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为了解海洋微生物在铁锰结核(壳)形成过程中发挥的作用,深化对微生物与铁锰结核(壳)关系的认识,进一步充实微生物-矿物相互作用和铁锰结核(壳)的生物成矿过程的研究,还原大洋铁锰结核(壳)的形成过程。我们采用三种海洋微生物分别与大洋铁锰结核(壳)进行了关于生物作用对铁锰结核(壳)元素迁移及矿物组成影响的研究,旨在深入探讨两者的相互作用机制。本研究所采用的三种海洋微生物是盐场海芽孢杆菌(Marinibacillus campisalis)、亚硫酸杆菌(Sulfitobacter)和芽孢八叠球菌(Sporosarcina)。通过X射线荧光光谱(XRF)、电感耦合等离子体发射光谱(ICP-OES)和电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)多种方法,分析微生物对铁锰结核(壳)元素迁移的影响;通过透射电镜(TEM)、扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)和X射线衍射(XRD)等多种方法,分析微生物对铁锰结核(壳)中矿物组成的影响。通过研究主要得到了以下结果:铁锰结核(壳)的主要矿物是高岭石和斜长石,主要分布在核心部分,还有少量的石英、方英石以及菱铁矿、赤铁矿等铁矿物,壳层矿物含量低,主要含有铁锰矿物,富集大量Fe、Mn、Ti、Co、Ni、Cu等金属元素。微生物能够促进铁锰结核(壳)的主要金属元素的溶解释放,同时也对这些元素有生物成矿的作用,其中盐场海芽孢杆菌对Fe、Mn、Co、Ni、Cu都有较强的溶解释放作用,对Fe、Mn、Co、Ni有较强的生物成矿作用;亚硫酸杆菌对Mn、Co有较强的溶解释放作用,对Ni有较强的生物成矿作用;芽孢八叠球菌对Fe、Mn、Co、Cu有较强的溶解释放作用,对Fe、Mn、Co、Ni有较强的生物成矿作用。通过微生物的生物成矿作用,能够在细菌菌体表面形成新的矿物。在微生物的作用下,铁锰结核(壳)中的斜长石以及菱锰矿、菱铁矿、赤铁矿和针铁矿等铁锰矿物含量有不同程度的增加。基于本研究,我们认为微生物-铁锰结核(壳)相互作用的机制主要是:微生物能通过酶、代谢产物或者各种分泌物的作用,溶解破坏铁锰结核(壳),进而释放出壳层的主要结构元素,如Fe、Mn、Co、Ni、Cu等,产生各种金属离子;同时又由于微生物自身所独有的特性,能够通过生物成矿作用高效地利用周围环境中的金属离子,随着时间不断增加进而形成新的矿物,如各种铁锰矿物。并由此推测在大洋环境中,海洋微生物能够通过生物成矿作用促进海水中金属元素的富集成矿,进而对铁锰结核(壳)的形成起到促进作用。