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淡水文石珍珠可溶性有机质对CaCO3结晶的影响 总被引：1，自引：0，他引：1
以浙江诸暨淡水文石珍珠为实验原料,提取文石珍珠中的两种基质蛋白--酸可溶蛋白(ASM)和水可溶有蛋白(WSM),并分别将其制备成一系列不同浓度的基质蛋白溶液.利用上述两种不同浓度的可溶性有机基质溶液采用扩散法开展了碳酸钙的体外模拟矿化实验,探讨两种可溶性有机质的浓度在控制CaCO3结晶方面的作用.通过扫描电子显微镜及显微共聚焦拉曼光谱等方法对体外模拟矿化结果进行了观察和分析.结果表明,酸可溶蛋白对碳酸钙晶体的形貌和尺寸具有明显的调控作用,而对晶型无影响,不同浓度的酸可溶蛋白对碳酸钙晶体形貌影响差别不大,对尺寸的影响略有不同;水可溶蛋白对碳酸钙晶体的晶型、形貌及尺寸均有显著影响.不同浓度的水可溶蛋白对碳酸钙晶体的形貌和尺寸影响较大,对晶型有一定的调控作用. 相似文献
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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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董发勤 陈禹衡 代群威 郑飞 刘明学 蒋忠诚 张强 李博文 Alper Bab Mike O''Driscoll Andelka Plenkovic-Moraj 《中国岩溶》2021,40(1):34-43
本文总结了钙华体次生有机体系中生物群落特征和界面结晶行为,根据生物在碳酸盐沉积中的角色,将钙华体中次生有机体系的界面结晶矿化类型分为生物控制矿化沉积和生物诱导矿化沉积。分述了碳酸钙沉积矿化相关的五种生物代谢活动,讨论了生物胞外聚合物（EPS）对碳酸钙矿物晶型和形貌的影响。针对目前钙华研究中存在的问题,今后应深入研究生物体主要构成元素、生物小分子和生物体内部组织在钙华形成或退化中的作用,进一步厘清钙华体与次生有机体系的多界面溶化方式,为钙华保护修复及钙华退化治理措施提供科学依据。 相似文献
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文章通过对醇类物质参与下的碳酸钙成核过程进行研究,探讨生物流体中常见的羟基对矿物物相以及界面能的影响。研究结果表明多羟基醇有利于亚稳定球文石的形成,醇的加入会增加方解石和球文石的界面能,醇的羟基定向吸附造成的吸附位密度降低是提升矿物界面能最可能的机制,而溶剂氢键数量决定了碳酸根的自由度,有利于对称度低且CO32 - 不平行的球文石形成。水和乙醇—水体系氢键作用弱,界面能低的方解石物相成为热力学优势物相。研究结果凸显了生物成矿流体受羟基影响强烈,通过控制流体中羟基物质含量,生物体可以完全掌控碳酸钙物相的形成部位,加深了对生物成因碳酸钙形成过程的理解。 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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自生泥晶,也称作原地微晶碳酸钙或原地灰泥以区分他生泥晶或异地泥晶,指的是通过无机和/或有机媒介过程作用在原地形成的泥晶碳酸钙。在前人的基础上,对自生泥晶概念的提出和发展进行了概括;对自生泥晶的矿物组成、显微结构、荧光和阴极发光特征进行了总结;对自生泥晶的形成过程和来源（包括生物矿化作用、有机矿化作用和无机沉淀三种方式）进行了探讨;对自生泥晶在不同沉积环境碳酸盐岩中的贡献及其地球化学指示进行了论述;对自生泥晶在地质历史时期的分布做了归纳;最后对自生泥晶的后续研究提出了一些展望。认为正确认识自生泥晶的性质,其形成过程和来源对碳酸盐岩的结构成因分类、地质历史时期生物礁丘的演化和地球化学指示、建筑工程和环境修复、探寻地外生命和油气地质等方面都将产生深远的影响。 相似文献
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从生物矿化作用衍生出的有机矿化作用：地球生物学框架下重要的研究主题 总被引：6，自引：0，他引：6
早期"生物矿化作用"的概念,被定义为生物形成矿物的作用,并进一步分为生物控制和生物诱导两大类型。这个宽泛的概念,被修订为生物以生命活型(living form)影响矿物物质的沉淀作用;相应地,"生物矿物"是在严格的生物控制下、从局部环境中选择性地吸收元素并融合成具有生物功能构造的矿物。"有机矿化作用",则被定义为"与那些无生命活力的有机物质相关联的矿物形成作用"。与生物矿化作用相对应,有机矿化作用的产物被定义为"有机矿物",用来指那些通过有机聚合物、生物的和(或)非生物的有机化合物所导致的矿物沉淀作用,但是,有机矿物并非活着的细胞所直接形成。有机矿物与生物矿物的重要区别是,有机矿物没有被融合成受到生物严格控制的功能性构造。生物学家和化学家将生物矿化作用作为关注"生命体系中复杂的化学过程"的研究主题,超越了地质学范畴并使生物矿化作用的研究成为多学科关注的迷人领域,也大大促进了有机矿化作用的研究;考虑到有机矿物是沉积岩的重要组成,而且与生物的出现同步,还是潜在性的地外生命的遗迹,因此,从生物矿化作用衍生出的有机矿化作用的研究,自然就成为与生物矿化作用存在紧密关联的、地球生物学框架下又一个重要的研究主题 相似文献
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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. 相似文献
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碳酸盐生物沉积作用的研究现状与展望 总被引：6，自引：2，他引：4
碳酸盐矿物是地球上最丰富的矿物之一,碳酸盐沉积在许多地质过程中起着非常重要的作用.生物沉积碳酸盐的现象在自然界普遍存在,其中又以生物沉积碳酸钙(CaCO3)为主.生物从周围环境中选择性地吸取元素,在严格的生物控制下,组装成功能化的碳酸盐结构;生物也可以通过改变周围的环境诱导碳酸盐的沉积或自身参与碳酸盐的沉积.不同生物对碳酸盐沉积的作用扣机理不同,综述了海洋动植物、藻类生物、菌类生物对碳酸盐的沉积作用及其机理以及实验室模拟调控CaCO3生物矿化方面的一些研究成果和研究现状,提出未来亟待解决的一些重要问题,并指出生物沉积碳酸盐研究所具有的巨大应用前景. 相似文献
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柠檬酸对黄龙碳酸钙矿化影响的模拟实验研究 总被引：2，自引：0，他引：2
为探索生物因素在黄龙钙华沉积过程中的作用及参与程度,本研究以黄龙水体中2株嗜冷细菌胞外特征有机酸组分——柠檬酸为研究对象,通过模拟黄龙常年水温和p H值,结合碳酸钙晶体晶型和形貌,探讨柠檬酸钙化体系中的钙化过程及柠檬酸对碳酸钙晶型和形貌的影响。结果表明:1柠檬酸浓度高、p H值低和温度低都会一定程度地抑制碳酸钙沉积;2柠檬酸浓度(20、40、80、160mg/L)对碳酸钙晶型影响不大,主要合成方解石型碳酸钙,但随着浓度的增加,伴随有花瓣状形貌的生成;3随着p H值的增大,棱柱体形貌转变为边缘较为圆滑的椭球体。综上可见,柠檬酸对碳酸钙的钙化速率、晶型和形貌具有一定的影响和调控作用,其结果可为黄龙钙华生物成因的探究提供理论基础。 相似文献
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生物成因矿物的形成过程通常是通过先沉积非晶前驱体,进而转变形成某一种结晶相的途径来实现的。对生物成因
碳酸钙而言,普遍认为其非晶的前驱体相是在生物有机大分子和无机离子共同作用下形成的。在阴离子柠檬酸根存在的情
况下,仿生合成了非晶碳酸钙（Amorphous calcium carbonate,ACC）,运用场发射扫描电子显微镜（FESEM）、X-射线衍射（XRD）、
傅里叶红外光谱（FTIR）和热重-差热分析（TG-DTA）等实验手段进行了分析并观测了非晶碳酸钙后续转变。结果显示,
多羧基的阴离子能够诱导形成非晶碳酸钙,并且这些非晶碳酸钙具有与生物成因非晶碳酸钙类似的组成。这可能指示与生
物矿化相关的生物大分子,特别是一些富含极性羧基大分子能够诱导碳酸钙矿物非晶态前驱体相的形成,同时也能暂时稳
定这些非晶前驱体相。 相似文献
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文石-水体系氧同位素分馏系数的低温实验研究 总被引：3，自引：0，他引：3
采用缓慢分解法和“两步法”的附晶生长法,在低温(0℃～70℃)下实验合成纯文石型碳酸 钙矿物,以XRD和SEM技术对合成矿物的相组成和形貌进行了鉴定。将XRD与SEM及氧同位素分 析技术相结合,研究了文石的生成速率与氧同位素分馏之间关系。对0℃、25℃和50℃条件 下采用缓慢分解法合成的文石进行SEM观察发现,随着温度升高,矿物生成速率加快,氧同 位素分馏逐渐趋于不平衡,导致50℃条件下获得的文石-水体系氧同位素分馏是一种不平衡 分馏,而0℃和25℃条件下获得的低值代表平衡分馏。将0℃和25℃以下采用缓慢分解法获得 的文石-水体系分馏低值与采用“两步法”的附晶生长法在50℃和70℃条件下获得的文石- 水体系平衡分馏数据相结合,得到0℃～70℃范围内文石-水体系氧同位素平衡分馏方程为 ：103lnα=20.41×103T－41.42。这个实验结果不仅与增量方法理论计算结 果一致,而且与前人低温实验获得的文石或文石与方解石混合相碳酸钙-水体系,以及生物 成因文石-水体系的氧同位素分馏结果相近。这是首次根据实验确定的无机成因文石-水体 系热力学平衡氧同位素分馏系数,因此对于无机成因文石在古沉积环境和古气候研究中的应 用具有重要参考价值。 相似文献
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论洞穴石笋结构构造转变 总被引：4，自引：1，他引：3
大量大型石笋纵剖面研究表明,石笋矿物组成有方解石、文石、文石(方解石)-方解石(文石)三种类型,三类的结构、纹(微)层和放射状构造、结构构造转变等特征类同,并存在于碳酸盐沉积石笋生长的全过程,但文石笋的细微粒针(柱)状(微粒)结构、放射状、纹(微)层构造更显著.石笋结构构造转变的主要表现是:文石转变成方解石;文石、方解石次生增大,呈现不断晶化的成晶过程.文石转变为方解石,常保留文石的针状、针柱状结构和柱状聚晶体,呈文石假象,文石次生加大仍保存其结构构造和聚晶;方解石次生增大,常保存其粒状、菱面体、偏三角面体、聚片双晶和柱状、板状聚晶.石笋结构构造转变及其晶化强度,受控于洞穴温度、湿度、滴水和凝结水对石笋的渗透、淋漓,主要受石笋含水度大的制约.组成石笋的碳酸盐沉积、组合、结晶、晶化次生增大等,结构构造的形成及其弱、中、强转变,都在常(低)温常(低)压的洞穴气候环境中进行,是自调整作用的沉积、成晶、成岩晶化过程,没有外来物质加入,因而不影响同位素分馏和古气候环境记录.石笋结构构造转变研究,对古气候环境重建与生态修复、成晶成矿理论和实践、同位素测年校正和运用都有重要意义. 相似文献
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石笋是古气候重建的重要地质载体,文石与方解石是石笋碳酸钙晶体的常见矿物形态。根据现代洞穴监测数据分析洞穴新生碳酸钙沉积物 (Active Speleothem: AS)的矿物形态的研究较少。本文在重庆武隆芙蓉洞三个滴水点 (MP2、MP5、MP9)下放置玻璃片,收集新生碳酸钙沉积物和滴水样品,监测新生碳酸钙沉积物矿物形态、滴水的Mg/Ca比值、pH、滴率和洞穴环境等指标,分析玻璃片正面和反面新生碳酸钙沉积物的δ18O、δ13C和Mg/Ca比值。研究发现:(1) MP2滴水点下的玻璃片正反面新生碳酸钙沉积物的矿物形态均为方解石;MP5和MP9滴水点的正面沉积方解石和文石-方解石混合两种情况,反面沉积文石-方解石,且反面文石多于正面。 (2) MP2滴水Mg/Ca比值小于MP5和MP9,说明滴水Mg/Ca比值是影响新生碳酸钙沉积物矿物形态的重要因素;而滴水pH值对AS矿物形态的影响在不同滴水点有差异。(3) 不论是玻璃片正面还是反面,文石-方解石混合的新生碳酸钙沉积物δ18O和δ13C比以方解石为主的沉积物偏正,说明AS矿物形态的变化会导致δ18O和δ13C发生变化。通过在芙蓉洞的系统监测和分析,发现新生碳酸钙沉积物的矿物形态与地表环境、洞穴上部岩溶水文地质条件密切相关,并验证了洞穴新生碳酸钙沉积物的矿物形态对石笋δ18O和δ13C具有重要影响。 相似文献
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生命活动中矿化作用的环境响应机制研究 总被引：2，自引：1，他引：1
生物矿化作用及其环境响应机制的研究,关键在于研究生命活动制约矿物形成、分解的机理及其环境响应机制,其内容主要包括生物矿化作用的机理、生物矿化作用的环境效应、生物矿化作用的调控理论和方法。可实现的研究目标是从多学科角度发展生物矿化作用的理论,阐明自然界中矿物－生物－重金属/POPs －水之间的相互作用机理与环境响应机制。有望揭示微生物控制重金属矿化的微观机制,提出微生物治理重金属污染原理;揭示半导体矿物－微生物协同作用降解POPs 机制,发展三元体系研究方法;揭示微生物促进多金属矿山硫化物分解机制,提出微生物分解矿物对生态环境影响的调控方法等。以促进地质生物学前沿交叉学科发展,形成未来环境污染防治重大新技术的科学基础。 相似文献
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本文通过“一步法”和“两步法”的“附晶生长法”分别合成了碳酸钙矿物，对其进行了同质多象转变过程中的氧同位素分馏行为的研究。同时通过真空条件下的同质多象转变实验，对文石和方解石的酸分馏系数的差异进行了实验验证。结果发现：①在50℃和70℃下，如果文石与水之间的氧同位素分馏未达到平衡，由母体文石经过同质多象转变生成的次生方解石完全继承的母体矿物的氧同位素组成。如果文石与水之间的氧同位素分馏达到平衡，由互过同质多象转变生成的次生方解石部分继承母体文石的氧同位素组成，并且次生方解石相对于母体文石富集^18O。②在0℃和25℃下，“一步法”的“附晶生长法”的实验结果表明，由六方方解石经过同质多象转变生成的次生方解石也完全继承母体矿物的氧同位素组成，并且在该温度下，矿物与水之间的氧同位素分馏与温度无关。 相似文献