基本信息
- 項目名稱：
- 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
- 大類：
- 自然科學類學術論文
- 簡介：
- 本作品通過對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初古氣候的一手信息，以期驗證并發(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，本作品對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利用流體包裹體研究古生命、古環(huán)境這種新方法的進一步系統(tǒng)化、全面化。
- 詳細介紹：
- 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)有著密切關系的生態(tài)、環(huán)境問題受到越來越多的國家、地區(qū)和群體的關注與重視。研究地球古今環(huán)境變化及生物演化對我們認識現(xiàn)今的環(huán)境生態(tài)問題以及對未來環(huán)境發(fā)展變化趨勢的預測具有重要意義。 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，對其中的原生流體包裹體進行詳細的研究，對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、顯微測溫、激光拉曼光譜、細菌的分離及DNA鑒定等方法進行分析，從中提取包含的古生命和古環(huán)境信息，驗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初古氣候的一手信息，以期驗證并發(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，本作品對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利用流體包裹體研究古生命、古環(huán)境這種新方法的進一步系統(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)，對其中的原生流體包裹體進行詳細的研究，對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、顯微測溫、激光拉曼光譜、細菌的分離及DNA鑒定等方法進行分析，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初古氣候的一手信息，以期驗證并發(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。
科學性、先進性及獨特之處
- 本作品研究內容屬地質學的前沿領域，是古環(huán)境地質學、古生物學、地球化學三門學科的交叉領域。 利用在地質學上先進的顯微測溫、激光拉曼光譜等先進技術對流體包裹體及其內生物質進行無損分析，通過微生物DNA分子鑒別技術進行進一步鑒別，證實了石鹽包裹體內可能無法保存活體微生物。通過流體包裹體測溫，獲得了沉積時期古溫度，對包裹體對古環(huán)境信息的保存完整性進行了討論。
應用價值和現(xiàn)實意義
- 本作品獲得了青海茶卡鹽湖在古沉積時期生命信息和氣候信息的一手資料：獲得了藻類碎片、嗜硫細菌等我國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。通過對一些關于流體包裹對古環(huán)境信息保存完整性問題的探討，期望促進該種方法的進一步系統(tǒng)化。
學術論文摘要
- 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一直是地學領域的研究熱點。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，對其研究可獲取鹽湖沉積演化相關的直接證據(jù)。 青藏高原的氣候變遷對我國西部氣候有著重要的影響，一直是地學界關注的重點。本文通過顯微觀察、顯微測溫、激光拉曼光譜、細菌分離、培養(yǎng)及DNA測序等方法對采自茶卡鹽湖巖鹽樣品中的流體包裹體進行了系統(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，對其中固相進行拉曼光譜分析，獲得了碳骨架、硫酸根和嗜硫細菌的拉曼光譜信息，證實了包裹體中藻類碎屑、嗜硫細菌的存在。利用細菌培養(yǎng)和DNA序列分析的方法證實了巖鹽流體包裹體無法保存活體古細菌，以后的研究重點應轉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，石鹽沉積時的古氣溫在18-36℃。驗證并發(fā)展了一種探求流體包裹體內生物信息的方法，并探討了流體包裹體對活體微生物的保存功能、流體包裹體內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。
獲獎情況
- 已投稿于《地學前緣》：處于外審階段
鑒定結果
- 無
參考文獻
- 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展,地球科學進展 孔凡晶,鄭綿平2007. 鹽湖生物學研究進展：第二屆/ 鹽湖生物學及嗜鹽生物與油氣生成學術研討會綜. 地球學報
同類課題研究水平概述
- 古生命探索與古環(huán)境重建這兩個課題一直是地球科學研究的重要領域，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)境地質學、古生物學、地球化學三門學科結合起來，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古生命探索部分，創(chuàng)新性極強、研究難度較大，所以只有國外為數(shù)不多的幾個科研小組在做與本課題相關的研究。 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為是記錄原始沉積水體情況的良好介質，因此在原生流體包裹體內發(fā)現(xiàn)的生命現(xiàn)象成為反映原始水體內生物的最直接證據(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 等人就報道了在古生界的巖鹽中發(fā)現(xiàn)了捕獲有細菌及其產(chǎn)生的孢子的流體包裹體。由于科學技術等方面限制，對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)表于國際頂級科學期刊中，科學意義重大。2000年，Vreeland等人在二疊紀薩拉多地層的石鹽流體包裹體中提取到了一種細菌，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等人在實驗室環(huán)境下人工合成巖鹽包裹體捕獲了培養(yǎng)的細菌，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)。但在國內未見關于鹽湖中巖鹽包裹體中的古生物信息報道。 分析流體包裹中包含的古環(huán)境信息，則利用內陸鹽湖這一重要載體為古今環(huán)境對比開辟了全新的研究途徑。 1986年，Chivas等人就內陸鹽湖流體包裹體記錄環(huán)境變化的問題做出了詳細的研究。1995年加拿大學者Roberts等就石鹽流體包裹體均一溫度的測試方法以及氣—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行了詳細的論述和探討,其結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性。1998 年美國學者Lowenstein等進一步研究發(fā)現(xiàn)，均一溫度的最大值與同期實地觀測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用于北美地區(qū)二疊紀Nippewalla組的古環(huán)境重建中。我國是一個鹽湖大國，各種鹽類沉積豐富，近年來，隨著國家對資源環(huán)境的重視，國內研究人員也針對巖鹽流體包裹體對古氣候的記錄功能做出了積極的嘗試。
