泥炭沉积分子古气候研究进展

丰富的有机质、优良的保存条件及活跃的微生物活动, 使得泥炭沉积成为分子古气候重建的重要载体。近20年来, 全球学者开展了较为广泛的泥炭沉积分子古气候研究, 探讨了脂类的来源及其与环境条件的关系, 建立了丰富的分子古气候指标体系。古温度指标包括细菌四醚膜脂的甲基化指数/环化指数(MBT/CBT)、叶蜡脂类单体氢同位素组成、异构脂肪醇指数(BNA15)等; 古水文指标包括叶蜡脂类单体氢同位素差值、藿类通量、陆源三萜烯芳构化指数(AAR)等。利用上述指标, 研究者重建了东亚季风区、北半球北方区末次冰消期以来的古气候变化历史。神农架大九湖是泥炭沉积分子古气候研究开展得早且系统的地点之一, 本文简要地介绍了大九湖分子古气候研究取得的主要进展。前期工作已经充分证明, 与微生物活动有关的脂类指标是泥炭沉积分子古气候研究的重要工具, 值得继续重视; 由于部分指标的多解性以及受生物降解的影响, 需要结合现代过程调查, 查明指标的适用性及响应气候变化的机制; 在系统的现代过程研究的基础上, 逐步建立适用于泥炭沉积的半定量指标; 为了促进泥炭沉积分子古气候学研究的发展, 建议重视新技术的引入与发展, 例如脂类单体稳定碳和氢同位素分析, 以及单体放射性碳同位素分析。     

构造微生物学:地球生物学研究的新理念

地球微生物学是地球生物学的核心分支,主要研究微生物与环境之间的相互作用.其中,一个非常重要的科学问题是在现代板块运动的理论框架下,微生物在驱动生物地球化学循环过程中如何与地球构造活动紧密相关.构造微生物学概念的提出就是要聚焦微生物活动与构造活动过程的协同研究.这样的视角能进一步加强固体地球科学家与微生物科学家之间的交流,使得双方可以更加有效地探索和理解构造和微观尺度上的地球系统的演化与发展.     

安徽宣城更新世红土正构烷烃分布特征及其古植被意义

利用气相色谱一质谱联用仪(GC-MS)在安徽宣城更新世红土中检测出了微量的分子化石,包括正构烷烃、一元正脂肪酸、一元正脂肪醇以及α-正构脂肪酮等．正构烷烃的分布型式表明其来源于低等菌藻类生物和陆生高等植物,其中高碳数正构烷烃主要以C29为主峰,显示流域中的植被类型以木本植物为主;(C27 C29)／(C31 C33)比值的变化反映出,在以木本植物占优势的背景下,流域中草本植物的相对比例也发生了多次变化．这一比值在本剖面上表现出多阶段的变化．而且这种变化与岩性、粒度变化密切相关,反映出这些参数可能还蕴涵着古气候信息．     

“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。     

南京栖霞山多金属矿床的有机成矿作用

通过检测南京栖霞山多金属矿床成矿流体中的系列生物标志化合物，确证了成矿流体中的有机质源于赋矿地层中的菌藻类生物。成矿流体中的有机质富含有较多的杂原子，流体中的Ｚｎ含量高达２００．４×１０－６，表明成矿元素能以有机－金属络合物的形式搬运。矿石中的Ｐｂ、Ｚｎ总量与Ｓ／Ｃ比值存在一定关系，有机质通过还原ＳＯ２－４而为矿质沉淀提供Ｓ２－。并由此提出长江中下游地区许多矿床赋存于石炭－三叠系中与有机质、有机流体的这些成矿作用有一定的关系。     

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。     

临夏塬堡黄土地层S1古土壤中的正构烷烃及其古植被意义

运用GCMS,对临夏S₁古土壤剖面连续系统采集的18个有机地球化学样品进行分析研究的结果发现,所有样品的正构烷烃的高碳数部分均有显著的奇偶优势,CPI值达到5.0以上,并且以表征草本植物输入的正构烷烃C₃₁为主峰。结合不同植被区现代土壤样品的分析结果,研究区正构烷烃特征表明即使在第四纪的气候最适宜期的末次间冰期,在甘肃临夏附近的黄土高原发育了草原植被景观。     

海相碳酸盐烃源岩评价的地球生物学方法

中国前侏罗纪海相烃源岩评价的难点,在于其通常处于高-过成熟阶段,因而多数传统评价方法不适用.唯一常用的参数TOC（%）,在用于评价碳酸盐岩烃源岩时,其下限值在国内尚有争议.本文旨在寻找另一种途径以补充对此类烃源岩的传统评价方法,为此研究了中上扬子地台及黔湘桂盆地的19个显生宙剖面.我们应用了地球生物学途径,以追踪从生物生活阶段（初级生产力）到死后沉积阶段,再到埋藏保存阶段,有机碳（OC）的产出聚积.应用了四个生物学与地质学的参数,以代表上述三阶段有机碳的产聚状况.本文讨论了上述参数的一系列替代标志,并予以综合,从而建立了与TOC及其他传统方法评价不同的地球生物学评价体系.我们以四川广元剖面为例,进行了地球生物学评价.结果显示,碎屑岩中用地球生物学方法得出的优质烃源岩与高TOC烃源岩一致;但在碳酸盐岩中,地球生物学参数所选中的烃源岩,其TOC范围很广,为0.03%~1.59%,多数小于0.3%.因此我们认为,目前将华南前侏罗纪碳酸岩烃源岩的下限设为0.3%或0.5%,尚有可以进一步商榷之处.     

湖北清江和尚洞石笋脂肪酸的古气候意义

利用气相色谱-质谱联用仪从湖北清江和尚洞石笋中检测出一些正构脂肪酸, 碳数分布范围主要为C₁₄~C₂₆, 主峰碳为C₁₆, 次主峰为C₂₂, 与上覆土壤中以高碳数分子为主的正构脂肪酸分布形式略有不同. 石笋中的脂肪酸除了土壤生态系统提供部分来源外, 洞穴滴水和洞穴内部的微生物也可能贡献了一部分低碳数分子. 不饱和与饱和脂肪酸的比值和氧同位素具有一定的对应关系, 而且高值对应于寒冷气候事件(北大西洋冰筏漂砾事件H1). 这与温度对微生物活动及其生理反应的影响有关. 脂肪酸指标记录的气候事件与前期报道的来源于土壤生态系统中的脂肪醇和脂肪酮记录的气候事件有一定差异, 可能是不同类脂物分子的地球化学行为差异和生态系统生物组成差异的体现.     

二叠纪-三叠纪之交重大地质突变期微生物对环境的作用

生物与环境之间是相互作用和协同演化的.目前在生物对环境变化的响应方面已取得了许多重要的认识,而在生物对环境作用方面的认识还非常薄弱.本文以二叠纪-三叠纪之交这一生物与环境的重大突变期为例,探讨了微生物对环境的作用并指出了下一步的重点突破方向.类脂物生物标志化合物、C-N-S稳定同位素地球化学和矿物学的研究表明,硫酸盐还原微生物功能群、H2S的厌氧氧化微生物功能群、产甲烷微生物功能群、甲烷的好氧氧化微生物功能群、反硝化微生物功能群和固氮微生物功能群在二叠纪-三叠纪之交显著繁盛.不同微生物功能群既可以加剧环境的恶化,也可以改善环境,正是这些多方面的微生物作用才使得地球环境不至于向一个方向演变,而是处于一个能够自我调节的状态.