Preparação de pirita Authigenic de sedimentos de metano-rolamento para In Situ enxofre isótopo análise usando o SIMS
Summary
Análises da composição isotópica de enxofre (δ34S) de pirita de metano-rolamento sedimentos tipicamente têm incidido sobre amostras em massa. Aqui, nós aplicamos a espectroscopia de massa íon secundário para analisar os valores de34S δ de várias gerações de pirita para entender a história LGMA de pyritization.
Abstract
Composições de isótopo de enxofre diferente de pirita authigenic normalmente resultam da oxidação anaeróbica orientada por sulfato de metano (SO4– AOM) e organiclastic sulfato de redução (OSR) em sedimentos marinhos. No entanto, desvendar o complexo pyritization sequência é um desafio por causa da coexistência de diferentes fases de pirita sequencialmente formado. Este manuscrito descreve um procedimento de preparação de amostra que permite o uso de espectroscopia de massa de iões secundários (SIMS) para obter em situ δ34S valores de várias gerações de pirita. Isto permite que os pesquisadores restringir como assim4– AOM afeta pyritization em sedimentos de metano-rolamento. SIMS análise revelou uma gama extrema em valores δ34S, desde a fase de-41.6 de + 114.8‰, que é muito mais amplo do que o intervalo de δ34S valores obtidos pela análise de isótopo de enxofre em massa tradicional das mesmas amostras. Pirita no sedimento superficial consiste principalmente de 34framboids S-esgotada, sugerindo o início da formação LGMA por OSR. Mais profundo no sedimento, mais pirita ocorre como overgrowths e cristais euédricos, que exibem muita SIMS δ34S valores superiores a framboids. Tal 34S enriquecido pirita está relacionada com reforço SO4– AOM na zona de transição de sulfato-metano, postdating OSR. De alta resolução em situ SIMS enxofre isótopo análises permitem a reconstrução dos processos de pyritization, que não pode ser resolvido pela análise de isótopos de enxofre em massa.
Introduction
As emissões de metano de sedimentos são comuns ao longo de margens continentais1,2. No entanto, a maioria do metano em áreas de infiltração difusiva é oxidado à custa de sulfato de dentro os sedimentos, um processo conhecido como SO4– AOM (equação 1)3,4. A produção de sulfeto de durante este processo comumente resulta em precipitação de pirita. Além disso, OSR também dirige a formação de pirita liberando sulfeto (equação 2)5.
CH4 , então42 – → HS– + HCO3– + H2O (1)
2ch então42 – → H2S +2O + 2HCO3– (2)
Tem sido encontrado que sulfeto de authigenic no metano-sulfato de transição zona (SMTZ) revela alta δ34S valores que foi sugerido para ser causado por reforçada SO4– AOM em áreas de infiltração6,7, 8. Em contraste, pirita, induzida pela OSR comumente exibe menor δ34S valores9. No entanto, é difícil identificar as gerações diferentes de pirita induzidas por estes processos (ou seja, OSR e SO4– AOM) se apenas uma medição de isótopo de enxofre em massa é utilizada, desde a sucessivamente formado interfingering gerações de pirita caracterizam-se por diferentes composições isotópicas. Portanto, microescala em situ análise de isótopos de enxofre é necessário para melhorar a nossa compreensão do real mineralização processos10,11,12. Como uma técnica versátil para análise de isótopos em situ , SIMS requer apenas alguns nanogramas de amostra, o que provocou a sua designação como uma técnica não destrutiva. Um feixe de íon primário sputters o alvo, causando a emissão de íons secundários que são posteriormente transportados para um espectrômetro de massa para medir13. Em um início em situ enxofre análise isotópica, aplicação de SIMS, Pimminger et al analisou com sucesso os valores de34S δ em galena usando um 10-30 µm de diâmetro transporte14. Esta abordagem tem sido cada vez mais aplicada à microanálise de composições isotópicas de enxofre em sulfetos, com melhorias significativas em ambos medição precisão e resolução11,12,13 , 14 , 15 , 16 , 17 , 18 , 19 , 20. pirita com vários atributos morfológicos e enxofre distintos padrões de isótopo estável tem sido relatada de escoar e ambientes não-escoar21,22,23,24. No entanto, o melhor de nosso conhecimento, antes da nossa recente SIMS estudo6, apenas um estudo usado o em situ análise isotópica de pirita de ambientes escoa do enxôfre e revelou a variabilidade de isótopo grandes enxofre na pirita biogênica25.
Neste estudo, aplicamos SIMS para analisar os valores de34S δ de diferentes gerações de pirita authigenic de um site de escoamento no mar da China Meridional, que permitiu para a discriminação de microescala de OSR – e pirita – AOM-derivado do SO4.
Protocol
Representative Results
Discussion
A análise de isótopos de enxofre de pirita é uma abordagem útil e pode ajudar a identificar os processos biogeoquímicos que impacto pyritization. No entanto, se for aplicada a análise de isótopos de enxofre em massa, as assinaturas de isótopo de enxofre obtidos comumente representam sinais confusos, como agregados sedimentares pirita tipicamente consistem de múltiplos, estreitamente interfingering gerações. Aqui, apresentamos um método (ou seja, SIMS análise) para analisar o em situ composi…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Esta pesquisa foi financiada em conjunto e apoiado pela Fundação ciência Natural da China (no. 91128101, 41273054 e 41373007), o projeto de pesquisa geológica de China para mar da China Meridional hidratar recurso de exploração de gás (n. º DD20160211), fundos de investigação Fundamental para as universidades Central (n º 16lgjc11), e Guangdong província universidades e faculdades do Rio das pérolas erudito, os regimes (n. º 2011). Zhiyong Lin reconhece o apoio financeiro fornecido pelo Conselho de bolsa da China (n. º 201506380046). Yang Lu graças a projeto de Elite de Guangzhou (n. º JY201223) e a Fundação de ciência Postdoctoral China (n. º 2016 M 592565). Nós estamos gratos ao Dr. Shengxiong Yang, Guangxue Zhang e Dr. Jinqiang Liang do Guangzhou Marine Geological Survey para fornecimento de amostras e sugestões valiosas. Agradecemos o Dr. Xianhua Li e Dr. Lei Chen do Instituto de geologia e Geofísica (Beijing), da Academia Chinesa de Ciências, pela ajuda com a análise de The SIMS. Dr. Xiaoping Xia é agradeceu pela disponibilização do laboratório SIMS do Instituto de Geoquímica do Guangzhou, Academia Chinesa de Ciências, para a filmagem do presente artigo. O manuscrito que se beneficiou dos comentários do Dr. Alisha Dsouza, editor de revisão de Júpiter e os dois árbitros anônimos.
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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