皱饰构造研究进展综述

在综述皱饰构造成因研究历程和国内外最新研究成果的基础上,总结评述了 4种有代表性的皱饰构造形成模式,其核心问题是在皱饰构造的形成过程中微生物席和物理作用的参与方式,以及受造席者、透光性、水动力条件、基底类型和生物扰动五大因素的影响程度.在对皱饰构造和现代微生物席对比研究的基础上,发现皱饰构造与微生物席的分布在很大程度上具有一致性,所以通过对现代微生物席的生长发育环境进行综合研究,推测了有利于皱饰构造发育的古环境.皱饰构造一般发育于潮间坪和滨外过渡带,并且在显生宙一般与生物扰动作用具有不相容性.皱饰构造是发育最普遍、受关注最广泛的保存在硅质碎屑岩中的微生物诱导形成的原生沉积构造,所以理清皱饰构造的成因模式及古地理分布,有利于碎屑岩微生物席学的发展,可以为理解硅质碎屑岩中的特殊沉积构造提供重要线索.     

现代叠层石的多样化构成:认识古代叠层石形成的关键和窗口*

自从Kalkowsky在1908年构筑了叠层石的术语之后,叠层石一直是地质学家采用不同方法研究和思考的主题,而且一直被当作证明地球早期生命历史的代表物而得到深入调查。叠层石确实为地球早期生命历史提供了间接而且复杂的证据,所以,现代叠层石确实代表着明显的生物信号而成为研究的焦点。最为引人注目的是,现代叠层石的多样化构成,确实表明了蓝细菌生物席建造了叠层石,而且进一步表明了微生物席转化成叠层石不是一个直接的作用过程。那些反映现代叠层石多样化构成的典型实例包括:(1)南极Untersee地区的湖泊相锥状泥质叠层石;(2)新西兰North群岛被称为煎锅湖的热水湖泊中以及美国黄石国家公园热泉中的硅质叠层石;(3)巴哈马台地、澳大利亚鲨鱼湾以及巴西东南部海湾碳酸盐沉积物构成的叠层石。由于蓝细菌微生物席是否代表了古代叠层石的形态学前体总是存在争议,而且在生命的图像中叠层石一直是一个迷惑的关键片段,因此,现代叠层石的多样化构成,将成为认识古代叠层石形成的关键和窗口。立足于前人的研究成果,追踪和总结现代叠层石的多样化构成,以及它们所代表的沉积作用和微生物新陈代谢活动丰富而复杂的信息,将不但丰富微生物沉积学的研究内容,还将拓宽沉积相分析的基本内容,对深入了解叠层石复杂的沉积学特征和生物学属性具有重要的科学意义。     

Flat laminated microbial mat communities

Flat laminated microbial mats are complex microbial ecosystems that inhabit a wide range of environments (e.g., caves, iron springs, thermal springs and pools, salt marshes, hypersaline ponds and lagoons, methane and petroleum seeps, sea mounts, deep sea vents, arctic dry valleys). Their community structure is defined by physical (e.g., light quantity and quality, temperature, density and pressure) and chemical (e.g., oxygen, oxidation/reduction potential, salinity, pH, available electron acceptors and donors, chemical species) parameters as well as species interactions. The main primary producers may be photoautotrophs (e.g., cyanobacteria, purple phototrophs, green phototrophs) or chemolithoautophs (e.g., colorless sulfur oxidizing bacteria). Anaerobic phototrophy may predominate in organic rich environments that support high rates of respiration. These communities are dynamic systems exhibiting both spatial and temporal heterogeneity. They are characterized by steep gradients with microenvironments on the submillimeter scale. Diel oscillations in the physical-chemical profile (e.g., oxygen, hydrogen sulfide, pH) and species distribution are typical for phototroph-dominated communities. Flat laminated microbial mats are often sites of robust biogeochemical cycling. In addition to well-established modes of metabolism for phototrophy (oxygenic and non-oxygenic), respiration (both aerobic and anaerobic), and fermentation, novel energetic pathways have been discovered (e.g., nitrate reduction couple to the oxidation of ammonia, sulfur, or arsenite). The application of culture-independent techniques (e.g., 16S rRNA clonal libraries, metagenomics), continue to expand our understanding of species composition and metabolic functions of these complex ecosystems.     

石笼挡土墙的颗粒离散元细观力学模拟研究

针对在施工过程中,石笼挡土墙墙面位移的发展、墙背填土中土应力的变化的问题,从细观层面,采用基于离散单元法的颗粒流程序,通过多组试件的模拟压缩试验,确定了填土、填石、石笼等材料合理的力学参数值,以工程中的实体石笼挡土墙为原型,建立了墙背阶梯式石笼挡土墙数值模拟模型。通过在填土表面施加均布荷载,研究了挡土墙的力学行为。模拟结果显示：填土中的水平应力随深度的增加对均布荷载的敏感性降低,填土深度越浅,应力值越早得到增加,增加幅度越大,这主要是由于石笼挡土墙上部发生了较大的位移,均布荷载的作用大部分消耗在上层填土中,仅有小部分能量传递到较深填土;石笼挡土墙变形主要发生在填土阶段,应加强石笼挡土墙填土阶段的施工管理;无论是在填土阶段,还是均布荷载作用阶段,石笼挡土墙墙面的位移值均是中上部较大,下部较小。由此可推断,墙背阶梯式石笼挡土墙的破坏形式为倾覆式。     

臼齿状构造成因新解——以天津蓟县高于庄组第三段为例

臼齿状构造（Molar—tooth structure）是一种主要发育在前寒武纪非叠层石碳酸盐岩中的沉积构造。由于形态多样且缺乏现代的类比物,国内外地质学家曾先后建立多种模式来解释其成因,这些模式大致可以归为两类：地震液化模式和生物成因模式。近年来,一种新的模式：气泡膨胀与迁移模式得到了地质学家的广泛引用。产在天津蓟县剖面高于庄组第三段非叠层石碳酸盐岩沉积序列上部的臼齿状构造,虽然可以应用气泡膨胀与迁移模式来解释其形成机制,但是,考虑到臼齿状构造可能是微生物席封闭沉积面所激发的气泡膨胀与迁移作用的产物,并且气泡可能是由于细粒沉积中微生物提供的有机质的裂解作用的结果,表明了臼齿状构造的形成间接地与微生物生命活动存在关联。因此,可以将臼齿状构造归为席底构造（第五类原生沉积构造）的一种类型。     

Spatial and temporal characterization of nutrient net uptake in a vegetated urban stream: Stream bank features leading to net uptake hotspots

Urban stream features can be used to promote nutrient retention; however, their interactions with different hydrological regimes impact nutrient cycling, decrease their retention capacity, and inhibit stream ecosystem functioning. This study analysed the temporal and spatial dynamics of the uptake of three nutrients (nitrate, ammonium, and phosphorus) in an urban drainage stream during high flows. In particular, we studied variations in net uptake along the right margin (with native vegetation and a roots mat) comparatively to the left margin (a non‐rooted grassy bank). Applying the spiralling approach within each subreach on either side, we determined nutrient subreach (sr) retention metrics: uptake rate coefficients , mass transfer rates , and areal uptake rates . Our results showed nitrate (NO₃) and ammonium (NH₄) net uptakes on the right side were higher and more frequent along subreaches where the root mat was more abundant ( [μg m^?2 s^?1] = 22.80 ± 1.13 for NO₃ and 10.50 ± 0.81 for NH₄), whereas on the left side both nutrients showed patchy and inconsistent net uptake patterns despite the homogeneous grass distribution. Net uptake for filtered reactive phosphorus (FRP) was not observed on either side at any flow rate. The impact of hydrological factors such as discharge, travel time, water depth, and concentration, on uptake metrics was studied. Despite increases in travel time as the flow decreased, there was a reduction in net uptake rates, and , on either side. This was attributed to a reduction in water level with declining flows, which decreased hydrologic connectivity with the stream banks, combined with a decrease in water velocity and a reduction in nutrient concentrations. We concluded the rooted bank acted as an effective retention area by systematically promoting net uptake resulting in a twofold increased dissolved inorganic nitrogen (DIN) retention relative to the non‐rooted side where net uptake was spatially localized and highly dynamic. Overall, this work emphasized the importance of strategically sampling close to biologically active surfaces to more accurately determine areas where gross uptake surpasses release process.     

冀东高板河锌、硫铁矿矿床中的微生物蔗与矿床成因

冀东高板河锌、硫铁矿矿床容矿岩石具有热水沉积岩的地球化学特点，而沿特定层位、一定的岩性分布的层状矿体，也证明该矿床具有热水沉积成因。作者在近年的工作中，于高板河矿床的硫铁矿层，发现呈席状产出的黄矿细球菌。丰富多彩的生物结构从一个侧面证实了该矿床中存在生物成矿作用。因此，高板河锌、硫铁矿床是海底热水沉积和微生物成矿双重作用的结果。     

绿潮生物学机制研究

绿潮发生机制极其复杂,但其核心机理是绿潮暴发时漂浮"藻席"中的浒苔快速形成巨大生物量,涉及浒苔生物学过程对环境的响应及其生理生化基础。为此,本文在已有研究报道的基础上,对浒苔生活史研究进行了充分的理论补遗;分析了漂浮"藻席"中浒苔生长与繁殖过程,认为该过程是绿潮生物量形成的关键;阐述了浒苔孢子囊形成是对富营养化背景下海水溶解无机氮(DIN)中硝态氮高占比的响应,认为一氧化氮分子可促进浒苔营养细胞向孢子囊的转化;解析了浒苔细胞对逆境因子的响应途径与机制。基于已有的研究成果,本文对浒苔引发绿潮的生物学过程进行了理论推定。人为或自然因素使固着浒苔处于漂浮状态,形成小规模"藻席";富营养化背景下海水DIN中硝态氮占比的升高赋予了浒苔巨大的繁殖潜能,漂浮过程溶解无机碳(DIC)"充裕"和"不足"两个阶段的交替以及食藻动物啃食产生的藻片段使孢子囊形成比例大幅提升;孢子原位萌发等使释放的孢子在"藻席"中获得了附着基,个体数目随之指数增长;结合漂浮浒苔的高生长速率,"藻席"规模不断扩大,短时间内形成巨大生物量。同时,本文还对今后的绿潮研究提出一些建议,认为啃食动物在浒苔生物量消长过程中发挥重要作用,在...     

贺兰山地区中元古代微生物席成因构造

贺兰山中段中元古界黄旗口组石英砂岩中发现丰富的微生物席成因构造（MISS）,包括由微生物席生长、破坏和腐烂过程形成的3种类型、9种不同形态的构造;与华北大红峪组发现的同类构造在成因类型与多样性方面具有很强的可对比性。砂岩中发育双向交错层理、冲洗层理、高角度单斜层理系和波痕,泥质粉砂岩夹层中发育波痕与泥裂,表明微生物席主要发育于潮间带上部至潮上带下部环境。MISS构造在华北地台长城系下部砂岩中的广泛存在表明在16 Ga前以蓝细菌为主的微生物群在环潮坪碎屑环境也很活跃,可能代表了微生物由海洋向陆地环境发展的过渡阶段。具光合作用功能的制氧蓝细菌的蓬勃发展可能是引发中元古代海洋化学条件发生转变、含氧量增高的重要原因,并为真核生物及宏观藻类的兴起创造了条件。研究表明,黄旗口组与华北大红峪组大致同时,反映了Columbia超大陆裂解期华北地台开始拉伸—张裂、缓慢沉降的构造古地理背景。     

河北兴隆中元古界大红峪组微生物成因构造特征及其地质意义

河北兴隆一带的中元古界长城系大红峪组(1 650～1 600 Ma)以潮下坪灰白色厚层块状细粒石英砂岩为主,在砂岩层面上产出丰富的微生物成因构造(MISS).详细描述了MISS的沉积特征,并对其成因进行了初步分析.这些微生物成因构造可能反映了华北中元古代浅海潮坪环境被大面积分布的微生物席所覆盖,微生物席对砂质沉积物表面起到有效的保护作用,在一定程度上降低了沉积物的侵蚀和改造作用,从而影响基本沉积作用过程.大红峪组砂岩层面上发育的MISS为探索元古宙浅海环境微生物-沉积作用关系提供了研究材料,对这些MISS的深入研究可以加深对元古宙碎屑沉积体系的理解,从而促进微生物席沉积学的发展.