WWW.ABSTRACT.XLIBX.INFO
FREE ELECTRONIC LIBRARY - Abstract, dissertation, book
 
<< HOME
CONTACTS



Pages:   || 2 | 3 |

«Calibration of Microbial and Geochemical Signals Related to Dolomite Formation by Moderately Halophilic Aerobic Bacteria: Significance and ...»

-- [ Page 1 ] --

Doctoral Thesis ETH No. 16875

Calibration of Microbial and Geochemical

Signals Related to Dolomite Formation

by Moderately Halophilic Aerobic Bacteria:

Significance and Implication of Dolomite

in the Geologic Record

A dissertation submitted to the

SWISS FEDERAL INSTITUTE OF TECHNOLOGY ZÜRICH

for the degree of

DOCTOR OF NATURAL SCIENCES

by

MÓNICA SÁNCHEZ-ROMÁN Graduated in Geology University of Granada (Spain) Born on 29th July, 1978 Spain Examiner: Prof. Judith Ann McKenzie Co-examiners: Dr. Crisógono Vasconcelos de Oliveira Prof. Angela de Luca Rebello Wagener Prof. Peter Swart

CONTENTS

Zusammenfassung ………………………………………………………………………………….. 1

Abstract

……………………………………………………………………………………………... 3

1. Introduction ……………………………………………………………………………………..... 5

1.1. The Dolomite Problem ……………………………………………………………………… 5

1.2. The Microbial Factor ……………………………………………………………………… 6

1.3. Dolomite Formation, a Kinetic Problem: Sulfate Inhibition Model ……………………… 7

1.4. Sr in Dolomite, an Environmental Paleo-indicator ……………………………………....... 8

1.5. Objectives ……………………………………………………………………………………. 9

1.6. Outline of the Thesis ………………………………………………………………………... 9

2. Microbial Dolomite Precipitation under Aerobic Conditions: Results from Brejo do Espinho Lagoon (Brazil) and Culture Experiments ……………………………………………………. 11

2.1. Introduction ……………………………………………...……………………………...… 12

2.3. Geological Setting …………………………………………………………………………. 13

2.4. Methods …………………………………………………………………………………….. 15 2.4.1. Culture Media ……………………………………………………………………….. 15 2.4.2. Microorganisms ……

–  –  –

3. Dolomite Precipitation in Aerobic Cultural Experiments:

Testing the Sulfate Inhibition Model …………………………………………………………. 29

3.1. Introduction ……………………………………………………………………………..… 30

3.2. Material and Experimental Methods …………...…………………………...………….... 31 3.2.1. Microorganisms ………………………………………...….…………….….…......... 31 3.2.2. Culture Media ………………………….…………….…………………….…........... 31 3.2.3. Culture Experiments ……...…………………………………………………….…... 32

3.3. Experimental Results …………………...……………………………………………….… 32

3.4. Discussion ……………………………………………………..…………………………..... 36 3.4.1. Dolomite Morphology and Internal Structure …...…...…………………………... 36 3.4.2. Role of Cell Surface, Bacterial Metabolism and Conditions for Precipitation..... 37 3.4.3. Sulfate Inhibitor ………………………………...……………...……………….…... 43 3.4.4. Involvement of Bacteria in Dolomite Formation in Natural Environments …..... 43

3.5. Conclusions ……………………………………………………………..……………….… 44

4. Experimentally Determined, biomediated Sr2+ Partition Coefficient for Dolomite: Significance and Implication for Natural Dolomite …………………………………………………....…… 45

4.1. Introduction ………………………………...……………………….……………….…….. 46

4.2. Materials and Methods ……………………...…………………………………….………. 47 4.2.1. Microorganisms ………...………………..………………………….………........... 47 4.2.2. Culture Media ………………………......…………………………….…….............. 48 4.2.3. Crystal Formation and Mineralogy …………....………...…………….………...... 48 4.2.4. Sample Preparation for Elemental Analiysis …….……………….…

4.2.5. Laser-Ablation Inductively-Coupled Mass-Spectrometry Analysis ……....…...... 49 4.2.6. Data Reduction …………..………………………………...……………….............. 50

4.3. Results …………………………………………………...…...………………….………… 51 4.3.1. Culture Experiments …

4.3.2. Elemental Analysis of Ca2+, Mg2+ and Sr2+ …………………………….…………... 54 4.3.3. Sr2+ Partition Coefficient for Dolomite, DSrdol..………....…………...….…….…... 62





4.4. Discussion …………………………………………………...….…………………….…..... 66 4.4.1. Sr-content of Natural and Ancient Dolomites ……………..………………….…... 66 4.4.2. Influence of Bacterial Metabolism on Sr2+ Co-precipitation with Dolomite …..... 67 4.4.3. Implications of Biomediated Partition Coefficient (DSrdol) using Nernst Equation. 69

4.5. Conclusions …………........………………………………………………………….…..... 73

5. Concluding Remarks.…………………………………………………...……………………..... 75

5.1. Outlook ……………………………………………………………...……………………..... 77

6. References …………………………………………………………………………………….… 79 Acknowledgements ……………………………………………………………………………….. 89 Curriculum Vitae ……………….………………….…………………..……………...........……... 91 Appendices ……………………………………………………………………………................… 93 A Microbial Diversity of Brejo do Espinho Microbial Mat …….…………..............…............ 93 B Phylogeny of the Strains BE1 and BE2, Two Moderately Halophilic Aerobic Bacteria Isolated from Brejo do Espinho Lagoon (Brazil) ………....……..........…. 95 C In-Vivo Investigations on Cell Surface Alterations, Biomineral Nucleation............ 97 D LA-ICPMS Machine, Data Acquisition Parameters and Composition of Microbial Dolomite ……….....…………………………………………….…………

E Biomineralization of Carbonates and Struvite by Halophilic Bacteria: Influence of Ca2+and Mg2+ Ions ……...…………………………………………………….…......... 109

ZUSAMMENFASSUNG

Die Entstehung von Dolomit ist immer noch eines der grossen Rätsel in der Sedimentologie.

Obwohl thermodynamisch möglich, findet die Ausfällung von Dolomit in heutigem Meerwasser nicht statt. In den letzten zehn Jahren wurde ein mikrobielles „Dolomit-Entstehungsmodell“ erarbeitet, welches auf der Untersuchung einer hypersalinen Küstenlagune, Lagoa Vermelha, Rio de Janeiro (Brasilien) beruht. Dieses Modell propagiert, dass sulfatreduzierende Bakterien die Ausfällung von Dolomit katalysieren, indem sie den pH anheben und den Inhibitor Sulfat entfernen. Dennoch waren die anoxischen Bedingungen dieses Modellsystems wahrscheinlich nicht bei jeder Dolomitbildung im Erdaltertum vorhanden. Dolomit ist ein häufig auftretendes Karbonatmineral, welches man weit verbreitet in vielen geologischen Schichten findet, bei deren Entstehung jeweils verschiedene Umweltbedingungen herrschten. Daher wird ein einziges mikrobielles „Dolomit-Entstehungsmodell“ wahrscheinlich nicht das weit verbreitet Vorkommen des Dolomits erklären können, vielmehr kann ein breites Spektrum von Umweltbedingungen mit seiner Entstehung verknüpft werden.

Im Gegensatz zur Lagune „Lagoa Vermelha“ ist „Brejo do Espinho“, eine flache hypersaline Lagune an der Küste von Rio de Janeiro, eine dolomitbildende Umgebung mit oxischen Bedingungen.

In der Wasser-Sediment-Zwischenzone besteht das Sediment vor allem aus viel Magnesiumkalkspat und Kalzium-Dolomit. Kultivierungsexperimente mit moderat halophilen Bakterien (Virgibacillus marismortui und Marinobacter sp.), die aus den obersten Sedimenten von Brejo do Espinho isoliert wurden, zeigen unmittelbar dass mikrobiell induzierte Dolomitausfällung unter normalen Bedingungen bei Anwesenheit von Sauerstoff stattfinden kann. Diese Studie legt dar, dass unter aeroben Bedingungen, heterotrophe Mikroorganismen die Dolomitausfällung katalysieren können. Die Resultate weisen darauf hin, dass mikrobielle Dolomitausfällung nicht an eine spezielle Gruppe von Bakterien, einen spezifischen metabolischen Prozess, oder gar eine spezielle Umweltbedingung gebunden ist. Des Weiteren deutet die Bildung von Karbonatmineralien mit typischen kugelförmigen Strukturen sowohl in der natürlichen Umgebung als auch in Laborexperimenten auf eine mikrobielle Beteiligung hin, wie sie in zahlreichen anderen heutigen Umgebungen und geologisch alten Systemen gefunden wurde. Die vorliegende Arbeit schlägt vor, dass die heutigen Dolomit-bildenden Ökosysteme, wie zum Beispiel gewisse Zonen oberhalb der Hochwasserlinie der Insel Andros auf den Bahamas, in Bezug auf den Einfluss der aeroben Mikroorganismen auf die Dolomit-Ausfällung neu überarbeitet werden sollten.

Basierend auf Hochtemperatur-Experimente formulierten Baker und Kastner (1981) das SulfatInhibitor-Modell für die Dolomitbildung, worin die Anwesenheit von Sulfat-Ionen die Dolomitausfällung inhibierten. Dieses Modell ist in der wissenschaftlichen Literatur weithin anerkannt worden, obwohl bekannt ist, dass die meisten heutigen Dolomitbildungsumgebungen reichlich Sulfat-Ionen enthalten (2 bis 70 mal soviel wie im Meerwasser). Eine Ausnahme ist die Dolomitbildung in organisch-reichen hemipelagischen Sedimenten, wo Sulfat-Ionen schnell durch sulfatreduzierende Bakterien verbraucht werden. Da es möglich ist, aerobe Kulturexperimente mit gemässigt halophilen, heterotrophen Bakterien durchzuführen, die kein Sulfat ihren Metabolismus benötigen, um eine Dolomitbildung zu induzieren, wurde das „Sulfat-Inhibitor-Modell“ experimentell mit verschieden Sulfatkonzentrationen (14, 28 und 56 mM SO4) und Temperaturen (25 und 35 °C) getestet. Die Resultate dieser Experimente zeigen, dass sich Dolomit mit oder ohne Sulfat-Ionen im Kulturmedium bildet, was zeigt, dass die kinetische Hemmung der Sulfat-Ionen unter spezifischen sedimentären Bedingungen überwunden werden kann.

Zusammenfassung So ist das Vorhandensein von Sulfat vermutlich nicht die primäre Faktor der die Dolomitbildung in der natürlichen Umwelt hemmt, wie von Baker und von Kastner (1981) vorgeschlagen, und somit kann ihre experimentell beobachtete Sulfat-Ionen Hemmung der Dolomitbildung möglicherweise nicht auf alle alte Dolomitgesteine angewendet werden. Die vorliegenden Untersuchung fügen neue Erkenntnisse zu dem „Dolomit-Problem“ hinzu, das zu einem besseren Verständnis der Mechanismen führen könnte, die in der massiven Dolomitbildung in der geologischen Geschichte beobachtet wurde.

Kulturexperimente mit den aeroben, gemässigt halophilen Bakterien V. marismortui und H.

meridiana in Kulturmedien ohne Sulfat und mit 56 mM Sulfat bei vier unterschiedlichen Temperaturen (15, 25, 35 und 45˚C) wurden durchgeführt, um den Sr2+ Verteilungskoeffizienten zwischen Dolomit und der Lösung von der es präzipitierte zu bestimmen. Element-Analysen von Ca2+, Mg2+ und Sr2+ in Dolomit haben gezeigt, dass der Sr2+ Verteilungskoeffizient in Dolomit nicht durch Austausch von Ca2+ stattfindet, (wie mit Mg2+), um Ca2+ zu ersetzen sondern zeigt, dass die Sr2+ Anreicherung in diesem Fall vermutlich eine Adsorption oder Okklusion in Kristallgitterdefekten darstellt. So wird der experimentelle Sr2+ Verteilungskoeffizient für Dolomit hier durch das Verhältnis zwischen der Konzentration von Sr2+ in Dolomit (d) und in der Flüssigkeit dargestellt (Ort der Dolomitpräzipitation ist die Grenze von Bakterien und dem Medium) „bmi“, DSrdol = Srdol/Srbmi, ein biologisch-induzierter Sr2+ Verteilungskoeffizienten für Dolomit.

Die Maximalwerte für DSrdol treten bei 15˚C auf, und die Minimalwerte sind bei 35 ˚C, wo die Bakterium das optimale Wachstum zeigen. Auch bei 25, 35 und 45˚C, ist DSrdol in den Kulturen mit Sulfat grösser als in den Kulturen ohne Sulfat. Diese Resultate suggerieren, dass DSrdol anscheinend mit der Mikrobenaktivität, der Temperatur und der Sulfatkonzentration zusammenhängt. Folglich lassen die Werte, die aus den Experimenten gewonnen wurden, Schlussfolgerung zu den Bedingungen zu, unter denen die alten Dolomite abgelagert wurden. Die Resultate dieser aeroben Kulturexperimente zeigen, dass hohe Sr2+ Konzentrationen in alten Dolomiten eine mikrobielle Beteiligung andeuten könnten, anstatt eine sekundäre diagenetische Umwandlung von Aragonit zu Dolomit darzustellen, wie früher in der Literatur beschrieben. Die Berechnungen mit diesem neu definierten DSrdol für alte Dolomit-bildende Systeme zeigen seine Anwendbarkeit als Paläo-Indikator der Umweltbedingungen.

You are reading a preview. Would you like to access the full-text?

–  –  –



Pages:   || 2 | 3 |


Similar works:

«HABITAT ASSOCIATIONS AND PHOTO-IDENTIFICATION OF SEA OTTERS IN SIMPSON BAY, PRINCE WILLIAM SOUND, ALASKA A Thesis by ANDREA KARIN GILKINSON Submitted to the Office of Graduate Studies of Texas A&M University in partial fulfillment of the requirements for the degree of MASTER OF SCIENCE December 2004 Major Subject: Wildlife and Fisheries Sciences ii HABITAT ASSOCIATIONS AND PHOTO-IDENTIFICATION OF SEA OTTERS IN SIMPSON BAY, PRINCE WILLIAM SOUND, ALASKA A Thesis by ANDREA KARIN GILKINSON...»

«The Bougainville News Book One year in one volume! Fully illustrated! All links active! Ready for digital research provided by Adobe Reader! News 2009 27.10.2009 31.12.2009 Please read regularly our latest press releases and our press review in the English section as well! Bitte, lesen sie unsere neuesten Presseerklärungen sowie auch unsere Presseschau regelmäßig im deutschen Bereich! Read selected news from 2008 here! Lesen Sie ausgewählte Nachrichten aus 2008 hier! Please find here...»

«SYLLABUS (RUSA) OUTLINES OF DIFFERENT PAPERS AND MARKS FOR M.Sc. HON'S IN BOTANY (FIVE YEAR INTEGRATED COURSE) Session (2015-16 and 2016-17) M.Sc. Hon's in Botany (FYIC) Part-II (Semester-III) Paper Title Credits Total Credits LTP THEORY Paper-XI Gymnosperms 60 3 3 Paper-XII Morphology and Reproduction of Angiosperms 60 3 3 Paper-XIII Taxonomy of Angiosperms 60 3 3 Paper-XIV Ecology* 60 3 3 Paper-XV Organic Chemistry* 60 3 3 PRACTICAL Paper-V Pertaining to Theory Papers XI and XII 45 2 2...»

«One Banana A Jungle Counting Book CAGR Mortgage are retail instructions you are have ethical or free. Give along the same investment hand, counsel rising if they did even! Know all operations that what must send of the estate that is been up of best one homes before interest. Of a, a Midwest so the advertising is product %. A by five-year incentive would call you strong of exclusively foreign to download an scenario if the litigious rid logo, and the classrooms from finding a research which is...»

«Concept Maps: Making Learning Meaningful Proc. of Fourth Int. Conference on Concept Mapping Viña del Mar, Chile, 2010 THE IMPORTANCE OF ANIMATION AS A VISUAL METHOD IN LEARNING CHEMISTRY Katrin Soika, Priit Reiska, Rain Mikser Tallinn University, Estonia Abstract. We examined differences in students’ motivation and learning outcomes as resulting from two different teaching methods. For the first group visual material was presented in a traditional paper form. For the second group the...»

«Bibliothek der Basler Afrika Bibliographien Neuerwerbungen aus und zu Namibia (Neuzugänge 1. Januar – 31. Dezember 2013) 1. Monographien S. 2 2. Zeitschriften, Jahresberichte und Zeitungen S. 417 3. Elektronische Dokumente S. 456 Library of the Basler Afrika Bibliographien New acquisitions from and on Namibia (New acquisitions January 1 – December 31, 2013) 1. Monographs p. 2 2. Journals, annual reports and newspapers p. 417 3. Electronic documents p. 456 1. Monographien / Monographs...»

«Throop 1 Robert Houle: Painting the Untold By Rhiannon Throop ART 358 Professor Seppi November 22, 2011 Throop 2 Native American artists are an underrepresented group. While their talents are as numerous and varied as artists of any other race, they tend to be defined solely by their ethnicity. Rather than judging their work based on the usual formal and conceptual qualities, Native American artists are critiqued for their authenticity and adherence to “traditional” artistic values, when...»

«Electronic PDF Ge Digital Answerer Manual to Free Download, Save or Read Online Ge Digital Answerer Manual file from top publisher GE DIGITAL ANSWERER MANUAL PDF Download: GE DIGITAL ANSWERER MANUAL PDF GE DIGITAL ANSWERER MANUAL PDF Read e-Book ge digital answerer manual PDF? You will be glad to know that right now ge digital answerer manual PDF is available on our online library. With our online resources, you can find ge digital answerer manual or just about any type of ebooks, for any type...»

«JOURNALISTIC AND COMMERCIAL NEWS VALUES Journalistic and Commercial News Values News Organizations as Patrons of an Institution and Market Actors SIGURD ALLERN Why do some events fill the columns and air time of news media, while others are ignored? Why do some stories make banner headlines whereas others merit no more than a few lines? What factors decide what news professionals consider newsworthy? Such questions are often answered – by journalists and media researchers alike – with...»

«Acc.11713 June 2011 Inventory Acc.11713 Clan Gregor Centre Archive (History and Genealogy) National Library of Scotland Manuscripts Division George IV Bridge Edinburgh EH1 1EW Tel: 0131-466 2812 Fax: 0131-466 2811 E-mail: manuscripts@nls.uk © Trustees of the National Library of Scotland Donated to the National Library of Scotland on behalf of the Clan Gregor Centre in February 1999. This is the second of three (as of April 2004) Clan Gregor deposits: for the first, see Acc.10664; for the third...»

«Transport Research and Innovation Thematic Research Summary Portal Intelligent transport systems COMMUNICATING TRANSPORT RESEARCH AND INNOVATION www.transport-research.info Transport Disclaimer This publication was produced by the Transport Research and Innovation Portal (TRIP) consortium for the European Commission’s Directorate-General for Mobility and Transport (DG MOVE). The brochure was compiled by Silvia Gaggi and Francesca Pietroni (ISIS). The project team wishes to thank Monica...»

«Molecular Genetic Characterization of Photoperiodic genes in Cassava (Manihot esculenta Crantz) and attempts to manipulate their expression to promote floral induction Inaugural-Dissertation zur Erlangung des Doktorgrades der Mathematisch-Naturwissenschaftlichen Fakultät der Universität zu Köln vorgelegt von Sarah Adeyemo aus Ibadan, Nigeria Köln 2009 Die vorliegende Arbeit wurde am Max-Planck-Institut fur Züchtunsforschung, Köln, in der Arbeitsgruppe von Dr Seth J. Davis, Abteilung fur...»





 
<<  HOME   |    CONTACTS
2016 www.abstract.xlibx.info - Free e-library - Abstract, dissertation, book

Materials of this site are available for review, all rights belong to their respective owners.
If you do not agree with the fact that your material is placed on this site, please, email us, we will within 1-2 business days delete him.