Préparatifs de Pyrite authigènes de méthane-sédiments In Situ analyse isotopique du soufre à l’aide de SIMS
Summary
Analyses de la composition isotopique du soufre (δ34S) de pyrite de méthane-sédiments portent généralement sur des échantillons en vrac. Ici, nous avons appliqué la spectroscopie de masse des ions secondaires pour analyser les valeurs de34S δ de différentes générations de pyrite à comprendre l’histoire diagénétique de pyritisation.
Abstract
Les compositions isotopiques différentes soufre de pyrite authigènes typiquement résultent de l’oxydation anaérobie pilotée par le sulfate de méthane (SO4– AOM) et organiclastic sulfatoréduction (OSR) dans les sédiments marins. Cependant, démêler la complexe pyritisation séquence est un défi en raison de la coexistence des différentes phases de pyrite séquentiellement formé. Cet article décrit une procédure de préparation d’échantillon qui permet l’utilisation de la spectroscopie de masse des ions secondaires (SIMS) afin d’obtenir en situ δ34S valeurs de différentes générations de pyrite. Cela permet aux chercheurs de contraindre comment faire4– AOM affecte pyritisation dans les sédiments de méthane-roulement. SIMS l’analyse a révélé une gamme extrême dans les valeurs δ34S, qui s’étend de-41.6 à + 114.8‰, qui est beaucoup plus large que la gamme des δ34S valeurs obtenues par l’analyse d’isotopes de soufre traditionnelles en vrac des mêmes échantillons. Pyrite dans les sédiments peu profonds se compose principalement de 34framboids appauvri en S, ce qui suggère la formation de diagenèse précoce par l’OSR. Plus profondément dans les sédiments, plus pyrite se produit comme des excroissances et cristaux automorphes, qui affichent des valeurs beaucoup plus élevées de34S de δ des SIMS que le framboids. Ce 34S enrichi pyrite est associé à amélioré SO4– AOM à la zone de transition de sulfate-méthane, post-datant OSR. Haute résolution in situ SIMS soufre isotope analyses permettent la reconstruction des processus pyritisation, qui ne peut être résolu par l’analyse isotopique du soufre en vrac.
Introduction
Les émissions de méthane provenant des sédiments sont fréquentes le long des marges continentales1,2. Cependant, la plupart du méthane dans les zones d’infiltration par diffusion est oxydé au détriment de sulfate dans les sédiments, un processus appelé SO4– AOM (équation 1)3,4. La production de sulfure au cours de ce processus entraîne souvent dans la précipitation de la pyrite. En outre, OSR conduit également la formation de la pyrite en libérant des sulfures (équation 2)5.
CH4 + SO42 – → HS– + HCO3– + H2O (1)
2ch2O oui42 – → H2S + 2HCO3– (2)
Il a été constaté que sulfure authigènes dans le sulfate-méthane transition zone (SMTZ) révèle haute34S valeurs de δ, qui a été suggéré d’être causée par une SO4– AOM dans les zones d’infiltration6,7, 8. En revanche, pyrite induite par l’OSR communément affiche basse δ34S valeurs9. Toutefois, il est difficile d’identifier des générations différentes pyrite induites par ces processus (c.-à-d., OSR et SO4– AOM) si seule une mesure d’isotopes de soufre en vrac est utilisée, depuis le successivement formé Argi générations de pyrite sont caractérisés par des compositions isotopiques différentes. Par conséquent, microscopique de l’analyse isotopique in situ soufre est nécessaire pour améliorer notre compréhension des réels minéralisants processus10,11,12. Comme une technique polyvalent d’analyse des isotopes in situ , SIMS nécessite seulement quelques nanogrammes d’échantillon, qui ont provoqué sa désignation comme une technique non destructive. Un faisceau d’ions primaires crache la cible, provoquant l’émission d’ions secondaires qui sont ensuite transportés vers un spectromètre de masse pour mesurer13. Dans un début in situ soufre analyse isotopique demande de SIMS, Pimminger et coll. analysé avec succès les valeurs de34S δ dans la galène en utilisant un 10 à 30 µm de diamètre faisceau14. Cette approche a été appliquée de plus en plus à la microanalyse des compositions isotopiques du soufre en sulfures, avec des améliorations significatives dans les deux mesures précision et résolution11,12,13 , 14 , 15 , 16 , 17 , 18 , 19 , 20. pyrite avec divers attributs morphologiques et les modèles d’isotopes stables de soufre distinctes a été rapporté de suintement et environnements non infiltration-21,22,23,24. Cependant, au meilleur de notre connaissance, avant notre récente SIMS étude6, une seule étude utilisée le in situ l’analyse isotopique de pyrite de suintement d’environnements de soufre et grand soufre isotope une variabilité dans la pyrite biogénique25.
Dans cette étude, nous avons appliqué des SIMS pour analyser les valeurs de34S δ de différentes générations de pyrite authigènes provenant d’un site d’infiltration dans la mer de Chine du Sud, qui a permis pour la discrimination micro-échelle d’OSR – et SO4dérivés AOM – pyrite.
Protocol
Representative Results
Discussion
L’analyse des isotopes du soufre de la pyrite est une approche utile et peut aider à identifier les processus biogéochimiques qui ont une incidence pyritisation. Toutefois, si l’analyse isotopique du soufre en vrac est appliqué, les signatures isotopiques de soufre obtenue communément représentent des signaux contradictoires, agrégats de pyrite sédimentaire sont généralement composent de multiples, étroitement Argi générations. Nous présentons ici une méthode (c.-à-d., SIMS analyse) pour analy…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Cette recherche a été cofinancée et pris en charge par la Fondation de sciences naturelles de Chine (no 91128101, 41273054 et 41373007), le projet d’enquête géologique de Chine pour la mer de Chine du Sud gaz hydrater prospection des ressources (no. DD20160211), fonds de recherche fondamentale pour les universités de centrale (no 16lgjc11), et Guangdong Province universités et collèges Pearl River érudit financement Scheme (n ° 2011). Zhiyong Lin reconnaît le soutien financier fourni par le China Scholarship Council (n° 201506380046). Yang Lu Merci le projet Elite de Guangzhou (no. JY201223) et le FNS Postdoctoral de la Chine (no 2016 M 592565). Nous sommes reconnaissants à m. Shengxiong Yang, Guangxue Zhang et Dr Jinqiang Liang du Guangzhou maritimes Geological Survey pour la distribution d’échantillons et précieuses suggestions. Nous remercions m. Xianhua Li et Dr Lei Chen, de l’Institut de géologie et de géophysique (Pékin), Académie chinoise des Sciences, de l’aide à l’analyse de SIMS. Dr. Xiaoping Xia est remerciée pour mise à la disposition du laboratoire SIMS de l’Institut de géochimie de Guangzhou, Académie chinoise des Sciences, pour le tournage de cet article. Le manuscrit a bénéficié des commentaires de m. Alisha Dsouza, éditeur de la revue de JoVE et deux arbitres anonymes.
Materials
| secondary ion mass spectroscopy | Cameca | IMS-1280 | |
| thermal field emission scanning electron microscopy | Quanta | Quanta 400F | |
| elemental analyser – isotope ratio mass spectrometry | ThermoFinnigan | ThermoFinnigan Delta Plus | |
| binocular microscope | any | NA | |
| reflected light microscope | Carl Zeiss | 3519001617 | |
| polishing machicine | Struers | 60210535 | |
| cutting machicine | Struers | 50110202 | |
| carbon/gold coating machicine | any | NA | |
| ethanol | any | NA | |
| acetic acid | any | NA | |
| zinc acetate solution (3%) | any | NA | |
| HCl solution (25%) | any | NA | |
| 1 M CrCl2 solution | any | NA | |
| 0.1 M AgNO3 solution | any | NA | |
| V2O5 powder | any | NA | |
| pure nitrogen | any | NA | |
| syringe | any | NA | |
| filter(<0.45 µm) | any | NA | |
| tin cups | any | NA | |
| round bottom flasks | any | NA | |
| epoxy | Struers | 41000004 | |
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