Analyser af svovl-isotopsammensætning (δ34S) af pyrit fra metan-bærende sedimenter har typisk fokus på bulk prøver. Her, anvendte vi sekundære ion masse spektroskopi til at analysere δ34S værdier af forskellige pyrit generationer til at forstå pyritization diagenetic historie.
Forskellige svovl isotop kompositioner af authigenic pyrit typisk skyldes sulfat-drevet anaerob iltning af methan (SO4– AOM) og organiclastic sulfat reduktion (OSR) i marine sedimenter. Men optrævling den komplekse pyritization sekvens er en udfordring på grund af sameksistensen af forskellige sekventielt dannede pyrit faser. Dette manuskript beskriver et eksempel forberedelse procedure, der giver mulighed for brug af sekundære ion masse spektroskopi (SIMS) at få i situ δ34S værdier af forskellige pyrit generationer. Dette gør det muligt for forskere at begrænse hvordan så4– AOM påvirker pyritization i methan-bærende sedimenter. SIMS analyse afslørede en ekstrem rækkevidde i δ34S værdier, der spænder fra-41.6 til + 114.8‰, som er meget bredere end δ34S værdiområdet fremstillet ved traditionelle bulk svovl isotop analyser af de samme prøver. Pyrit i den lavvandede sedimenter består hovedsageligt af 34S-forarmet framboids, hvilket tyder på tidlig diagenetic dannelsen af OSR. Dybere i sedimentet, flere pyrit opstår som overgrowths og euhedral krystaller, der viser meget højere SIMS δ34S værdier end framboids. Sådanne 34S-beriget Pyrit er relateret til øget SO4– AOM på overgangszone sulfat-methan postdating OSR. Høj opløsning i situ SIMS svovl isotop analyser giver mulighed for genopbygningen af pyritization processer, som ikke kan løses af bulk svovl isotop analyser.
Methanemissionerne fra sedimenter er fælles langs kontinentale margener1,2. Men de fleste af metan i områder af diffuserende nedsivning oxideres på bekostning af sulfat i sedimenter, en proces kendt som SO4– AOM (ligning 1)3,4. Produktionen af sulfid i denne proces medfører almindeligvis udfældning af pyrit. Også, OSR også drev dannelsen af pyrit ved at frigive sulfid (ligning 2)5.
CH4 + så42 – → HS– + HCO3– + H2O (1)
2ch2O + så42 – → H2S + 2HCO3– (2)
Man fandt at authigenic sulfid i sulfat-methan overgang zone (SMTZ) afslører høj δ34S værdier, som blev foreslået at være forårsaget af forbedrede SO4– AOM i områder af nedsivning6,7, 8. Derimod viser pyrit induceret af OSR almindeligt lavere δ34S værdier9. Men det er udfordrende for at identificere forskellige pyrit generationer induceret af disse processer (dvs., OSR og SO4– AOM) Hvis der kun en bulk svovl isotop måling anvendes, da den successivt dannede interfingering pyrit generationer er karakteriseret ved forskellige isotopiske kompositioner. Derfor er individuel i situ svovl isotop analyser nødvendige for at forbedre vores forståelse af den faktiske mineralizing processer10,11,12. Som en alsidig teknik til i situ isotop analyser kræver SIMS kun et par nanogram af prøven, som udløste dens betegnelse som en ikke-destruktiv teknik. En primær ion stråle sputters mål, forårsager emission af sekundære ioner, der transporteres derefter til et massespektrometer til måling af13. I en tidlig i situ svovl stråle isotop analyser anvendelse af SIMS, Pimminger et al. held analyseret δ34S værdier i galena ved hjælp af en 10-30 µm-diameter14. Denne tilgang er blevet i stigende grad anvendt til mikroanalyser af svovl isotopiske kompositioner i sulfider, med betydelige forbedringer i begge måling præcision og opløsning11,12,13 , 14 , 15 , 16 , 17 , 18 , 19 , 20. pyrit med forskellige morfologiske attributter og særskilte svovl stabil isotop mønstre er blevet rapporteret fra sive og ikke-sive miljøer21,22,23,24. Men til bedst af vores viden, før vores seneste SIMS undersøgelse6, kun én undersøgelse anvendes i situ svovl isotop analyser af pyrit fra sive miljøer og afslørede store svovl isotop variabilitet i biogene pyrit25.
I denne undersøgelse anvendte vi SIMS til at analysere δ34S værdier af forskellige generationer af authigenic pyrit fra en nedsivning websted i det Sydkinesiske Hav, hvilket gav mulighed for individuel forskelsbehandling af OSR- og SO4– AOM-afledte pyrit.
Svovl isotop analyser af Pyrit er en nyttig tilgang og kan hjælpe med at identificere de biogeokemiske processer, der påvirker pyritization. Men hvis bulk svovl isotop analyser anvendes, opnåede svovl isotop signaturer almindeligt repræsenterer blandede signaler, som sedimentære pyrit aggregater typisk består af flere nøje interfingering generationer. Her præsenterer vi en metode (dvs. SIMS analyse) til at analysere i situ svovl isotopiske kompositioner af forskellige pyrit generationer på mikr…
The authors have nothing to disclose.
Denne forskning er i fællesskab finansieret og støttet af den Natural Science Foundation of China (Nej 91128101, 41273054 og 41373007), Kina geologiske undersøgelse projekt for Sydkinesiske Hav Gas hydrat ressource udforskning (nr. DD20160211), grundforskning midler til Central universiteter (nr. 16lgjc11), og Guangdong provinsen universiteter og Colleges Pearl River Scholar finansieret ordning (nr. 2011). Zhiyong Lin anerkender den finansielle støtte fra Kina stipendium Rådet (nr. 201506380046). Yang Lu tak Guangzhou Elite projekt (nr. JY201223) og Kina postdoc Science Foundation (nr. 2016 M 592565). Vi er taknemmelige for Dr. Shengxiong Yang, Guangxue Zhang og Dr. Jinqiang Liang af Guangzhou Marine Geological Survey for at give prøver og værdifulde forslag. Vi takker Dr. Xianhua Li og Dr. Lei Chen fra Instituttet for geologi og geofysik (Beijing), kinesiske Academy of Sciences, hjælp til SIMS analyse. Dr. Xiaoping Xia er takkede for tilrådighedsstillelse SIMS Lab af Geokemi Guangzhou-Institut, kinesiske Academy of Sciences, til optagelserne af denne artikel. Håndskriftet har nydt godt af kommentarer fra Dr. Alisha Dsouza, anmeld redaktør af JoVE og to anonyme dommere.
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 |