铁还原细菌矿化产物及其对铁建造沉积的指示意义

铁还原细菌是微生物诱导矿化的典范之一,它可以利用有机质或氢气作为电子供体还原三价铁,并在细胞外矿化形成多种含铁矿物,比如磁铁矿、菱铁矿、蓝铁矿和绿锈等矿物,从而广泛参与自然界中铁元素的生物地球化学循环过程。本文主要介绍铁还原细菌矿化产物的矿物特征、形成条件和影响因素。此外,通过实验室内建立严格厌氧的环境体系,以与微量元素共沉淀的水合氧化铁为底物,本研究分别利用Feap2+和铁还原细菌Shewanella oneidensis MR-4合成非生物成因和生物成因的磁铁矿,结果发现微量元素的存在会改变磁铁矿的形貌和粒径。结合前人提出的微生物可能参与铁建造沉积的过程,本文评估了微量元素作为识别矿物成因指标的有效性,探讨铁还原细菌矿化产物对铁建造沉积的潜在贡献。

菱铁矿热转变过程中岩石磁学性质基本特征

利用吉林大栗子铁矿纯菱铁矿样品，系统测量了菱铁矿在空气环境下热处理产物的磁化特征．揭示出其饱和等温剩磁（ＳＩＲＭ）、剩磁矫顽力（Ｈ(ｃｒ)）和居里温度（Ｔｃ）随加热温度升高而发生的系列变化，美铁矿氧化过程中准稳定态磁性矿物磁赤铁矿（ｒ－Ｆｅ２Ｏ３）是中间产物之一，并且具有较高的热稳定性．Ｘ射线衍射和穆斯堡尔（Ｍｏｓｓｂａｕｅｒ）效应等分析结果证实了岩石磁学研究所揭示的菱铁矿氧化中磁性矿物转变过程．菱铁矿氧化过程中结晶结构的转变可能会影响其氧化产物的磁性特征．

环境磁学研究现状和进展

环境磁学是八十年代逐步发展起来的具有多学科交叉特点的边缘学科。它主要应用岩石和矿物磁学技术研究磁性颗粒的搬运、沉积以及转化受大气圈、水圈和岩石圈环境变化影响的过程。近年来，环境磁学已提供了大量有关全球变化过程以及人类活动对环境影响等重要资料，其研究范畴迅速扩展，已成为当今地学的前沿学科之一。

磁组构研究现状

磁组构技术作为一种快速、经济和无损性方法测量岩石组构方法，已被广泛用于地质和古今环境研究．随着测试仪器和磁学理论的不断完善，除磁化率各向异性（ＡＭＳ）测量外，近几年非磁滞剩磁各向异性（ＡＡＲ）和等温剩磁的各向异性（ＡＩＲ）的研究较多．同时随着扫描电镜等非磁方法研究和岩石磁性参数测量相结合，人们认识到磁性矿物组成对磁各向异性的重要控制作用．岩石应变磁组构测量在过去几年得到较大发展．岩浆岩的研究主要集中于凝灰岩古代火山口位置推断．沉积岩磁组构研究已显示出其在古今环境研究中的前景．磁组构在石油井下岩芯定向和古水流方向判别等方面的应用亦得到较快发展．

月球磁学观测与研究进展

月球磁场观测一直是月球研究的重要内容。20世纪六七十年代,通过绕月小卫星、Apollo登月及返回样品等观测实验,月球磁学研究已取得一系列重要进展,九十年代末期Lunar Prospector(LP)获得了月球的全球磁异常分布图。本文主要评述前人已取得的重要进展,重点讨论月球样品的剩磁来源、月球磁场古强度和发电机争论及其月球演化意义。

大别山超高压变质岩带的岩石磁学和磁组构研究及其地质意义

本文对采自大别山碧溪岭、新店、石马、花凉亭和朱家冲等地点的102块定向超高压和高压变质榴辉岩、片麻岩和大理岩等样品,进行了岩石磁学和磁化率各向异性(AMS)研究。磁化率和磁化强度随温度变化以及磁滞回线参数的分析结果表明,岩石剩磁载体以假单畴-多畴磁铁矿为主。新鲜榴辉岩和大理岩的磁化率很低,经过退变质作用的榴辉岩具有最大磁化率值,片麻岩的磁化率变化范围较大。这表明这些岩石中的磁性矿物含量主要受退变质作用和原岩成分差异的控制。磁化率各向异性度(P)主要受磁面理(F)的控制,显示出在其发育期以挤压构造环境为主;新鲜榴辉岩、退变质榴辉岩和片麻岩的 F 和 P 值依次增大。榴辉岩和片麻岩的 AMS 椭球的展布近似。在地理坐标下,这些 AMS 椭球的最小主轴(K_3)以向北倾为主,最大主轴(K_1)多为南倾。

巨大杆状趋磁细菌的弹状磁性小体的生物矿化、结晶及磁的特性

趋磁细菌的磁小体研究对于了解与污泥磁化及环境磁化有关的细菌矿化具有重要意义。Magnetobacteriumbavaricum是人们最感兴趣的一种趋磁细菌，每个细胞能合成上百个弹状磁性磁小体．对污泥磁化具有重要的贡献。

泥河湾盆地磁性地层定年与早期人类演化

主要评述了近年来泥河湾盆地磁性地层学的研究进展，包括建立泥河湾组的磁性地层年代格架、厘定泥河湾动物群的时代和确定华北地区早期人类活动年代序列。研究表明：第一，泥河湾组河湖相沉积序列记录了高斯正极性时末期以来的地磁极性特征（松山和布容极性时），即沉积时代始于约2．6Ma。早期人类至少在1．66～0．78Ma期间的大约90万年的时间内长期持续地占据高纬度的泥河湾盆地。泥河湾动物群（包括广义和狭义）的时代为2．0—0．8Ma。第二，华北地区早期人类已经能够适应东亚高纬度地区冬季风增强、夏季风减弱和干旱化趋势增强的复杂环境变化，尤其能适应中更新世气候转型前后中国北方多变而且不稳定气候条件和生态环境。因此，气候和生态环境的多变性与不稳定性是促进人类进化的重要因素。第三，早期人类走出非洲以后，可能沿不同的路径并以较快的速度扩散到东亚地区。向南越过印度尼西亚的赤道地区，向北至少扩散到40°N的泥河湾盆地。

中国黄土环境磁学

中国陆相风成沉积序列蕴含了晚新生代以来丰富的古地磁场和古气候信息。第四纪黄土-古土壤序列的岩石磁学性质可以揭示第四纪亚洲内陆地区干旱化过程和东亚古季风演化历史以及末次冰期-间冰期旋回的气候不稳定性特征。文章主要评述近年来中国黄土环境磁学研究所取得的一系列重要进展,同时提出目前需要深入研究的几个重要问题,如成土作用对黄土沉积物沉积剩磁的影响、微生物对磁性矿物的改造、亚洲内陆地区气候过程和环境演变的磁气候学记录等。

一阶反转曲线(FORC)图的原理及应用实例

自然样品中的磁性矿物携带着丰富的环境演化信息.然而在一般情况下,自然样品的磁性是其含有的诸多磁性矿物的综合反映.为了分离这些磁信息,近年来发展了一种新的岩石磁学方法:一阶反转曲线(FORC)图.该方法不但可以确定磁性矿物矫顽力的分布以及磁性矿物颗粒之间磁相互作用的强弱,而且还可以帮助区分磁性矿物的种类和磁畴状态.本文首先详细介绍该方法的基本原理和其物理意义,在此基础上,给出了一个应用FORC图确定含铝的钛磁铁矿玄武岩样品中磁性矿物在加热过程发生转变的研究实例.在两个温度下的FORC图密度分布差的结果表明,这种新方法可以灵敏地检测样品中微弱的磁性矿物改变,因此在岩石磁学、环境磁学和古地磁学研究中具有很好的应用前景.

胶东半岛黄崖剖面早白垩世火山岩古地磁结果及其构造意义

对采自于胶东半岛黄崖剖面火山岩样品进行了系统的岩石磁学和古地磁学研究,结果表明HY1和HY2熔岩流样品的载磁矿物主要为磁铁矿和赤铁矿的混合,HY3熔岩流的样品主要为磁铁矿。系统热退磁实验从40块样品中分离出了稳定的特征剩磁方向,获得古地磁偏角/倾角平均方向为12.8°/62.4°(α95=4.8°),对应的平均虚地磁极位置为76.7°N/162.6°E(A95=6.2°)。40Ar/39Ar同位素定年结果显示,HY3火山岩的喷出年龄约为115.3±1.3 Ma^115.6±1.6 Ma(2σ)。比较结果显示,未发现研究区相对于华北块体在早白垩世有较大幅度的旋转或位移。对比山东、辽宁地区以及朝鲜半岛南部已有的晚中生代古地磁数据,发现侏罗-白垩纪期间古地磁的偏角随时间变化规律具有相似性,说明块体的旋转运动具有较一致规律性,指示东亚东缘构造运动可能受到古太平洋俯冲运动方向调整的影响。

岩石磁学与古地磁实验室简介

近年来 ,中国科学院地质与地球物理研究所岩石磁学与古地磁学实验室始终以实验、观测和理论“三位一体”的研究思路为宗旨 ,提出了以先进的硬件设备、完善的测试环境和创新的实验方法为依托体系的现代实验室建设理念 ,富有创意地发展了一些实验技术和实验方法 ,建立了国际水平的实验条件和实验能力 .良好的研究环境和富有开拓的研究思路 ,吸引了包括欧美国家在内的国际知名学者来实验室开展合作研究 .近年来每年都有一批实验数据在Nature,JGR(JournalofGeophysicalResearch) ,EPSL(EarthPlanetSciencesLetter)和中国科学、地球物理学报等国内外学术期刊发表 .该实验室已逐步成为岩石磁学与古地磁学领域国内外研究中心之一 ,大大地提升了我国在该领域研究的国际地位 .

张北汉诺坝玄武岩的岩石磁学性质研究

通过新河口汉诺坝玄武岩的综合岩石磁学测定和分析 ,确定了该剖面 2 1个熔岩流的磁性矿物是以钛磁铁矿为主 ,部分含钛较高 .基于磁化率各向异性测定 ,推断张北汉诺坝玄武岩是由位于北东和北北西两个方向的古火山口喷发而成 ,这与野外观察一致 .这一结果对探讨火山喷发历史和地球深部过程是有意义的 .

红粘土的磁学性质研究

本文对陕西宝鸡剖面红粘土上部进行了详细的岩石磁学研究，确定了该地区红粘土的主要磁性矿物是磁铁矿。赤铁矿相对含量很少，对剩余磁性贡献较小。磁性质不稳定的磁赤铁矿存在于红粘土中，但不影响剩磁稳定性。特征剩磁载体主要是磁铁矿。磁性矿物的粒度是以准单畴为主。红粘土的短时间弛豫粘滞剩磁很强，因此在零磁空间进行退磁和剩磁测量是非常重要的。

生物磁学在鸟类定向研究中的进展

地球上广泛存在的地磁场能够为导航提供可靠的信息,因此很多鸟类在迁徙和归巢过程中都使用地磁信息来保证航行方向的正确,在迁徙的鸟类中已经发现有18种是利用地磁罗盘进行定向和导航的。本文从鸟类使用的磁罗盘、航行地图以及磁感应机制等几方面阐述了目前在鸟类生物磁学方面的研究进展。

地球磁场偶极子和非偶极子分量变化特征及其相关的地球深部过程

通过分析１９００年以来每５ａ地球磁场各阶球谐系数的相关系数发现，地球磁场偶极子分量的ρ值在１９０５-１９７０年基本保持不变，１９７０-１９８５年下降，１９８５-１９９５年又上升，呈Ｖ字型变化。而非偶极子分量的 值则具有周期性变化，在１９１５年、１９４５年和１９８０年出现峰值，在１９３５年和１９６５年则处于低谷，变化周期约为３０ａ。通过分析地球磁场非偶极子分量 值周期变化与日长周期变化的相关性，得出两点新的认识：１．非偶极子分量的周期性变化与核幔边界耦合过程相关，而偶极子分量的变化对应外核的深部过程；２．外核顶部流体具有周期性的变化，其变化周期与日长及非偶极子分量的变化周期一致。

北京密云水库表层沉积物磁性矿物的鉴别

本文对密云水库表层沉积物中的磁性矿物进行了岩石磁学和透射电子显微学的综合研究.本实验建立的磁选方法实现将70%~85%左右的磁性矿物从沉积物中分离出来.岩石磁学研究表明,密云水库沉积物中的磁性矿物以多畴和单畴磁铁矿为主,还含有少量高矫顽力弱磁性载磁矿物（可能为赤铁矿）.对磁选矿物的透射电镜观测表明,样品中部分单畴磁铁矿具有纳米尺寸和化学纯度高等特点,为拉长的立方-八面体磁铁矿,是趋磁细菌产生的化石磁小体;多畴磁铁矿多数具有微米尺寸,形状不规则,为碎屑成因;超顺磁磁铁矿粒径约为5~20nm,且含硅、铝等元素,可能为自生成因.研究结果表明,岩石磁学和透射电子显微学的综合应用可以更全面、准确地分析沉积物中磁性矿物的成分、含量、粒径和化学成分等信息,为环境磁学、生物地磁学和古地磁学研究提供依据.

趋磁细菌磁小体研究进展

趋磁细菌能在细胞内形成由膜包裹的纳米级单畴磁性颗粒——磁小体。磁小体的形成是受生物严格控制的矿化过程,包括铁离子的吸收、转运和结晶成核等。磁小体膜在磁铁矿(Fe3O4)晶体的形成中起着重要的作用。主要介绍近年来关于磁小体形成过程和参与这一过程的蛋白质等方面的一些重要研究进展。

北京房山岩体的磁组构特征及其对岩体侵位的约束

岩浆岩的磁组构与岩浆流动、侵位时应力和冷凝后遭受后期构造改造作用有关.本文分析了北京房山岩体东山口凤凰亭剖面岩石磁化率各向异(AMS)变化.热磁曲线和磁滞回线分析显示,岩石的主要载磁矿物为多畴磁铁矿颗粒.AMS磁化率椭球体呈压扁状,磁面理发育且产状陡倾,磁化率各向异性度P值平均值高达1.189.自边缘相(东山口)到中心相(凤凰亭),岩石磁化率椭球的扁率E值和形状因子T值逐渐减小,说明磁组构主要反映岩浆流动和岩体侵位时近NNE-SSW方向的挤压作用,在侵位冷凝后并没有遭受到明显的构造改造.

有机质对纳米级磁铁矿热稳定性的影响

单畴磁铁矿颗粒是地质样品中最重要的磁性载体,其稳定性一直备受关注.为了认识有机质对纳米级磁铁矿颗粒热稳定性的影响,本文对比研究了趋磁细菌AMB-1合成的单畴磁铁矿分别在全细胞中和经去胞提纯后的纯化磁小体中的热磁性质,以及热处理后样品的磁滞参数和低温磁性的变化.发现仅有磁小体膜包裹的纯化磁小体中单畴磁铁矿热稳定性极强,而全细胞中的单畴磁铁矿加热过程中发生了显著的热变化:磁铁矿在约270℃即开始转化,400℃以前几乎完全被有机质还原为顺磁性物质;同时在400℃以前,有机质的还原作用与有机质热分解引起磁小体链的坍塌,共同导致了样品矫顽力(B_c)、剩磁矫顽力(B_(cr))和剩磁比(M_(rs)/M_s)的减小,以及矫顽力比(B_(cr)/B_c)的增加.我们的实验结果清楚地表明,当地质样品中含有较多有机质组分并受热事件影响时,其中的单畴磁铁矿难以得到保存.