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石盐中的精灵—石盐流体包裹体
2019-01-11 | 编辑: | 【  】【打印】【关闭

编辑:亚洲城ca88唯一官网   李 俊   

 你喜欢我吗?  

  为什么你老是看着我这个小人物。 

  不要告诉我你想了解我。 

  只要知道了我的秘密, 

  就能填补你心灵的空虚。 

  我看到了你明亮的眼睛, 

  你想用歌声去打开我的心灵。 

  从你疑惑的眼光,我知道, 

  你想知道我的过去, 

  是均匀的还是不均匀? 

  你听得见我的呼唤吗? 

  我想给你诉说衷肠。 

  只要你真的爱我, 

  我就把什么都告诉你。 

                                                      ——JayantaGuha 

  一首爱情诗?No,No,No!别误会,这是加拿大科学家Jayanta Guha于1982年以“包裹体”自诉的口吻写的一首赞美诗。 

  矿物包裹体,是指成岩成矿流体在矿物结晶生长过程中,被包裹在矿物晶格缺陷或穴窝中的、至今尚在主矿物中封存并与主矿物有着相的界限的那一部分物质。矿物中基本都含有包裹体,但以下十种矿物为最常见流体包裹体的矿物(按包裹体出现的多少为序):石英、萤石、石盐、方解石、石榴子石、磷灰石、白云石、重晶石、黄玉和闪锌矿。 

  今天,大家就来先容这个排行榜中的老三——石盐中的包裹体。  

  石盐流体包裹体到底长什么样?先来一睹芳容。下图是在200倍显微镜下拍摄到的石盐流体包裹体。这些包裹体大多都只有10-20μ,肉眼是绝对看不到的。 

   

  图1 呈条带分布的石盐流体包裹体 

   

  图2 气液两相石盐流体包裹体 

  图1中流体包裹体均为单一液相包裹体,也就是包裹体中没有黑色的东西。 

  图2则为气液两相包裹体,即包裹体中含有黑色的气泡。在石盐流体包裹体的研究中,单一液相和气液两相包裹体有其各自的研究意义。  

  地质学家们把流体包裹体比作“埋藏的文物”,通过对地质现象和岩石样品进行研究,来重现地球过去的历史。石盐流体包裹体,正是这些“埋藏的文物”中的一份子。 

  盐矿怎么形成?包裹体知道 

  地球表面有各种各样的矿床,比如金矿、银矿、铜矿、盐类矿等等。这些元素是从哪来的?怎么搬运到现在矿床所在的位置?这些元素是在什么样的环境条件下沉积成矿的,为什么会在这里形成矿床并保存下来而不是其它地方?研究矿物的包裹体可以了解这类矿床的形成过程和条件,为人们寻找这类矿床提供帮助。而研究石盐流体包裹体,可以了解盐矿的形成过程与条件。 

  古气候是怎样?包裹体知道 

  从石盐流体包裹体中,大家还可以了解到很多古气候信息。石盐流体包裹体的两个研究指标——温度与成分,都可以用于气候环境的研究。 

  盐类矿床中保存的石盐流体包裹体均一温度可以直接给出定量化的温度数据,虽然所反映的是古卤水及水体温度,但其与大气温度密切关联,很容易就得到地质时期环境的大体温度。   

  单一液相石盐流体包裹体可以揭示古环境温度信息,而气液两相石盐流体包裹体则可揭示古大气成分。其捕获的黑色气泡中包裹了大气成分,通过测其成分则可以知道古大气成分信息。 

  古气候温度与成分信息对于气候学研究的意义是重大的。了解过去的气候变化情况,可以将目前的人类社会的气候纳入其中作为一个节点,将其放在整个地质历史的长河中去考量。帮助人类正确认识目前面临的气候环境情况,以及预测未来的气候变化趋势。  

  包裹体“身体”里的古嗜盐菌还有大用处 

  包裹在古代蒸发盐矿物流体包裹体中的嗜盐微生物被称为古嗜盐菌。这些盐类矿物包裹体中又属石盐流体包裹体最常见、研究最深入,因此对于嗜盐菌的研究大多依赖于石盐流体包裹体。  

  那么,石盐流体包裹体中的嗜盐菌能干些什么呢? 

  第一,晒盐池中的嗜盐菌可以使盐池变红,提高对太阳能吸取能力, 进而提高卤水蒸发速度, 有利于提高原盐产量。  

  第二,嗜盐菌可以处理含盐类有机工业废水,尤其对于石油烃类的降解。油田废水中往往含有一定量的盐类物质,也被称为油田卤水,这类废水使用其他废水处理技术难度大、成本高,而通过提取自包裹体中的嗜盐菌对其进行降解效果明显。 

  第三,嗜盐菌细胞膜中菌紫质蛋白用途广泛。可制作光存储材料,利用菌紫质蛋白的变色效应可制成全息、偏振、比特的光存储材料;还可制作光电元件,菌紫质在激光下的电位变化速度能以皮秒计, 可制成快速的分子开关电路, 用在各种电子元器件上, 为计算机的微型化创造了条件;也可制作生物芯片,用菌紫质蛋白制造芯片, 数据存贮量和处理速度大大优于硅芯片, 材料合成容易, 能进行纳米级加工。 

  虽然这些应用还未大规模普及,有的甚至还处于研发阶段,但这并不影响科学家们对这个小家伙的认知。  

  一个小小的石盐流体包裹体,竟然有这么大的能量。不论是在地质学、环境科学这些基础研究学科中的贡献,还是生命科学、信息技术这些前沿应用学科中的作用,都令人暗暗称奇,可谓石盐中的“精灵”。  

  

  参考资料 

  [1] 卢焕章, 范宏瑞, 倪培等.流体包裹体[M].北京.科学出版社,2004.

  [2] 王九一, 刘成林.石盐流体包裹体中古嗜盐菌的研究进展[J].地球科学进展.2016,32(12):1220-1227 

  [3] 宁卓, 张波.嗜盐菌的研究进展及应用[J].苏盐科技.2007,1:31-32 

  [4] 刘莹, 张继天, 史雅颖.嗜盐菌的研究进展[J].科技创新与应用.2017,8:22 

 

 

 

 

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