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沉积过程对自生黄铁矿硫同位素的约束 总被引：6，自引：3，他引：3
自生黄铁矿是海洋沉积物中还原态硫的主要赋存形式,其形成过程与有机质矿化相关,影响全球的C-S-Fe生物地球化学循环。自生黄铁矿硫同位素分馏主要受微生物硫酸盐还原的控制,但近期的研究成果表明局部沉积环境的改变也可以影响黄铁矿硫同位素的组成,特别是在浅海环境。在浅海非稳态沉积环境内,物理再改造和生物扰动作用,导致硫酸盐还原带内生成的硫化物被再氧化,进而影响黄铁矿的硫同位素值。浅海沉积过程容易受到古气候和海平面变化的影响,引起沉积速率的剧烈波动,导致有机质和活性铁输入的不稳定,进而影响成岩系统的开放性和硫酸盐还原速率,最终影响黄铁矿的硫同位素值。另外,沉积速率的改变还影响硫酸盐—甲烷转换带的迁移,造成有机质和甲烷厌氧氧化硫酸盐还原的相互转化,产生不同的硫同位素信号。东海内陆架泥质区为研究沉积过程对自生黄铁矿的形成及其硫同位素组成的约束机制提供了很好的研究材料。该区域有很好的沉积学研究基础,自生黄铁矿丰富、并且个别层位有生物气（甲烷为主）存在,是研究边缘海C-S-Fe循环的理想场所。 相似文献
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综合大洋钻探计划311航次沉积物中自生黄铁矿及其硫稳定同位素研究 总被引：2，自引：0，他引：2
对综合大洋钻探计划(IODP)311航次652个岩心沉积物样品进行了自生黄铁矿颗粒筛选、显微形貌特征及其硫稳定同位素组成等初步研究。扫描电镜(SEM)照片显示黄铁矿以微球粒状和立方体状形貌产出,其成因与微生物作用和无机作用有关。黄铁矿的δ34SCDT值变化范围较大,从-35.4‰到+53.6‰,其成因与甲烷厌氧氧化作用(AOM)的关系密切。海水源为主的硫酸盐参与了沉积物上部的AOM过程,黄铁矿硫稳定同位素正偏的原因可能与较强的AOM作用和较多的残余硫酸盐参与有关。冷泉背景站位中黄铁矿的δ34SCDT值随着深度增加而增加,从浅表层的-35.83‰增加到深处的32.49‰,反映深处沉积物内黄铁矿形成过程中曾有过较多的残余硫酸盐参与还原,暗示其背景曾经是更高的甲烷通量和更强的AOM作用。研究结果提供了现代海洋天然气水合物背景下沉积物中自生黄铁矿及其硫稳定同位素特征记录,对于寻找我国海域天然气水合物资源,探索地史时期古海洋沉积物中甲烷事件记录具有重要的意义。 相似文献
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南海北部神狐水合物赋存区浅表层沉积物自生矿物特征及其成因探讨 总被引：1，自引：0，他引：1
通过对南海北部神狐海域Site5B和Site4B站位岩心柱沉积物中自生矿物的类型、形貌特点、丰度和稳定同位素特征的研究,探讨了自生矿物的成因机制。研究表明,沉积物中主要发育黄铁矿和碳酸盐类自生矿物。两个站位中发育的自生矿物的丰度、分布位置、晶体形貌和个体大小等存在明显差异,可能与不同站位中甲烷通量和深部构造有关。自生黄铁矿可能是硫酸盐与甲烷等烃类气体或有机质的厌氧氧化作用的产物,极低负值的硫同位素值可能与硫酸盐还原菌和单质硫歧化菌共同参与有关。自生碳酸盐矿物的成因则相对复杂,其形成过程受多种因素的综合影响。碳同位素值未表现出极低负值,可能是甲烷、有机质和正常海水等碳源混合的结果。 相似文献
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自生菱铁矿很好地记录了其形成时的地质信息及海洋中的生物地球化学过程，是示踪成岩作用带和氧化还原环境变化的绝佳载体。台湾国姓地区中新世猴洞坑组海相泥页岩中发育有大量自生菱铁矿结核，是次氧化带的产物。为进一步确认该菱铁矿形成时所处沉积环境的氧化还原状态和生物地球化学过程。本文对该区菱铁矿中保存完好的草莓状黄铁矿开展了粒径和硫同位素研究。结果显示，草莓状黄铁矿的粒径变化较大，平均粒径为9.23～11.55μm,最大粒径大于20μm,显示氧化-弱氧化的沉积环境特征；黄铁矿的δ34S为-28.5‰～+3.1‰,平均值为-11.7‰,相较于海水(+21‰)富集轻的硫同位素，表明黄铁矿形成于相对开放的浅表层沉积物。黄铁矿的粒径分布规律和硫同位素特征均指示台湾国姓地区中新世海相菱铁矿形成于浅层弱氧化的次氧化带内。 相似文献
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【研究目的】草莓状黄铁矿广泛存在于现代沉积物和沉积岩中,其成因机制总体上分为有机成因和无机成因两种,尽管两种机制均有理论与实验的支撑,但尚未建立一种具有普遍意义的形成机制。【研究方法】本文对目前草莓状黄铁矿的形成机理、氧化还原环境的应用及后期环境变化的影响进行了系统的综合研究。【研究结果】不同氧化-还原环境下形成的草莓状黄铁矿在粒径、形态以及硫同位素之间均存在较大的差异,可做为反演古氧化-还原环境的指标。草莓状黄铁矿的微晶尽管与粒径具有一定的正相关性,但是两者在形态演化序列、生长模式、聚集因素等方面与古氧化-还原环境的关系尚不清楚。仅凭草莓状黄铁矿粒径与铬还原法测定的硫同位素反演古氧化-还原环境存在一定的局限性,需要其他指标综合判定,尚需进一步开展草莓状黄铁矿原位硫同位素值与粒径对古氧化-还原环境反演的研究。后期氧化可使草莓状黄铁矿表面化学成分发生变化,但粒径分布依然具有古氧化-还原环境的指示意义。【结论】草莓状黄铁矿的实验模拟、理论体系和多学科交叉的研究中仍存在一些问题,尚需进一步研究。 相似文献
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铁是海洋沉积物中重要的氧化还原敏感性元素之一,是早期成岩过程中地球化学循环变化的重要动力因素。早期成岩过程中,表层沉积物中铁氧化物的赋存形态主要可分无定形(弱晶型)铁氧化物和晶型铁氧化物,且前者的含量主要决定着沉积物中铁氧化物的还原活性;铁氧化物可以通过与硫酸盐还原产生的硫化物反应进行还原,还能在铁还原菌的参与下被表层沉积物中的有机质还原,沉积物中活性铁含量、有机质含量、沉积速率、植物根系导氧作用及底栖生物的扰动均能对铁还原率造成影响。早期成岩过程中可以形成黄铁矿,形成机理主要有:1)沉积物中先前形成的硫复铁矿(Fe_3S_4)等前体物质通过加硫反应形成;2)硫过饱和的球粒胶体通过脱水、成核、结晶以及聚合作用而成单个草莓状黄铁矿或初始自行黄铁矿微晶成核、生长、聚集、固化的小型黄铁矿微球团并入更大的胶体状黄铁矿结核、草莓状黄铁矿分组,从而形成黄铁矿集合体;黄铁矿化度(DOP)可作为区分古海洋氧化还原环境的指标。对铁同位素的研究表明,异化还原作用(DIR)过程中产生的铁同位素值偏低;页岩中黄铁矿的铁同位素在2.3Ga附近发生的突变反映了第一次大气氧气增高事件。磁学参数对铁相变化具有良好的反应,环境磁学在早期成岩过程研究中的应用,有助于快速划分铁还原带、研究环境中重金属循环行为。 相似文献
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南海天然气水合物钻孔自生黄铁矿硫同位素特征 总被引：2，自引：0，他引：2
南海神狐海域天然气水合物钻探岩心含有大量自生黄铁矿,主要为长条状、短柱状。黄铁矿主要出现在沉积物浅部和含水合物层,含量主要为20%~90%。SH5C岩心(不含水合物)的黄铁矿硫同位素δ34SV-CDT变化范围为-40.488‰~-19.538‰,SH7B岩心(含水合物)的黄铁矿δ34SV-CDT为-38.922‰~37.660‰。尤其在水合物层的黄铁矿硫同位素组成偏重,δ34SV-CDT在22‰~27‰,这是水合物盖层形成的封闭体系和AOM持续发生共同作用的结果,可能是水合物层中独特的硫同位素特征。 相似文献
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从自生黄铁矿的分布规律和相关因素探讨北黄海西部海域的沉积环境 总被引：1，自引：0，他引：1
自生黄铁矿是在介质处于还原条件下形成的。它是一种能够反映沉积环境的重要指示矿物。研究现代海洋沉积物中自生黄铁矿的形成作用、分布规律和相关因素,对于探讨现代乃至古地质时期的某一海域的沉积环境具有重要意义。通过对我国北黄海沉积物中的重矿物分析,发现所含的自生黄铁矿主要富集在西部海域的成烟渔场一带,说明那里的沉积环境有着自己的特殊性。为此,本文试图从北黄海沉积物中自生黄 相似文献
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沉积地层中的黄铁矿形态及同位素特征初探——以华南埃迪卡拉纪深水相地层为例 总被引：1，自引：1，他引：0
地质历史时期新元古代大气氧含量普遍较低。在硫酸盐还原细菌作用下,作为海洋重要的氧化性离子,陆源硫酸根离子有效促进了深层海水的氧化进程。在此过程中,硫元素在硫酸根和黄铁矿之间发生显著同位素分馏,其分馏程度可反推当时古海洋的氧化还原状态。沉积地层中的黄铁矿普遍具有多种形态,不同形态黄铁矿的形成环境多有不同。如草莓状黄铁矿多形成于底层缺氧水体或沉积物的浅表面,而大颗粒单晶黄铁矿或脉状黄铁矿则多沉积于成岩早期的沉积物孔隙或形成于成岩后期的热液改造。与草莓状黄铁矿不同,大颗粒单晶或脉状黄铁矿的硫同位素组成并不能反映沉积时期的古海洋氧化还原条件。判定沉积地层中不同形态的黄铁矿及形成过程,是获得有效反映海洋沉积环境硫同位素组成特征的基本前提。简要总结了地质历史时期沉积地层中的黄铁矿类型及矿物形成过程,并以华南埃迪卡拉纪蓝田组岩芯样品为例,识别出各个样品中的黄铁矿形态组成特征,对比分析了全岩黄铁矿与样品中大颗粒黄铁矿硫同位素组成差异。研究结果表明:不同岩性样品中黄铁矿的形态种类及含量均存在差异。页岩样品保存有更好形态的自形晶以及草莓状黄铁矿;碳酸盐岩样品中具有较多自形晶以及他形晶黄铁矿,并且其中的少量草莓状黄铁矿遭受后期成岩作用而发生不同程度的晶体蚀变。样品中大颗粒黄铁矿的硫同位素值（δ34SL-pyr）通常显著高于全岩黄铁矿的硫同位素值（δ34ST-pyr）,最大差值可达48.5‰。在利用黄铁矿的硫同位素组成来反推当时古海洋环境时,需要区分不同形态黄铁矿,仔细剔除大颗粒黄铁矿,降低成岩期黄铁矿对样品中硫同位素组成的影响。更细致的微区黄铁矿硫同位素分析工作将依赖于SIMS分析测试手段进行。 相似文献
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在沉积黄铁矿的形成过程中,主要的限制因素是上层覆水中硫酸盐浓度.在海相沉积物中,有足够的溶解硫酸盐提供给沉积物,因此对黄铁矿的形成不成限制因素.相反,陆相淡水中所含的溶硫酸盐的浓度要低得多,限制了在早期成岩作用中形成黄铁矿的数量.因此,富有机质和碎屑铁矿物的陆地淡水沉积物中有机碳与黄铁矿硫比值(C/S)比相应的正常沉积物中的要高得多.根据这个原理,C/S方法能用于区分陆相与海相沉积物.本文介绍了国外近年来对C/S法的研究和应用,探讨了C/S方法在珠江口盆地五井海相沉积物中和乌鲁木齐上二叠统陆相生油岩中的应用效果.结果表明,C/S法成功地把沉积物的淡水和海洋环境区别开来.C/S法是区分古代陆相和海相沉积物的有效指标. 相似文献
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Sulfide minerals commonly occur in sediments and basement rocks in southern New Zealand, as authigenic precipitates from groundwater below the oxygenated surface zone. There are two principal potential sources for sulfur in the groundwater system: weathering of sulfide minerals in the metamorphic basement and rainwater-derived marine aerosols. We present data for these two key sulfur sources: metamorphic sulfide and associated hydrothermal Au-bearing veins within the Otago Schist (average δ34S = −1.8 ± 2.4‰), and an inland saline lake (S derived entirely from rainwater, δ34S = 21.4 ± 0.8‰). We use these two end member δ34S values to estimate the contributions of these sources of sulfur in authigenic groundwater sulfide minerals and in waters derived from oxidation of these sulfide minerals, across a range of environments. We show that authigenic groundwater pyrite along joints in the Otago schist is derived primarily from metamorphic basement sulfur. In contrast, authigenic groundwater pyrite cementing Miocene-Recent aquifers shows a substantial marine aerosol component, and represents a distinct hydrogeological system. We suggest that marine aerosols represent a significant flux to the terrestrial sulfur cycle that has been present through the groundwater system in Otago over the past 20 million years. 相似文献
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The chemical composition of sediments of cores taken from different areas of the Barents Sea was studied. The study involves reactive iron (Fereact) and reduced sulfur. The surficial oxidized layer with a thickness of 0.5–25 cm is characterized by increased content of Fe(III) in the form of oxyhydroxides and possibly hydroxophosphates. This layer is locally enriched in Mn. Reactive iron in sediments of horizons, which underlie the oxidized layer, is probably present mainly in the composition of silicates. The role of sulfides (acid-soluble phases and pyrite) among Fereact forms is predominantly subordinate. The core of pre-Holocene sediments is characterized by a strong correlation between the total content of reduced sulfur and its isotopic composition. This testifies to authigenic origin of pyrite in the pre-Holocene mud. 相似文献
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The sulfur isotopic composition of the Herrin (No. 6) Coal from several localities in the Illinois Basin was measured. The sediments immediately overlying these coal beds range from marine shales and limestones to non-marine shales. Organic sulfur, disseminated pyrite, and massive pyrite were extracted from hand samples taken in vertical sections.The values from low-sulfur coals (< 0.8% organic sulfur) underlying nonmarine shale were +3.4 to +7.3%0 for organic sulfur, +1.8 to +16.8%0 for massive pyrite, and +3.9 to +23.8%0 for disseminated pyrite. In contrast, the (> 0.8% organic sulfur) underlying marine sediments were more variable: organic sulfur, ?7.7 to +0.5%0, pyrites, ?17.8 to +28.5%0. In both types of coal, organic sulfur is typically enriched in 34S relative to pyritic sulfur.In general, δ 34S values increased from the top to the base of the bed. Vertical and lateral variations in δ 34S are small for organic sulfur but are large for pyritic sulfur. The sulfur content is relatively constant throughout the bed, with organic sulfur content greater than disseminated pyrite content. The results indicate that most of the organic sulfur in high-sulfur coals is derived from post-depositional reactions with a 34S-depleted source. This source is probably related to bacterial reduction of dissolved sulfate in Carboniferous seawater during a marine transgression after peat deposition. The data suggest that sulfate reduction occurred in an open system initially, and then continued in a closed system as sea water penetrated the bed.Organic sulfur in the low-sulfur coals appears to reflect the original plant sulfur, although diagenetic changes in content and isotopic composition of this fraction cannot be ruled out. The wide variability of the δ 34S in pyrite fractions suggests a complex origin involving varying extents of microbial H2S production from sulfate reservoirs of different isotopic compositions. The precipitation of pyrite may have begun soon after deposition and continued throughout the coalification process. 相似文献
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滨海红树林泥炭沉积物中硫的赋存特点及其控制因素 总被引：4，自引：0，他引：4
海南和厦门两地滨海红树林沉积物和埋藏泥炭中硫的成分分析表明,滨海红树林沉积物和泥炭中的硫以硫化铁硫为主,有机硫次之,硫酸盐硫含量最低。泥炭沉积物中硫的赋存形式和特点与沉积环境密切相关。海南福田地区红树林泥炭沉积物主要形成于红树林潮上坪和泥炭坪,硫含量较高,平均为2.60%,且有机硫含量与有机碳含量呈正相关,而硫化铁硫含量与有机碳含量没有明显的相关性;厦门海沧镇红树林泥炭沉积物形成于红树林潮间坪以及潮道环境,硫含量较低,平均值仅为0.43%,形态硫和有机质的相关性与海南红树林泥炭地沉积物相反。红树林泥炭沉积物中铁的硫化物主要以黄铁矿形式产出,且以莓球状形态为主。研究表明,黄铁矿与次生有机硫的生成与微生物活动密切相关,造成红树林泥炭中硫含量差异最主要的原因不是硫源,而是有机质的供给与沉积微环境的影响。现代滨海红树林泥炭沼泽中硫的赋存特征将对煤中硫成因的研究提供重要的科学依据。 相似文献
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海洋Nd同位素演化已经成为示踪陆源风化输入和洋流循环改变的最重要的手段之一,得到了越来越多的应用,并取得了许多重要的成果。海水的Nd同位素组成主要受陆源输入物质控制,热液输入几乎可以忽略。由于Nd在海洋中的停留时间(约500～1000a)略小于海水的平均混合时间(约1500a),且各洋盆有不同的Nd同位素风化输入,因此现代各大洋海水具有不同的Nd同位素组成。在陆源输入稳定的情况下,可以利用海水的Nd同位素组成和演化来示踪水体的混合或洋流循环的改变。目前主要依靠对海洋中水成铁锰结壳、海洋钙质有孔虫壳体、磷酸质鱼骨头或鱼牙齿化石以及沉积物中铁锰氧化物组分等的研究来恢复和反演古海水的Nd同位素组成和演化。4种分析材料各有其优缺点。其中,通过对水成铁锰结壳的Nd同位素分析,基本建立了各大洋新生代以来的主要洋流的Nd同位素组成的长尺度演化。通过有孔虫壳体、鱼化石碎片和沉积物中Fe-Mn氧化物组分可以进行高时间分辨率的古海水Nd同位素演化示踪。利用海水Nd同位素演化可以示踪古洋流通道的开启或闭合,以及获得水体交换的直接信息,为研究构造运动与气候变化之间的关系提供指示。同时,将海水Nd同位素演化与气候变化的指标结合起来,可以用于示踪各种气候条件下洋流循环的改变,将洋流循环的改变与气候变化联系起来,研究两者之间的成因关系。对表层水体的Nd同位素组成的研究则可以示踪不同气候条件下大陆陆源风化输入的改变。 相似文献
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Hassan Baioumy 《Chemie der Erde / Geochemistry》2010,70(1):61-67
Jurassic high-sulfur coals from the Maghara area in Egypt were analyzed for the abundance and isotopic composition of different forms of sulfur. Analyses indicated that the sulfur occurs in the form of organic, pyrite, and sulfate forms. Pyrite sulfur represents the major fraction, while sulfate sulfur is minor and could be formed during sample preparation for the analyses.The δ34S CDT values of the organic sulfur are positive ranging between 1.0‰ and 13.5‰ with an average of 9.1‰. Pyrite δ34S values are also positive ranging between 1.5‰ and 15.4‰ with an average of 6.6‰. The high δ34S values of the organic sulfur in the Maghara coals suggest a freshwater origin of the organic components of these coals. The lack of correlation between pyrite and organic sulfur isotopes implies different incorporation mechanisms of sulfur. The high-sulfur contents along with the positive and high δ34S values suggest a marine origin of pyrite sulfur and support the geological interpretation of marine invasion after the peat formation that was responsible for the incorporation of the pyrite sulfur.The occurrence of pyrite as euhedral crystals as well as the high and positive δ34S values of the pyrite sulfur indicates the formation of pyrite during diagenesis as a result of marine water invasion of the preexisting peat in a brackish coastal plain environment. 相似文献
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Data on abundance and isotopic composition of porewater and sedimentary sulfur species are reported for relatively uncontaminated and highly contaminated fine-grained anoxic sediments of St. Andrew Bay, Florida. A strong contrast in amount and composition of sedimentary organic matter at the two sites allows a comparative study of the historical effects of increased organic loading on sulfur cycling and sulfur isotopic fractionation. In the contaminated sediments, an increase in organic loading caused increased sedimentary carbon/sulfur ratios and resulted in higher rates of bacterial sulfate reduction, but a lower efficiency of sulfide oxidation. These differences are well reflected in the isotopic composition of dissolved sulfate, sulfide, and sedimentary pyrite. Concentration and isotopic profiles of dissolved sulfate, organic carbon, and total sulfur suggest that the anaerobic decomposition of organic matter is most active in the upper 8cm but proceeds at very slow rates below this depth. The rapid formation of more than 90% of pyrite in the uppermost 2 cm which corresponds to about 3 years of sediment deposition allows the use of pyrite isotopic composition for tracing changing diagenetic conditions. Sediment profiles of the sulfur isotopic composition of pyrite reflect present-day higher rates of bacterial sulfate reduction and lower rates of sulfide oxidation, and record a profound change in the diagenetic cycling of sulfur in the contaminated sediments coincident with urban and industrial development of the St. Andrew Bay area. 相似文献