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非晶碳酸钙(amorphous calcium carbonate,ACC)是碳酸钙矿物体系中极不稳定的矿物相。但由海鞘类动物的研究表明,ACC可作为碳酸钙晶体矿物的前驱体在生物体内稳定存在,并且这些生物成因的ACC常常是由膜包裹着的。文中选用生物膜的主要成分卵磷脂(PC)为主要矿化调节剂,通过调控与碳酸钙矿化过程密切相关的无机离子Mg2+的浓度,模拟生物膜表面碳酸钙矿化作用过程。在空气/水界面处的膜脂调控下合成出可在溶液中稳定存在数天的非晶碳酸钙。该结果有力地证明了在生物矿化过程中,除了受生物体中可溶性有机大分子调控外,生物膜可能对ACC的形成和稳定也有显著的调控作用。 相似文献
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在4℃的低温条件下,通过模拟纳木错湖水中主要离子种类,控制反应体系中的Mg/Ca摩尔比,探究纳木错单水方解石(MHC)的无机成因,并利用X-射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)和电感耦合等离子体发射光谱(ICP-OES)对实验沉淀产物进行了分析。结果表明,单水方解石是通过无定形碳酸钙(ACC)转化而来的,且单水方解石的形成和稳定受溶液中的Mg2+调控。当反应溶液中Mg/Ca 2时,生成方解石和镁方解石;当反应溶液中Mg/Ca 2时,单水方解石生成,并且在溶液中的存在时间随着Mg/Ca摩尔比的增加而增加。Mg/Ca=2时,单水方解石在溶液中仅存在48 h,随后转化为文石和少量镁方解石。单水方解石形成过程中Mg2+的作用主要是抑制方解石成核和生长,使单水方解石能够在溶液中形成并稳定存在。此结果为纳木错单水方解石无机成因提供一定的研究基础。 相似文献
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草酸钙生物矿化膜的形成机理和化学仿制－－一种新型石质文物表面防护材料的开发研究 总被引：4，自引：0，他引：4
已经发现一些年代久远的含钙岩石表面有一层天然生成的矿化膜，矿化膜保护下的石刻文字可以历经上千年的风雨而保持完好。本工作探讨了这种膜的组成和来源。膜的样品用FTIR、PLM、EDAX、SEM和TEM进行了分析。检测发现天然矿化膜的主要成分为草酸钙，许多证据表明这是一种生物矿化膜。本文讨论了膜的形成机理。为了开发新型石质文物表面防护材料，我们在实验室中用化学仿制的方法在含钙岩石上生成了这种保护膜，同时研究了膜的生成条件与保护效果之间的关系。 相似文献
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墨西哥湾GC238区冷泉碳酸盐岩的微结构与石化微生物特征 总被引：3，自引：0，他引：3
采于墨西哥湾GC238海底天然气渗漏区浅表层的冷泉碳酸盐岩呈结核状产出,由方解石微晶和胶结物及少量的黄铁矿构成。胶结物由直径为0.1～0.5m的方解石化的球体、卵形体、棒状体组成,充填于方解石晶体之间。冷泉碳酸盐岩结核下表面发育有由方解石化的球体、卵形体、棒状体组成的薄层,其中的一些球状集合体(约5m)断面显示发育有核和外壳的层圈结构。黄铁矿呈草莓状,也具有相似的层圈结构。这种层状结构与活体古细菌被硫酸盐还原细菌包裹的层圈结构相似。样品中所保存的球体、卵形体、棒状体及其所组成的层圈结构可能是石化的甲烷氧化古细菌和硫酸盐还原细菌。 相似文献
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《矿物岩石地球化学通报》2021,(1)
溶液中的金属离子对方解石的生长和溶解均有影响,但关于方解石中固有的杂质离子对其溶解的影响还了解甚少。本研究利用原位原子力显微镜(AFM)考察了室温下方解石(10■4)晶面在含Mn~(2+)及含Cd~(2+)溶液中的生长过程,并对其新生长面直接进行原位溶解观察。实验表明,溶液中的Mn2+和Cd2+可参与方解石的生长,分别形成(Ca,Mn)CO_3固溶体和(Ca,Cd)CO_3固溶体。新生成的含Mn、Cd方解石的溶解速率仅为纯方解石的14.3%～60.3%,说明晶体中的Mn和Cd可抑制方解石的溶解。因此方解石生长阶段可通过在(10■4)晶面形成含重金属固溶体从而固定Mn和Cd,由于新生长的固溶体溶解速率小于纯方解石,从而延缓Mn和Cd的迁移,并降低其环境污染的风险。 相似文献
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溶液中的金属离子对方解石的生长和溶解均有影响,但关于方解石中固有的杂质离子对其溶解的影响还了解甚少.本研究利用原位原子力显微镜(AFM)考察了室温下方解石(10(-1)4)晶面在含Mn2+及含Cd2+溶液中的生长过程,并对其新生长面直接进行原位溶解观察.实验表明,溶液中的Mn2+和Cd2+可参与方解石的生长,分别形成(Ca,Mn)CO3固溶体和(Ca,Cd)CO3固溶体.新生成的含Mn、Cd方解石的溶解速率仅为纯方解石的14.3％～60.3％,说明晶体中的Mn和Cd可抑制方解石的溶解.因此方解石生长阶段可通过在(10(-1)4)晶面形成含重金属固溶体从而固定Mn和Cd,由于新生长的固溶体溶解速率小于纯方解石,从而延缓Mn和Cd的迁移,并降低其环境污染的风险. 相似文献
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溶液中的金属离子对方解石的生长和溶解均有影响,但关于方解石中固有的杂质离子对其溶解的影响还了解甚少.本研究利用原位原子力显微镜(AFM)考察了室温下方解石(10(-1)4)晶面在含Mn2+及含Cd2+溶液中的生长过程,并对其新生长面直接进行原位溶解观察.实验表明,溶液中的Mn2+和Cd2+可参与方解石的生长,分别形成(Ca,Mn)CO3固溶体和(Ca,Cd)CO3固溶体.新生成的含Mn、Cd方解石的溶解速率仅为纯方解石的14.3％～60.3％,说明晶体中的Mn和Cd可抑制方解石的溶解.因此方解石生长阶段可通过在(10(-1)4)晶面形成含重金属固溶体从而固定Mn和Cd,由于新生长的固溶体溶解速率小于纯方解石,从而延缓Mn和Cd的迁移,并降低其环境污染的风险. 相似文献
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中国海水珍珠Mg、Fe、Zn和Mn含量变化及其对珍珠微观结构的影响 总被引：1，自引：0，他引：1
利用等离子体发射光谱仪(ICP)对流沙湾优劣质珍珠中微量金属元素含量进行分析,采用扫描电子显微镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)对两种珍珠的外表面与纵截面进行系统观察,采用785 nm激发波长对两珍珠的珍珠质层和棱柱层中无机相进行原位拉曼光谱测试。结果表明:劣质珍珠中Mg、Fe、Zn、Mn和P含量比优质珠高,珍珠层外表面文石晶体有序排列程度低;阶梯状珍珠层越致密、台阶厚度越薄,其珍珠质量越好。同一直径的珍珠,优质珍珠文石板片厚度较劣质珍珠薄,劣质珍珠棱柱层结构疏松,棱柱层比优质珠厚,劣质珠棱柱层中的方解石与杂质层影响了珍珠正常矿化过程。 相似文献
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采于墨西哥湾GC238海底天然气渗漏区浅表层的冷泉碳酸盐岩呈结核状产出,由方解石微晶和胶结物及少量的黄铁矿构成。胶结物由直径为0.1～0.5 m的方解石化的球体、卵形体、棒状体组成,充填于方解石晶体之间。冷泉碳酸盐岩结核下表面发育有由方解石化的球体、卵形体、棒状体组成的薄层,其中的一些球状集合体（约5 m）断面显示发育有核和外壳的层圈结构。黄铁矿呈草莓状,也具有相似的层圈结构。这种层状结构与活体古细菌被硫酸盐还原细菌包裹的层圈结构相似。样品中所保存的球体、卵形体、棒状体及其所组成的层圈结构可能是石化的甲烷氧化古细菌和硫酸盐还原细菌。 相似文献
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微生物诱导碳酸钙沉淀(microbially induced calcium carbonate precipitation, MICP)是一种在自然界中广泛存在的生物矿化过程。由于MICP具有反应速度快、环境条件要求低、应用范围广、温室气体减排效应显著等特点,在地质、土木、水利、环境多个领域中广泛推广应用。文章在分析国内外相关研究成果的基础上,归纳整理出反硝化过程、硫酸盐还原作用、尿素分解作用等多种微生物诱导下碳酸钙矿化途径和作用机制。以尿素分解菌为代表,重点讨论微生物诱导碳酸盐沉淀过程中pH、温度、离子浓度等环境因素对生成矿物晶型晶貌等方面的影响,总结了MICP的环境应用机制,即环境中的重金属元素通过替换作用替换矿化矿物中的Ca2+或CO32?从而被固定。MICP作为一种简单高效的地质环境过程,在生态环境修复领域具有广阔的应用前景。 相似文献
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在利用气体扩散法制取碳酸钙的过程中,样品的叠加摆放会导致不同层位的沉淀过程不同步进而增大实验误差。文章研究了样品在干燥器中摆放高度对实验结果的影响,并改进了收集沉淀物的方法。结果显示,随着摆放高度的增加,溶液pH值、电导率和沉淀物重量均呈规律性下降。培养皿之间的相互遮挡也会在一定程度上影响碳酸钙的矿化进程。少量沉淀物残留于培养皿上和/或溶液中是造成沉淀物收集不完全（或重量数据不准确）的主要原因。文章的实验结果对于利用气体扩散法研究碳酸钙仿生合成具有一定的借鉴意义。 相似文献
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微生物诱导碳酸钙沉积（MICP）作用是一种新型的土体改良技术。钙源作为MICP反应中重要的反应物,对微生物诱导碳酸钙沉积的效果有重要的影响。目前应用最广泛的钙源——氯化钙（CaCl2）,具有成本高,环境污染性大的缺点。为此,文章提出利用石灰石粉提取钙源,通过在石灰石粉中加入乙酸溶液,释放钙离子用于微生物固化土体。通过开展无侧限抗压强度试验以及微观结构的扫描电镜观测、碳酸钙含量测定等分析,验证利用石灰石粉提取的钙源用于微生物诱导碳酸钙沉积作用固化土体的可行性,同时与醋酸钙和氯化钙固化砂柱进行了对比分析。研究结果表明：（1）石灰石粉用于微生物固化土体具有可行性,固化后砂柱的强度和碳酸钙含量较高,结构完整性高;（2）不同钙源固化砂柱的力学特性不同但均呈典型的脆性破坏模式,其中醋酸钙固化砂柱的无侧限抗压强度略高于石灰石钙源固化砂柱,氯化钙固化砂柱的无侧限抗压强度则远低于前两者且表面更加粗糙,孔隙更多,破坏后的完整性更低;（3）不同钙源固化砂柱的碳酸钙含量不同。醋酸钙和石灰石钙源固化砂柱的碳酸钙含量相近,而氯化钙固化砂柱中碳酸钙含量较低。不同钙源固化砂柱的碳酸钙含量和无侧限抗压强度基本呈正相关关系;（4）醋酸钙和石灰石钙源固化砂柱中砂土颗粒的表面和接触点间均沉积大量碳酸钙,碳酸钙晶体主要为薄片状堆叠的方解石。氯化钙固化砂柱中碳酸钙沉积量低于前两者,碳酸钙晶体主要为六面体状的方解石;（5）不同钙源主要通过影响微生物成矿过程的晶型、晶貌、晶体含量、晶体分布及胶结特征来改变固化效果。 相似文献
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Processes of carbonate precipitation in modern microbial mats 总被引：20，自引：0，他引：20
Christophe Dupraz R. Pamela Reid Olivier Braissant Alan W. Decho R. Sean Norman Pieter T. Visscher 《Earth》2009,96(3):141-162
Microbial mats are ecosystems that arguably greatly affected the conditions of the biosphere on Earth through geological time. These laminated organosedimentary systems, which date back to > 3.4 Ga bp, are characterized by high metabolic rates, and coupled to this, rapid cycling of major elements on very small (mm-µm) scales. The activity of the mat communities has changed Earth's redox conditions (i.e. oxidation state) through oxygen and hydrogen production. Interpretation of fossil microbial mats and their potential role in alteration of the Earth's geochemical environment is challenging because these mats are generally not well preserved.Preservation of microbial mats in the fossil record can be enhanced through carbonate precipitation, resulting in the formation of lithified mats, or microbialites. Several types of microbially-mediated mineralization can be distinguished, including biologically-induced and biologically influenced mineralization. Biologically-induced mineralization results from the interaction between biological activity and the environment. Biologically-influenced mineralization is defined as passive mineralization of organic matter (biogenic or abiogenic in origin), whose properties influence crystal morphology and composition. We propose to use the term organomineralization sensu lato as an umbrella term encompassing biologically influenced and biologically induced mineralization. Key components of organomineralization sensu lato are the “alkalinity” engine (microbial metabolism and environmental conditions impacting the calcium carbonate saturation index) and an organic matrix comprised of extracellular polymeric substances (EPS), which may provide a template for carbonate nucleation. Here we review the specific role of microbes and the EPS matrix in various mineralization processes and discuss examples of modern aquatic (freshwater, marine and hypersaline) and terrestrial microbialites. 相似文献
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《Geochimica et cosmochimica acta》1999,63(13-14):1955-1967
The investigation of the Cu2+ uptake by the calcium carbonate minerals vaterite and calcite with continuous wave and pulse electron paramagnetic resonance (EPR) yields information on a molecular scale about the relevant complexation reactions at the mineral–water interface. The structural assignment is based on changes in the coordination geometry of the copper complexes. Magnetic interactions of the unpaired Cu2+ electron with nuclei of 13C-labeled carbonate ligands and protons from water or hydroxyl ligands in the first and second coordination spheres of the cation are detected by pulse EPR techniques. Our results show that the Cu2+ ions are rapidly dehydrated upon adsorption on the mineral surface. The strong surface binding is due to monodentate coordination to three or four carbonate surface ions, comparable to chelate complexation in solution. The formation of square-planar or square-pyramidal copper complexes at exposed surface sites like kinks and steps yields a convincing explanation for the inhibition of calcium carbonate growth and dissolution. Upon recrystallization the Cu2+ ions are integrated into the calcite lattice where they exhibit a dynamic Jahn–Teller effect. The resulting local lattice distortions are expected to destabilize the CuxCa(1−x)CO3(s) solid solution. Our results support the concept of a dynamic calcium carbonate surface, covered by a thin, structured surface layer. The detailed structural information obtained for Cu2+ provides a better understanding of the interaction of other metal ions with calcium carbonate minerals. 相似文献
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针对煤矿水文地质勘探过程中存在的水文地球化学异常问题,以蒙陕矿区侏罗系含水层为研究对象,开展了水化学异常原因分析和判别标准构建,结果表明:勘探过程中以"水清沙净"为判别洗井完成的依据不充分,水泥浆残留是造成pH升高、矿化度降低等水化学异常的主要因素,因此结合蒙陕矿区深埋型煤田水文补堪和工作面探放水等工作成果,建立了由pH、矿化度（TDS）、HCO3-、SO42-等水质指标组成的"五要素"判别标准,对巴拉素井田水文补堪过程中采集的36组水样进行判别,可以迅速判断出存在水化学异常的8组水样。剔除水化学特征异常的水样点后,可以很清晰地建立巴拉素井田各含水层的水化学特征,第四系水化学特征与地表水比较接近,表现为低矿化度、弱碱性、重碳酸钙型水;白垩系洛河组含水层与第四系水力联系密切,但埋深有所增加,导致一定量Na+离子溶入,水化学特征演化为重碳酸钙钠型;安定组为区域性较稳定隔水层,导致直罗组和延安组含水层以侧向补给为主,地下水循环交替时间较长,形成了深部滞留特征的高矿化度（>2 500 mg/L）硫酸钠型地下水。 相似文献
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CO_2流体与储层砂岩相互作用机理实验 总被引：1，自引：0，他引：1
储存于地下岩层中的CO2与矿物发生化学反应导致次生碳酸盐矿物的沉淀,CO2将以碳酸盐矿物的形式长时间地固结在储层岩石中,从而有效减少CO2向大气中的排放。通过对不同温度下CO2-H2O-砂岩相互作用机理的研究,以及反应后样品的扫描电镜观察、质量损失量和剩余反应液中总矿化度变化的分析发现:砂岩样品的溶蚀程度随温度的升高而逐渐增强;100℃和175℃时样品表面分别有方解石和白云石生成,250℃时新生成的矿物因温度过高而溶解。这表明CO2能够以碳酸盐矿物的形式固定在矿物中,175℃为本实验所证明较适合的贮存温度。 相似文献
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Mass occurrence of benthic coccoid cyanobacteria and their role in the production of Neoarchean carbonates of South Africa 总被引：1，自引：0，他引：1
Jzef Kazmierczak Wladyslaw Altermann Barbara Kremer Stephan Kempe Patrick G. Eriksson 《Precambrian Research》2009,173(1-4):79
The sparse Archean fossil record is based almost entirely on carbonaceous remnants of microorganisms cellularly preserved due to their early post-mortem silicification. Hitherto as an exception, sedimentary carbonate rocks from the Neoarchean Nauga Formation of South Africa contain calcified microbial mats composed of microbiota closely resembling modern benthic colonial cyanobacteria (Chroococcales and Pleurocapsales). Their remains, visible under the scanning electron microscope (SEM) after etching of polished rock samples, comprise capsular envelopes, mucilage sheaths, and groups of cells mineralized by calcium carbonate with an admixture of Al–K–Mg–Fe silicates. The capsular organization of the mucilaginous sheaths surrounding individual cells and cell clusters forming colonies and the mode of mineralization are the characteristic common features of the Neoarchean microbiota described and their modern analogues. The new findings indicate massive production of calcium carbonates by benthic coccoid cyanobacteria in the Neoarchean, and offer a solution to the problem of the origin of Archean carbonate platforms, stromatolites and microbial reefs. 相似文献
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六苴铜矿床是典型的陆相红层盆地砂岩型铜矿床, 具有明显的浅紫过渡带控矿与金属矿物分带特征, 砂岩粒间孔隙为金属矿物主要赋存空间。通过对赋矿砂岩层各岩性段的碎屑含量、颗粒分选性、胶结物特征、孔隙类型及孔隙度、渗透率等的统计与分析, 结果表明, 上白垩统马头山组六苴下亚段(K1ml1)的中细粒长石石英砂岩具有高碎屑含量、低分选系数、高孔渗系数等特征, 为有效的流体迁移通道。K1ml1砂岩层局部含丰富的有机质, 在中成岩阶段可演化为烃源岩, 形成富有机质的酸性-还原流体。该流体与碱性-氧化流体在砂岩透水通道中形成稳定对流, 在砂岩中可形成由紫到浅的铁质、钙镁质、钙硅质、硅质胶结的胶结物分带。在水-岩相互作用中, 酸性-还原流体起溶解砂岩早期的铁质、泥晶碳酸盐胶结物及还原硫酸盐的作用, 由此形成粒间孔隙并提供还原硫, 从而为矿质沉淀提供空间和硫源;碱性-氧化流体则提供铜离子并控制金属硫化物、碳酸盐胶结物的沉淀。生烃作用减弱时, 碱性-氧化流体越过稳定对流的平衡面, 使硅质胶结的浅色砂岩溶蚀, 形成溶蚀孔洞, 进一步提供容矿空间, 并导致金属矿物发生交代作用。砂岩各成岩阶段的水-岩相互作用是控制孔隙和胶结物生成及矿质沉淀的主要因素。 相似文献