研究人员通过研究表层土壤中的微生物DNA，开创了一种探测埋藏的金伯利岩(一种与钻石有关的岩石)的方法。这提供了一种非侵入性的方法来识别地下深处的矿物，证明比传统的地球化学分析更精确。这项技术在矿物勘探方面有更广泛的应用，可以重新定义采矿部门的未来。
研究人员通过测试地表土壤中微生物的DNA，确定了埋藏在地下的金伯利岩——钻石的岩石家园。
这些“生物指纹”无需钻探就能揭示地表以下几十米深处埋藏着什么矿物质。研究人员认为，这是首次使用现代微生物群落DNA测序来寻找埋藏的矿物质。
本周发表在《自然通讯:地球与环境》杂志上的这项研究代表了一种新的矿产勘探工具，一个完整的工具箱可以节省勘探者的时间和大量金钱，UBC地球、海洋和大气科学系(EOAS)的博士生比安卡·尤利亚内拉·菲利普斯(Bianca Iulianella Phillips)说。
这项技术增加了相对有限的工具来帮助寻找埋藏的矿石，包括对地面的初步扫描和对上覆岩石中的元素的分析。
菲利普斯说:“这项技术诞生于以更高的灵敏度和分辨率透视地球的需要，它有潜力用于其他技术不起作用的地方。”
当矿石与土壤相互作用时，它会改变土壤中的微生物群落。研究人员在实验室中对此进行了测试，将金伯利岩引入土壤微生物中，观察它们在数量和种类上的变化。
菲利普斯说:“我们把这些变化的微生物群落作为矿石材料存在的指标，或者是埋藏矿藏土壤中的生物指纹。”
利用这些“指示”微生物和它们的DNA序列，研究小组在西北地区的一个勘探点测试了表层土壤，在那里，金伯利岩已经通过钻探得到了证实。他们发现，65个指标中有59个存在于土壤中，其中19个在埋藏的矿石正上方大量存在。他们还发现了新的指示微生物来增加他们的集合。
利用这套仪器，他们在西北地区的第二个地点测试了表层土壤，他们怀疑那里存在金伯利岩，并精确地定位了埋藏在地表以下数十米的金伯利岩的拓扑轮廓和位置。这表明，一个站点的指标可以预测另一个站点的位置。在未来，勘探团队可以建立一个指示物种的数据库，并测试一个未知的地点，以发现金伯利岩沉积物是否埋在土壤下。
研究人员将他们的技术与另一种称为地球化学分析的技术进行了比较，地球化学分析涉及测试土壤中的元素来识别下面的矿物质。在确定埋藏矿石的位置时，微生物更加精确。
“微生物是比我们更好的地球化学家，它们有成千上万，”主要作者雷切尔·西米斯特博士说，他是UBC微生物学和免疫学(M&I)部门的博士后研究员。“你可能会耗尽可供采样的元素，但你永远不会耗尽微生物。”
这项技术是由菲利普斯、西米斯特博士、肖恩·克罗博士和已故的彼得·温特伯恩教授等人组成的研究小组共同开发的，它可能会促进新的金伯利岩矿床的发现。这些岩石不仅被认为是钻石的潜在储存地，而且还具有捕获和储存大气碳的能力。
该技术在其他金属矿床中具有潜在的应用前景。该团队正在进行的研究表明，在识别斑岩铜矿床方面也有类似的结果。
资深作者Crowe博士说:“你可以用这种技术来寻找矿物，为绿色经济提供动力。”Crowe博士是EOAS和M&I教授，也是加拿大地质微生物学研究主席。“铜是最重要的关键元素，我们将需要更多的铜。”
Crowe博士与Simister博士和合著者Craig Hart博士共同拥有分拆公司Discovery Genomics，该公司为矿产资源部门提供这些测序服务。
“这是令人兴奋的，因为它是越来越多的人认识到在采矿的每个阶段使用微生物的潜力的一部分，从发现矿物到加工它们，再到将场地恢复到自然状态，”克罗博士说。“目前，微生物DNA测序需要特定的专业知识，其成本与其他矿产勘探技术相当，但随着行业的采用，这种情况可能会发生变化。”
参考文献:“DNA测序，微生物指标，和埋藏金伯利岩的发现”，作者:Rachel L. Simister, Bianca P. Iulianella Phillips, Andrew P. Wickham, Erika M. Cayer, Craig J. R. Hart, Peter A. Winterburn和Sean A. Crowe, 2023年10月21日，通讯地球与环境。DOI: 10.1038 / s43247 - 023 - 01020 - z
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