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典型高温热泉中锑的形态分布及其地球化学成因

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地球科学 2023年第3期48卷 946-957页

作者：宋泓禹郭清海中国地质大学生物地质与环境地质国家重点实验室湖北武汉430078 中国地质大学环境学院湖北武汉430078

锑为典型有害元素,地热成因锑是天然水环境中溶解态锑的重要来源,富锑热泉排泄的负面环境效应不容忽视.本文在藏南和滇西选择典型地热区,分析了热泉中锑的形态分布及其地球化学成因.总体上,研究区排泄的地热水具有远高于天然水环境背景... 详细信息

锑为典型有害元素,地热成因锑是天然水环境中溶解态锑的重要来源,富锑热泉排泄的负面环境效应不容忽视.本文在藏南和滇西选择典型地热区,分析了热泉中锑的形态分布及其地球化学成因.总体上,研究区排泄的地热水具有远高于天然水环境背景值的锑含量,最高可达2128.7μg/L.水文地球化学计算表明热泉中锑的主要存在形态为锑酸盐和亚锑酸盐,但部分热泉样品中硫代锑占总锑百分比可高达35%.硫化物浓度、S(-Ⅱ)/Sb摩尔比,以及砷锑之间的竞争巯基化作用是影响热泉中硫代锑含量的关键因素.在本研究所涉及地热系统中,西藏玛旁雍错曲色涌巴、门士、莫落江为岩浆热源型地热系统,其地热水中锑源自高温条件下热储围岩淋滤和作为热源的岩浆房所释出流体的输入,西藏曲卓木、朗久与云南邦腊掌则属于非岩浆热源型地热系统,其热泉中的锑主要来源于地热水-围岩矿物相互作用.

关键词：热泉锑硫代锑水-岩相互作用岩浆流体输入地球化学

西藏当雄错流域热泉成因机制及其对盐湖成矿物质(Li-Rb-Cs)的供给

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中国地质 2023年第4期50卷 1163-1175页

作者：牛新生刘喜方吕苑苑伍倩中国地质科学院矿产资源研究所北京100037 自然资源部盐湖资源与环境重点实验室北京100037

【研究目的】西藏当雄错地区位于当惹雍错—许如错裂谷的北部,区内的曲热白玛和扎日取生等地分布有多处热水活动,由于泉水向当雄错盐湖供给了Li和B物质,因此对其水化学特征和成因研究具有十分重要的科学意义。【研究方法】采集了6件泉... 详细信息

【研究目的】西藏当雄错地区位于当惹雍错—许如错裂谷的北部,区内的曲热白玛和扎日取生等地分布有多处热水活动,由于泉水向当雄错盐湖供给了Li和B物质,因此对其水化学特征和成因研究具有十分重要的科学意义。【研究方法】采集了6件泉水样品并进行化学组分和稳定同位素分析,计算了泉水的主要化学系数和矿物饱和指数,对泉水的化学组分进行了聚类分析。【研究结果】结果表明,曲热白玛泉水富集元素Li、B、Rb、Cs等元素。泉水受大气降水和雪水补给,具有浅循环特征。曲热白玛泉水具有较长的径流路径和更强烈的水岩相互作用,泉水中的HCO_(3)-主要来自碳酸盐岩和岩浆活动产生的CO_(2)。SiO_(2)温标计算的热储温度相对可靠,曲热白玛样品的热储温度为123.33~128.22℃。【结论】当雄错地区的热水活动受控于南北向的当惹雍错—许如错裂谷,受地壳深部的局部熔融层影响,热水与硅酸盐矿物发生了水岩作用,携带了Li、Rb、Cs等微量元素,在混入地表冷水后,还与二叠系、白垩系的碳酸盐岩发生了水岩作用,沿区内的活动断裂上升至地表最终汇入当雄错湖水。这一现象表明,西藏部分富Li、Rb盐湖的成矿物质来源可能与广泛的南北向裂谷活动有关,这些裂谷不仅提供了盐湖聚集成矿的地理空间,同时也提供了沟通深部物源和地表空间的通道。

关键词：热泉地热矿物质 Li-Rb-Cs 地球化学当惹雍错—许如错裂谷当雄错矿产勘查工程西藏

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热泉中驱动碳循环的微生物研究进展

地球科学 2018年第A01期43卷 31-41页

作者：张艳敏吴耿蒋宏忱中国地质大学生物地质与环境地质国家重点实验室湖北武汉430074

微生物驱动的碳循环是热泉生境各元素生物地球化学循环的核心部分.研究热泉生境驱动碳循环微生物及其代谢机制,既有助于揭示地球早期生命起源与演化、探讨地外生命,又具有重大的生物工程应用意义.综合阐述了热泉生态系统驱动碳循环的功... 详细信息

微生物驱动的碳循环是热泉生境各元素生物地球化学循环的核心部分.研究热泉生境驱动碳循环微生物及其代谢机制,既有助于揭示地球早期生命起源与演化、探讨地外生命,又具有重大的生物工程应用意义.综合阐述了热泉生态系统驱动碳循环的功能微生物在系统发育学上的分布、功能基因的相对丰度和活性、功能群与环境因子(如温度、pH)的响应关系,旨在了解热泉中驱动碳循环微生物的研究现状并为其后续研究提供理论基础.

关键词：热泉微生物碳循环功能环境条件生物地球化学

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西藏搭格架高温热泉中钨的水文地球化学异常

地球科学 2021年第7期46卷 2544-2554页

作者：郭清海杨晨中国地质大学生物地质与环境地质国家重点实验室湖北武汉430074

西藏搭格架水热区的热泉含异常高浓度的钨,其钨/钼比也远高于常见天然水.开展了搭格架典型热泉的地球化学研究,发现中性热泉的钨浓度显著高于偏酸性热泉:前者是深部母地热流体经绝热冷却、传导冷却等过程后排出地表而形成,其中的钨主要... 详细信息

西藏搭格架水热区的热泉含异常高浓度的钨,其钨/钼比也远高于常见天然水.开展了搭格架典型热泉的地球化学研究,发现中性热泉的钨浓度显著高于偏酸性热泉:前者是深部母地热流体经绝热冷却、传导冷却等过程后排出地表而形成,其中的钨主要来自岩浆水的贡献;而后者为中性地热水和蒸汽加热型强酸性水的混合产物,贫钨蒸汽加热型水的稀释使其钨浓度不同程度降低.在地热水中,钨与典型保守组分氯相似,不易自液相沉淀或被热储介质吸附;但地热水含硫化物时,钼则极易以辉钼矿的形式沉淀,导致搭格架热泉的钨/钼比偏高.虽然搭格架地热水中存在硫化物,但钨在水中主要以钨酸盐的形式存在,少量硫代钨酸盐的形成对钨的水文地球化学过程影响不大.

关键词：热泉钨硫代钨酸盐水文地球化学搭格架西藏水文地质学

滇藏热泉arxA基因型厌氧砷氧化原核微生物多样性及其影响因素

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微生物学报 2022年第6期62卷 1986-2000页

作者：闫广盛马力王露霞于志成杨渐普布多吉吴耿蒋宏忱中国地质大学(武汉) 生物地质与环境地质国家重点实验室湖北武汉430074 西藏自治区高原生物研究所西藏拉萨850000

【目的】探究滇藏地区热泉沉积物微生物及arxA基因的多样性及其影响因素。【方法】采用Illumina MiSeq高通量测序技术和统计学的分析方法,针对3个滇藏地热区的22个样点,进行地球化学分析及微生物多样性分析,并分析其与环境因子之间的相... 详细信息

【目的】探究滇藏地区热泉沉积物微生物及arxA基因的多样性及其影响因素。【方法】采用Illumina MiSeq高通量测序技术和统计学的分析方法,针对3个滇藏地热区的22个样点,进行地球化学分析及微生物多样性分析,并分析其与环境因子之间的相关性。【结果】沉积物微生物群落主要门类及其丰度占比为Chloroflexi(21.27%)、Deinococcus-Thermus(17.25%)、Aquificae(13.39%)、Proteobacteria(9.27%)、Acetothermia(8.3%)、Bacteroidetes(4.96%)与Crenarchaeota(4.57%);具有arxA基因的微生物主要门类及其丰度占比分别为Proteobacteria(64.87%)、Bipolaricaulota (9.55%)、Deinococcus-Thermus (6.42%)与Crenarchaeota (4.05%);不同地热区优势种群有所差异,主要受温度、pH值、砷浓度、总溶解固体(TDS)及海拔等因素的影响,Mantel检验呈显著相关性(P<0.001)。【结论】沉积物中具有arxA基因的微生物主要以Proteobacteria为主;不同地热区受到不同环境因子及地理隔离因素的影响,优势群落存在一定地理分布差异;然而,其中具有arxA基因的微生物与pH值无相关性,主要受控于海拔、砷浓度、TDS与空间因素等,体现了此类微生物生理代谢特征的差异性与特殊性。

关键词：滇藏地区热泉砷氧化 arxA基因

高温热泉中稀土元素的地球化学行为及其指示意义:以西藏搭格架水热区为例

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地质科技通报 2022年第5期41卷 172-180页

作者：郭清海张晓博中国地质大学(武汉)自然资源部深部地热资源重点实验室武汉430078 中国地质大学(武汉)环境学院武汉430078

西藏搭格架水热区位于拉萨-冈底斯地块南缘,毗邻印度河-雅鲁藏布江缝合带中段,区内出露酸性泉、中性泉和弱碱性泉,为不同类型地热水中REE分布特征及其地球化学成因研究提供了理想场所。通过在搭格架采集不同类型热泉样品,开展了样品REE... 详细信息

西藏搭格架水热区位于拉萨-冈底斯地块南缘,毗邻印度河-雅鲁藏布江缝合带中段,区内出露酸性泉、中性泉和弱碱性泉,为不同类型地热水中REE分布特征及其地球化学成因研究提供了理想场所。通过在搭格架采集不同类型热泉样品,开展了样品REE浓度测试、配分模式分析和赋存形态计算,旨在揭示高温地热环境中REE地球化学行为的指示意义。研究结果表明,搭格架热泉中REE的地球化学行为呈非保守性,其ΣREE浓度受热泉环境中富Fe,Al矿物(或无定形态固体)而非硫酸盐矿物的吸附过程的影响;热泉REE配分模式和形态分布则主要受热储内氧化-还原条件及流体-岩石相互作用的控制,是其地质成因和总体水化学特征的反映。虽然搭格架热泉中宏量组分水化学特征指示热储围岩应主要为长英质岩石,但中、碱性热泉呈现的Ce负异常意味着热储中也可能存在碳酸盐岩。本研究为高温热泉稀土元素地球化学研究提供了典型范例。

关键词：热泉稀土元素水-岩相互作用氧化还原条件搭格架

西藏东北部热泉水中硫氧化菌的多样性及分布特征

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生态环境学报 2023年第5期32卷 989-1000页

作者：寇祝卿纯袁昌果李平中国地质大学(武汉)/生物地质与环境地质国家重点实验室湖北武汉430074 长江流域环境水科学湖北省重点实验室湖北武汉430074

热泉中存在大量的硫氧化菌,而西藏东北部丰富的热泉资源中硫氧化菌的相关研究较少。为探究西藏东北部热泉水中不同类型硫氧化菌(Sulfur-Oxidizing Bacteria,SOB)的多样性、群落结构及其分布特征,采集西藏东北部5个地热区总共13个热泉的... 详细信息

热泉中存在大量的硫氧化菌,而西藏东北部丰富的热泉资源中硫氧化菌的相关研究较少。为探究西藏东北部热泉水中不同类型硫氧化菌(Sulfur-Oxidizing Bacteria,SOB)的多样性、群落结构及其分布特征,采集西藏东北部5个地热区总共13个热泉的地球化学及微生物样品,构建硫氧化基因dsrA和soxB的功能基因克隆文库、q PCR定量分析dsr A和soxB基因丰度,结合水化参数对比分析热泉水中dsrA型SOB和soxB型SOB的群落结构及其分布特征的差异。结果表明,西藏东北部热泉水中的硫氧化菌主要为β变形菌纲(Betaproteobacteria)、α变形菌纲(Alphaproteobacteria)、γ变形菌纲(Gammaproteobacteria)和嗜氢菌纲(Hydrogenophilalia),其中dsr A型SOB和soxB型SOB的优势类群在纲水平上均为Betaproteobacteria,但目水平上则存在差异,即soxB型SOB优势菌目为亚硝化单胞菌目(Nitrosomonadales)(30.0%-91.7%);dsr A型SOB优势菌目为红环菌目(Rhodocyclales)(33.3%-96.0%)。冗余分析(redundancy analysis,RDA)表明,SO_4^(2-)、S^(2-)、HCO_(3)~-、pH、温度等是影响硫氧化菌群落分布的关键环境因子。soxB基因相对丰度主要与SO_4^(2-)浓度、氧化还原电位(Oxidation-Reduction Potential,ORP)以及S^(2-)浓度相关,dsr A基因相对丰度受总砷(As~T)浓度和HCO_(3)~-浓度影响较大。这些结果表明,soxB基因型SOB主要分布于偏氧化环境,而dsr A基因型SOB主要分布于砷浓度、碱度相对偏高的热泉。该研究进一步完善了关于西藏热泉水环境中SOB多样性和分布规律的认识,促进了对热泉硫的生物地球化学循环的理解。

关键词：西藏热泉硫氧化菌 soxB基因 dsr A基因群落结构环境因子

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云南腾冲热泉中稀有金属矿化特征及其意义

地质学报 2019年第6期93卷 1321-1330页

作者：郭唯明马圣钞孙艳赵芝钟海仁姚垒珊自然资源部成矿作用与资源评价重点实验室中国地质科学院矿产资源研究所北京100037 中国地质大学(北京)地球科学与资源学院北京100083 云南腾冲火山热海投资开发有限公司云南腾冲679100

云南腾冲地区正在活动的热泉中普遍含有Li、Be、Rb、Cs等稀有金属和W、Sb、Tl、Mo等微量元素,以Li、Rb、Cs、W的富集最为显著。热泉中Li、Rb、Cs、W的平均值分别为2895.1μg/L、839.8μg/L、417.9μg/L、61.74μg/L,普遍高于Cu、Pb、Zn... 详细信息

云南腾冲地区正在活动的热泉中普遍含有Li、Be、Rb、Cs等稀有金属和W、Sb、Tl、Mo等微量元素,以Li、Rb、Cs、W的富集最为显著。热泉中Li、Rb、Cs、W的平均值分别为2895.1μg/L、839.8μg/L、417.9μg/L、61.74μg/L,普遍高于Cu、Pb、Zn的含量(分别为13.6μg/L、0.24μg/L、6.83μg/L)。Au、Ag等贵金属和稀土元素的含量很低,基本上低于检出限。此外,温度越高的泉水稀有金属的含量也相应增高;而氦同位素资料表明,热泉中不但有幔源物质的供给,而且,随着幔源组分贡献的增大,稀有金属的含量明显升高。因此,热泉活动是可以导致稀有金属富集成矿的。鉴于腾冲地区水热活动广泛而强烈,近20年来不同年份热泉中Li的含量又是相对稳定的,可以认为热泉不但可以形成稀有金属矿床,而且速度是比较快的。每年随着水热活动带出的锂金属量可达500多吨,其成矿效果明显优于贵金属、稀土和铜铅锌等有色金属。研究热泉型稀有金属的成矿机制,对于我国西南三江地区寻找热液蚀变或热泉沉积型稀有金属矿床,具有重要的理论意义和现实意义。

关键词：热泉锂热泉沉积型稀有金属腾冲

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云南腾冲两条热泉溪流的固氮细菌群落多样性

地球科学 2018年第A01期43卷 10-18页

作者：冯灿杨渐蒋宏忱中国地质大学生物地质与环境地质国家重点实验室湖北武汉430074

探究云南腾冲热泉溪流中固氮细菌群落多样性及其对温度变化的响应.在云南腾冲地热区选取两个热泉(水热爆炸区和蛤蟆嘴)及沿其溪流选取共9个采样点,测量样点的温度和pH,针对水体样品中的nifH基因进行系统发育分析、聚类分析和多样性分析... 详细信息

探究云南腾冲热泉溪流中固氮细菌群落多样性及其对温度变化的响应.在云南腾冲地热区选取两个热泉(水热爆炸区和蛤蟆嘴)及沿其溪流选取共9个采样点,测量样点的温度和pH,针对水体样品中的nifH基因进行系统发育分析、聚类分析和多样性分析,并分析水体理化性质与固氮细菌群落组成和多样性的关系.克隆文库分析显示:本研究中腾冲热泉水体样品中固氮细菌主要由Chloroflexi (26.7%)、Firmicutes (5.5%)、Nitrospirae (9.4%)、Cyanobacteria (32.5%)和Proteobacteria (25.9%) 5个门的细菌组成.沿着水热爆炸区热泉溪流,温度从高到低的过程中,Chloroflexi逐渐取代Cyanobacteria成为主要的固氮细菌群落.然而在蛤蟆嘴溪流中,随着温度的降低,其主要固氮细菌群落由Firmicutes和Nitrospirae变成为Cyanobacteria.聚类分析和典范对应分析均显示,温度对本文研究的热泉样品固氮微生物群落组成有重要影响.另外,多样性分析表明不同样点间固氮微生物群落多样性差异较小.温度是影响本研究中腾冲热泉固氮微生物群落结构组成的重要因素.

关键词：热泉固氮细菌 nifH基因种群构成温度环境地质