滇池微生物解磷与聚磷作用的实验研究及磷的现代沉积与微生物成矿作用

滇池是世界上磷质来源最丰富的湖泊,是研究磷的现代沉积和微生物对磷循环作用及微生物成矿的天然场所。研究发现,滇池微生物种群和数量繁多,但能对磷溶解、转化、迁移、聚集、沉积的微生物主要有解磷菌和聚磷菌两类。这两类微生物与滇池磷的含量之间有一系列规律的相关性:在底泥磷高含量区域,解磷菌的种群和数量与底泥磷含量成负相关关系,与水体磷含量成正相关关系,而聚磷菌的种群和数量与底泥磷含量成正相关关系,与水体磷含量成负相关关系;在底泥磷低含量区域,上述相关性则相反。滇池中这种活着的微生物在自然环境条件下对磷的溶解、转化、迁移、聚集和沉积的作用,对古磷块岩微生物成矿说提供了可靠的依据,而且对以磷为限制性因子的湖、海、江河环境污染的防治提供了理论资料。

微生物成矿作用研究的新进展和新动向

本文论述了四种微生物成矿作用的方式及其研究新成果，评述了微生物成矿作用研究方法上的新认识及一些矿种的生物作用研究新进展，阐述了“生物─有机质─流体”成矿系统等一些微生物成矿理论的重点研究方向，最后简述了微生物成矿机制应用于找矿和选矿上的新技术。

东胜砂岩型铀矿床低温微生物成矿模式探讨

鄂尔多斯盆地东北部东胜地区中侏罗统直罗组砂岩型铀矿床的形成被认为与低温条件下的油气、微生物作用有关.该成矿机理克服了目前普遍接受的低温成矿机制需要预吸附-浓缩富集U(Ⅵ)而后才能还原以及低温无机还原U(Ⅵ)反应速率慢等缺点.本文将进一步讨论其成矿模式,综合考虑了U(Ⅵ)、油气的来源与运移方向,同时探讨与铀矿床中球状磁铁矿形成与铀矿的关系.……

铀的微生物成矿作用实验研究进展

阐述了微生物成矿作用的基本概念、近年来铀的微生物成矿作用实验研究进展和研究成果;着重指出关于实验模拟微生物对成矿元素的吸附、迁移和还原富集能力的最新观点和思路,包括铀的微生物成矿作用的可能途径、参与成矿的方式、成矿作用机理及与此相应的实验模拟等,并提出铀的微生物、有机和无机综合成矿机理综合实验模拟的必要性。

滇池磷的现代沉积与微生物成矿作用

滇池是世界上磷质来源最丰富的湖泊,底泥沉积物中P2O5平均含量达0.51%,最高达1.92%。研究表明,产生高磷异常的原因,主要为滇池汇水河流流经大面积磷矿区,经风化作用被带入滇池的磷质高达几十万吨。进入滇池的磷在解磷菌作用下发生颗粒磷的分解,分解后的磷酸盐在聚磷菌的吸収、聚集作用下又将磷质富集在湖湾区与湖流抵达滨岸转向减速区的特定环境中。在聚磷菌作用下,富集的磷酸盐经沉积物覆盖成岩作用后,最终形成磷酸盐矿物。

砂岩型铀矿的微生物成矿作用研究述评

目前,砂岩型铀矿是全球应用最为广泛和最有前景的铀矿类型,也是我国最主要的工业铀矿类型。本文展示了当今世界最新的铀资源分布和组成,强调了砂岩型铀矿在世界和中国铀矿资源中的重要性,梳理了实验室条件下微生物对U(VI)的还原性富集和非还原性富集机理,归纳了地质条件下微生物参与砂岩型铀矿的成矿证据。微生物对铀富集作用的实验研究,主要体现在还原性和非还原性富集两个方面。微生物对U(VI)的还原性富集研究最为深入,包括微生物的细胞色素、菌毛和电子穿梭体在U(VI)的还原过程中的作用。微生物对U(VI)的非还原性富集表现在微生物表面吸附、表面络合沉淀和细胞内积聚作用。微生物参与砂岩型铀矿成矿作用的证据,可分为直接证据和间接证据。直接证据主要有铀矿物形态学特征、P元素含量和矿物纳米晶体尺寸;间接证据主要有黄铁矿硫同位素和方解石碳同位素组成以及相应烃类包裹体特征。在未来的研究工作中,应重视微区实验方法在砂岩型铀矿中的应用,以及含油气/煤盆地上覆地层的砂岩型铀矿找矿工作,应探索更加适当的指标和评价体系以量化微生物对砂岩型铀矿的成矿作用。

现代大洋不同热液区地球化学特征及微生物成矿

生物圈将地球其他圈层有机地联系在一起。已有研究发现,地质与生物密切相关,地质过程为生物提供生活场所、能量和营养物质,生物活动改变地质过程,如微生物改变洋壳和海洋的化学组成,生物地球化学循环改变元素的迁移。研究发现,陆地上已发现的一些矿床,是生物成矿的或与生物作用有关。微生物在现代大洋中的多金属结核和结壳的形成起到重要作用。

原位激发微生物成矿加固钙质砂的剪切与压缩特性研究

钙质砂广泛分布于热带海岸地区,其抗剪强度较低,在较高应力条件下极易破碎。因此,对以钙质砂为主要原料的地基材料进行加固,是海洋岩土工程领域的研究热点。基于尿素水解过程的碳酸钙成矿技术(MICP)是近年来地基材料加固领域的一项新技术。目前广泛使用的生物强化法实现MICP存在成本昂贵及环境适应性差等问题,制约了其大规模工程应用。研究采用原位生物激发MICP法对钙质砂进行加固,并对加固后试样开展直剪和一维压缩试验。结果表明:原位生物激发MICP方法可以在钙质砂中形成有效胶结,胶结水平最大可达6.26%。采用高浓度胶结溶液或增加注射次数可提高胶结水平。同时,加固后钙质砂的最大应力比、最大剪胀角以及残余内摩擦角均随胶结水平增加而显著增大,但竖向应力水平增大会抑制这些力学指标的增大。随胶结水平升高,试样压缩性显著减小;压缩后的原位激发MICP加固钙质砂中,细颗粒与粗颗粒的比例均随胶结水平的增加而增大。

微生物成矿的研究现状

微生物是地球表层最强大的地质营力之一,微生物在自然界的地质作用,不仅仅局限于有机质的转化和破坏及沉淀矿床的形成和改造,而且在成岩、表生地质作用,以及其他许多方面都产生巨大的影响。微生物成矿研究目前已成为矿床学研究的重要领域之一,本文对铁、锰、金、金属硫化物、磷、铀等各种矿产的生物成矿作用的研究进行了总结。

鲕状黄铁矿的热水沉积与微生物成矿作用

鲕状黄铁矿产出在燕山元古代裂陷槽兴隆-宽城次级断陷盆地内的高板河SEDEX块状硫化物矿床中。黄铁矿鲕粒有机质含量1．43％～2．59％，生物标志物，规则类异戊二稀烷烃含量丰富，植烷（Ph）、姥鲛烷（P）含量较高。研究结果表明，鲕状黄铁矿为原生菌藻类沉积结构，在还原环境中，海底热水喷口附近嗜热菌藻类大量繁殖。热水的豚动作用，为黄铁矿鲕粒的形成创造了条件。在热水的脉动作用下，嗜热微生物围绕黄铁矿内碎屑生长，同时吸附热水带来的成矿物质。在这种海底喷气-成矿流体脉动-嗜热微生物吸附与还原作用下，形成鲕状黄铁矿。

砂岩型铀矿床微生物多样性及铀成矿作用——以二连盆地哈达图铀矿床为例

微生物在砂岩型铀矿床成矿过程中具有重要的作用,其多样性以及地球化学作用研究仍处于发展阶段。文章以二连盆地哈达图铀矿床作为研究实例,通过对矿区地下水样品过滤后的滤膜直接进行16S rDNA高通量测序,确定了矿体部位微生物菌落的组成特征。该矿床矿体部位存在大量细菌及古菌,其中细菌为好氧细菌和厌氧细菌并存,且以需氧菌占优,古菌以厌氧产甲烷菌和亚硝化细菌为主;大多数微生物通过自身代谢作用参与了含矿含水层C、S、N、Fe、U等元素的循环。在有机质存在的条件下,微生物可通过对多种元素价态的改变致使地下水水质参数发生改变,从而直接或间接参与铀元素的氧化、还原、吸附、沉淀等成矿过程。研究微生物在铀矿床内的菌落组成及相关元素微生物代谢过程,有助于深入认识砂岩型铀矿床低温流体运移富集成矿机理。

我国北西部地区层间氧化带砂岩型铀矿床微生物与铀成矿作用研究初探

层间氧化带砂岩型铀矿床中微生物参与成矿现象和微生物活动证据越来越多,表明微生物对当今我国主攻的层间氧化带砂岩型铀矿床的形成起重要作用。本文利用分子生物学、活菌培养和实验室模拟等方法对新疆十红滩和蒙其古尔两个典型砂岩型铀矿床中微生物与铀成矿作用关系进行了探讨,结果表明不同地球化学环境带岩石中主要微生物类群的分布特征不同,表现出明显的生物地球化学分带性,从氧化带到还原带,喜氧菌数量逐渐减少,厌氧菌数量递增,各带细菌的分布受容矿层中有机碳含量、铁的存在形式及含量、所赋存地下水的溶解氧和硫酸盐含量等的控制。微生物对铀成矿的影响是综合性的,同时也受到各种环境因素的制约,微生物之间也存在着共生、互生、竞争和拮抗的关系,从而影响着矿床的发育。该类铀矿床微生物富集铀的机制是以间接的非代谢性生物吸附为主,而代谢性富集机制则是次要的。

浅谈微生物在铀成矿中的作用及研究现状

微生物参与铀成矿的现象与活动证据广泛存在,而且它们互相依存共同实现着对铀元素的成矿作用。微生物参与成矿过程中,存在H2S气体与硫酸盐物质循环、Fe2+与Fe3+物质循环,在循环中能量被传递、电子被转移,促进了矿床中C、N、S、Fe、U等元素的循环,加快了有机、无机物之间的转换,为成矿细菌提供了能源、电子供体、受体,创造了有利的成矿环境,加快了铀成矿的进程。

云南滇池微生物对磷循环与沉积作用的实验研究

对滇池磷的现代沉积作用的研究中发现,滇池微生物种群和数量繁多,但能对磷溶解、转化、迁移、聚集、沉积的微生物主要有解磷菌和聚磷菌两类。在底泥磷高含量区域,解磷菌的种群和数量与底泥磷含量成负相关关系,与水体磷含量成正相关关系,而聚磷菌的种群和数量与底泥磷含量成正相关关系,与水体磷含量成负相关关系;在底泥磷低含量区域,上述相关性则相反。表明当解磷菌的种群与繁衍量大于聚磷菌的种群和繁衍量时,底泥中的磷向水体迁移,反之,水体中的磷向底质迁移、聚集。这个事实令人信服的证明了微生物对磷循环的重要作用。滇池这种活着的微生物在自然环境条件下对磷的溶解、转化、迁移、聚集和沉积的作用,对古磷块岩微生物成矿说提供了可靠的证据,且对以磷为限制性因子的湖、海、江河环境污染的防治提供了理论资料。

微生物诱导成矿胶结钙质砂试验研究

采用微生物诱导成矿技术对某吹填岛礁钙质砂进行胶结加固,对吹填岛礁钙质砂开展微生物诱导成矿胶结试验,对胶结反应过程、胶结效果、胶结机理等进行研究;提出了微生物固定率和钙离子利用率2个可用于监测微生物诱导成矿的指标。通过试验发现,随胶结次数的增加,微生物固定率逐渐增大,第7次胶结时固结率达到了90%;钙离子利用率先增大后减小,在第3次固结时利用率达到了70%;处理后砂柱抗压强度均超过1.2 MPa,胶结体发生弹-塑性破坏。

酸性矿山废水微生物组时空演变特征及微生物-矿物互作机制

酸性矿山废水(Acid Mine Drainage,AMD)是世界范围内最严重的环境问题之一。微生物是AMD形成过程的主要驱动者,主导了该系统中Fe-S地球化学循环,并与矿物之间存在复杂的相互作用关系。对其群落结构、功能和代谢特征的深入分析有助于揭示极端酸性环境中优势物种和稀有物种的生态意义,有利于制定科学合理的AMD污染防控和修复措施。采用微生物组学(基因组、转录组、蛋白组、代谢组和表型组)方法进行系统研究有助于明确极端环境胁迫下微生物适应性反应的分子机制。AMD微生物组在尾矿酸化过程、生物膜发育过程、生物处理过程和水热驱动的季节演替等不同时间序列及局部和精细空间尺度上具有明显的系统聚类趋势,体现了其适应极端酸性和有毒金属环境的生态策略。AMD系统Fe-S生物地球化学梯度对微生物群落结构和功能具有显著的影响,铁硫代谢相关微生物对环境梯度变化的响应又驱动了Fe-S生物地球化学循环,主导了AMD矿物的演变过程、相变平衡及金属元素的形态转化。酸性矿山废水微生物成矿作用是生物和非生物反应相互作用的共同结果,表面反应控制是矿物微生物氧化反应机理的关键,接触机制是其主导机制。此外,AMD矿物的微生物还原遵循电化学过程,含铁矿物是AMD系统微生物胞外呼吸最重要的电子受体之一,铁呼吸过程驱动了AMD系统的元素生物地球化学循环,进而驱动其微生物群落和功能、代谢等的演化。

钙源对微生物固化风积沙效果影响的试验研究

微生物诱导成矿技术已被证实可用于沙漠化治理,而钙源直接影响固化效果。为了确定最佳钙源,使用多种钙源用于风积沙固化研究,基于力学性能测试和微观形貌观测等手段,分析不同钙源作用下固化效果及相应作用机理。结果表明:氯化钙与醋酸钙均可有效固化风积沙,氯化钙作用效果优于醋酸钙,而乳酸钙作为钙源时易出现渗流不畅现象、固沙效果较差。氯化钙对应的微生物成矿过程能在风积沙颗粒间产生大量方解石晶体,晶体间的有效嵌合保证了固化体具有良好的力学性能与渗透能力;醋酸钙对应的碳酸钙晶体形状不规则且颗粒较小,致使其对应试样的力学强度及渗透系数均较氯化钙作为钙源的低。

层间氧化带砂岩型铀矿中的生物成矿作用

介绍了我国层间氧化带砂岩型铀矿床中的生物成矿现象、微生物活动证据、该类铀矿床具备的微生物生存条件和微生物富集铀的机制理论。认为该类矿床中U,Mo,Re,Se紧密共生,且在空间上有一定分布规律,推测是否与富集这些元素的微生物的空间分布有关?建议开发砂岩型铀矿的微生物开采技术。

蛋白石与关键金属成矿作用

铍、铯、铀等关键金属是支撑高新技术产业与尖端国防科技发展的战略性金属资源,其矿床的成因机制研究一直备受各国学者关注。研究发现,在一些关键金属矿床中均发育有蛋白石矿物,且蛋白石的形成与Be、Cs、U等金属元素的富集密切相关。这些关键金属的富集机制与蛋白石的成因、多相转化以及蛋白石中的微生物作用息息相关,这种关系主要表现在:(1)蛋白石成因与结晶相转化机制控制着关键金属元素的赋存形式、迁移机制与沉淀机制;(2)含铀蛋白石的年代学与硅氧同位素可以示踪关键金属成矿时代与沉淀的物理化学环境;(3)蛋白石中的微生物群落可以为关键金属元素的富集提供合适的氧化还原环境。蛋白石的矿物学、地球化学及其中的微生物成矿作用可以厘定关键金属矿床的成矿时代,示踪关键金属矿床的成矿物质来源,探讨关键金属矿床的成因机制。未来关键金属矿床中蛋白石的研究可以为低温环境下关键金属的富集成矿提供重要的科学依据。