杨 阳，朱 辰，王洪涛，花 浩，江锐捷，毛 玮，赵 良*

1.南京大学 地球科学与工程学院，南京 210023；2.南京大学 地理与海洋科学学院，南京 210023

1 研究背景

碳酸钙矿物是碳元素的重要地质储库之一（Berner et al.,1983; Berner, 2003），具有三种常见的无水形式同质异象体：方解石、文石和球文石。方解石是地质历史记录中最常见的碳酸钙矿物，常温常压下热力学最稳定。其中生物成因方解石包含了丰富的地球化学信息（Mann, 1983），特别是有孔虫方解石骨骼保存的元素、同位素信息可用于古气候、古海洋等古环境重建研究（Elderfield and Ganssen, 2000）。文石相比方解石不稳定，在成岩作用中转变为方解石（Budd, 1988），但文石是现代壳类动物壳体常见的碳酸钙矿物相（Falini et al., 1996）。球文石最不稳定(Lippmann, 2012)，但与生物作用紧密相关，已在活的有孔虫壳体（Jacob et al., 2017），含细菌土壤（Rodriguez-Navarro et al., 2007; Lian et al., 2006）， 蛋 壳（Board and Perrott, 1979; Portugal et al., 2017），珍珠(Soldati et al., 2008; Addadi et al., 2006; Gauldie et al., 1997), 鱼耳石（Campana, 1999; Carlström, 1963），海鞘骨针（Kabalah-Amitai et al., 2013; Lowenstam et al.,1975），动物尿结石（Neumann et al., 1994; Mair and Osborn., 1986），人肾结石（Sutor and Wooley,1968; Bills and Lewis, 1975），心脏瓣膜（Kabalah-Amitai et al., 2013），甚至植物（Wightman et al.,2018）中被发现，然而针对活体有孔虫（Jacob et al., 2017）、蜗牛（Hasse et al., 2000）、蚌类 （Spann et al., 2010） 的研究发现，球文石极有可能先与方解石或文石出现，作为前驱体参与骨骼形成。

已有研究表明，碳酸钙物相控制因素复杂，温度（Ogino et al., 1987），过饱和度（Spanos et al.,1998），无机物（Morse et al., 1997），有机物（Jimoh et al., 2018）等都会影响形成的最终物相。生物是通过何种机制控制碳酸钙物相尚不清楚。有研究者认为生物体中的多糖有机质可通过改变其表面电荷或结构，从而控制溶液和碳酸钙物相的界面能，进而控制生物成矿过程（Giuffre et al., 2013）；也有研究者认为生物体富含的蛋白质通过羧化氨基酸获得带负电位点，从而与Ca2+结合控制碳酸钙的形成（Weiner et al., 1975）；亦或是通过囊泡包裹并稳定化亚稳定相（比如无定形碳酸钙）物质再形成更稳定的碳酸钙物相（Mass et al., 2017）。……