海底熱液系統矽質脈裡的絲狀鐵氧化細菌化石

奇格布拉克組矽質脈的海底熱液系統棲息模式
極端環境裡的微生物有助於認識早期地球生命演化。地質歷史時期多種環境裡時有報導形態獨特、易於識別的絲狀微結構。這些絲狀體通常被認為與微生物(如鐵氧化細菌、古菌、真菌或其它未知生物)有成因聯繫。至今為止,由於熱液脈形式產出的微生物鮮有報導,因此人們對其生存條件、礦化過程等知之甚少。

中國科學院地質地球所油氣資源研究室博士後周錫強在其合作導師陳代釗研究員的指導下,發現了塔里木盆地阿克蘇地區早寒武世發育海底低溫富矽熱液系統。該熱液系統由海底面之下的富矽熱液通道(上埃迪卡拉統奇格布拉克組岩溶白雲巖裡的矽質脈)和海底面之上的矽質沉積(上覆下寒武統玉爾吐斯組層狀矽質岩)構成。矽質脈主要填充各類矽質礦物(非晶質矽、玉髓、矽質球粒、微晶至粗晶石英)和少量非晶質Fe- (氫)氧化物、黃鐵礦和重晶石等,類似於古今海底低溫富矽熱液噴流系統。

此外,他們在奇格布拉克組矽質脈裡發現大量鐵質絲狀微結構,為研究極端環境裡的微生物提供了寶貴的機遇。這些絲狀體被針鐵礦和赤鐵礦所礦化,並被各種矽質充填物包埋。顯微鏡下,它們具有生物成因絲狀體的典型形態和結構(彎曲、管鞘狀、鏈狀和席狀)特徵,可類比古今海底熱液噴流系統相關的微好氧鐵氧化細菌(FeOB ) 。對此,他們重建了其生存過程:海底下的流體通道裡低溫熱液與海水相互混合,形成富Fe (II )、微氧流體環境,為FeOB 的生存創造了條件,隨後在富矽熱液活動強盛時期被快速矽化、包埋而保存。

值得注意的是,奇格布拉克組矽質脈裡的FeOB 發育於陸架環境的海底熱液系統,不同於傳統的海底熱液噴流區棲息環境(如洋脊擴張中心等),因此可能代表了一重要的地質生境。該研究可為探索地球及其它星球嗜極生物的生物標誌物、棲息地多樣性以及早期生物圈演化提供有益的借鑒。

【圖、文:節錄自中國科學院地質與地球物理研究所網頁;新聞訊息由林景明提供】研究全文刊登在已經出版的《天體生物學》

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