微生物对沉积的作用课稿.ppt

 微生物在蒙皂石的伊利石化中的作用机制 1.氧化还原交代 Dong,2012 过去一般认为蒙皂石的伊利石化是高温和（或）高压作用的产物。 实验显示，在常温常压下，铁还原菌将乳酸氧化为乙酸时，释放电子将蒙皂石中Fe3+ 还原为Fe2+,同时促进了其伊利石化 (蒙皂石 + A13+ + K+ → 伊利石 + Si4+）。 铁还原菌 Shewanella putrefaciens 铁还原菌 乳酸 氧化为乙酸 乙酸 （B）铁还原菌细胞表面羧基等官能团及其胞外分泌物 (EPS),可高效地吸附蒙皂石溶解释放的Al 、Si等元素(M+)，进而充当伊利石、长石等的结晶模板, 使其饱和成核，最终形成伊利石、长石等次生硅酸盐矿物。 据谢树成等 （A） 微生物胞内有机物氧化所衍生的电子经胞膜铁还原酶譬如Mtr系列功能酶）传递至胞外含铁蒙皂石，通过还原蒙皂石结构中的Fe(III), 使Fe(III) → Fe(II), 进而导致蒙皂石溶解破坏，使大量Al、Si等元素释放到溶液中。 微生物成因硅酸盐矿物的形成机制2.溶解重组 (A) 由于微生物细胞表面及其EPS含有丰富的羧基及磷羟基等有机官能团，因而易与溶液中的Al、Si等阳离子形成A图的富铁集合体。 (B) 在局部微环境中，吸附态的阳离子达到过饱和而成核，进而形成B图的硅酸盐矿物的前驱相—纳米级的无定形Al-Si复合体。 360nm 370nm 560nm 610nm 微生物成因硅酸盐矿物的形成机制-2.溶解重组 蓝细菌胞外类似的覆盖物 巴西Solimoes河的附生细菌透射电镜图像 (C)这些硅酸盐矿物前驱相在形成过程中会与K+或Ca2+等阳离子共沉淀， 覆盖胞外呈不同结晶程度的硅酸盐矿物 (D) 再历经脱水、熟化等过程,最终形成伊利石或长石 。 溶解重组过程可能产生的微孔隙对页岩气很重要。 Konhauser Uruttia, 2009 微生物与粘土矿物作用形成许多纳米级孔隙：页岩气 硝酸盐还原菌 铁还原菌 硫酸盐还原菌 产甲烷菌 好氧菌 有机质 页岩气 提纲 前寒武纪微生物对沉积的作用 二.显生宙微生物对沉积的作用 1.微生物在黑色页岩形成中的作用 1). 微生物与黑色页岩(泥岩)沉积 2). 微生物与粘土岩成岩过程 2.微生物在时错相沉积形成中的作用 1).华南早三叠世时错相沉积(1) 2).华南早三叠世时错相沉积(2) 三. 结语  显生宙宏体生物与微生物岩丰度的负相关关系 赵小明等，2008 华南早三叠世时错相的时代分布 时错相与宏体生物灭绝后微生物活动有关，并随着宏体生物复苏而消失。 显生宙微生物岩丰度与多细胞生物分异度负相关 显 生 宙 Riding and Liang, 2005 1. PTB绝灭与三大缺失及时错相的关系 大绝灭 Chen Benton, 2013 早三叠世微生物与时错相的关系 浅水有氧带—蓝细菌等—时错相1； 较深水无氧带(硫化带) —产甲烷菌、硫酸盐还原菌、绿硫菌—时错相2 蓝菌 绿硫菌 硫酸盐还原菌 产甲烷菌 华南早三叠世时错相的地理分布 时错相(1)(微生物岩等)广泛分布于浅水台地区(黄绿色),时错相(2)各种灰岩则在相对较深水区(蓝色) Yin et al., 2012 由底栖微生物活动引起沉积粘 结和圈捕、和/或表面矿物 沉淀、和/或生物矿化作用而产生的微生物沉积岩。前寒武纪最多,寒武纪后由于多细胞动物啃食、生物扰动等各种生态压制作用而衰退。在显生宙的一些重大突变期也大量出现。包括叠层石、核形石、树形石、凝块石等。 四川重庆老龙洞P/T 界线上的钙质微生物岩 2.华南早三叠世时错相沉积(1) T P 王永标等，2005 微生物岩 Microbialite 细菌化石直径20-30 微米 绝灭界线 王永标等，2005 微生物岩 凝块石-非纹层,具凝块结构的微生物岩 贵州罗甸大文三叠系底部微生物炭中的凝块石. 左表面；右单偏光镜下 成因机制:球状菌矿化,微生物粘结碎屑,或无机沉淀？ 刘建波等，2007 纳米颗粒交代有机质 (EPS, Fi, CB) 纳米颗粒生长粘结 形成多面体晶体 多面体晶体生长聚集 形成微晶颗粒 微晶颗粒+有机质 形成凝块内核 富有机质的凝块核心 凝块形成于两种有机矿化机制 核心-交代矿化; 外环: 结壳矿化 凝块石的有机矿化过程 Tang et al., 2013a 贫有机质的纤维外环 叠层石亦属于微生物岩，在P/T大灭绝后广泛出现 土耳其 Curuk Tag T1底部的叠层石 1.穹状,标尺85m