蓝细菌与蒙脱石对低温原白云石形成的协同促进效应
陈婷1
戴兆毅1
邱轩2
常标3
王红梅4
刘邓4
1.中国地质大学(武汉)地质微生物与环境全国重点实验室,湖北 武汉 430078;中国地质大学(武汉)地球科学学院,湖北 武汉 4300742.中国地质大学(武汉)地质微生物与环境全国重点实验室,湖北 武汉 4300783.中国地质大学(武汉)地质过程与成矿预测全国重点实验室,湖北 武汉 4300784.中国地质大学(武汉)地质微生物与环境全国重点实验室,湖北 武汉 430078;中国地质大学(武汉)环境学院,湖北 武汉 430078
摘要：白云石[CaMg(CO3)2]的成因机制是地球科学领域长期关注的重要问题.尽管已有研究表明特定微生物功能群和黏土矿物能够分别催化原白云石(有序白云石的关键前驱体)的形成,然而对于蓝细菌这一古老且广泛分布的光合微生物的催化作用,特别是其与黏土矿物的协同效应机制,目前仍缺乏深入认识.研究以耐盐蓝细菌Synechococcus elongatus FACHB-410为研究对象,通过对比有无蒙脱石的矿化实验体系,探究了黏土矿物与蓝细菌对碳酸盐矿物沉淀的协同调控作用.实验结果表明,在蓝细菌—蒙脱石共存体系中,X-射线衍射(X-ray diffraction,XRD)和拉曼光谱证实主要形成原白云石,而不含蒙脱石的体系则生成单水方解石和低镁方解石.通过扫描电镜(scanning electron microscopy,SEM)、聚焦离子束显微镜(focused ion beam microscopy,FIB-SEM)和透射电镜(transmission electron microscopy,TEM)等表征技术,发现原白云石以纳米晶粒形式组装并分布于蒙脱石表面.基于密度泛函理论(density functional theory,DFT)的计算模拟进一步表明,蒙脱石促进蓝细菌介导原白云石形成的关键机制在于其表面负电性,即通过强静电作用吸附水合镁离子,有利于其去水合化反应的发生,从而显著降低原白云石的成核能垒.
关键词：白云石之谜黏土矿物原白云石蓝细菌微生物矿化
分类号：P593(地球化学)
资助基金：国家自然科学基金(Nos.42330201)国家自然科学基金(42272046)国家自然科学基金(42202035)
论文发表日期：2025-12-30
在线出版日期：2026-01-26（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：12( 4938-4949 )
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