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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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海洋沉积物中由微生物硫酸盐还原作用(MSR)驱动的碳、硫耦合作用及甲烷消耗，是影响全球碳、硫循环和气候变化的关键生物地球化学过程。准确认识微生物硫酸盐还原代谢过程及其环境影响因子，是探究MSR驱动的碳、硫循环及生态环境效应的重要基础。沉积物孔隙水中硫酸盐的硫、氧同位素组成是揭示MSR过程及其驱动的硫循环的重要方法。本文从细胞内代谢途径和胞外硫循环过程角度，厘清影响孔隙水硫酸盐硫、氧同位素组成的硫的生物地球化学过程，阐述其在示踪有机质驱动和甲烷驱动的硫酸盐还原过程类型及“隐秘”硫循环的意义，为探究微生物硫酸盐还原作用在地球表层环境演化中的作用提供新启示。 相似文献
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湖南桑植二叠系茅口组硅泥岩段的有机白云岩环境 总被引：1，自引：0，他引：1
湖南仁村坪剖面二叠系茅口组中段发育一套富有机质硅泥质岩,夹含有多层白云岩沉积。其白云岩的岩石学特征显示,白云石颗粒具有簇状低有序度隐晶质晶体特征,不同于次生白云岩的自形-半自形菱形的晶体类型,应属于沉积孔隙水体埋藏有机质的硫酸盐氧化过程产生的有机自生白云石类型。该层段碳-氧同位素表现出特征的负相关关系,与硫酸盐还原菌作用(SRB)的埋藏有机质氧化强度有关。生屑颗粒白云岩所表现出的重氧同位素特征,代表浅水环境有机质氧化过程特殊的氧同位素分馏途径。4.5m和5.9m处生屑白云岩表现的碳同位素强烈负偏,应与甲烷的硫酸盐缺氧氧化(AOM)过程有关。硅质泥灰岩和钙质泥岩因具有较低的孔隙度和早期碳酸钙沉降供应,难以充分发生与硫酸盐还原作用相关的自生白云石化,因而表现出甲烷生成作用带碱性孔隙水特征的重碳同位素组成特征。仁村坪剖面茅口组中段硅泥质岩段的岩石学特征、草莓状黄铁矿特征以及碳-氧同位素负相关关系等诸多证据,均显示其沉积环境处于斜坡相的富有机质供应和埋藏环境。 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
5.
为了进一步理解华南下寒武统Ni-Mo-Se多金属层的物质来源及形成环境,文中分析了遵义中南村和张家界后坪两个Ni-Mo-Se矿层及其围岩的黄铁矿硫同位素和全岩的硒同位素组成。硫同位素组成显示两个Ni-Mo-Se矿层形成时的环境存在区域性差别,中南村矿层形成于间歇开放的海洋环境,而后坪矿层形成于封闭的缺氧(静海)环境。较大的硫同位素范围暗示硫酸盐还原菌控制硫同位素的分馏,而热液流体可能提供了大量金属元素,从而导致矿层富集大量的硫化物和稀有金属。硒同位素组成指示牛蹄塘组底部热液流体的Se可能重新经历了氧化还原循环,而Se的富集过程可能受有机质和粘土矿物吸附或类质同象过程控制。因此,控制多金属富集的因素主要为富集金属的热液流体的参与和缺氧环境下的自生沉积。 相似文献
6.
自生黄铁矿是海洋沉积物缺氧硫酸盐还原过程的主要产物。南海东北部的HD196A岩心中发现大量条状的自生黄铁矿,以中空或实心为主。含量分析表明,岩心500cm附近为黄铁矿富集带,与沉积物有机碳(Corg)、硫酸盐[SO4]2-、甲烷(CH4)以及碳酸钙(CaCO3)的地球化学特征分界一致,是岩心的沉积边界,反映了沉积物所处的缺氧环境。岩心沉积物地球化学剖面表明,有机质参与的硫酸盐还原过程和甲烷厌氧氧化作用是黄铁矿形成的主要因素。黄铁矿异常可以作为指示沉积物甲烷异常的标志之一。 相似文献
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华北中元古界串岭沟组暗色页岩中普遍发育的砂脉构造被解释为气体逃逸形成的沉积构造。在砂脉和相邻围岩中发现有自生碳酸盐沉淀和自生黄铁矿。自生碳酸盐主要由白云石组成,表现为微晶质条带或隐晶质斑块状胶结物。微晶白云石条带多出现在有机质纹层密集发育的部位,沿微生物膜两侧发育;而隐晶质斑块多以胶结物形式充填粒间孔隙或沿砂脉外缘密集产出。围岩中共生草莓状黄铁矿,砂脉中有具环带黄铁矿。这种特殊的矿物组构以及富有机质沉积和丰富的微生物成因构造(MISS)均表明串岭沟组形成于缺氧环境。层面发育的气泡构造为砂脉的气体逃逸成因提供了支持,而自生碳酸盐和黄铁矿则是沉积浅层硫酸盐-甲烷转换带(SMTZ)甲烷厌氧氧化(AOM)和细菌硫酸盐还原(BSR)的产物;气体源于有机质的厌氧分解和甲烷菌活动。砂脉中发现有疑似微生物化石,围岩含古菌和硫细菌生物标志物,表明有发生AOM和BSR作用的条件。串岭沟组砂脉中识别的自生碳酸盐沉淀及其AOM成因对进一步认识中元古代古海洋与古气候条件具有重要意义。由于海洋的低硫酸盐浓度,SMTZ带很浅,海底沉积层的甲烷仅少量被AOM消耗;而大量甲烷进入大气必然导致中元古代强烈的温室气候效应。 相似文献
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海洋天然气水合物系统硫同位素研究进展 总被引：2，自引：2，他引：0
在海洋天然气水合物的地质系统中,甲烷的渗漏作用形成了独特的地球化学微环境。渗漏的甲烷在硫酸根-甲烷氧化还原界面与硫酸根之间发生厌氧氧化反应,同时硫酸盐发生还原反应,形成具有特殊同位素组成的自生碳酸盐、硫化物（AVS、黄铁矿等）和硫酸盐（重晶石、石膏）等。反应过程中硫酸盐还原菌的作用使得产物中硫的同位素发生了强烈分馏,具体表现为低δ34S值的硫化物矿物和高δ34S值的硫酸盐矿物的形成。沉积物中这种独特的硫同位素特征与海洋天然气水合物系统中独特地球化学微环境有关,是硫酸盐还原反应过程中细菌控制的硫酸盐分馏和厌氧细菌对硫的歧化反应（disproportionation）的共同作用结果。 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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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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Bo Barker Jorgensen 《Geochimica et cosmochimica acta》1979,43(3):363-374
A diffusion-diagenesis model of the sulfur cycle is developed to calculate theoretical distributions of stable sulfur isotopes in marine sediments. The model describes the depth variation in δ34S of dissolved sulfate and H2S. and of pyrite. The effects of sulfate reduction, sulfate and H2S diffusion. and of sedimentation are considered as well as the bacterial isotope fractionation and the degree of pyrite formation. Under open system conditions of sulfur diagenesis the isotopic difference, ΔSO2?4 — H2S, tends to increase with depth being smaller than the bacterial fractionation factor near the sediment surface and larger in deeper layers. The two isotopes in SO2?4 or in H2S do not diffuse in the same proportion as they occur in the porewater. This explains why sulfur, which is incorporated from seawater sulfate by diffusion and precipitation as pyrite, can be enriched in 32S relative to the seawater sulfate. The model calculations demonstrate the importance of taking the whole dynamic sulfur cycle into account before drawing conclusions about sulfur diagenesis from the stable isotope distribution. 相似文献
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海洋沉积物甲烷厌氧氧化作用(AOM)及其对无机硫循环的影响 总被引：2，自引：0，他引：2
甲烷厌氧氧化作用(AOM)在调控全球甲烷收支平衡以及缓解因甲烷引起的温室效应等方面扮演着十分重要的角色,成为近些年来海洋生物地球化学领域的研究热点之一.一般而言,海洋沉积物孔隙水硫酸盐还原主要是通过2种反应途径来完成,即氧化有机质途径和AOM途径.长期以来,与有机质氧化途径相关的硫酸盐还原作用研究已有充分展示,而由AOM驱动的硫酸盐还原及其对自生硫化铁形成与埋藏的重要贡献却被严重低估.侧重从生物地球化学、同位素地球化学等角度,综述近些年来不同环境条件下海洋沉积物AOM作用发生的地球化学证据和AOM对沉积物孔隙水硫酸盐消耗比例的贡献大小及其调控因素.AOM过程产生的H2S会与沉积物中活性铁结合形成自生铁硫化物.与沉积物浅表层条件相比,AOM过程固定的自生铁硫化物不容易发生再氧化,更利于在沉积物中埋藏保存起来.AOM与海洋沉积物硫酸盐还原作用相偶联,由AOM驱动的硫酸盐还原过程对海底自生铁硫化物形成与埋藏的重要贡献不容忽视.该综述有助加深对海洋沉积物AOM作用的认识及其对硫循环的全面理解. 相似文献
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黄铁矿是大陆边缘海相沉积物中常见的自生矿物类型之一,对沉积环境变化、早期成岩作用和天然气水合物均有重要的指示意义.体视镜挑选和铬还原处理两种方法是目前研究海相沉积物中自生黄铁矿的最常用方法,但少有对这二种方法进行对比研究的报道.本文采用上述二种方法对取自南海北部陆坡神狐海域Site 4B站位的浅表层沉积物中的黄铁矿进行了测试与分析,结果表明二种方法获得的黄铁矿相对含量及其硫同位素值的主要变化特征均有良好的同步性,且二种方法结果的差值基本保持在一定的误差范围内,说明任何一种方法都可以有效地反映沉积物中黄铁矿相对含量及其硫同位素值的主要变化规律.然而,上述二种方法从操作性和经济实用性上存在较明显的差别,铬还原处理方法从理论上更为科学和准确,但是体视镜挑选方法具有明显的易操作、经济性和实用性.本文研究后建议在实际应用过程中不妨将两种方法结合,即初期样品处理采用体视镜挑选方法,获得整个沉积物中黄铁矿产出变化规律,后期对变化明显区段采用铬还原处理方法进行更精确研究. 相似文献
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海洋沉积物的早期成岩作用是其沉积和埋藏过程中发生的一系列生物、物理和化学变化,其驱动力为有机质的降解,根据反应自由能大小,参与反应的氧化剂顺序为:O2>NO3 - 4 2 -
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Calcite cementation during bacterial manganese, iron and sulphate reduction in Jurassic shallow marine carbonates 总被引：4，自引：0，他引：4
JAMES P. HENDRY 《Sedimentology》1993,40(1):87-106
Faunally restricted argillaceous wackestones from the Middle Jurassic of eastern England contain evidence of early diagenetic skeletal aragonite dissolution and stabilization of the carbonate matrix, closely followed by precipitation of zoned calcite cements, and precipitation of pyrite. Distinctive cathodoluminescence and trace element trends through the authigenic calcites, their negative δ13C compositions and the location of pyrite in the paragenetic sequence indicate that calcite precipitation took place during sequential bacterial Mn, Fe and sulphate reduction. Calcite δ18O values are compatible with cementation from essentially marine pore fluids, although compositions vary owing to minor contamination with 18O-depleted ‘late’cements. Mg and Sr concentrations in the calcites are lower than those in recent marine calcite cements. This may be a result of kinetic factors associated with the shallow burial cementation microenvironments. Bicarbonate for sustained precipitation of the authigenic calcites was derived largely from aragonite remobilization, augmented by that produced through anaerobic organic matter oxidation in the metal and sulphate reduction environments. Aragonite dissolution is thought to have been induced by acidity generated during aerobic bacterial oxidation of organic matter. Distinction of post-oxic metal reduction and anoxic sulphate reduction diagenetic environments in modern carbonate sediments is uncommon outside pelagic settings, and early bacterially mediated diagenesis in modern platform carbonates is associated with extensive carbonate dissolution. High detrital Fe contents of the Jurassic sediments, and their restricted depositional environment, were probably the critical factors promoting early cementation. These precipitates constitute a unique example of calcite authigenesis in shallow water limestones during bacterial Mn and Fe reduction. 相似文献
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边缘海沉积物是海洋重要的碳储库,其内部的碳循环主要是由有机质矿化分解过程来驱动的。有机碳进入边缘海沉积物后,矿化分解为溶解无机碳(DIC)进入沉积物孔隙水并扩散到上层水柱,参与海洋系统碳循环;同时还有部分DIC与钙镁等离子结合形成自生碳酸盐,保存于沉积物碳库。从生物地球化学角度探讨有机质埋藏机制和效率,在此基础上重点综述沉积物硫酸盐还原、产甲烷和甲烷厌氧氧化过程的耦合机制,以及有机质矿化对自生碳酸盐形成的影响等方面的研究进展,以期加深对陆架边缘海沉积物在全球碳循环收支平衡中的作用及其气候环境效应的认识。 相似文献
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Continental margin sediments are important ocean carbon repository, and the internal carbon cycle is mainly driven by the mineralization processes of sedimentary organic matter. Most organic carbon is transformed to Dissolved Inorganic Carbon (DIC) by mineralization processes after being delivered to continental margin sediments, and DIC from pore water diffuses into the upper water column and participates in the ocean carbon cycle. At the same time, some DIC combines ions such as Ca2+ and Mg2+ and precipitates as authigenic carbonate minerals so that carbon is stored in the deposits. Based on the biogeochemical study of the mechanism and efficiency of organic matter burial, we discussed the interaction among sulfate reduction, methanogenesis and anaerobic oxidation of methane, and the effect of organic mineralization on the formation of authigenic carbonate. By reviewing the above-mentioned aspects, we can obtain a better understanding of the role of continental margin sediments in the global carbon cycling budgets as well as its climate and environmental effects. 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