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20191022-001 墨西拿阶石膏中保存的大型丝状微化石是无色的硫酸物氧化菌吗?2015

已有 1302 次阅读 2019-10-22 00:44 |个人分类:《Geology》|系统分类:科研笔记| 只为监督自己学习

Are the large filamentous microfossils preserved in Messinian gypsum colorless sulfide-oxidizing bacteria? - Francesco Dela Pierre

墨西拿阶石膏中保存的大型丝状微化石是无色的硫酸物氧化菌吗?

Francesco Dela Pierre; Marcello Natalicchio; Simona Ferrando; Roberto Giustetto; Daniel Birgel; Giorgio Carnevale; Susanne Gier; Francesca Lozar; Domenica Marabello; Jörn Peckmann

        摘要:在墨西拿盐化危机期间,在地中海盆地形成的厚厚的石膏沉积物中包含了大量的丝状化石,这些化石被解释为藻类或蓝藻细菌,从而指向了浅海的潮下或潮间带环境。这里的数据显示这些纤维代表了无色、空泡化的硫化物氧化细菌的残余。这种解释得到了丝状化石中存在小的硫化铁(黄铁矿)和伴生多硫化物晶体聚集体的支持。黄铁矿和多硫化物被认为是储存在细胞内的原始零价硫球的早期成岩转化的结果,这是活的和降解的硫细菌的特征。所研究的石膏晶体除含有丝状化石外,还含有广盐性硅藻和狭盐性硅藻的遗骸,以及被认为是海洋雪絮凝体的蚀变产物的富含粘土的团聚体。这种奇特的化石组合反映了水柱中生产力提高的条件,在河流径流和淡水排放增强的阶段,营养物流入盆地的高通量触发了这种条件。该研究证实,石膏蒸发岩具有保存细菌细胞的早期形态变化的巨大潜力,为研究古代高盐环境的古生态学提供了一定的依据。

正文要点:

前人认为,盐化危机时期大量丝状化石被解释为藻类/蓝藻细菌,指示浅海潮下/潮间带环境。纤维状物质为无色空泡化的硫化物氧化细菌残余,该认识得到了黄铁矿的支持。黄铁矿和多硫化物被认为是储存在细胞内的原始零价硫的早期成岩转化的结果。此外,还含有广盐性硅藻和狭盐性硅藻的遗骸,以及被认为是海洋雪絮凝体的蚀变产物的富含粘土的团聚体石膏蒸发岩保存细菌细胞的早期形态变化方面具有巨大的潜力。

原核生物能够忍受极端高盐环境,通常是在蒸发岩中发现的唯一化石(Warren, 2010)。由于蒸发岩矿物的快速和早期生长,原核生物遗骸通常保存得特别好,这使得细胞可以快速埋葬(Lugli et al., 2010)。作者认为大量丝状化石是硫细菌,与最近对墨西尼石膏沉积环境条件的解释一致。

类似的团聚体在与石膏互层的页岩层中也有报道,并被解释为代表海洋雪絮凝体,它们是在富营养化和浮游植物爆发期间,由粘土和硅藻聚集在上覆水柱中形成的。

早期白云石的形成是由细菌硫酸盐还原作用所驱动的,因此对白云石涂层的识别是显著的(e.g. Vasconcelos et al., 1995)。现代无色硫细菌的一个识别特征是零价硫球存在于有膜的囊泡中,囊泡是硫化物氧化成硫酸盐的中间产物(Teske和Nelson, 2006)。在细胞死亡和细胞质丢失后,无色硫细菌有时会在鞘内保留单质硫(Bailey et al., 2013)。

很难排除多硫化物是风化过程中黄铁矿再氧化的结果,但石膏晶体化石保存良好,封闭了固体包裹体不受外界影响,可以作为多硫化物主要来源的论据。

根据不同的证据线索,我们将保存在墨西尼安石膏中的纤维解释为无色的硫化物氧化细菌化石。大型硫细菌栖息在不同的环境中,包括细菌硫酸盐还原在富含有机物的沉积物中产生硫化氢的环境(Teske和Nelson, 2006)。富有机物沉积物的沉积,通常包含大量的硅藻和海洋雪絮凝体,有利于水体富营养化,这是由于营养物质在增强的河流径流过程中流入的增加造成的(Graco et al., 2001)。在缺氧的沉积环境中,藻类水华加剧了细菌硫酸盐还原对有机物的降解; 这为无色硫细菌的生长提供了所需的高硫化氢通量

前人认为高盐危机时形成的丝状微化石可能是(底栖藻类/蓝藻),指示浅海潮下/潮间带、浅水、光带内环境。然而在燧石、磷灰石、石灰石中也发现了这种化石,被认为是无色硫细菌的残余。因此作者提出这种丝状化石到底是什么的科学问题,通过采野外露头石膏样品,并进行岩石学、矿物学、微拉曼光谱、XRD、扫描电镜等实验,最后认为是硫化物氧化细菌的残余的结论。



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