微生物介导碳酸盐矿物合成过程中溶液pH值及主要阳离子变化及其地质意义

作者：王勇; 刘沛杰; 孟兴平; 田亚铭; 施泽进; 贺海燕; 陈安超

来源：矿物岩石, 2023, 43(01): 118-130.

DOI：10.19719/j.cnki.1001-6872.2023.01.10

• 碳酸盐矿物合成
• 中度嗜盐细菌
• pH值变化
• 阳离子变化
• 地质意义

微生物介导碳酸盐矿物沉淀为“白云岩”问题的解决带来了希望。本次研究利用好氧、中度嗜盐细菌，在Mg2+/Ca2+值分别为3,5和7的溶液中合成碳酸盐，记录了每隔24 h溶液中的pH值，并取样分析了溶液中主要阳离子的变化情况。了解溶液pH值和阳离子变化，有利于我们了解微生物作用下碳酸盐矿物形成的过程，对理解微生物作用下碳酸盐的形成机制具有重要意义。实验结果表明，合成的矿物主要为一水碳酸钙、方解石及原白云石。3种溶液的pH值在前4 d均明显降低，溶液整体呈酸性，4 d后溶液pH值降低的趋势减缓，10 d后溶液pH值缓慢上升，呈近中性或弱碱性。Ca2+,Mg2+均呈现先下降后略微上升的趋势，Ca2+,Mg2+后期略微上升可能是由于细菌活性降低后不再消耗Ca2+,Mg2+,溶液中的H+,Na+和K+等阳离子在阳离子交替吸附的作用下替换出了一部分吸附在培养基上的Ca2+和Mg2+所致；3种溶液中，Ca2+的消耗量随着Mg2+/Ca2+值的增大而减小，而Mg2+的消耗量则随着Mg2+/Ca2+值的增大而增大，但这并不意味着高Mg2+/Ca2+有利于原白云石的形成。Sr2+浓度的变化与Ca2+,Mg2+浓度整体趋势一致，但明显与Ca2+浓度变化具有更好的相关性，这可能与Sr2+在进入碳酸盐晶格中时，更容易取代Ca2+而非Mg2+有关。

• 单位
  油气藏地质及开发工程国家重点实验室; 成都理工大学