基本信息
- 项目名称：
- 青海茶卡盐湖石盐沉积环境下的古生物和古气候信息探索
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 数理
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 本作品通过对青海茶卡盐湖岩盐原生流体包裹体的分析，获得青海茶卡盐湖古代高盐度石盐沉积极端环境下生命信息和沉积当初古气候的一手信息，以期验证并发展一种全新的、富有挑战性的研究古生命的方法，以及获取沉积古气候信息的方法。同时，本作品对岩盐流体包裹体保存下限等问题做出了合理的探讨，希望通过这些探索和讨论能够促进利用流体包裹体研究古生命、古环境这种新方法的进一步系统化、全面化。
- 详细介绍：
- 一、作品思路 近年来，全球变暖、大气污染、生物多样性减少等众多大规模的、与人类生活生产有着密切关系的生态、环境问题受到越来越多的国家、地区和群体的关注与重视。研究地球古今环境变化及生物演化对我们认识现今的环境生态问题以及对未来环境发展变化趋势的预测具有重要意义。 现有研究古环境和古生物的方法往往集中于地层岩石、古生物化石等方面。本作品则利用采自青海省茶卡盐湖的蒸发岩盐为样品，从全新的角度出发，以在全球分布广泛的蒸发盐为载体，对其中的原生流体包裹体进行详细的研究，对流体包裹体中捕获的沉积原始流体和沉积水体中生活的微生物通过显微观察、显微测温、激光拉曼光谱、细菌的分离及DNA鉴定等方法进行分析，从中提取包含的古生命和古环境信息，验证并提出一种研究古环境、古生物的新方法。 二、作品目的 本作品通过对原生流体包裹体的分析，获得青海茶卡盐湖古代高盐度石盐沉积极端环境下生命信息和沉积当初古气候的一手信息，以期验证并发展一种全新的、富有挑战性的研究古生命的方法，以及获取沉积古气候信息的方法。同时，本作品对岩盐流体包裹体保存下限等问题做出了合理的探讨，希望通过这些探索和讨论能够促进利用流体包裹体研究古生命、古环境这种新方法的进一步系统化、全面化。
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作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 本作品则利用采自青海省茶卡盐湖的蒸发岩盐为样品，从全新的角度出发，对其中的原生流体包裹体进行详细的研究，对其中捕获的沉积原始流体和沉积水体中生活的微生物通过显微观察、显微测温、激光拉曼光谱、细菌的分离及DNA鉴定等方法进行分析，获得青海茶卡盐湖古代高盐度石盐沉积极端环境下生命信息和沉积当初古气候的一手信息，以期验证并发展一种全新的、富有挑战性的研究古生命的方法，以及获取沉积古气候信息的方法。
科学性、先进性及独特之处
- 本作品研究内容属地质学的前沿领域，是古环境地质学、古生物学、地球化学三门学科的交叉领域。 利用在地质学上先进的显微测温、激光拉曼光谱等先进技术对流体包裹体及其内生物质进行无损分析，通过微生物DNA分子鉴别技术进行进一步鉴别，证实了石盐包裹体内可能无法保存活体微生物。通过流体包裹体测温，获得了沉积时期古温度，对包裹体对古环境信息的保存完整性进行了讨论。
应用价值和现实意义
- 本作品获得了青海茶卡盐湖在古沉积时期生命信息和气候信息的一手资料：获得了藻类碎片、嗜硫细菌等我国茶卡盐湖岩盐流体包裹体中捕获生物的证据；得到晚更新世末期茶卡盐湖古温度在36℃左右。 验证并发展了利用流体包裹体研究古生命这一全新的极富挑战性的研究方法，建立一种能够通用的利用岩盐包裹体研究古生命的方法。通过对一些关于流体包裹对古环境信息保存完整性问题的探讨，期望促进该种方法的进一步系统化。
学术论文摘要
- 盐岩沉积环境下的古气候与高盐度极端条件下生命活动一直是地学领域的研究热点。而石盐中的流体包裹体不仅可以保留沉积环境的流体性质和古气温，还有可能捕获沉积环境中的微生物及藻类碎屑，对其研究可获取盐湖沉积演化相关的直接证据。 青藏高原的气候变迁对我国西部气候有着重要的影响，一直是地学界关注的重点。本文通过显微观察、显微测温、激光拉曼光谱、细菌分离、培养及DNA测序等方法对采自茶卡盐湖岩盐样品中的流体包裹体进行了系统分析。石盐流体包裹体具有纯液相、气-液两相、气-液-固三相等三种类型，对其中固相进行拉曼光谱分析，获得了碳骨架、硫酸根和嗜硫细菌的拉曼光谱信息，证实了包裹体中藻类碎屑、嗜硫细菌的存在。利用细菌培养和DNA序列分析的方法证实了岩盐流体包裹体无法保存活体古细菌，以后的研究重点应转向获取非活体生物的DNA信息。原生流体包裹体均一温度分析表明，石盐沉积时的古气温在18-36℃。验证并发展了一种探求流体包裹体内生物信息的方法，并探讨了流体包裹体对活体微生物的保存功能、流体包裹体内生物气候信息的保存完整性等问题，为利用石盐流体包裹体获取古环境和古生物信息指出了明确的研究方向。
获奖情况
- 已投稿于《地学前缘》：处于外审阶段
鉴定结果
- 无
参考文献
- 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 刘兴起,倪培,2005,表生环境条件形成的石盐流体包裹体研究进展,地球科学进展 孔凡晶,郑绵平2007. 盐湖生物学研究进展：第二届/ 盐湖生物学及嗜盐生物与油气生成学术研讨会综. 地球学报
同类课题研究水平概述
- 古生命探索与古环境重建这两个课题一直是地球科学研究的重要领域，但绝大多数方法是建立在古生物化石和岩性等方面。本作品则将古环境地质学、古生物学、地球化学三门学科结合起来，从全新的角度，借助保存有沉积原始流体的包裹体研究其对古生命和古环境的记录功能。由于本课题，特别是流体包裹体内古生命探索部分，创新性极强、研究难度较大，所以只有国外为数不多的几个科研小组在做与本课题相关的研究。 在流体包裹体生物捕获理论及意义探索方面，由于原生包裹体被认为是记录原始沉积水体情况的良好介质，因此在原生流体包裹体内发现的生命现象成为反映原始水体内生物的最直接证据。这些证据的发现，为研究生命起源、演化提供了有力支持。 早在1966年，Dombrowski 等人就报道了在古生界的岩盐中发现了捕获有细菌及其产生的孢子的流体包裹体。由于科学技术等方面限制，对流体包裹体的难度较大，只有较少的成果产出，但这些成果均发表于国际顶级科学期刊中，科学意义重大。2000年，Vreeland等人在二叠纪萨拉多地层的石盐流体包裹体中提取到了一种细菌，可能形成于2.5亿年前，成为至今存活的最古老的微生物。2004年James C. Adamski等人在实验室环境下人工合成岩盐包裹体捕获了培养的细菌，这直接证明岩盐流体包裹体能够捕获微生物。这些成果为生命的起源、演化的研究提供了直接证据。但在国内未见关于盐湖中岩盐包裹体中的古生物信息报道。 分析流体包裹中包含的古环境信息，则利用内陆盐湖这一重要载体为古今环境对比开辟了全新的研究途径。 1986年，Chivas等人就内陆盐湖流体包裹体记录环境变化的问题做出了详细的研究。1995年加拿大学者Roberts等就石盐流体包裹体均一温度的测试方法以及气—液两相流体包裹体和单一液相流体包裹体均一温度的代表意义等方面均进行了详细的论述和探讨,其结果表明原生石盐单一液相流体包裹体的均一温度同现代卤水的水温和气温具有很好的相关性。1998 年美国学者Lowenstein等进一步研究发现，均一温度的最大值与同期实地观测到的湖水水温和气温最大值相吻合。石盐流体单一液相包裹体均一温度已被应用于北美地区二叠纪Nippewalla组的古环境重建中。我国是一个盐湖大国，各种盐类沉积丰富，近年来，随着国家对资源环境的重视，国内研究人员也针对岩盐流体包裹体对古气候的记录功能做出了积极的尝试。
