生物矿化-2003
缺氧沉积环境的地球化学标志
甘肃地质学报2003 2003第12卷 第2期 ACTA GEOLO GICA G ANSU Vol.12 No12 文章编号:100424116(2003)022********* ①缺氧沉积环境的地球化学标志王争鸣(甘肃省地矿局培训中心,甘肃兰州 730000) 摘 要:缺氧沉积环境是一种能够提供多种类型矿化定位的特殊沉积环境。
缺氧环境判识指标包括岩石、古生物和地球化学三方面。
在缺氧环境的研究中,地球化学指标如矿物、微量元素、同位素和有机地球化学指标最为重要。
因受地质历史中诸多因素的影响,地球化学指标具有一定的多解性和局限性,故只有多项参数综合应用才可更为准确地进行环境分析。
关键词:缺氧沉积环境;地球化学标志 中图分类号:P595 文献标识码:B缺氧环境指水体中溶氧量小于1ml/L的环境,一般形成于水体分层、循环有限的区域(如海湾、泻湖、海洋和湖泊深层水)或大陆边缘的上升流区。
它是油气源岩发育的主要控制因素之一,是一种能提供多种类型矿化定位的沉积环境。
现在大多数学者都把原先认为是同生沉积的矿床用有机质成矿理论或氧化还原沉积模式解释。
尤其金、铀矿床的发现以及矿化与有机质关系研究的新成果使人们对缺氧环境中的矿床成因倍加关注。
许多金属、非金属矿床的形成是与缺氧环境有关的成矿作用及区域和全球背景综合的结果,两者相互作用并长期偕同和持续发展控制了矿床的规模。
1 缺氧环境的基本特征缺氧沉积环境,其特征主要表现在沉积岩石、古生物学及地球化学上,笔者综合国内外研究成果,对缺氧环境和富氧环境的基本特征及其相关判识指标进行了对比分析,建立了对应关系总表(表1)。
2 地球化学判识指标近年来,在缺氧环境研究中标型矿物、元素、稳定同位素和有机地球化学发挥着越来越重要的作用。
应用微体化石的微量元素和同位素组成、生物标志物及其同位素组成来探讨缺氧环境特征,取得了显著成果。
①收稿日期:2003207202211 矿物学标志硫化物是缺氧沉积的主要矿物标志,如黄铁矿的发育指示强还原环境。
生物矿物及其矿化过程机理的研究
前言： 生物矿化是指生物体内无机矿物的形成过程，几乎每 一种生物都能合成矿物，生物矿化作用是生物界中的一种普遍现 象。生物矿化包括两种形式：一种是正常矿化，如骨骼、牙齿和 贝壳等的形成；另一种是异常矿化，如结石、牙石和龋齿等。[1]
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生物矿化
因其涉及生物学、无机化学、结晶学、材料学、矿物学和医学等 多学科，故而通过对生物矿物特征及其形成机理的深入研究，不 但有助于新型材料的开发与利用，而且有助于治疗异常矿化引起 的人体疾病。 1、 生物矿化作用的产物----生物矿物
(4) 外延生长(细胞水平调控与再加工)，在细胞参与下单 元组装成更高级的结构。该阶段是造成天然生物矿化材料与人工 材料差别的主要原因，而且是复杂超精细结构在细胞活动中进行 最后的修饰的阶段。 4、 生物矿化与生物调控
4.1ห้องสมุดไป่ตู้生物矿化的细胞调控[6] 在生物矿化系统中，起模版作用的框架蛋白和调控作用的
生物矿化的研究现状与发展前景51研究现状511研究方法常用samselfassemedmonolayer在钛表面通过乙烯基三乙氧基硅烷的分子自组织形成单分子层微囊囊泡胶束反相胶束微乳液lb膜单层分子膜9液晶等物质来作膜板有机基质往往为表面活性剂另外还有生物大分子和生物中的有机质如磷脂脂体几丁质胶原蛋白胆固醇等有序分子膜为基质的仿生矿化模拟体系可以在体外形成特殊的隔室来有效地模拟生物膜10
5.1.2 材料科学
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生物矿化
利用 LB 技术进行生物矿化的研究已经成为了国际研究的 热点，并逐渐成为生物矿化中仿生合成的一种主要方法[10]。 由于 LB 膜简洁，便于操作，以及 LB 膜自身的特点，即膜的堆 积模式和功能基团可以通过巧妙的选择表面活性剂任意修饰， 以及 LB 膜结构更像半层生物膜。因此，可利用对简单表面活 性剂分子所得规律，辅助以分子设计的手段制备出具有特殊功 能基团的表面活性剂分子，从而导致具有应用价值的有机--无 机和有机--超晶格的生成。这对晶体学、无机纳米材料、有机 --无机复合材料和陶瓷材料的合成[5]，以及生物矿化模拟研 究都具有重要的意义和潜在的应用前景。
生物矿化与材料科学
生物矿化与材料科学生物矿化是一种重要的生物学过程，通过该过程，生物体能够在有机基质中生成具有特定功能和结构的无机矿化物质。
这一过程在自然界中广泛存在，并在材料科学领域中引起了广泛的研究兴趣。
本文将探讨生物矿化与材料科学之间的关系，介绍生物矿化的机制以及其在材料科学中的应用。
一、生物矿化的机制生物矿化是一种复杂的过程，涉及到许多微生物、植物和动物的参与。
生物体内的有机物质往往充当模板或催化剂，在无机物质的形成过程中发挥重要作用。
生物矿化可以分为生物诱导矿化和生物控制矿化两种机制。
1. 生物诱导矿化生物诱导矿化是指生物体通过分泌一些特殊的有机物质来诱导无机矿化物的形成。
这些有机物质通常具有特定的结构和功能，能够促进无机物质在生物体内的聚集和有序排列。
例如，某些微生物能够分泌特殊的蛋白质来诱导钙盐的沉积，这在珊瑚和贝壳中得到了广泛应用。
2. 生物控制矿化生物控制矿化是指生物体通过调控无机物质的形态和结构来控制矿化过程。
生物体内的一些分子可以通过特殊的相互作用来控制无机物质的晶体生长和形态。
例如，贝壳中的蛋白质能够在无机结晶的过程中干扰晶格的生长，从而控制贝壳的构造和性能。
二、生物矿化在材料科学中的应用生物矿化在材料科学中具有广泛的应用前景，可以用于合成新型的功能材料和纳米材料。
1. 生物矿化模板合成生物矿化过程中的生物体或其产物可以作为模板来合成各种无机材料。
通过控制生物矿化过程中的条件，可以合成具有特定形状和结构的无机材料。
例如，利用生物体内的有机模板可以合成具有复杂结构和孔隙的材料，这对于催化、吸附和分离等应用具有重要意义。
2. 生物矿化修饰通过在材料表面进行生物矿化修饰，可以改变材料的表面性质和功能。
生物体所分泌的有机物质可以在材料表面形成一层薄膜，使材料具有特殊的化学活性和生物相容性。
这种修饰方法可以提高材料的生物相容性、抗污染性以及光学、电学等方面的性能。
3. 生物矿化的结构学研究通过研究生物矿化过程中无机物质的结晶和生长机制，可以揭示无机材料的自组装规律，进而指导新型材料的设计和制备。
仿生物矿化制备纳米材料分析研究进展
仿生物矿化制备纳M材料研究进展向涛，赵雷*，李远兵，雷中兴，李亚伟，梁永和<武汉科技大学耐火材料与高温陶瓷国家重点实验室培育基地，武汉 430081）摘要:仿生物矿化制备纳M材料是一种模仿生物体中矿化过程，使无机物在有机物调制下形成具有某一特定结构的新合成方法。
由于通过这种方法制备的材料具有特殊的高级结构和组装方式，近年来受到化学、物理和生物以及材料等多学科的关注，具有广泛的应用前景。
本文对仿生物矿化方法制备纳M材料作了较为全面的综述。
关键词: 生物矿化制备纳M材料生物矿化是一种广泛而复杂的固液之间、有机物和无机物间的物理化学过程.，即以少量有机质为模板, 进行分子层面上的操作, 形成高度有序地无机材料。
其过程大致可分为四个阶段: (1> 有机质的预组织。
(2> 界面分子识别。
(3> 生长调制。
(4> 细胞加工[1,2]。
利用生物矿化的方法制备的材料称之为生物矿化材料，其具有特殊的高级结构和组装方式[3]。
由于其有机基质的特殊结构，制备出的纳M材料不仅具有纳M材料本身的许多优异的性能，而且具有很多独特的近乎完美的性质:如极高的强度,非常好的断裂韧性、减震性能、表面光洁度以及光、电、磁、热、声、催化活性等特殊功能*作者简介：向涛(1982- >，男，硕士生联系人：赵雷[4,5]。
为此，仿生物矿化法成为材料学研究的热点之一，特别是利用此方法制备具有特定结构的纳M材料。
本文从不同的有机基质的角度，通过分析不同有机基质的调控作用，对仿生物矿化方法制备具有纳M结构的材料进行了较全面的综述，并展望了该研究方向的发展趋势。
1以天然的生物大分子为有机基质制备纳M结构材料生物体所具有的从分子级别上进行有序可控化学反应的能力主要体现在它们新陈代谢过程中生物大分子的合成与分解。
核酸、蛋白质、多糖等生物大分子具有令人难以置信的复杂序列与高级结构，生物矿化过程是体现了高度智能化的过程。
微生物碳酸酐酶在矿化沉积中的研究进展_张小菊
化学与生物工程2011,Vol.28No.3Chemistry &Bioen gineering收稿日期:2010-11-09作者简介:张小菊(1975-),女,湖北恩施人,讲师,研究方向:生物材料。
E ma il:qing ting6175@sina.co m 。
doi:10.3969/j.issn.1672-5425.2011.03.005微生物碳酸酐酶在矿化沉积中的研究进展张小菊,杨 娟,李横江(华中科技大学武昌分校城市建设学院,湖北武汉430064)摘 要:碳酸酐酶是一种含Zn 的金属酶,主要催化CO 2和H CO -3之间的转换反应,微生物是碳酸酐酶的重要来源之一。
对微生物碳酸酐酶在矿化沉积中的研究现状进行了综述,阐述了碳酸酐酶在石刻文物保护、环境生物修复中的应用价值,并对微生物碳酸酐酶的进一步研究进行了展望。
关键词:碳酸酐酶;矿化沉积;石刻文物保护;生物修复中图分类号:Q 939.99 文献标识码:A文章编号:1672-5425(2011)03-0019-03碳酸酐酶(Carbonic anhydrase,CA)是生物体内普遍存在的一种金属酶,其活性中心中含有一个催化活性所必需的锌原子,催化CO 2进行可逆水合反应,在矿化沉积中扮演着重要的角色[1,2]。
生物矿化沉积是一种广泛而复杂的固液之间、有机物和无机物之间的物理化学过程,是以少量有机质为模板,进行分子操作,高度有序地组合成无机材料,构成矿物质点的形态大小、空间排列、结晶取向和同质多晶类型[3]。
目前石质文物的人为破坏作用、微生物破坏作用、风化作用严重,对石质文物进行保护的研究主要集中在石质文物微生物的腐蚀机理[4]、石质文物的防风化、利用生物矿化的原理在石材表面仿生合成保护材料[5~7]等。
已有研究微生物诱导的矿化作用对碳酸钙形成的影响及遗产保护的相关报道[8~10],但利用生物的矿化沉积特别是碳酸酐酶的作用来修复石质文物还研究得较少。
生物矿化
生物矿化及其化学医学上的应用生物矿化是指由生物体通过生物大分子的调控生成无机矿物的过程。
与一般矿化最大不同在于有生物大分子生物体代谢、细胞、有机基质的参与。
是生物形成矿物的作用，是生物在特定的部位，在一定的物理化学条件下，在生物有机物质的控制或影响下，将溶液中的离子转变为固相矿物的作用，如壳，骨，和牙齿。
是导致这些分层结构的有机无机复合材料的形成过程的研究。
这些材料的机械，光学和磁性质是根据生物体内各种不同用途来加以利用。
对于一个给定的功能的，比较于相似组合物的生物材料的特性，这些特性通常被优化。
材料化学家被施加在生物矿物的组成，晶体学，形态学和材料性质和形成它们所需的温和条件（生理温度，压力和pH下）的额外的有机控制所吸引。
因此，在最近几年，生物矿化的领域已经扩大到从生物学到生产合成材料的策略性的应用。
生物矿化是一个多学科交叉的领域，吸引了来自生物学，化学，地质学，材料科学等其他学科的研究人才。
化学在生物矿化领域的影响，大致可以分为三个不同的区域：1.在晶体学，组成成分的表征和生物材料的生物化学;2.解答生物学问题的体外模型系统的设计，例如假设检验有机基体、晶体和生物大分子中控制成核和结晶生长的条件之间的相互作用。
3.基于控制晶体形态、多晶型物和材料性能的生物系统，并引领发现新种类的有机无机材料的新的合成方法的发展。
生物矿化作用区别于一般矿化作用的显著特征是通过有机大分子和无机离子在界面处的相互作用。
从分子水平上控制无机矿物相的结晶、生长，从而使生物矿物具有特殊的分级结构和组装方式。
近年来研究表明，生物体对生物矿化过程的控制是一个复杂的多层次过程，其中，生物大分子产生排布以及它们与无机矿物相的持久作用是生物矿化过程的两个主要方面。
一般认为生物体内的矿化过程分为四个阶段。
1.有机质的预组织：生物体内不溶有机质在矿物沉积前构造一个有组织的微反应环境，该环境决定了无机物成核的位置和形成矿物的功能。
该阶段是生物矿化进行的前提。
生物在矿床形成中的作用
生物在矿床形成中的作用摘要：成矿基本机理可概括为“多因耦合，临界转换，边界成矿”。
多因耦合指控成矿因素在同一时空域中的最佳组合，是成矿的基本条件。
而生物在其中一样起了很大作用。
生物矿化是一种普遍的生物现象,从植物、微生物直至动物体内,均可形成矿物。
迄今为止,在生物体中己发现60余种不同的矿物,由细菌产生的矿物占总数的一半以上。
生物矿物就是由生物细胞及其外部结构形成的矿物，也即生物矿化形成的矿物。
关键词：古生物，矿物学，矿床学，成矿作用矿床学又称矿床地质学、经济地质学，是地质科学的主要学科之一。
它以对国民经济和地质科学发展有意义的矿床为对象，研究各类矿床的特征、成因、时空分布及其经济意义。
矿床学作为一门历史悠久的学科，是人类对各类矿床实践和认知的经验与科学总结，为人类经济合理地找矿、勘探和开发矿产资源发挥了重要作用。
近年来，国内外的地质学家在矿床研究各方面都做过大量的研究工作，取得多方面进展。
其中生物成矿作用也是更进一步。
一.矿床形成的基本原理经过上百年来对成千上万个矿床的全面研究，地质学家们发现了多种成矿机制，包括熔离分异、结晶分异、气液分异、动力分异、化学分异、重力分异、热液交代蚀变、热液环流萃取、生物化学作用等；划分了几十种矿床成因类型，如岩浆矿床、热液矿床、火山矿床、沉积矿床、生物成因矿床、变质矿床等。
对这些矿床的形成过程进行总结，霍裕生解释成矿基本原理可以分为三个基本部分。
即多因耦合、临界转换、边界成矿。
1.1.多因耦合（指成矿因素的组合或匹配）是成矿尤其是大矿生成的基本条件。
多因是指：地质的、化学的、物理的、生物的多种成矿因素，或是矿源、流体、能量、运移通道、矿质储存定位及其他制约因素。
耦合是指各种成矿因素处在同一时－空域中，且通过相互作用而彼此影响，并导致成矿作用的发生。
研究表明，成矿关键是各种成矿因素的匹配，而不是矿床产出的环境1.2.临界转换指在临界点上物相的突变，例如水温达到沸点时转化为汽，达到冰点时就转化为冰，这是物质运动过程中的常见现象。
《生物医用材料》教学大纲
《生物医用材料》教学大纲课程编号：5030148 开课院系：材料学院材料学系课程类别：研究生专业选修适用专业：材料学，材料物理，材料化学，化学，应用化学，生物工程等课内总学时：24 学分：2实验学时：课内上机学时：先修课程：无执笔：郑裕东一、课程教学目的本课程通过综合介绍材料学、生物学和医学等交叉学科的相关知识，使同学们掌握生物材料的基本概念和基本原理，了解国内外生物材料研究的最新研究进展。
着重掌握材料与生物体相互作用规律，以及用生物材料进行仿生构建和组织再生的方法和原理，为进行生物材料的研究奠定理论基础。
二、课程教学基本要求1、课程重点：掌握材料与生物体相互作用关系的基本特点和表征方法，以及生物学评价及相关分析测试方法，了解生物材料的设计制备原则。
典型生物材料的基本制备方法和技术，以及相关检测方法。
2、课程难点：生物体对材料的相互作用关系理论，生物材料仿生设计理论3、能力培养要求：要求学生掌握生物材料学的基本概念；熟悉生物材料制备，加工，检测的原则和方法；了解国内外生物材料研究和发展的最新进展。
三、课程教学内容与学时课堂教学与专题讨论相结合1、生物学，生理学相关基础知识与理论（3学时），介绍生物材料发展背景、分类和基本性质；了解人体各组织的基本结构和功能2、生物材料与生物体相互作用关系（3学时）介绍生物材料与生物体相互作用的理论与实例3、生物学评价基本方法与案例分析（3学时）4、天然生物材料及仿生构建，（3学时）天然生物材料的结构性能，仿生设计的理论与实践5、生物材料与组织再生（3学时）介绍生物医用材料的种类、结构和性能特点和在医学上的应用；了解生物材料在体内的物理化学反应和控制技术，掌握生物降解材料的结构性能特点，降解机理和降解产物的代谢规律，以及在组织工程支架和组织再生修复材料上的应用分析6、药物缓释和控释材料（3学时）7、纳米技术在生物医学领域的应用（3学时）8、生物材料最新发展与产业化（3学时）9、专题研讨四、教材与参考书教材：《生物材料-生物学与材料科学的交叉》，J.S.Temenoff，A.GMikos，王远亮译，科学出版社，2009年参考书：1、阮建明，邹俭鹏，黄伯云编著，《生物材料学》，科学出版社，北京，20042、冯庆玲，《生物材料概论》，清华大学出版社，2009年3、李世普，《生物医用材料导论》，武汉工业大学出版社，2000年4、李玉宝主编，《纳米生物医药材料》，化学工业出版社，2004年5、陈治清，《口腔生物材料学》，化学工业出版社，2004年6、姚康德，尹玉姬，《组织工程相关生物材料》，化学工业出版社，2003年7、顾汉卿，徐国风，《生物医学材料学》，天津科技翻译出版公司，19938、崔敷斋，《生物矿化》，五、作业安排学生查阅文献，进行专题讨论六、说明本课程为多媒体教学七、课程介绍生物材料学是涉及材料科学、生物学、临床医学、生命科学等多学科的一门新兴交叉学科，也是近年来国内外最活跃的研究领域之一。
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海洋环境对生物矿化的影响作用李洛阳 201410207 西北大学地质学系1. 前言生物矿化（Biomineralization）是在一定的条件下，生物体的不同部位，可通过不同的矿化方式，在有机质媒介参与下，形成生物矿物的过程。
它是连接有机界与无机界的桥梁（刘喜停，2009）。
根据有机体控制矿化过程的程度，可将生物矿化分为生物诱导矿化作用（Biological Induced Mineralization）和生物控制矿化作用(Biological Controlled Mineralization)。
目前已经发现的生物矿物多达７０种，但主要的生物矿物有碳酸盐矿物，硅酸盐矿物，磷酸盐矿物，硫化物，氧化物及有机矿物（张兴亮，2012）。
生物矿化一直是材料学、物理学、地质学、古生物学等领域的研究热点。
自20世纪50年代，不同领域的科学家分别进行了大量深入的研究（Carter et al., 2007 ）。
本文将着重针对地质历史期间海洋化学环境演变，讨论Mg/Ca摩尔比对生物矿化作用中钙化作用的影响。
图 1. 非骨屑碳酸盐岩矿物和主要造礁矿物及沉淀物生产者的关系（据刘喜停，2009）2. 海洋化学环境海相非骨屑碳酸盐岩矿物—鲕粒和胶结物矿物在显生宙发生过明显的变化，即经历了方解石海和文石海的交替（Ries, 2008）。
这种变化与温暖期与寒冷期交替，海平面一级变化旋回是一致的。
海洋化学环境的变化是由海底扩张速率差异引起的，即大洋中脊玄武岩蚀变成绿岩过程中，会释放Ca2+和K+离子，吸收Mg2+和SO42-离子，从而改变海洋化学环境。
海底扩张速率加快，会增加Ca2+和K+离子浓度，形成高的Ca/Mg比值（Ries，2010）。
自显生宙以来，海水Mg/Ca摩尔比发生过明显波动（1.0—5.2），Mg/Ca>2,为文石海，Mg/Ca<2,为方解石海。
海相蒸发岩流体包裹体，同位素数据，棘皮动物骨板Mg/Ca比值，非生物碳酸盐岩矿物，造礁生物等数据也证实地质历史时期海水Mg/Ca经历了显著的变化(Lowenstein et al., 2001,)（图 1）。
3. 海水化学演化对生物矿化的影响非生物实验显示海水Mg/Ca比值，影响碳酸盐岩矿物沉积，表现在高的Mg/Ca会促进高Mg方解石和文石矿物的形成，低的Mg/Ca比值促进形成低Mg方解石形成。
古生物记录和人工海水实验都证实海洋环境的变化会影响海洋生物的新陈代谢，生物矿化过程。
生物矿化过程虽在生物体控制下进行，但仍对环境有一定继承性 (Porte, 2007)。
表现在方解石海环境下生物矿化矿物以低镁方解石为主，文石海环境下以高镁方解石和文石为主。
同时，不同的生物在钙化过程中对矿物的选择不同，对钙化过程的控制程度不同，对周围环境变化的适应性也不同。
3.1 人工海水实验通过人工模拟海水环境差异研究不同环境下生物对钙化矿物的倾向性，控制性和适应性。
将绿藻、红藻、颗石藻、造礁珊瑚、微生物席等分别放入人工模拟海水中培养（Mg/Ca介于1.0—5.2之间）。
钙化绿藻、红珊瑚藻在适应的高Mg/Ca(文石海)环境下表现出高的钙化速率和生长速率，钙化形成文石和部分高镁方解石，而在低Mg/Ca（方解石海）环境下表现出低的钙化速率和生长速率，并且钙化形成部分低镁方解石（Ries, 2010）。
实验研究表明，造礁珊瑚和海洋沉积物的生产者藻类等的钙化矿物中Mg/Ca比值受海水Mg/Ca比值的影响较大，表现在二者呈线性关系。
造礁珊瑚和藻类（红藻，绿藻）对生物矿化作用控制程度较小，可以被周围海水环境影响超过。
现今海水Mg/Ca摩尔比为 5.2，典型的文石海环境，造礁珊瑚及海洋沉积物的生产者多以沉积高镁方解石和文石矿物为主。
但在地质历史方解石海时期，造礁珊瑚和海洋沉积物的生产者可能多以钙化低镁方解石为主。
生物矿物中Mg/Ca摩尔比值对当时海洋环境Mg/Ca比值的继承性也为研究前寒武纪海洋化学环境提供了很好的思路。
3.2 生物骨骼的起源与海洋环境的关系通过对伊迪卡拉纪到奥陶纪生物骨骼成分的统计分析，得出生物矿化骨骼的演化规律（图.2）：伊迪卡拉纪—Tommotian期为文史海环境，管状化石和SSFs以文石质和高镁方解石为主，Atdabanian早期以后的早古生代时期海洋为方解石海环境，生物矿物以低镁方解石为主。
现代海洋环境Mg/Ca比值5.2(文石海)，以形成文石和高镁方解石造礁生物和海洋沉积物的生产者为主。
造礁生物和海洋沉积物的生产者对生物矿化作用控制程度小，易受海洋环境的影响，因此兴衰变化与方解石海和文石海的交替一致。
软体动物不同于造礁生物和海洋沉积物的生产者，体现在软体动物对生物矿化过程很强的控制，即使海洋环境有所改变，软体动物壳体的矿物成分也很少改变。
无论哪种类群，其生物矿物成分是该类群最初矿化形成骨骼过程中由当时的海洋环境决定的。
图.2 伊迪卡拉纪—奥陶纪生物骨骼演化与海洋环境变化3.3 软体动物壳体演化普遍认为软体动物类群对壳体的生物矿化过程控制程度很高，壳体矿物成分自获得后很少因方解石海和文石海的交替中发生改变。
人工海水试验表明，现生软体动物放入不同的海水环境中培养，壳体成分变化不大。
对现生软体动物（双壳类，腹足类，单板类，头足类）的研究，发现壳体成分结构受生物体糖蛋白很强的控制。
相同的显微结构，不同的糖蛋白成分。
相同的壳体矿物成分，也可有不同的糖蛋白成分。
但壳体显微结构与壳体成分间却没有很明显的相关性。
这位研究壳体结构、成分演化与海洋环境关系带来困难。
同时研究发现壳体不同部位，不同地理位置的壳，其成分和结构复杂性远远超出早先认识。
这又为研究寒武纪软体动物壳体结构、成分以及恢复地质历史时期海洋环境变得尤为复杂。
现生软体动物（腹足和双壳类）壳体由多层构成，外部层主要包括棱柱层（Prismatic layer），交错层组成（Cross Lamella），内部层主要有珍珠层（nacre），叶片层（Foliated）。
软体动物壳体结构复杂，不同部位结构不同，同时壳体成分多变，珍珠层（文石质），叶片层（方解石），棱柱层（方解石或文石）交错层（方解石或文石）。
寒武纪小巧化石生物群保存软体动物多以内核保存，对其壳体恢复目前只根据内核印膜。
寒武纪SSFs内核表面的显微结构复杂，包括:polygon 多边形结构，Semi-nacre亚珍珠结构，Foliated 叶片结构，交错层结构。
但直到中寒武世才出现真正意义上的珍珠层。
对寒武纪软体动物壳体结构和成分的复原存在很大争议。
对壳体结构成分古生物角度目前的研究还停留在对化石内核印膜结构的解释上。
例如多边形结构（polygon structure）的解释：棱柱层，珍珠层，细胞，肌肉痕，软组织等。
寒武纪是软体动物矿化骨骼起源的重要时期，因此恢复SSFs化石软体动物壳结构，对恢复当时海洋环境即自身演化都很有意义。
对比寒武纪软体动物结构与现生软体动物。
发现：1，软体动物自梅树村期变迅速演化形成复杂的壳体结构。
2寒武纪早期壳体内层没有精确意义上的珍珠层，可对比的珍珠层到中寒武纪才出现。
3 SSFs内核恢复的棱柱层结构和软体动物两层式壳体结构面临很大争议。
4 对早寒武纪SSFs软体动物分类争议很大，因此没有认清壳体不同部位结构可能不同。
对寒武纪前后海洋环境研究，伊迪卡拉纪—Tommotian期为文史海环境，之后整个寒武纪时期以方解石海环境为主，但详细研究Atdabanian开始，海洋环境开始转变为方解石海，Atdabnian晚期，可能受Co2饱和度变化，海水Mg/Ca比值上升，又以形成文石海环境。
SSFs的统计结果也显示出海水的变化。
现代软体动物研究表明，其壳体以文石为主，含有不同程度的方解石。
方解石层（棱柱层或交错层）主要分布于壳体外层，溶解度低，具有抗侵蚀作用。
壳体外层发现的钻孔，捕食坑表明方解石层的抗捕食能力；高纬度寒冷海水方解石含量普遍高于低纬度温暖海水的方解石含量，表明方解石层的加厚有保温功能。
软体动物起源于早寒武世Nemakit-Daldynian阶，受当时文石海环境影响，软体动物壳体以文石为主,文石质交错层结构普遍发育，并且可能还没有演化形成棱柱层结构。
Atdabaian晚期pelagiella发现的棱柱层结构（辛集组）是目前发现的最早的软体动物棱柱层结构。
对海洋环境对软体动物壳体演化的影响的研究还有很广阔的空间。
需要古生物学，生物学，矿物学，地球化学等学科的交叉合作。
参考文献刘喜停，颜佳新. 2009. 海水化学演化对生物矿化的影响综述。
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