科技前沿！微生物与地质温压的一些等效地质作

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地质微生物与地质温压等效性作用的理论基础示意图

（神秘的地球uux.报道）据EurekAlert!在地表广泛分布的沉积物或沉积岩中，有许多被认为只有在地球深部的高温高压环境才能形成的他生矿物。但越来越多的证据显示，它们可以是直接在地表通过微生物的作用而形成的自生矿物，而不是在地球深部形成的他生矿物。由此提出了微生物与地质温压的等效地质作用的地球生物学新理论。

一篇相关研究论文题为“微生物与地质温压的一些等效地质作用”，近期发表于《中国科学地球科学》2016年第8期，由中国地质大学（武汉）谢树成教授担任第一作者和通讯作者撰写。

地球深部的岩浆作用形成了大量岩浆岩，例如大家所熟悉的花岗岩。这些岩浆岩因在地下深部形成而主要由高温高压矿物组成。这些地下岩石经过构造抬升露出地表后，遭受风化剥蚀作用而被破坏掉，但其中一些高温高压矿物经过搬运作用和沉积作用可以在地表沉积物中保存下来，因而被认为是地下形成的他生矿物，而不是在地表直接形成的自生矿物。例如，沉积岩中常见的长石类矿物就被认为是典型的他生矿物。除了这些矿物外，一些矿物的转变也被认为只能在地下高温高压环境完成。例如，黏土矿物蒙皂石向伊利石转化就受温度和压力调控，沉积岩中伊/蒙混层矿物（蒙皂石向伊利石转变的过渡相）因而被视为恢复盆地热演化史的地质温度计。

地表发现的这些矿物或矿物转变果真是这样形成的吗？它们能不能不经过高温高压作用而直接在地表形成呢？地表的生物作用能否替代地下的物理和化学作用而形成这些所谓的“高温高压”矿物呢？

答案是肯定的。一些矿物的合成之所以要在高温高压条件下才能发生，是因为只有在这些地质条件下合成这些矿物的化学反应才能发生。微生物同样也能使这些反应发生而达到与地质温压等效的作用。微生物不仅可以通过酶的催化作用，降低一些热力学反应的吉布斯自由能，而且还可以通过物理吸附降低矿物晶核表面的自由能。这得益于微生物存在具有高度催化能力的酶以及具有很大的比表面积及丰富的表面官能团。微生物正是通过这些物理过程和化学过程参与地质作用过程，使一些在深部高温高压下才能实现的地质过程得以在地表环境实现。这包括形成一些长石类矿物、白云石和地质脂类，促进黏土矿物蒙皂石向伊利石转化等。这表明，小小微生物能够产生与高温高压等效的地质作用。

这一理论丰富了地球生物学的研究。它不仅可以促进生命科学与地球科学的交叉结合，而且可以深化地球生物学研究在传统油气勘探等领域的应用。