比值和CPIn 值降低 .而西风盛行时 ,正构烷烃nC2 9>nC17,正构烷烃的nC2 9/nC2 7,nC2 9/nC2 4,C3 0 酮 /C3 0 酯 ,C2 4四环萜 /C2 4三环萜等比值和CPIn 值升高 .     

天目山泥炭类脂物记录的微生物特征和植被演替

为进一步了解泥炭中微生物特征和植被的变化,对采自浙江天目山的样品进行了类脂生物标志物与有机碳同位素(δ13Corg)的测定。有机碳δ13Corg值整体偏负,显示C3植物占优势的特点。正构烷烃的分布特征表明,大多数样品来源于陆生高等植物和低等菌藻类生物,其中高碳数正构烷烃主要以C29为主峰,显示植被类型以木本植物为主,但草本植物的相对比例也发生了多次变化,且这种变化与有机质的相对贡献量密切相关。在深度100~68cm,不同来源的有机质,特别是低等菌藻类的相对贡献量都相对较少;在深度68~30cm,低等菌藻类生物的贡献逐渐变大;而表层泥炭的有机质主要来源于高等植被,菌藻类的输入较少。泥炭有机碳同位素与类脂生物标志物的综合特征表明,该区植被经历了几次明显变化,并据此可将研究区中全新世以来环境演化分为早(4100~3200aB.P.)、中(3200~700aB.P.)、晚(700aB.P.以来)三个环境演化阶段,其结论与前人的环境演化与全球气候变化研究具有较好的可比性。     

南京栖霞山铅锌银多金属矿床的生物成矿作用

许多学者探讨过菌藻生物与形成南京栖霞山铅锌银多金属矿床的预富集作用。然而，生物成矿作用是一个随地质作用的发展而发展演化的过程，本文详细研究了矿床中的矿化生物以及矿石中的吸附有机质，证实它们源自菌菏生物，结合非打开性的红外和荧光光谱方法以及打开性的ＧＣ－ＭＳ分析，重点研究了矿床中发现的有机包裹体，检测出成矿流体中的系列生物标志化合物，证实成矿流体中的有机质也源自菌藻生物。根据成矿流体中有机质特征，矿石中成矿元素闻的关系以及有机质中所古的金属元素，论证了这些源自苗藻生物的有机质、有机流体对成矿元素的活化迁移和还原沉淀作用，建立了生物－有机质－流体成矿系统。     

一种潜在的微生物找矿法——蜡样芽孢杆菌指示金矿化的试验研究

利用土壤中蜡样芽孢杆菌（Ｂａｃｉｌｕｓｃｅｒｅｕｓ）寻找隐伏金属矿床是近年来受国外许多学者重视的一种探矿法．运用此法对我国两个金三角地区进行了尝试研究，详细叙述了蜡样芽孢杆菌的分离、培养和鉴定．在已知的金矿区均检测到了很明显的蜡样芽孢杆菌孢子计数异常，异常区每克土壤中的蜡样芽孢杆菌孢子数最高可达１９０００个，异常区比背景区要高几百至几千倍，并发现该异常与土壤中的金异常有一空间上的分离．蜡样芽孢杆菌法很适合于成矿远景区内的找矿工作     

一种潜在的微生物找矿法——蜡样芽孢杆菌指示金…

利用土壤中蜡样芽孢杆菌（Ｂａｃｉｌｌｕｓｃｅｒｅｕｓ）寻找隐伏金属矿床是近年来受国外许多学者重视的一种探矿法，运用此法对我国两个金三角洲地区进行了尝试研究，详细叙述了蜡样芽孢杆菌的分离，培养和鉴定，在已知的金矿区均检测到了很明显的蜡样芽孢杆菌孢子计数异常，异常区每克土壤中的蜡样芽孢杆菌孢子数最高可达１９０００个，异常区比背景区要高几百至几千倍，并发现该异常与土壤中的金异常有一空间上的分离，蜡样芽孢     

湖北清江和尚洞石笋古环境研究的回顾和展望

从1997年开始对湖北清江和尚洞开展了系统的现代过程监测和地质记录的综合研究,以了解气候和生物信息的传输、转化和记录过程,并由此重建长江中游末次冰期以来的气候和生态环境。通过对和尚洞的大气、植被、土壤、围岩、滴水和沉积碳酸盐开展年代学、水文学、地球化学、地球物理学、地球生物学等多学科的调查,已经积累了许多现代过程的基础资料,为进一步进行石笋记录的研究奠定了很好的基础。同时,研究发现该洞穴石笋具有年代准确、环境和生态信息丰富、分辨率高、记录时间长等众多优点,是重建过去气候和生态变化历史的优质载体。下一步研究应该充分利用这些特点,力争在季风的年际和年代际变化以及不同气候态下环境与生物的相互作用两个方向取得进展。     

华南寒武纪早期海洋化学状态的时空波动

继新元古代埃迪卡拉纪真核生物辐射之后,寒武纪生命大爆发建立了现今动物门类和海洋生态系统的总体格架.本文系统研究了目前华南寒武系纽芬兰统-第二统南皋阶Fe-S-C海洋化学数据在时间和空间(近岸-远洋)上的波动特征,发现寒武纪早期表层海洋虽已氧化,但深部海洋仍旧广泛缺氧铁化,硫化水体可能仅动态出现在陆架缺氧区域且受到硫酸盐供给的重要控制.伴随海侵、海退和硫酸盐输入等关键地球化学要素的波动,华南寒武纪早期这种海洋化学状态的空间结构展现了阶段性演化特征,并与这一时期生物辐射、"灭绝"的空间差异性和阶段性一致.生物与水化学的相关性还进一步表明早期动物可能具有较好地适应低氧环境的生存能力,但水体的硫化对其却是致命的.这一观点可很好地解释梅树村阶Ni-Mo富集层沉积时期陆架地区小壳动物群和外陆架-斜坡相海绵动物的消失.因此,海洋化学条件的时空波动及其效应很可能是寒武纪早期生命出现阶段式"灭绝"和辐射的关键原因之一.     

湖北清江和尚洞洞顶植物叶片和土壤的类脂物对比及其意义

用GC-MS对湖北清江岩溶地区和尚洞洞顶植物叶片与该洞上覆土壤层中的类脂物进行了分析和对比。在植物叶片中检测出了一系列直链烷烃、脂肪酸、以及丙三醇、植醇和甾醇等类脂物,其中直链烷烃的碳数分布范围大体在C21～C36之间,以C29或C31为主峰且具有奇偶优势;脂肪酸的分布主要集中在中、短链脂肪酸内（C数<23）,以C16为主峰呈单峰型分布且具有偶奇优势;醇的分布很不规则,仅检测出丙三醇,植醇和三种甾醇,没有检测到脂肪酮类化合物。与之相比,洞顶上覆土壤层中检测出更加丰富的类脂物。类脂物具有如下特征:正构烷烃以C31为主峰,还存在低碳数正构烷烃和异构烷烃,如2-甲基、3-甲基、4-甲基、5-甲基、6-甲基、7-甲基、8-甲基等一系列的单甲基支链烷烃,这些支链烷烃显示了微生物的贡献;脂肪酸分布也以低碳数的C16为主峰,且低碳数脂肪酸的含量较植物叶片中明显的增加,同时一些异构和反异构脂肪酸（C14∶0,C15∶0和C17∶0）以及一些单不饱和脂肪酸（C16∶1,C17∶1,C18∶1和C20∶1）也被检测到,也表明土壤中的脂肪酸不仅存在高等植物的贡献,还存在微生物的来源;没有植醇,但出现姥鲛烷和植烷并检测到了一系列脂肪醇化合物,碳数分布在C21～C36之间;检测到一系列的酮,具有奇偶优势,碳数分布范围在C23～C30和C33。高等植物叶片和土壤的差异反映了微生物对高等植物类脂物输入到土壤过程的重要贡献。本研究工作不仅提供了该岩溶地区植物叶片的类脂物信息,还为研究土壤有机质的来源和植物叶片中类脂物在地质过程中的转变提供信息,更为研究岩溶地区滴水和石笋中类脂物的来源提供一定的参考。