碳酸盐岩的分布广泛,且广泛存在于各地质时代,是地球岩石圈的重要组成部分,在自然环境中,由不同种类的微生物引起的碳酸盐沉淀是一个非常普遍的现象。镁离子对微生物诱导碳酸盐矿物的形成具有重要的影响,但是针对镁离子在矿化过程中的作用的研究较少。微生物和镁离子是影响矿化的两个关键因素,开展微生物作用下镁离子影响矿化机制的研究,有助于了解实验室和天然环境中的微生物矿化过程及机制。本论文通过在青岛唐岛湾海底沉积物中分离纯化得到一株嗜盐菌（沃氏葡萄球菌YXY2）和两株硫酸盐还原菌（拟胶质菌HFF1、弗氏柠檬酸杆菌ZW123）;在不同Mg/Ca比条件下利用嗜盐菌和硫酸盐还原菌开展一系列诱导碳酸盐矿物的实验,对培养体系中与矿化有关的水化学参数进行测定,同时对微生物成因沉积物的矿物学特征进行分析,进而探究微生物、镁离子这两个因素在生物矿化中的作用。本论文主要研究结论如下:（1）在矿物的形成过程中,微生物起着重要的调节作用。嗜盐菌和硫酸盐还原菌在接菌的实验组培养体系中形成矿物,而在不接菌的对照组中则无矿物出现,表明微生物对矿物的形成起到重要的调节作用。细菌分泌的氨气、碳酸酐酶、碱性磷酸酶等共同作用,提高了培养基的碱度和矿物的饱和度,为细菌诱导碳酸盐、磷酸盐矿物的形成提供了有利的条件。微生物诱导得到的矿物内部的有机官能团、有机大分子、氨基酸组成等与细菌胞外聚合物相似,表明了矿物形成与胞外聚合物之间的密切关系。胞外聚合物里的氨基酸由于去质子化作用而带负电荷,吸附镁离子和钙离子,且胞外聚合物上存在具有晶体结构且含有微量镁和钙元素的颗粒,可能是矿物正处于形成的初始阶段。因此,胞外聚合物在微生物成因矿物的形成过程中作为成核位点。细胞内部存在纳米级无定形颗粒,且含有微量镁和钙元素,是培养基中的游离钙凭借扩散作用进入细胞内部并与细胞内部的碳酸根反应生成的。（2）微生物对沉积物的矿物学特征具有重要影响。嗜盐菌和硫酸盐还原菌诱导得到的碳酸盐、磷酸盐矿物具有形貌多样性、特殊的元素组成等特征,表明微生物与矿物的形成存在某种密切的联系。此外,细菌的参与可以提高生物成因的矿物的热稳定性。此外,微生物成因的文石、鸟粪石晶体具有明显的择优取向现象,这是由于氨基酸分子在晶体的不同晶面的选择性吸附导致。微生物对矿物学特征的影响为识别生物成因和非生物成因的矿物提供了依据。（3）微生物参与下镁离子对矿化产物的影响。镁离子无法进入化学成因的文石晶体中,但是在嗜盐菌YXY2存在的情况下,细菌胞外聚合物氨基酸上的羧基可以促进镁离子的去水合化作用,因此镁离子进入生物成因的文石晶体。在硫酸盐还原菌HFF1的参与下,去水合化后的镁离子可以参与矿化形成三水菱镁矿,说明微生物能打破镁离子成核的能量壁垒;同时,镁离子可以参与单水方解石的形成,在维持单水方解石的稳定性方面起着重要的作用。硫酸盐还原菌ZW123胞外聚合物中的天冬氨酸和谷氨酸可以削弱镁离子的水合作用,导致游离镁离子进入方解石,提高了富镁方解石的镁含量。ZW123诱导得到的富镁方解石有可能成为原白云石的前体物质,本论文中提出的镁离子进入富镁方解石的机制可能为“微生物白云石模式”提供一定的参考。（4）Mg/Ca 比对矿物种类和晶体结构具有影响。中度嗜盐菌YXY2在Mg/Ca 比为0时,诱导得到的矿物主要是为方解石和球霰石;在Mg/Ca 比为2、4和6时,形成的矿物为富镁方解石和文石;在Mg/Ca 比为8时,只有文石矿物生成;文石的半峰宽值随Mg/Ca 比值的增加而增加,表明晶体发育变差。不同Mg/Ca 比条件下的矿物物相与方解石海时期和文石海时期沉淀出的矿物相近乎一致,对“文石海”与“方解石海”中的碳酸盐矿物沉淀研究具有一定的参考意义。硫酸盐还原菌HFF1在Mg/Ca 比为0时,诱导得到的矿物主要是为方解石和球霰石;在Mg/Ca 比为3、6、9、12时,形成的矿物为单水方解石和三水菱镁矿,且随着Mg/Ca 比的增加,三水菱镁矿的百分含量逐渐增加。硫酸盐还原菌ZW123在Mg/Ca 比为0时,诱导得到的矿物主要是为方解石和球霰石;在Mg/Ca 比为3时,形成的矿物为富镁方解石;在Mg/Ca比为6、9时,形成的矿物为单水方解石;在Mg/Ca 比为12时,只有鸟粪石矿物生成。在Mg/Ca 比为6、9时,单水方解石的形貌存在差异,在Mg/Ca 比为6时单水方解石具有交错生长模式,Mg/Ca 比为9时单水方解石具有似同心圆的生长模式,单水方解石的结晶度和热稳定性均随着Mg/Ca 比的增加而降低。本文对不同Mg/Ca 比条件下微生物诱导碳酸盐矿物形成过程和矿物特征进行研究,研究结果表明,微生物对于碳酸盐矿物的形成和矿物学特征具有重要的影响,在微生物参与下,镁离子可以影响矿化产物。本研究对解释地质历史时期的“白云石成因”“文石海”等问题具有一定的参考价值。