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厌氧光合生物膜中有序白云石的形成

       在太古宙(38-25亿年前)和元古代(25-8亿年前)中,大气和海洋环境中的氧气含量要远小于现代。白云石以微生物群落创造的精细结构形式保存了生物活动特征,同时晶体结构是有序的,细粒度高。而在显生宙中(5.4亿年前-至今),由于现代海洋环境或者是埋藏等影响,白云石中微生物结构很少被完整的保留,实验室通过微生物介导所形成的白云石是无序的。了解古老矿物的生长方式,能够提供过去的地球环境,以及生物体发展的信息。
       2019年4月,麻省理工学院和普林斯顿大学研究人员在《Geology》报道了一种研究方法,通过模拟远古海洋的环境在厌氧大气中,将现代生物膜、明暗环境以及经过改性的海水结合起来,模拟早期有无锰的地球环境。锰是一种常见的金属,被认为有助于细菌的增长。现代生物膜的来源是来自纽约北部的一个湖泊,来自缺氧的深处。研究发现当微生物垫朝着光照的方向生长的时候,在生物膜表面积累了白云石晶体。
       通过研究发现,活性的缺氧光合微生物、外聚合物质和溶解锰能刺激有序白云石成核和早期成熟。微米级白云石颗粒是成岩作用的预期产物。然而通过培养所形成的白云石并不是完全有序的,这可能是由于锰(II)进入白云石晶体结构所导致的。由于微生物垫的存在,沉积物孔隙的减少可能是某些太古代和元古代富锰或富铁白云岩中颗粒结构特殊保存的原因。这些结果为富锰白云石在孔隙流体中的成核提供了新的模型,同时也为铁在远古时代促进白云石的形成提供了一种猜想。(来源:QYIM & AMSC WK CAI 编报)


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