黄海透光层悬浮半导体矿物组成及其促进微生物胞外电子传递过程初探     

刘佳  孙元  任桂平  鲁安怀  李艳  丁竑瑞 《岩石矿物学杂志》2020,39(1):96-104

在地球上最为活跃的海洋透光层体系中,矿物-微生物交互作用的形式十分丰富。系统采集了黄海近海透光层水体样品,测试分析发现其中分布大量悬浮半导体矿物及微生物群落。通过电感耦合等离子质谱仪(ICP-MS)、环境扫描电子显微镜(ESEM)及配有的EDX能谱仪,从宏观到微区对悬浮颗粒矿物的化学元素组成进行了测试分析,发现其主要矿物组成元素为Si、O、Na、K、Ca、Al等,且含有较高含量的Mn、Fe、Ti等金属元素;通过X射线衍射光谱(XRD)、拉曼光谱(Raman)测试从整体到局部分析悬浮颗粒矿物的物相组成,发现其主要组成矿物为石英、钠长石、方解石、云母和绿泥石等,还有锐钛矿、金红石、板钛矿、针铁矿等铁、钛金属氧化物半导体矿物。通过16S rRNA高通量测序分析海水中主要微生物群落为Proteobacteria、Actinobacteria、Bacteroidetes、Planctomycetes、Woeseia、Fluviicola等,并通过构建双室反应体系对海水微生物与悬浮矿物间氧化还原作用及胞外电子传递过程进行了表征,结果显示增加海水悬浮矿物作为电子受体后,体系开路电压由330. 80 mV提升至426. 59 mV,提升比率达130%,最大输出功率由8. 376 9 mW/m^2提升至12. 096 8 mW/m^2,为原体系的1. 44倍。实验研究表明,海水透光层悬浮矿物能有效参与并促进微生物胞外电子传递过程,为后续深入研究基于电子能量传递利用的半导体矿物-微生物协同作用以及元素循环调控机制奠定初步基础。  相似文献   

南海北部西沙海槽沉积物管状黄铁矿特征及其形成机理^*          下载免费PDF全文

石思思  吴朝东  梁金强  王熠哲  叶云涛  方允鑫  马健  翟俪娜 《古地理学报》2020,22(1):175-192

南海北部西沙海槽S1站位的岩心柱沉积物中广泛发育自生矿物黄铁矿,其形态以管状为主,且具有内部中空的圈层结构。使用扫描电镜、电子探针、LA-ICP-MS、SIMS等测试方法研究了管状黄铁矿的形态及圈层结构,结果显示: (1)管状黄铁矿发育内部中空的圈层结构,其中内圈层(I_py)由莓球状黄铁矿呈五角十二面体紧密堆积组成,外圈层(O_py)由晶形较好晶粒较大的八面体黄铁矿组成,并混有沉积碎屑及钙质生物壳体;(2)内圈层和外圈层分别呈现出贫S富Fe和富S贫Fe的特征,其成因是甲烷渗漏造成的局部还原环境使得As进入黄铁矿中导致晶格空缺或被扭曲,从而促进Ni、Co、Cu、Zn、Pb等微量元素的掺入;(3)内圈层、外圈层发生了明显的硫同位素分馏现象,内圈层中 δ³⁴S 平均为-37.8‰,外圈层中 δ³⁴S 平均为-29.3‰。研究认为,管状黄铁矿作为曾经甲烷渗漏的通道,其生长机制可分为3个阶段: (1)气水通道形成阶段: 向上运移的甲烷流体在沉积物孔隙中逐渐形成气水通道;(2)外圈层形成阶段: 当向上运移的甲烷与硫酸盐发生甲烷厌氧氧化时,逐渐形成晶体较大、晶形较好的八面体黄铁矿外圈层;(3)内圈层形成阶段: 随着甲烷浓度逐渐降低,在气水通道中的微生物作用下,剩余甲烷与向下运移的硫酸盐继续反应形成莓球状黄铁矿内圈层。因此,南海北部的泥岩中大量发育的管状黄铁矿常常与地层中甲烷水合物的存在有关。  相似文献   

大氧化事件在山西滹沱群中的记录:碳酸盐岩碳同位素资料分析   总被引：1，自引：1，他引：0  

陈威宇  陈衍景 《岩石学报》2018,34(12):3709-3720

古元古代早期爆发了全球性大氧化事件（GOE）,诱发了休伦冰川事件（Huronian Glaciation Event,HGE）和2.3~2.06Ga的拉玛岗地-瓦图里碳酸盐碳同位素正漂移事件（Lomagundi-Jatuli Event,LJE）。滹沱群是华北克拉通最具代表性的古元古代沉积地层,变质程度最低,地层学研究程度高,是探索GOE以及HGE和LJE的理想研究对象。通过总结和分析滹沱群碳酸盐岩碳同位素研究结果,我们发现：（1）滹沱群主体未显示δ¹³C_carb正漂移现象,但下部大石岭组有高达3.5‰的δ¹³C_carb正异常;（2）显示δ¹³C_carb正异常的大石岭组可能形成于2.08Ga之前,未显示δ¹³C_carb正异常的东冶亚群可能形成于2.06Ga之后;（3）五台地区记录休伦冰川事件的冰碛岩应发育在大石岭组之下,即四集庄组砾岩。总之,滹沱群形成于2.3Ga之后,下部豆村亚群沉积于HGE或LJE期间,可能保留了更显著的δ¹³C_carb正漂移信息及冰川沉积记录,中部的东冶亚群沉积于LJE之后,不存在δ¹³C_carb正漂移。  相似文献   

俯冲带碳酸盐化对深部碳循环的启示:以中国西南天山碳酸盐化云母片岩为例   总被引：1，自引：1，他引：0  

彭卫刚  张立飞  申婷婷  胡晗 《岩石学报》2018,34(4):1204-1218

俯冲带可将地球表层碳输送至深部地幔,同时也记录着俯冲板片来源碳质流体的迁移沉淀机制,对地球深部碳循环具有重大影响。近年来,俯冲带脱碳机制的研究表明流体溶解脱碳作用是冷的大洋俯冲板片释放COH流体的重要方式,而上覆板块(尤其地幔楔)则被认为是缓冲这些COH流体的重要场所,甚至是俯冲带CO_2的唯一"归宿"。事实上,俯冲带岩石本身的固碳能力却受到了忽视,而对俯冲带岩石捕获和固存CO_2(carbon capture and storage,CCS)能力的评估对全球碳通量的估算尤为重要。本文以中国西南天山高压-超高压变质带中碳酸盐化云母片岩为例,探讨俯冲带岩石的碳酸盐化对深部碳循环的影响。西南天山长阿吾子一带的碳酸盐化云母片岩记录了俯冲板片起源的碳质流体对俯冲带云母片岩的交代作用,地球化学特征表明蛇纹岩释放的富水流体溶解俯冲洋壳中的碳酸盐可能是产生COH流体的重要机制。基于碳质流体对多硅白云母(Si(a.p.f.u.)=3.58～3.73)的交代及相对高压的碳酸盐矿物(主要为白云石和菱镁矿)与金红石的共生,结合区域上碳酸盐化云母片岩与高压碳酸盐化蛇纹岩(HP-ophidolomite)的伴生,我们认为云母片岩的碳酸盐化作用可能发生在俯冲板片峰期稍后的高压折返阶段。俯冲带云母片岩的固碳作用表明除了上覆板块,俯冲带岩石本身对于碳质流体也具有很好的吸收能力。初步估算表明俯冲带云母片岩的碳酸盐化每年可固存至少2.46～6.68Mt/yr,约占俯冲板片每年进碳量的4%～17%。  相似文献   

北祁连塞浦路斯型硫化物成矿构造环境研究──与现代劳海盆对比     

范庆凯 《地质与勘探》2018,54(1):9-19

北祁连塞浦路斯型硫化物矿床形成于中-晚奥陶世弧后蛇绿岩的上部,成矿作用与区内火山活动、张性断裂活动和构造运动相关,热液循环通道主要有火山裂隙系统和熔岩冷却裂隙等,成矿位置与循环通道一致。区域性大断裂是深部高温热液的主要通道,且东段矿化剂S的来源较西段更深,指示更大的断裂延展深度。北祁连塞浦路斯型硫化物矿床的成矿作用可分为两个阶段,分别由火山活动和构造运动主导成矿,并对应北祁连弧后区东段和西段的塞浦路斯型矿床。劳海盆中南部的扩张历史表现为由北向南逐渐开裂,北祁连弧后区蛇绿岩的年龄变化则指示自西向东的开裂过程。劳海盆南部热液区仍处于裂谷环境,具黑矿型矿床的特点,向北逐渐向塞浦路斯型过渡;北祁连弧后区虽以发育塞浦路斯型矿床为特征,但其东段邻近弧后区仍发育大量同时期的黑矿型矿床,表明了东段奥陶纪裂谷的发育。另外,Ba/Nb等比值指示劳海盆由南向北受俯冲消减的影响逐渐减小,北祁连弧后区则同现代劳海盆一样,且东段受俯冲消减作用的影响较西段更为明显,表明开裂时间越早,受俯冲消减的影响越小,反之则受俯冲消减的影响越大。这些都证明了劳海盆与北祁连弧后区的相似性。  相似文献   

胶北荆山群张舍石墨矿碳同位素特征及其地质意义   总被引：2，自引：0，他引：2  

李凯月  陈衍景  佘振兵  汤好书  陈威宇 《地学前缘》2018,(5)

中国的石墨矿床广泛发育于华北克拉通周边的孔兹岩系内,其碳质具有多来源特征,碳质的大量沉积集聚对古环境具有指示意义。文中总结前人同位素年代数据,将荆山群的形成时代限定在2.1~1.9Ga,同时报道了胶北张舍矿区荆山群陡崖组石墨矿床的12件岩石样品主量元素数据、10件石墨δ~(13)C_(grap)数据、4件透辉石大理岩δ~(13)C_(carb)与δ~(18)O_(carb)数据和15个石墨晶体的拉曼光谱数据。8件片麻岩样品的δ~(13)C_(grap)为-21.7‰~-18.6‰,平均值(-20.5±0.9)‰,2件透辉石大理岩样品δ~(13)C_(grap)分别为-16.3‰和-19.3‰,均略高于全球有机质平均水平((-26±7)‰),4件透辉石大理岩样品的δ~(13)C_(carb)和δ~(18)O_(carb)值分别为-8.9‰~0.2‰和12.5‰~16.6‰。拉曼光谱谱峰数据计算出石墨经历的最高温度为700～800℃。碳同位素数据显示石墨碳质来源以有机质为主,主要为生物成因,并与无机碳混合,产生了均一化,导致碳同位素变重。高温变质作用以及流体的影响是石墨碳发生均一化的重要因素。古元古代生物成因石墨矿床的大量产出,伴随同时代的叠层石爆发、磷块岩沉积、海洋碳循环扰动等现象,指示了古元古代晚期具有很高的生物产率,并发生大规模的有机质埋藏。  相似文献   

西天山小于赞金矿成矿流体、成矿年代学特征及其地质意义     

于杰  李诺  张博  疏孙平  陈衍景 《地学前缘》2018,(5)

小于赞金矿床是产于新疆西天山也列莫顿盆地的浅成低温热液型金矿床,赋存于晚古生代大哈拉军山组火山岩中。矿石类型主要为蚀变岩型和石英脉型,主要发育硅化、黄铁绢英岩化、伊利石化、青磐岩化蚀变。流体成矿过程可分为3个阶段,分别为石英-黄铁矿、石英-玉髓-黄铁矿和石英-方解石-黄铁矿阶段。小于赞金矿床流体包裹体类型单一,主要为水溶液包裹体,可分为纯液相水溶液包裹体(PL类)、富液相水溶液包裹体(L类)和富气相水溶液包裹体(V类)。石英-黄铁矿阶段包裹体均一温度集中于130～190℃,盐度w(NaCleqv.)为0.2%～8.0%;石英-玉髓-黄铁矿阶段均一温度介于115～161℃,盐度w(NaCleqv.)为0.7%～3.4%;石英-方解石-黄铁矿阶段均一温度介于110～138℃,盐度w(NaCleqv.)为0.2%～3.4%。鉴于赋矿角砾凝灰岩的锆石U-Pb年龄为(353.8±1.8)Ma,且被下石炭统阿恰勒河组不整合覆盖,故可将小于赞金矿床的成矿时代限定在(353.8±1.8)Ma至早石炭世维宪期。锆石εHf(t)变化范围为+4.1～+8.4,平均值+6.1,两阶段Hf模式年龄tDM2变化范围为822～1 095 Ma,指示该区岩浆演化过程中有少量地幔物质的加入。综合考量矿床地质特征、流体包裹体特征和成矿时代,认为小于赞矿床为早石炭世低硫型浅成低温热液型金矿。  相似文献   

黑龙江省三矿沟夕卡岩型铁铜矿床矿物学特征及成矿物理化学条件   总被引：1，自引：0，他引：1  

邓轲  陈衍景  张成  许强伟  朱雪峰 《地学前缘》2018,(5)

黑龙江三矿沟铁铜矿床位于大兴安岭北段多宝山矿集区,矿体产于燕山期侵入岩与奥陶系多宝山组大理岩接触带的夕卡岩内。根据矿物共生组合及交代关系,确定热液成矿过程包括夕卡岩阶段、退夕卡岩阶段和石英-硫化物阶段。铁矿化主要发生在退夕卡岩阶段,形成磁铁矿、镜铁矿等铁氧化物,呈浸染状、条带状、块状产于钙铁榴石夕卡岩中。铜矿化主要发生在石英-硫化物阶段,形成黄铜矿、斑铜矿等硫化物,交代早期矿物。电子探针分析等研究表明,三矿沟铁铜矿床发育钙质夕卡岩矿物组合,其石榴子石主要为钙铝榴石和钙铁榴石,辉石为透辉石-钙铁辉石系列,角闪石属于钙角闪石系列,绿泥石属于I型三八面体富铁绿泥石。石榴子石有3种类型:早期自形粗粒的钙铝榴石(Grt-Ia)和钙铁榴石(Grt-Ib),以及晚期呈脉状产出的钙铁榴石(Grt-Ⅱ)。夕卡岩阶段成矿流体具有高温、弱酸性、高氧逸度的特征;退夕卡岩阶段流体温度降低,pH升高,形成大量铁氧化物;石英-硫化物阶段流体温度和氧逸度降低,金属硫化物沉淀。  相似文献   

东秦岭商丹地区富铷花岗伟晶岩脉矿化特征及其地质意义     

朱伟鹏  宋公社  许锋  杨文博  吴鹏 《地质科技情报》2022,41(3):54-67

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天山艾维尔沟地区侏罗系热历史演化及其地质意义     

张怀惠  张志诚  汤文豪  唐建洲 《大地构造与成矿学》2021,45(3):431-443

研究东天山和西天山过渡区域艾维尔沟地区的隆升剥露历史对于分析中新生代天山及其邻区的构造格局以及区域构造演化历史具有重要意义.本次研究通过对研究区出露的煤层(线)进行了镜质体反射率分析以及对应的顶板或底板的砂岩层进行了磷灰石裂变径迹系统分析,测试结果显示,研究区侏罗纪煤层镜质体反射率主要分布在0.79％～1.19％之间,相应的磷灰石裂变径迹年龄集中在79～129 Ma之间;热历史模拟表明,侏罗纪地层在早白垩世(130～100 Ma)达到最大埋深,并发生一次快速冷却事件,之后处于相对稳定期,新生代最终剥露到达地表.相比于西天山,艾维尔沟地区和东天山在早白垩世的隆升幅度大,使得天山东部发生强烈的构造运动,标志着早白垩世是东天山构造地貌形成关键时期.  相似文献