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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 青海茶卡鹽湖石鹽沉積環(huán)境下的古生物和古氣候信息探索
- 小類：
- 數(shù)理
- 簡(jiǎn)介：
- 本作品通過對(duì)青海茶卡鹽湖巖鹽原生流體包裹體的分析，獲得青海茶卡鹽湖古代高鹽度石鹽沉積極端環(huán)境下生命信息和沉積當(dāng)初古氣候的一手信息，以期驗(yàn)證并發(fā)展一種全新的、富有挑戰(zhàn)性的研究古生命的方法，以及獲取沉積古氣候信息的方法。同時(shí)，本作品對(duì)巖鹽流體包裹體保存下限等問題做出了合理的探討，希望通過這些探索和討論能夠促進(jìn)利用流體包裹體研究古生命、古環(huán)境這種新方法的進(jìn)一步系統(tǒng)化、全面化。
- 詳細(xì)介紹：
- 一、作品思路 近年來，全球變暖、大氣污染、生物多樣性減少等眾多大規(guī)模的、與人類生活生產(chǎn)有著密切關(guān)系的生態(tài)、環(huán)境問題受到越來越多的國(guó)家、地區(qū)和群體的關(guān)注與重視。研究地球古今環(huán)境變化及生物演化對(duì)我們認(rèn)識(shí)現(xiàn)今的環(huán)境生態(tài)問題以及對(duì)未來環(huán)境發(fā)展變化趨勢(shì)的預(yù)測(cè)具有重要意義。 現(xiàn)有研究古環(huán)境和古生物的方法往往集中于地層巖石、古生物化石等方面。本作品則利用采自青海省茶卡鹽湖的蒸發(fā)巖鹽為樣品，從全新的角度出發(fā)，以在全球分布廣泛的蒸發(fā)鹽為載體，對(duì)其中的原生流體包裹體進(jìn)行詳細(xì)的研究，對(duì)流體包裹體中捕獲的沉積原始流體和沉積水體中生活的微生物通過顯微觀察、顯微測(cè)溫、激光拉曼光譜、細(xì)菌的分離及DNA鑒定等方法進(jìn)行分析，從中提取包含的古生命和古環(huán)境信息，驗(yàn)證并提出一種研究古環(huán)境、古生物的新方法。 二、作品目的 本作品通過對(duì)原生流體包裹體的分析，獲得青海茶卡鹽湖古代高鹽度石鹽沉積極端環(huán)境下生命信息和沉積當(dāng)初古氣候的一手信息，以期驗(yàn)證并發(fā)展一種全新的、富有挑戰(zhàn)性的研究古生命的方法，以及獲取沉積古氣候信息的方法。同時(shí)，本作品對(duì)巖鹽流體包裹體保存下限等問題做出了合理的探討，希望通過這些探索和討論能夠促進(jìn)利用流體包裹體研究古生命、古環(huán)境這種新方法的進(jìn)一步系統(tǒng)化、全面化。
作品圖片
作品專業(yè)信息
撰寫目的和基本思路
- 本作品則利用采自青海省茶卡鹽湖的蒸發(fā)巖鹽為樣品，從全新的角度出發(fā)，對(duì)其中的原生流體包裹體進(jìn)行詳細(xì)的研究，對(duì)其中捕獲的沉積原始流體和沉積水體中生活的微生物通過顯微觀察、顯微測(cè)溫、激光拉曼光譜、細(xì)菌的分離及DNA鑒定等方法進(jìn)行分析，獲得青海茶卡鹽湖古代高鹽度石鹽沉積極端環(huán)境下生命信息和沉積當(dāng)初古氣候的一手信息，以期驗(yàn)證并發(fā)展一種全新的、富有挑戰(zhàn)性的研究古生命的方法，以及獲取沉積古氣候信息的方法。
科學(xué)性、先進(jìn)性及獨(dú)特之處
- 本作品研究?jī)?nèi)容屬地質(zhì)學(xué)的前沿領(lǐng)域，是古環(huán)境地質(zhì)學(xué)、古生物學(xué)、地球化學(xué)三門學(xué)科的交叉領(lǐng)域。 利用在地質(zhì)學(xué)上先進(jìn)的顯微測(cè)溫、激光拉曼光譜等先進(jìn)技術(shù)對(duì)流體包裹體及其內(nèi)生物質(zhì)進(jìn)行無損分析，通過微生物DNA分子鑒別技術(shù)進(jìn)行進(jìn)一步鑒別，證實(shí)了石鹽包裹體內(nèi)可能無法保存活體微生物。通過流體包裹體測(cè)溫，獲得了沉積時(shí)期古溫度，對(duì)包裹體對(duì)古環(huán)境信息的保存完整性進(jìn)行了討論。
應(yīng)用價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義
- 本作品獲得了青海茶卡鹽湖在古沉積時(shí)期生命信息和氣候信息的一手資料：獲得了藻類碎片、嗜硫細(xì)菌等我國(guó)茶卡鹽湖巖鹽流體包裹體中捕獲生物的證據(jù)；得到晚更新世末期茶卡鹽湖古溫度在36℃左右。 驗(yàn)證并發(fā)展了利用流體包裹體研究古生命這一全新的極富挑戰(zhàn)性的研究方法，建立一種能夠通用的利用巖鹽包裹體研究古生命的方法。通過對(duì)一些關(guān)于流體包裹對(duì)古環(huán)境信息保存完整性問題的探討，期望促進(jìn)該種方法的進(jìn)一步系統(tǒng)化。
學(xué)術(shù)論文摘要
- 鹽巖沉積環(huán)境下的古氣候與高鹽度極端條件下生命活動(dòng)一直是地學(xué)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。而石鹽中的流體包裹體不僅可以保留沉積環(huán)境的流體性質(zhì)和古氣溫，還有可能捕獲沉積環(huán)境中的微生物及藻類碎屑，對(duì)其研究可獲取鹽湖沉積演化相關(guān)的直接證據(jù)。 青藏高原的氣候變遷對(duì)我國(guó)西部氣候有著重要的影響，一直是地學(xué)界關(guān)注的重點(diǎn)。本文通過顯微觀察、顯微測(cè)溫、激光拉曼光譜、細(xì)菌分離、培養(yǎng)及DNA測(cè)序等方法對(duì)采自茶卡鹽湖巖鹽樣品中的流體包裹體進(jìn)行了系統(tǒng)分析。石鹽流體包裹體具有純液相、氣-液兩相、氣-液-固三相等三種類型，對(duì)其中固相進(jìn)行拉曼光譜分析，獲得了碳骨架、硫酸根和嗜硫細(xì)菌的拉曼光譜信息，證實(shí)了包裹體中藻類碎屑、嗜硫細(xì)菌的存在。利用細(xì)菌培養(yǎng)和DNA序列分析的方法證實(shí)了巖鹽流體包裹體無法保存活體古細(xì)菌，以后的研究重點(diǎn)應(yīng)轉(zhuǎn)向獲取非活體生物的DNA信息。原生流體包裹體均一溫度分析表明，石鹽沉積時(shí)的古氣溫在18-36℃。驗(yàn)證并發(fā)展了一種探求流體包裹體內(nèi)生物信息的方法，并探討了流體包裹體對(duì)活體微生物的保存功能、流體包裹體內(nèi)生物氣候信息的保存完整性等問題，為利用石鹽流體包裹體獲取古環(huán)境和古生物信息指出了明確的研究方向。
獲獎(jiǎng)情況
- 已投稿于《地學(xué)前緣》：處于外審階段
鑒定結(jié)果
- 無
參考文獻(xiàn)
- Dombrowski,H.J,1966,Geological problems in the question of living bacteria in Paleozo deposits, in Second Symposium on Salt Reodder E., 1972, Composition of fluid inclusions: U.S. Geological Survey Professional Paper Vreeland, R.H., Rosenzweig, W.D., and Powers, D.W., 2000, Isolation of a 250 million-yearold halotolerant bacterium from a primary salt crystal: Nature James C. Adamski, Jennifer A Roberts, and Robert H.Goldstein,2004,,Entrapment of bacteria in fluid inclusions in laboratory-grown halite ,in Geological Society of America, 2004 annual meeting, Anonymous Yuichiro Ueno, Keita Yamada, Naohiro Yoshida, Shigenori Maruyama & Yukio Isozaki. Evidence from fluid inclusions for microbial methanogenesis in the early Archaean era.Nature; March 2006 ; Benison KC and Goldstein RH.1999.Permian paleoclimate data from flui inclusion in halite, Chemical Geology,154:113-132 劉興起,倪培,2005,表生環(huán)境條件形成的石鹽流體包裹體研究進(jìn)展,地球科學(xué)進(jìn)展 孔凡晶,鄭綿平2007. 鹽湖生物學(xué)研究進(jìn)展：第二屆/ 鹽湖生物學(xué)及嗜鹽生物與油氣生成學(xué)術(shù)研討會(huì)綜. 地球?qū)W報(bào)
同類課題研究水平概述
- 古生命探索與古環(huán)境重建這兩個(gè)課題一直是地球科學(xué)研究的重要領(lǐng)域，但絕大多數(shù)方法是建立在古生物化石和巖性等方面。本作品則將古環(huán)境地質(zhì)學(xué)、古生物學(xué)、地球化學(xué)三門學(xué)科結(jié)合起來，從全新的角度，借助保存有沉積原始流體的包裹體研究其對(duì)古生命和古環(huán)境的記錄功能。由于本課題，特別是流體包裹體內(nèi)古生命探索部分，創(chuàng)新性極強(qiáng)、研究難度較大，所以只有國(guó)外為數(shù)不多的幾個(gè)科研小組在做與本課題相關(guān)的研究。 在流體包裹體生物捕獲理論及意義探索方面，由于原生包裹體被認(rèn)為是記錄原始沉積水體情況的良好介質(zhì)，因此在原生流體包裹體內(nèi)發(fā)現(xiàn)的生命現(xiàn)象成為反映原始水體內(nèi)生物的最直接證據(jù)。這些證據(jù)的發(fā)現(xiàn)，為研究生命起源、演化提供了有力支持。 早在1966年，Dombrowski 等人就報(bào)道了在古生界的巖鹽中發(fā)現(xiàn)了捕獲有細(xì)菌及其產(chǎn)生的孢子的流體包裹體。由于科學(xué)技術(shù)等方面限制，對(duì)流體包裹體的難度較大，只有較少的成果產(chǎn)出，但這些成果均發(fā)表于國(guó)際頂級(jí)科學(xué)期刊中，科學(xué)意義重大。2000年，Vreeland等人在二疊紀(jì)薩拉多地層的石鹽流體包裹體中提取到了一種細(xì)菌，可能形成于2.5億年前，成為至今存活的最古老的微生物。2004年James C. Adamski等人在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下人工合成巖鹽包裹體捕獲了培養(yǎng)的細(xì)菌，這直接證明巖鹽流體包裹體能夠捕獲微生物。這些成果為生命的起源、演化的研究提供了直接證據(jù)。但在國(guó)內(nèi)未見關(guān)于鹽湖中巖鹽包裹體中的古生物信息報(bào)道。 分析流體包裹中包含的古環(huán)境信息，則利用內(nèi)陸鹽湖這一重要載體為古今環(huán)境對(duì)比開辟了全新的研究途徑。 1986年，Chivas等人就內(nèi)陸鹽湖流體包裹體記錄環(huán)境變化的問題做出了詳細(xì)的研究。1995年加拿大學(xué)者Roberts等就石鹽流體包裹體均一溫度的測(cè)試方法以及氣—液兩相流體包裹體和單一液相流體包裹體均一溫度的代表意義等方面均進(jìn)行了詳細(xì)的論述和探討,其結(jié)果表明原生石鹽單一液相流體包裹體的均一溫度同現(xiàn)代鹵水的水溫和氣溫具有很好的相關(guān)性。1998 年美國(guó)學(xué)者Lowenstein等進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，均一溫度的最大值與同期實(shí)地觀測(cè)到的湖水水溫和氣溫最大值相吻合。石鹽流體單一液相包裹體均一溫度已被應(yīng)用于北美地區(qū)二疊紀(jì)Nippewalla組的古環(huán)境重建中。我國(guó)是一個(gè)鹽湖大國(guó)，各種鹽類沉積豐富，近年來，隨著國(guó)家對(duì)資源環(huán)境的重視，國(guó)內(nèi)研究人員也針對(duì)巖鹽流體包裹體對(duì)古氣候的記錄功能做出了積極的嘗試。
