钙同位素在古海洋研究中的应用及进展

【意义】钙(Ca)是重要的造岩元素和生命必需元素,广泛参与地球表层物质循环过程,并记录着海洋环境及其演化。钙同位素在地球表层无机和有机作用过程中可发生不同程度的分馏,对于研究海洋钙循环和地球表层圈层相互作用具有重要价值。伴随着相关分析测试技术的进步,钙同位素日益成为重要的地球化学研究手段。鉴于钙同位素近年来在古海洋研究领域的广泛应用,有必要对其进行综述。【方法】以前人文献资料为基础,系统地介绍了钙同位素的基本原理、分馏机理、海洋钙循环及其同位素特征等方面的研究进展,进一步对其在碳酸盐岩成岩作用评估、深时海水钙同位素组成厘定、海洋钙循环重建等领域的应用进行了介绍和探讨,并对钙同位素在古海洋领域的发展方向进行了展望,以期促进深时钙循环研究。【结论和展望】钙同位素作为研究海洋钙循环的一把钥匙,日益成为一种重要的研究手段。目前,对钙同位素在不同矿物体系中的分馏机理已建立基础的认识,海洋钙源—汇通量及其钙同位素组成也得到初步的厘定。未来可进一步优化钙同位素分析测试方法,完善钙同位素分馏理论与深时海水钙同位素演化曲线,加强对古今海洋钙循环源—汇通量、钙同位素特征及其影响因素的多指标和定量化研究,提升对钙地球化学循环过程的认识。

华北地台串岭沟组砂脉中自生碳酸盐沉淀和自生黄铁矿——中元古代甲烷厌氧氧化的沉积证据

华北中元古界串岭沟组暗色页岩中普遍发育的砂脉构造被解释为气体逃逸形成的沉积构造。在砂脉和相邻围岩中发现有自生碳酸盐沉淀和自生黄铁矿。自生碳酸盐主要由白云石组成,表现为微晶质条带或隐晶质斑块状胶结物。微晶白云石条带多出现在有机质纹层密集发育的部位,沿微生物膜两侧发育;而隐晶质斑块多以胶结物形式充填粒间孔隙或沿砂脉外缘密集产出。围岩中共生草莓状黄铁矿,砂脉中有具环带黄铁矿。这种特殊的矿物组构以及富有机质沉积和丰富的微生物成因构造(MISS)均表明串岭沟组形成于缺氧环境。层面发育的气泡构造为砂脉的气体逃逸成因提供了支持,而自生碳酸盐和黄铁矿则是沉积浅层硫酸盐—甲烷转换带(SMTZ)甲烷厌氧氧化(AOM)和细菌硫酸盐还原(BSR)的产物;气体源于有机质的厌氧分解和甲烷菌活动。砂脉中发现有疑似微生物化石,围岩含古菌和硫细菌生物标志物,表明有发生AOM和BSR作用的条件。串岭沟组砂脉中识别的自生碳酸盐沉淀及其AOM成因对进一步认识中元古代古海洋与古气候条件具有重要意义。由于海洋的低硫酸盐浓度,SMTZ带很浅,海底沉积层的甲烷仅少量被AOM消耗;而大量甲烷进入大气必然导致中元古代强烈的温室气候效应。

华北中元古代陆表海氧化还原条件

文石海底沉淀是地球早期大气高CO2浓度、海洋贫氧条件下,CaCO3过饱和而直接沉淀于海底所形成的自生碳酸盐,可反映古海洋贫氧状态。对华北中元古界雾迷山组(ca1.50～1.45Ga)碳酸盐岩的研究发现:潮下带下部黑色纹层石由针状文石假晶等厚层与微生物席层交互堆叠而成;潮下带中部凝块石白云岩(A单元)主要由针状文石假晶形成的环带或扇状集合体包裹有机质团块所组成,少见碳酸盐微粒。潮下带上部—潮间带下部纹层白云岩(B单元)以自然沉淀的碳酸盐微粒为主,含少量等厚层和扇状、葡萄状文石假晶集合体,以及以孔洞充填形式产出的针状文石假晶。而潮坪成因的泥晶白云岩(C单元)则完全由含有石盐假晶和微生物席裂痕的泥晶质微晶白云岩组成,不含针状文石沉淀。对构成雾迷山组典型副层序基本单元的氧化还原敏感元素比值分析显示:由C单元至A单元,V/Th、Mo/Th、U/Th值逐渐增大,在A单元可能达贫氧富集程度。研究表明,在雾迷山组沉积期,华北陆表海潮下带中部及其以下可能长期处于贫氧状态,而潮下带上部则处于氧化状态,氧化—还原界面接近于正常浪基面底。这个认识对进一步了解中元古代海洋条件、生物与环境相互作用过程及烃源岩勘查具有重要意义。

中元古代微指状叠层石:超微组构和有机矿化过程

微指状叠层石(microdigitate stromatolites,以下简称MDS)是新太古代—中元古代一种重要的沉积构造。由于其内部以纤维状组构为重要特征,而缺乏直接的微生物化石证据,被认为代表特定海洋化学条件下形成的一种海底碳酸盐沉淀,属无机成因。本文对华北中元古代雾迷山组硅化MDS的显微组构研究发现,其柱体由亚毫米级浅色微亮晶纹层(平均厚约65μm)和暗色微晶纹层(平均厚约680μm)交互叠加而成。前者含较少细菌残余,重结晶显著;后者富含细菌残余、微晶多面体及微球粒,并进一步分为具密集连续次级微纹层的(平均厚约380μm)和具稀疏断续微纹层的(平均厚约300μm)两种暗纹层。这三种纹层在纵向上的规律性交互可能反映了季节性变化。毛发状垂向纤维贯穿于整个柱体,但在亮纹层内稀疏。这种纤维可能由垂向生长的丝状菌束(宽<10μm)矿化而成,有些由微球粒(粒径为10～30μm)定向富集构成。微球粒富含细菌残余、胞外聚合物(EPS)以及与之密切共生的纳米颗粒(粒径<45nm)。纳米颗粒可粘结形成亚μm级多面体,构成碳酸盐晶体生长的基点。包围微球粒的微亮晶环边和纤维组构间的微亮晶条带内少细菌残余,可能属微生物影响的矿化成因,而纤维体和微球粒则是微生物诱发矿化的结果。故中元古代MDS属微生物成因,它所展现的有机矿化过程可能也适用于更古老的叠层石。此外,MDS内有机矿物从纳米颗粒到微球粒的有序聚合可能代表了有机矿化的普遍过程,并可用作判定微生物成因碳酸盐岩的重要标识。

Mo-U共变作为古沉积环境氧化还原条件分析的重要指标——进展、问题与展望

由于氧化还原敏感金属元素(RSM)在氧化水体中化学性质保守,而在缺氧水体中还原活化并向沉积物中转移,因而黑色页岩中的RSM富集度被广泛用于古沉积环境和水体化学条件的研究。近年来不仅建立了判定海水氧化还原(redox)状态的定量指标体系,而且成功地将RSM用于盆地古水文条件重建和大气氧化水平分析,特别是Mo-U富集机理及其共变应用研究最为迅速。沉积物的Mo-U富集度主要受海水Mo-U浓度以及水体氧化还原状态和盆地水文特征的控制。U在Fe(Ⅲ)-Fe(Ⅱ)还原带活化并向沉积物中转移,而Mo仅当海水中含有H2S时才向沉积物富集,因而可据Mo和U富集度的差别区分水体缺氧与硫化特征。沉积物中Mo/TOC比可大致反映沉积水体中的Mo浓度,故可用于判定同时代不同古地理条件下沉积水体的局限程度。利用Mo-U的差异性富集机制还可区分弱氧化-缺氧-硫化水体特征,并判断是否存在Mo的颗粒传输。作者对Mo-U共变用于古沉积环境的氧化还原条件分析的进展、问题进行评述,并对可能的发展方向提出展望。

中元古代海绿石:前寒武纪海洋浅化变层深度的潜在指示矿物

显生宙的海绿石主要形成于具低沉积速率的外陆架至上斜坡深水环境,而前寒武纪海绿石则多见于具高沉积速率的浅水环境。为揭示导致这种明显差别的主要环境控制因素,本文对华北中元古代铁岭组叠层石礁内发育的海绿石进行了包括野外观察、岩相学和XRD、SEM、EDS、ICP-MS分析在内的综合研究。据海绿石的分布位置和基质孔隙度特征,本文将铁岭组自生海绿石分为3种类型:类型Ⅰ产于孔隙最发育的叠层石柱和微晶基质交接带,类型Ⅱ位于较少孔隙的基质中,类型Ⅲ常见于致密的叠层石柱体内。这三种类型的海绿石都具有高且稳定的K_2O含量(平均>8%),指示孔隙水具有高K^+离子浓度。从Ⅲ型至Ⅰ型海绿石,Fe_2O_3含量逐渐升高,而Al_2O_3含量逐渐降低,表明基质孔隙度对海绿石演化具有控制作用,海绿石的成熟度演化需要Fe的持续补充。由于叠层石碳酸盐岩明显缺乏陆源碎屑输入,因此Fe可能主要来自海水,要求存在很浅的Fe氧化还原界面,这也得到了碳酸盐岩中Ce异常证据的支持。我们认为多孔的基质、高K^+浓度以及次氧化海水条件是促进中元古代浅水海绿石沉淀和演化的重要环境因素。

华北中元古代鱼骨状方解石:成因机制和古环境意义

鱼骨状方解石是一种特殊的碳酸盐沉积,由锯齿状亮暗交互的亚毫米级条带组成,主要见于太古宙。以往认为,鱼骨状方解石属无机化学沉淀成因,形成于水体缺氧、碳酸盐过饱和、富Fe^(2+)、Mn^(2+)等碳酸盐沉淀抑制剂的环境条件;在地质记录中其丰度随时间的减少反映了海洋的长期氧化趋势。文中首次在华北地台中元古界高于庄组四段微生物礁内发现了大量鱼骨状方解石。宏观观察表明,这些鱼骨状方解石主要以微生物礁孔洞充填物形式产出,明显区别于太古宙以海底沉淀形式直接产出在海底的鱼骨状方解石。显微研究发现,鱼骨状方解石晶体纤维具有沿晶体生长方向旋转消光特征,证明其内部亚晶的光学C轴从纤维底部的随机排列逐步旋转至上部垂直纤维生长方向。这符合球状晶体生长模式,需要方解石沉淀抑制剂的参与。鱼骨状方解石产出具有丰度随时间减少以及产出形式由海底沉淀向孔洞胶结物转变的特征。这些特征与海洋氧化逐渐增强以及具氧化还原敏感属性的碳酸盐沉淀抑制剂逐渐从水体中移除相吻合。笔者认为鱼骨状方解石的沉淀抑制剂为Fe^(2+)和Mn^(2+),这与微生物岩无明显Ce异常和Fe^(2+)极强的抑制能力相一致。因此,鱼骨状方解石可用于指示缺氧环境条件。此外,显微和超微研究也表明鱼骨状方解石晶体内存在有大量与其生长方向一致的菌丝体残余和与之密切伴生的有机矿物,表明微生物为鱼骨状方解石成核和初始沉淀提供了重要垫板。

华北地台西缘早—中寒武世过渡期核形石:微生物群落对浅海缺氧环境的响应

地质记录表明在早—中寒武世过渡期发生了一次重要的生物灭绝事件,但对其成因的认识仍存在分歧。作者试图通过对华北地台该时段广泛发育的核形石微组构和矿化过程研究,揭示微生物群落对灾变事件和海洋环境变化的响应。研究发现核形石内富含细菌化石;包壳的微组构和有机矿化特征表明其形成于细菌硫酸盐还原(BSR)作用活跃的高碱度海水条件,密集的莓状黄铁矿微粒和异养细菌残余指示为缺氧环境;而沉积相分析显示核形石发育于浅海陆棚背景。研究认为,同期的核形石及其他可对比微生物岩不仅在华北广泛分布,在其他大陆和板块上也有良好记录,表明在这个生物灾变期浅海环境有广泛的微生物群爆发,并可能与大火成岩省喷发、全球气温升高以及深部缺氧海水向陆棚侵进引起的浅海广泛缺氧相关。早—中寒武世过渡期广泛发育的微生物岩可能记录了底栖动物大量灭绝后,微生物群在缺氧水体中的快速繁盛与生态扩张过程。

天津蓟县中元古界铁岭组叠层石灰岩中原地海绿石的沉积学意义

天津蓟县剖面中元古界铁岭组二段叠层石灰岩中普遍发育海绿石。野外观察表明,海绿石主要分布在叠层石柱体间的泥晶灰岩中,呈薄膜状富集在叠层石鞘外缘;微观特征分析表明,海绿石呈不规则状的胶体形式,显示了原地海绿石的基本特点。电子探针的组分分析表明,铁岭组中的海绿石为中成熟度的海绿石。由于产在潮下高能柱状叠层石灰岩中,铁岭组中的海绿石并不反映低沉积速率或沉积间断的沉积条件,与现代海绿石的形成环境具有明显的差异。因此,中元古界铁岭组叠层石灰岩中的中成熟度原地海绿石是特殊沉积背景下的独特产物,为研究海绿石在地质历史时期产出的多样性提供了一个重要实例。

生命起源、早期演化阶段与海洋环境演变

近年的研究表明,地球生命可能起源于距今39～36亿年之间。除了碳元素以外,水、氮、氢、磷等元素也是生命起源的必备条件,黏土矿物和金属硫化物是有机质合成的重要催化剂,有热液活动的碱性热水环境是最有利生命发生的孵化场。自原核生物在约3.5Ga出现之后,生命就一直表现为与环境的协同进化关系。大气圈氧化是地球史上最重大的地质事件之一,它不仅改变了地球表层环境条件、加速了表生地质过程和新矿物的产生,而且改变了海洋化学条件和元素循环。大气圈氧化事件的根本在于产氧蓝细菌的出现,元古宙中期海洋化学性质的整体转换也与微生物过程密切相关。新元古代多细胞生物的繁盛和末期后生动物的出现及其在寒武纪初期的快速多样化是生物圈演化的重大飞跃。这个过程也与海洋氧化增强及其导致的海洋化学变化密切相关,其中硫化水域消失和减弱以及海水中微营养元素可得性增加可能是重要因素,这也与微生物过程直接相关。

华北地台西缘早—中寒武世之交的核形石:微组构与生物矿化机制研究

内蒙古乌海地区毛庄组上部灰岩产大量核形石,其内核与包壳含丰富的矿化细菌和有机质残余。显微观察显示:内核以微晶质为主,含少量生屑和陆源碎屑;包壳由亚毫米级亮/暗纹层交互构成。亮层具微亮晶—微晶混合组构,以自养蓝细菌居多;暗层以微晶质为主,富含异养细菌和黄铁矿莓球;这种差异表明两种纹层具不同的生物矿化机制,但都是微生物-化学过程与环境相互作用诱发碳酸盐沉淀并矿化微生物质的结果。超微研究表明:纹层内含大量纳米球粒(40~200 nm),与非晶质胞外聚合物(EPS)密切共生,可能源于EPS的降解。纳米球粒通过粘结-融合形成多面体(0.2~5μm),并进一步集合形成微米级微晶质球粒,后者常被齿状亮晶质环边包围。在寒武纪核形石内部观察到的这种多级微组构的有序组合及其与细菌残余和有机质的规律性配置关系,与近代矿化微生物席和实验研究中观察到的情况相似。本研究认为寒武纪核形石包壳纹层的形成可能与现代微生物席的矿化机制相近,都是微生物与环境相互作用诱发碳酸盐沉淀并矿化有机质的结果。

前寒武纪细粒碎屑岩中纺锤状裂缝的成因分析：以燕山东部长城群为例

燕山东部天津蓟县至河北兴隆一带中元古界长城群细粒碎屑岩中,普遍发育有在层面上表现为纺锤状裂缝的沉积构造,并曾经被解释为后生动物遗迹化石或地震震荡液化脉等。这种沉积构造常与变余波痕、皱饰构造等相伴产出。根据初步观察与研究的结果推断,纺锤状裂缝可能是由于微生物席对沉积面的封闭作用,导致沉积物在成岩作用早期发生脱气与脱水等作用的产物,因此可以将其归入微生物参与形成的原生沉积构造(席底构造)的范畴。纺锤状裂缝与其他的席底构造一样,为前寒武纪的沉积环境重塑提供了一个重要的证据,同时也说明在前寒武纪的地球表层环境中,微生物以其新陈代谢的多样性及巨大的生物量,在沉积纪录中留下了重要的烙印。

河北平泉高于庄组凝块石的特征及其成因解析

微生物碳酸盐岩是微生物与环境相互作用的产物，它的发育对古环境与微生物群落有着重要的指示意义。河北省平泉县地区中元古代高于庄组四段发育有凝块石、纹理石、叠层石多种微生物碳酸盐岩。凝块石以其内部独特的凝块组构而显著区别于具纹层构造的叠层石等其它微生物岩类型。根据尺寸大小与排列特点可将高于庄组凝块石中的凝块组构分为3种类型：厘米级别、致密的中凝块，毫米级别、似层状的小凝块与微米级别、层状分布的微凝块。显微与超显微观察显示，所有的凝块组构均由内核与外壳两个结构单元组成。内核主要为丝状细菌、球状细菌等微生物或有机质残留，围绕内核的是呈放射状、扇状分布的方解石外壳，方解石颗粒之间可见有薄片状胞外聚合物（EPS）残留。凝块中微生物残余及EPS的大量发现，表明了凝块组构的形成与微生物密切相关。环境中海水碳酸盐初始饱和度的高低可能是形成不同类型的凝块组构的原因。

华北地台中元古界雾迷山组浅海脉冲式增氧

氧气对真核生物的起源和早期演化至关重要,但是有关元古宙中期大气和浅海氧气浓度的限定却分歧很大,目前存在持续低氧(<0.1%~1%现代大气水平,PAL)、相对高氧(>4%PAL)和动态波动等多种观点。为了进一步揭示真核生物集中分布的浅海水体的氧化还原条件,文中选择华北中元古界雾迷山组四段下部环潮坪碳酸盐岩为研究对象,通过稀土Ce异常重建当时正常浪基面之上海水的氧化还原状态。结果表明,雾迷山组四段下部1段厚约150 m的碳酸盐岩地层(~1480-1475 Ma)具有明显的Ce负异常(Ce/Ce~*=0.82±0.11,n=10),而下伏和上覆地层均为具弱Ce正异常的碳酸盐岩,可能代表了1次持续时间约5 Ma的浅海脉冲式增氧过程。该层段的脉冲式增氧可能表明元古宙中期浅海氧气浓度存在频繁波动,并非处于稳定的低氧或相对高氧平台状态。该研究成果有助于进一步确定元古宙中期浅海氧化还原状态和演变特征,并为探讨海水氧化还原状态对早期真核生物演化的影响提供重要信息。

华北地台中-新元古界烃源岩沉积特征及生烃潜力

随着近年来元古宇商业性原生油气藏在全球范围的不断发现,元古宙地层已逐渐成为了油气勘探重点。华北地台燕山地区是中国中—新元古界最为发育的地区之一,中—新元古界总厚可达9553 m,虽油苗等油气显示发现已久,但多年来一直未取得油气突破。为了下一步开展更具针对性的油气调查及勘探,从中、新元古代这套巨厚的沉积地层中优选出油气勘探的有利烃源岩层段就有着非常重要的意义。本文分析了华北中元古代地层中发育的暗色泥岩与微生物碳酸盐岩这两类烃源岩层的沉积特征,并初步评价了它们的生烃潜力。串岭沟组、洪水庄组与下马岭组均发育有厚层的暗色泥、页岩,总有机碳含量TOC平均值分别为0.89%、2.54%、2.82%,有机质的镜质体反射率Ro(采用为镜状体反射率Ro_(vl))值分别为2.03%、1.05%、0.63%。微生物碳酸盐岩在高于庄组、雾迷山组及铁岭组中普遍发育,其内富含微生物群落等丰富的有机质残留,发育TOC>0.2%的优质烃源岩层段。

I/(Ca+Mg)作为指示碳酸盐沉积氧化还原条件的重要指标:研究进展与问题评述

海水氧化还原条件显著影响真核生物的起源与早期演化,但以往有关早期海水氧化还原条件研究的对象,主要依赖相对深水的细粒碎屑岩沉积(如黑色页岩),而对真核生物集中分布的浅水环境中的碳酸盐岩关注不够且手段缺乏。这显著制约了对真核生物起源与早期演化机理的认识。近年来,有学者提出碳酸盐岩的I/(Ca+Mg)值可作为反映海洋氧化还原条件的重要指标,并将其广泛应用于海相碳酸盐岩的古氧相研究中。该指标的提出主要基于对现代海洋碘组分的观测以及室内方解石合成实验结果:观测结果表明,海水中的碘主要以氧化态(IO_3^-)和还原态(I^-)2种形式存在,随着氧含量的下降(如在氧极小带),氧化态的碘被逐步转换为还原态的碘,且海水中的IO_3^-浓度与海水氧含量大体呈正相关。实验研究证明,IO_3^-可按一定的分配系数进入到碳酸盐矿物晶格中,但I^-则不能。由于IO_3^-/I-的还原势能与O_2/H_2O的还原势能接近,因此I/(Ca+Mg)值是最早响应海洋氧含量下降的指标之一,可用于表征深时(如前寒武纪)次氧化环境中表层海水的氧含量波动。此外,学者们也尝试建立I/(Ca+Mg)值与氧含量之间的半定量关系,如I/(Ca+Mg)值大于0和2.5μmol/mol这两个临界值所对应的海水氧含量。结合大量现代缺氧水体和氧极小带中碘组分与溶解氧浓度相关关系的研究,作者提出I/(Ca+Mg)=1.5μmol/mol为重要的临界值之一,可用于限定初级生产力在表层海水中所能产生的最大氧浓度值(~10μM),并能进一步区分海水和大气的氧化。此外,对I/(Ca+Mg)值的应用进展及潜在问题进行评述,并对可能的发展方向进行展望。

华北中元古代浅海碳酸盐沉淀方式变化:海水氧化还原条件波动的响应?

海相碳酸盐的沉淀方式被认为与水体氧化还原条件密切相关,即太古宙至古元古代缺氧的铁化海水中碳酸盐沉淀抑制剂Fe2+和Mn2+强力抑制灰泥在水柱中成核,但允许文石直接在海底生长,从而导致大量文石以海底沉淀方式产出,而新元古代适度的氧化海水则有利于灰泥以水柱沉淀方式形成。然而,碳酸盐沉淀方式的长期变化还可能受控于其他因素,其与海水氧化还原条件之间的关系还需要通过大量具体实例来验证。针对上述科学问题,笔者选择碳酸盐沉淀方式尚处于过渡时期的华北中元古界碳酸盐岩为研究对象,开展碳酸盐沉淀方式及与之对应的氧化还原条件研究。结果表明,华北高于庄组三段(约1.56 Ga)、雾迷山组四段下部(约1.48 Ga)和铁岭组二段(约1.44 Ga)发育大量灰泥水柱沉淀,其Ⅰ/(Ca+Mg)值较高(普遍大于0.5μmol/mol)、Ce负异常(低至0.8),指示适度氧化的条件;而高于庄组四段下部(约1.55 Ga)和雾迷山组二段中部(约1.50 Ga)则发育大量纤维状文石海底沉淀,其Ⅰ/(Ca+Mg)值约为0,指示次氧化至缺氧的环境。因此,本研究首次用大量实例证实了前寒武纪海水氧化还原条件对碳酸盐沉淀方式的重要调控作用,并且后者可作为海水氧化还原条件分析的重要指标,适用于高效开展长序列、多剖面的低氧背景下前寒武纪碳酸盐岩地层的氧化还原条件分析。

山西新太古界柏芝岩组条带状铁建造中的菱铁矿:成因机制与古环境意义

菱铁矿是前寒武纪条带状铁建造(BIF)中重要的矿物组分和古海洋信息载体,但它可能具有原生、早期成岩和晚期成岩多种成因,这在一定程度上限制了其在古海洋条件分析中的应用。虽然前人对菱铁矿开展了广泛的地球化学分析,但在岩相学研究方面相对薄弱。为进一步揭示BIF中菱铁矿的成因机制,以山西代县羊角沟矿区新太古界柏芝岩组的BIF为研究对象,开展了系统的岩相学工作。研究表明,该BIF主要由厘米级交互的富铁与富硅条带构成,其中普遍缺少水体扰动沉积构造,偶见交错层理和风暴碎屑,表明主要沉积于风暴浪基面之下。菱铁矿的主要产出形式有3种:(1)亚毫米级条带,其内"悬浮"有风暴成因碎屑颗粒,具有水柱或沉积物/水界面的原生成因特征;(2)在富铁条带中的晶体间隙充填,可能为早期成岩成因;(3)富硅条带中存在绿泥石层间脉状充填或截切石英和铁白云石的脉体,具有晚期成岩成因。原生菱铁矿的产出,表明新太古代在风暴浪基面之下的海水强烈缺氧、富铁并具有低硫酸盐浓度的特征。尽管原生菱铁矿条带的产出表明菱铁矿具有反映海洋化学条件的潜力,但多种成因菱铁矿的同时产出,也要求在应用菱铁矿分析古海洋条件时应当分组构进行。

古元古代末浅海赤铁矿化微生物席:标识与意义

微生物活动导致铁氧化被认为是前寒武纪铁建造和红层形成的重要机制之一,但是地质记录中却鲜有相关证据。针对这一问题,本研究选择华北古元古代末的大红峪组微生物席成因构造(MISS)为研究对象,通过沉积学和矿物学的综合研究,揭示微生物活动在前寒武纪铁循环中的关键作用。研究表明:华北井陉大红峪组发育大量以砂裂为代表的MISS,指示当时潮间带至潮上带广泛发育微生物席;非微生物席层发育大量原位和近距离搬运的海绿石,指示低氧富铁的浅海和孔隙水化学条件,而相邻微生物席层则发生了显著的赤铁矿化,指示相对更氧化的沉积环境。考虑到微生物席层与相邻(厘米级)非微生物席层间微生物活动与矿物组成的明显差异,笔者提出微生物活动可能是导致当时低氧铁化浅海环境局部铁氧化的重要机制。本研究提供了微生物参与Fe离子氧化的重要证据,对揭示前寒武纪红层和大规模铁建造形成机制具有启示意义。

本科生学术前沿课程教学探索——以沉积地球化学在环境分析中的应用为例

开设面向本科生的学术前沿课对引导学生快速了解学科学术前沿,激发本科生的科研兴趣,提升本科生提出问题、分析问题和解决科学问题的专业能力及其创新创业能力,帮助本科生及时确立科研志愿等方面均具有重要意义。为了更好地提高本科生学术前沿课程的教学质量,文章结合学术前沿课程的设置意义与目的,以沉积地球化学在环境分析中的应用为例,提出了具体的策略:突出课程科学意义,激发学生的学习兴趣;课程紧跟学术前沿,培养学生的科学思维;科学问题引导教学,在教学中引入学科热点,让学生主动参与教学;让课程教学与科研创新相辅相成,让课堂知识和课题延伸融会贯通;体验式教学过程注重学生实践,避免学生眼高手低,培养学生的创新创业能力;促进学生了解科研过程,提升学生毕业论文写作水平。