研究人員開創了一種方法，透過研究地表土壤中的微生物DNA 來探測埋藏在地下的金伯利岩（一種與鑽石有關的岩石）。這提供了一種非侵入性的方法來識別地下深處的礦物，證明比傳統的地球化學分析更精確。這項技術在礦產勘探方面的應用更為廣泛，可能會重新定義採礦業的未來。

DNA 定序方法也有助於識別對向綠色能源過渡至關重要的礦物。研究人員透過檢測地表土壤中微生物的DNA，確定了埋藏在地下的金伯利岩–鑽石的岩石家園。

這些”生物指紋”可以揭示埋藏在地表數十米以下的礦物，而無需鑽探。研究人員認為，這是首次利用現代微生物群落DNA定序技術來尋找埋藏的礦物。

本週發表在《自然-通訊-地球與環境》（Nature Communications Earth and Environment）上的這項研究是礦產勘探的一種新工具，一個完整的工具箱可以為勘探者節省時間和大量資金，合著者、卑詩大學地球、海洋與大氣科學系（EOAS）博士候選人Bianca Iulianella Phillips（比安卡-尤利亞納拉-菲利普斯）說。

這項技術是對數量相對有限的有助於發現埋藏礦石的工具的補充，包括對地面的初步掃描和對上覆岩石中元素的分析。

Phillips說：”這項技術的誕生源於以更高的靈敏度和分辨率透視地球的需要，它有可能被用於其他技術無法發揮作用的地方。”

礦石與土壤發生作用時，會改變土壤中的微生物群落。研究人員在實驗室中對此進行了測試，將金伯利岩引入土壤微生物中，觀察它們在數量和種類上的變化。

“我們將這些發生變化的微生物群落作為礦石材料存在的指標，或者說是埋藏礦床的土壤中的生物指紋。”

實際測試和可喜成果

利用這些”指示”微生物及其DNA 序列，研究小組對西北地區一個勘探點的表層土壤進行了測試，該勘探點的金伯利岩之前已通過鑽探得到證實。他們發現，65 種指示微生物中有59 種存在於土壤中，其中19 種大量存在於埋藏礦石的正上方。他們還發現了新的指示微生物，並將其添加到他們的指標集中。

利用這套指標，他們對西北地區第二個懷疑存在金伯利岩的地點的地表土壤進行了檢測，並精確地確定了金伯利岩的地形輪廓和埋藏在地表下數十米處的位置。這表明，一個地點的指標可以預測另一個地點的位置。今後，勘探小組可以建立指標物種資料庫，並對未知地點進行測試，以查明土壤下是否埋藏金伯利岩。

研究人員將他們的技術與另一種稱為地球化學分析的技術進行了對比評估，後者是透過檢測土壤中的元素來確定土壤下的礦物質。在確定埋藏礦石的位置方面，微生物更加精確。

第一作者雷切爾-西米斯特博士說：”微生物是比我們更好的地球化學家，而且它們有成千上萬種。可能會用完要採樣的元素，但永遠不會用完微生物。”

拓寬視野和商業前景

菲利普斯、西米斯特博士、肖恩-克勞博士和已故的彼得-溫特伯恩教授等人組成的團隊研究出的這項技術可以促進新金伯利岩礦床的發現。眾所周知，這些岩石不僅是鑽石的潛在儲藏地，還能捕捉和儲存大氣中的碳。

這項技術還有可能應用於其他金屬礦床。團隊正在進行的研究顯示，在識別斑岩銅礦床方面也取得了類似的成果。

研究的資深作者、EOAS 和M&I 教授、加拿大地球微生物學研究主席克羅博士說：「我們可以利用這項技術尋找礦物，為綠色經濟提供燃料。銅是最重要的關鍵元素，未來我們需要更多的銅。”

Crowe博士與Simister博士和合著者Craig Hart博士共同擁有一家衍生公司Discovery Genomics，該公司為礦產資源部門提供這些定序服務。

Crowe說：『這是令人興奮的，因為人們越來越認識到，在採礦的各個階段，從尋找礦物到加工礦物，再到將礦區恢復到自然狀態，都有可能利用微生物。目前，微生物DNA測序需要特定的專業知識，成本與其他礦產勘探技術相當，但隨著行業的採用，這種情況可能會改變。”