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对ODP(大洋钻探Ocean Drilling Program)204航次在水合物海岭南峰钻取的1245B、1249C、1251B和1252A孔岩心进行磁学分析,结合自生黄铁矿集合体结果探讨沉积物中的铁硫化物的磁学特征及其与甲烷渗漏、水合物赋存的关系。结果表明：4个钻孔岩心中磁性矿物含量总体不高,主要为中、低矫顽力的软磁性矿物,载磁矿物为亚铁磁性的磁铁矿、胶黄铁矿和磁黄铁矿。沉积物中自生黄铁矿是甲烷厌氧氧化(AOM)作用下硫酸盐还原的主要产物,减缓了磁性矿物含量、颗粒大小差异对χARM、HIRM和SIRM/χ的影响,加大了χ/χARM、ARM/SIRM对磁性矿物含量的敏感度。自生黄铁矿集合体含量随深度的变化可能反映古代AOM活动。在甲烷渗漏、水合物赋存背景下,胶黄铁矿和磁黄铁矿的赋存可能是局部与水合物相关的氧化还原作用产物,也可能是早更新世末、中更新世以来某一时期硫酸盐甲烷转换带(SMTZ)快速上移的产物。早更新世沉积层内连续的胶黄铁矿沉积反映了孔隙水中HS-不足的还原成岩环境,与甲烷渗漏、水合物的赋存无关。 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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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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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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南海东北部岩芯沉积物磁性特征及对甲烷事件的指示 总被引：1，自引：0，他引：1
在甲烷渗漏海域,沉积物磁化率通常表现出异常的低值特征,这与硫酸盐-甲烷转换带（SMTZ）内甲烷厌氧氧化反应（AOM）的发育而导致的自生矿物的形成作用有关。通过测定南海东北部Site DH-CL11、Site 973-2、Site 973-4三个站位400个岩芯沉积物样品的磁化率,并结合三个站位自生黄铁矿丰度和硫同位素等数据探讨了南海北部天然气水合物潜在区沉积物磁化率的变化特征及其对甲烷渗漏事件的指示意义。结果表明:在甲烷异常渗漏海域,上涌甲烷与下渗硫酸盐在SMTZ内发生AOM反应生成了大量的HS-,造成亚铁磁性矿物大量溶解,同时生成大量顺磁性自生黄铁矿,导致沉积物磁化率的异常降低;但是,在HS-不足时,铁硫化物黄铁矿化不充分,会优先生成胶黄铁矿,进而出现二次磁信号。在天然气水合物潜在海域,沉积物磁化率的异常特征可以反映下部甲烷通量的变化,从而指示下伏天然气水合物藏演化,因此能够成为探测天然气水合物藏的一种间接有效的手段,将有助于我国南海北部海域天然气水合物的勘探。 相似文献
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南海台西南盆地自生管状黄铁矿矿物学特征及其对天然气水合物的示踪意义 总被引：2，自引：0，他引：2
在南海台西南区GC10岩芯中发现了大量自生管状黄铁矿,它是海洋沉积物缺氧硫酸盐还原过程的主要产物.扫描电镜和高分辨率透射电镜测试结果显示,这些管状黄铁矿主要由草莓状黄铁矿组成,且在管内各圈层分布不均:内层主要是单个的大颗粒草莓状黄铁矿,直径为40μm左右;中间致密层为具外壳结构的草莓状黄铁矿,经后期压实作用后呈五角十二... 相似文献
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研究所用样品由“海洋四号”船于2005年8月在三亚市SEE方向约150km处采取。XRD和扫描电镜观察表明样品普遍存在自生碳酸盐、硫酸盐和草莓状（framboidal）黄铁矿。自生矿物组合和显微结构特征与冷泉沉积物类似，属微生物成因。孔隙水中Mg^2＋、Ca^2＋和硫酸根的浓度均有随深度增加而降低的趋势，说明这些组分在成因过程中被消耗。成岩反应过程中的溶解二氧化碳可能来自甲烷的厌氧氧化。样品中硫酸根的消耗主要和硫酸盐矿物沉淀有关，而非硫酸根还原。这意味着造成沉积物中黄铁矿大量沉淀的还原态硫并非来自采样深度，它和甲烷及Ba^2＋一样，均来自地层更深处。 相似文献
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南海北部白云凹陷08CF7岩心沉积物的磁化率特征及其意义 总被引：2，自引：0，他引：2
海洋沉积物的磁性异常与甲烷渗漏活动及其产物密切相关。为揭示南海北部天然气水合物区沉积物磁化率的变化特征及其意义,对白云凹陷08CF7岩心331个沉积物样品的磁化率进行测定和分析。08CF7岩心沉积物磁化率变化范围为554×10-6~2656×10-6SI,平均值为1141×10-6SI。磁化率随深度变化可分为0~188 cm、188~240 cm及240 cm以下等3段,分别与硫酸盐富集带、硫酸盐-甲烷转换界面(SMT)的上部过渡带及SMT相对应。研究表明,海底天然气渗漏是08CF7岩心沉积物磁化率异常变化的可能原因,其机理是：在强烈的还原环境中,甲烷厌氧氧化反应的产物HS-与沉积物中的Fe3+发生反应,形成顺磁性的黄铁矿。沉积物磁化率变化能快速了解SMT状况及其深度,提供了一种识别南海北部天然气水合物的间接方法。 相似文献
9.
南海北部西沙海槽S1站位的岩心柱沉积物中广泛发育自生矿物黄铁矿,其形态以管状为主,且具有内部中空的圈层结构。使用扫描电镜、电子探针、LA-ICP-MS、SIMS等测试方法研究了管状黄铁矿的形态及圈层结构,结果显示: (1)管状黄铁矿发育内部中空的圈层结构,其中内圈层(Ipy)由莓球状黄铁矿呈五角十二面体紧密堆积组成,外圈层(Opy)由晶形较好晶粒较大的八面体黄铁矿组成,并混有沉积碎屑及钙质生物壳体;(2)内圈层和外圈层分别呈现出贫S富Fe和富S贫Fe的特征,其成因是甲烷渗漏造成的局部还原环境使得As进入黄铁矿中导致晶格空缺或被扭曲,从而促进Ni、Co、Cu、Zn、Pb等微量元素的掺入;(3)内圈层、外圈层发生了明显的硫同位素分馏现象,内圈层中 δ34S 平均为-37.8‰,外圈层中 δ34S 平均为-29.3‰。研究认为,管状黄铁矿作为曾经甲烷渗漏的通道,其生长机制可分为3个阶段: (1)气水通道形成阶段: 向上运移的甲烷流体在沉积物孔隙中逐渐形成气水通道;(2)外圈层形成阶段: 当向上运移的甲烷与硫酸盐发生甲烷厌氧氧化时,逐渐形成晶体较大、晶形较好的八面体黄铁矿外圈层;(3)内圈层形成阶段: 随着甲烷浓度逐渐降低,在气水通道中的微生物作用下,剩余甲烷与向下运移的硫酸盐继续反应形成莓球状黄铁矿内圈层。因此,南海北部的泥岩中大量发育的管状黄铁矿常常与地层中甲烷水合物的存在有关。 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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The reduction of sulfate by sulfate reducing bacteria in the anoxic zone is an extremely important process during early diagenesis of marine sediments. Our data from Great Bay, NH reinforce the proposal that the rate of sulfate reduction is directly proportional to the reactivity of the organic matter or the amount of readily metabolizable organic matter present in the sediment and, hence, the source of the organic material in the anoxic zone. It appears that organic matter rich in marine organic remains is more easily degraded in the anoxic zone and that sulfate reduction rates can vary considerably in an estuarine system where many types of organic material may be deposited. 相似文献
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三水盆地古近系土布心组黑色页岩中黄铁矿的形成及其控制因素 总被引：3，自引：0，他引：3
黄铁矿是富有机质沉积的特征矿物。根据TOC/S、TOC/DOP、S/Fe关系以及S TOC Fe多重线性回归分析结果对三水盆地古近系〖HT5”,6”〗土〖KG-*3〗布〖HT5”SS〗心组红岗段黑色页岩中沉积黄铁矿的形成及其控制因素进行了分析。土布心组红岗段黑色页岩的黄铁矿有成岩黄铁矿和同生黄铁矿两种成因组分。红岗段下部（亚段A）有机碳含量普遍较低，底部水体以弱氧化条件为主，硫酸盐还原作用发生于沉积物/水界面以下，黄铁矿为成岩成因，其形成主要受有机质的限制。红岗段中上部（亚段B和C）的沉积条件变化频繁，其有机碳含量变化幅度大。富有机质（TOC>4%）岩层形成于缺氧的底部水体条件下。水体中可含H2S，碎屑铁矿物在埋藏之前即与之在水体中反应形成同生黄铁矿。这一过程不受有机质的限制，而是受活性铁与H2S接触时间的限制。同时，由于大量淡水输入导致硫酸盐浓度的降低，从而对硫化物形成有一定的限制作用。对于低有机质（TOC<4%）样品，黄铁矿由同生和成岩组分组成。其中以成岩黄铁矿为主，其形成过程主要受有机质限制，而同生黄铁矿受铁矿物与H2S接触时间的限制。 相似文献
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A model for coupled sulfate reduction and methane oxidation in the sediments of Saanich Inlet 总被引：2，自引：0，他引：2
A.H. Devol J.J. Anderson K. Kuivila J.W. Murray 《Geochimica et cosmochimica acta》1984,48(5):993-1004
A methane-sulfate coupled reaction diffusion model has been developed to describe the inverse relationship commonly observed between methane and sulfate concentrations in the pore waters of anoxic marine sediments. The sediment column was divided into two zones; an upper zone where diagenetic reaction rates are limited by the concentration of oxidizable organic matter and a lower zone in which reaction rates are limited by the concentration of oxidizing agent—sulfate. For each zone differential equations describing the distribution of methane and sulfate were derived. The boundary conditions used to solve these equations resulted in a set of four coupled equations. When fit to data from Saanich Inlet (B.C., Canada) and Skan Bay (Alaska) the model not only reproduces the observed methane and sulfate pore water concentration profiles but also accurately predicts the methane oxidation and sulfate reduction rates. Maximum methane oxidation rates occur at the transition boundary from the upper to the lower layer. In Saanich Inlet sediments from 23 to 40% of the downward sulfate flux is consumed in methane oxidation while in Skan Bay this value is only about 12%. 相似文献
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Kinetics of organic matter degradation, microbial methane generation, and gas hydrate formation in anoxic marine sediments 总被引：4，自引：0，他引：4
K. Wallmann G. Aloisi A. Obzhirov P. Tishchenko 《Geochimica et cosmochimica acta》2006,70(15):3905-3927
Seven sediment cores were taken in the Sea of Okhotsk in a south-north transect along the slope of Sakhalin Island. The retrieved anoxic sediments and pore fluids were analyzed for particulate organic carbon (POC), total nitrogen, total sulfur, dissolved sulfate, sulfide, methane, ammonium, iodide, bromide, calcium, and total alkalinity. A novel method was developed to derive sedimentation rates from a steady-state nitrogen mass balance. Rates of organic matter degradation, sulfate reduction, methane turnover, and carbonate precipitation were derived from the data applying a steady-state transport-reaction model. A good fit to the data set was obtained using the following new rate law for organic matter degradation in anoxic sediments:
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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
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华北地台中元古代碳酸盐岩中的微生物成因构造及其生烃潜力 总被引：6，自引：3，他引：3
华北地台中元古界主要由环潮坪石英砂岩、浅海碳酸盐岩和浅海—泻湖相暗色页岩3种沉积相组合构成,以陆表海浅水碳酸盐岩占主导。碳酸盐岩中除含有丰富的微古植物、宏观藻类和微生物建隆外,还发育大量的微生物成因构造(MISS)和微生物诱发的碳酸盐沉淀(MMCP)。微生物席和MISS构造在高于庄组上部(约1.6 Ga)和雾迷山组下部(约1.45 Ga)碳酸盐岩中尤为发育,表明活跃的微生物活动和高有机质产量。在石化微生物席中,发现有丝状、球状细菌化石和草莓状黄铁矿;围岩中发现有针状文石、花瓣状重晶石、放射状菱铁矿、铁白云石和葡萄状碳酸盐胶结物等多种自生碳酸盐矿物,指示甲烷厌氧氧化(AOM)导致的自生碳酸盐沉淀。中元古代的温暖气候和海洋分层、缺氧、硫化条件有利于微生物的高生产量和高有机质埋藏率。气隆构造和核形石状碳酸盐结核反映浅埋藏条件下活跃的成烷作用和甲烷排放,围岩和MMCP中富沥青质。华北地台中元古界富微生物席碳酸盐岩有良好的生烃潜力,有可能形成重要的烃源岩。据微生物席、MISS构造及MMCP的研究,初步估算华北地台中元古代碳酸盐岩的概略生烃潜力约为10×108t石油当量。 相似文献
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Lein A. Yu. Rusanov I. I. Zakharova E. E. Flint M. V. Ivanov M. V. 《Doklady Earth Sciences》2010,432(1):687-689
Within the mass of recent (unit-I) and ancient Black Sea (unit-II) sediments on the outer shelf of the Russian sector of the
Black Sea, the rates of anoxic processes participating in diagenetic transformations of carbon and sulfur compounds were first
measured using 35S and 14C radioactive tracers. The main energy source for biogeochemical processes in (unit-I) sediments is the organic matter (OM)
supplied to the bottom from the water mass. In (unit-II) sediments, this is methane in a migratory form proved by the excess
of its oxidation rate over that of its generation. In recent silt, the primary microbial process is sulfate reduction; in
unit-II, this is methane anoxic oxidation by the consortium of archeides and sulfate reductants. The organic matter produced
in methane oxidation, in turn, acts as an energy source for the community of anaerobic heterotrophic microorganisms in the
bottom sediments, which are remote from the water-sediment interface. 相似文献