核工业微生物学8章

铀矿床中主要存在的代表性硫杆菌为: 氧化亚铁硫杆菌(Thiobacillus ferrooxidans) 、 氧化硫硫杆菌( Thiobacillus thiooxidans) 、 排硫硫杆菌( Thiobacillus thioparus) 、 脱氮硫杆菌( Thiobacillus denitrificans) 。
5胞外络合作用 ;
6金属键合到细胞壁上 .
8.2.6微生物探金矿
土壤微生物生活在土壤颗粒表 面的液膜中，微生物组成可以反映 土壤化学组成的微小变化。芽孢杆 菌能形成坚硬的长寿命芽孢，在干 燥条件下它们可保留在土壤中，而 且，地表土壤芽孢杆菌计数的异常 与地下矿床(Au、U、Cu等)有关。
8.2.7微生物探铀矿 微生物探铀矿野外工作方法
8.2微生物探矿 8.2.1微生物探矿原理 8.2.1.1微生物探矿的生物学依据
由于微生物对重金属的抵抗力会随生 物种类的不同而变化，因此只有对金属抵 抗力很强的微生物才能在重金属含量较高 的这些极端环境(如矿区等)占据主导地位。 这是微生物找矿法的生物学依据，它与当 前倍受人们关注的极端环境的微生物研究
微生物通过产生有机质在成 矿元素的活化迁移、沉淀 和富集中起重要作用。
8.1.2微生物成矿作用的研究
微生物成矿作用的研究一方 面是在矿石中发现微生物或其产 物，另一方面是要论证其中的微 生物确实参与了矿床的形成。
8.1.3控制铀成矿的基本因素
8.1.4铀矿微生物成矿研究概况
8.1.4.1铀矿床中与微生物成矿作用有关的地球化 学元素的循环
8.1.5.3金矿
通常认为金是不活泼元素，实际上，
金在生物学上是非常活泼的。金具有
显著的亲生物性。目前发现能溶金的
微生物有Bacillus megaterium、 B.mesenterius、Bacterium nitrificans、 Pseudomonas、 fluorescens、P. liquefacens、Serratia marcescens。
与一般化探方法相似，但也有不 同之处。微生物探铀矿野外工作 方法为在已选择好的测线的测点 上深度为5~10cm处取土壤样品 50g左右，然后破磨到一定粒度， 进行下步实验。
沉积阶段，微生物及其有机质的成矿作用包括： （1）沉积环境中微生物的吸收作用，微生物本身可 以聚集数十种成矿元素，为矿床提供部分矿源；（2） 微生物的新陈代谢作用，微生物产生特殊的氧化还原 条件，导致矿质的溶解、迁移或沉淀；（3）微生物 形成含矿建造或直接形成矿石矿物；（4）微生物形 成利于后期成矿的建造，如生物礁等；（5）生氰微 生物形成氰化物对金的搬运作用；（6）生物分泌有 机质与成矿元素作用；（7）有机质尤其是有机质与 粘土矿物组合对成矿元素的吸附聚集；（8）为后期 有机含矿流体的形成奠定一部分物质基础。
8.2.2蜡样芽孢杆菌
图8.1.蜡样芽孢杆菌电镜照片图
图8.2蜡样芽孢杆菌菌落的形态
8.2.3影响蜡样芽孢杆菌芽孢计数找矿法的因素 1.气候与土壤类型； 2.地形； 3.样品的分析方法； 4矿床类型； 5矿体产状 ； 6矿体产状 ； 7矿体品位及规模 .
8.2.4蜡样芽孢杆菌找矿的研究现状 8.2.4.1微生物找矿的基本方法
8.1.5.2锰矿
锰在土壤、水环境以及大型矿床中的 迁移都与微生物有着密切关系。微生物 与锰的相互作用包括锰的氧化和沉淀作 用及还原和溶解作用。作用于锰的微生 物种类很多。不同种类的微生物,如异养 菌、柄菌、鞘菌、真菌、藻类及其混合 物都能影响锰的价态,并具有催化锰氧化 或还原的能力。在许多环境中,由于能氧 化锰的细菌的作用,可激发、加速矿物和 矿石的沉淀。
成岩阶段，微生物及其有机质的 成矿作用包括：（1）细菌降解有机 质而解吸成矿元素或降解产物起还原 作用；（2）细菌形成含矿质的草莓 状黄铁矿或其它矿石矿物；（3）细 菌改变环境的物化条件，使矿质溶解、 迁移或沉淀富集；（4）有机质对矿 质的吸附、络合、还原作用；（5） 提供有机含矿流体的来源。
构造和变质作用阶段，微生物 及其有机质的成矿作用包括：（1） 黑色岩系易形成构造破碎带，导 致了常见的有机碳质物与构造带 的紧密联系，为成矿提供储矿空 间；（2）有机质演化过程中解吸 成矿元素。
密切相关。
8.2.1.2微生物探矿的地球化学依据
元素对微生物的危害性及元素在 矿床附近的富集程度是利用微生物找 矿最基本的理论基础，即微生物找矿 的生物学和地球化学依据。稀有的又 可以被生物吸收的元素对细菌及其他 生物的毒害性最大。因此元素对细菌 的毒害性大致与这些元素在矿床附近 的富集程度成比例。
微生物改变环境物化条件的作用
微生物通过新陈代谢作用、酶的 催化作用等改变环境的Eh、pH条 件或发生氧化还原反应使矿质元素 络合、沉积从而形成的矿床有菱锰 矿、菱铁矿、泥晶磷块岩、黄铁矿、 赤铁矿以及由于有机质(沥青)还原 作用而形成的部分铀、汞、铜、镍、 铝矿床等。
微生物通过产生有机质而参与成矿作用
铀矿床中的微生物种类多、数量大,并且分布 广泛。例如硫酸盐还原菌、硫杆菌(包括氧化硫硫 杆菌、氧化亚铁硫杆菌、排硫硫杆菌、脱氮硫杆 菌等) 、硝化细菌、亚硝化细菌、反硝化细菌、 铁细菌等,这些细菌在矿床中的作用集中于参与铀 矿床中S、N、Fe、U 等元素的氧化还原循环过 程,在矿床地球化学元素循环中起到不容忽视的作 用。
硫杆菌中与铀的成矿相偶联并起到主 要作用的是氧化亚铁硫杆菌,其在铀矿床 中的作用有:
微生物富集铀的作用方式： 1.微生物通过改变物化条件富集铀； 2.微生物通过直接聚集富集铀；
8.1.5其它矿种微生物成矿作用研究 8.1.5.1铁矿
第8章 微生物地球化学成矿和探矿
8.1微生物的成矿作用
生物成矿作用是指生物在生 存活动中，通过其生物物理作用， 生物化学作用以及生物体的直接 堆积作用等造成元素的迁移富集， 从而形成各种不同类型沉积矿床 的作用。
微生物成矿作用是指微生物及其代 谢作用所产生的有机质参与成矿或分异、 聚集元素形成矿床或矿化菌体自身直接 堆积形成有用矿产的作用。微生物成矿 作为生物成矿作用一个分支是当今地学 的前沿学科，是国际成矿作用研究领域 的新动向、新热点。
就铁矿而言，微生物的成矿作用是肯定 的。沼铁矿、湖铁矿和海相铁矿都曾被看 作是细菌成因的，尤其是湖铁矿，支持其 物理化学成因的资料实际上比支持生物成 因的少。在前寒武纪条带状含铁建造中已 发现了越来越多的微化石，目前至少有些 含铁建造如加拿大的Biwabik、Kipalu、 Temiscamie、Gunflint等建造和澳大利亚的 Goldworthy山、Marra Marurba等铁矿床与 微生物作用有关。
成矿阶段，微生物及其有机质 的成矿作用包括：（1）有机质与金 属形成络合物起搬运作用；（2）有 机质对成矿元素的吸附作用；（3） 有机质对成矿元素的还原沉淀作用； （4）地下热卤水成因矿床、砂金矿 床中的细菌作用；（5）一些金属矿 物生物组构的形成；（6）细菌、有 机质对有机含矿流体性质的影响。
风化阶段，微生物及其有机质的 成矿作用包括：（1）细菌或生氰微 生物的作用；（2）有机质的胶体特 性和护胶作用；（3）腐殖酸对矿质 的溶解搬运或沉淀富集作用。
能够聚金的生物很多。
8.1.6微生物成矿理论的一些研究方向
1“生物一有机质一流体”成矿系统的研究；
2综合对比研究现代的与古代的生物成矿 作用的机制和条件；
3从生物地质学的其它相关分支学科角度 综合研究微生物成矿作用 。
生物成矿理论要发展，离不 开两方面的研究，一是要研究生 物成矿作用的机制、过程等生物 本身的内部因素，二是要研究生 物成矿作用发生的外部条件如沉 积环境等。
微生物找矿包括两种基本方法， 一种是利用土壤中细菌或细菌芽孢 的数量来反映矿化情况；另一种是 用细菌培殖技术测量全部细菌种群 的耐金属性。
8.2.5 蜡样芽孢杆菌及其芽孢聚集金属的 作用方式
1沉积作用 ；
2在蜡样芽孢杆菌芽孢的细胞内和细胞表 面的累积作用；
3氧化还原作用 ;
4甲基化和脱甲基化作用;
8.1.1微生物成矿作用方式 1微生物直接聚集成矿元素的作用； 2微生物改变环境物化条件的作用 ； 3微生物通过产生有机质而参与成矿作用 ； 4微生物通过新陈代谢作用把元素从一种状 态转变为另一种状态 。
微生物直接聚集成矿元素的作用
微生物在生命活动过程中， 通过吸收、吸附、聚集、还原、 沉淀成矿物质的一系列复杂的生 物化学作用，使成矿元素聚集于 细胞表面或细胞之内，微生物有 机体再经压缩、失水、陈化和分 解，经初步结晶交代，以不改变 生物结构为特点，形成某种金属 矿物的生物有机胶体结构。