Preparación de pirita autígena de sedimentos de metano-cojinete para In Situ las análisis de isótopos de azufre en usar SIMS
Summary
Análisis de la composición isotópica del azufre (δ34S) de pirita de los sedimentos portadores de metano han centrado típicamente en las muestras a granel. Aquí, hemos aplicado la espectroscopía de masas de iones secundarias para analizar los valores δ34S de varias generaciones de pirita para entender la historia diagenéticas de pyritization.
Abstract
Composiciones de isótopos diferentes de sulfuro de pirita autígena típicamente el resultado de la oxidación anaerobia del metano basada en sulfato (SO4– ADM) y organiclastic sulfato reducción (OSR) en sedimentos marinos. Sin embargo, desentrañar la compleja pyritization secuencia es un reto debido a la coexistencia de diferentes fases secuencialmente formado Pirita. Este manuscrito describe un procedimiento de preparación de muestra que permite el uso de espectroscopía de masas de iones secundarios (SIMS) para obtener en situ δ34S valores de varias generaciones de Pirita. Esto permite a los investigadores a limitar cómo así4– ADM afecta pyritization en sedimentos de rodamiento de metano. Los SIMS el análisis reveló una gama extrema en valores de34S δ, que abarca desde la-41.6 a + 114.8‰, que es mucho más amplio que el rango de valores de34S δ obtenidos por el análisis de isótopos de azufre a granel tradicionales de las mismas muestras. Pirita en el sedimento superficial consiste en principalmente el 34framboids S-agotado, lo que sugiere la formación temprana de diagenéticas de OSR. Más profundo en el sedimento, más Pirita ocurre como overgrowths y definido los cristales, que muestran mucho SIMS δ34S los valores más altos que los framboids. Tal 34S enriquecido Pirita se relaciona con mayor SO4– ADM en la zona de transición de metano sulfato postdating OSR. Alta resolución en situ SIMS azufre isótopo análisis permiten la reconstrucción de los procesos de pyritization, que no puede resolverse mediante análisis de isótopos de azufre a granel.
Introduction
Las emisiones de metano de los sedimentos son comunes a lo largo de márgenes continentales1,2. Sin embargo, la mayor parte del metano en áreas de filtración difusora es oxidada a expensas de sulfato dentro de los sedimentos, un proceso conocido como SO4– ADM (ecuación 1)3,4. La producción de sulfuro durante este proceso comúnmente resulta en la precipitación de Pirita. También, OSR también conduce a la formación de pirita liberando sulfuro (ecuación 2)5.
CH4 + H2O (1), así que42 – → capítulo– + HCO3–
2CH2oh + tan42 → H2S + 2HCO3– (2)
Ha sido encontrado eso sulfuro autígena en el metano sulfato de transición (SMTZ) revela alta δ34S los valores de zona, que fue sugerido para ser causado por mayor SO4– ADM en áreas de filtración6,7, 8. Por el contrario, pirita inducida por OSR comúnmente muestra menor δ34S valores9. Sin embargo, es difícil identificar las generaciones diferentes Pirita inducidas por estos procesos (es decir, OSR y SO4– ADM) si sólo se utiliza una medición de isótopos de azufre a granel, desde sucesivamente formado interfingering generaciones de pirita se caracterizan por composiciones isotópicas diferentes. Por lo tanto, la microescala en situ análisis de isótopos de azufre es necesaria para mejorar nuestra comprensión del real mineralizante procesos10,11,12. Como una técnica versátil para el análisis de isótopo en situ , SIMS requiere sólo unos nanogramos de la muestra, lo que provocó su designación como una técnica no destructiva. Un haz de iones primario farfulla el blanco, causando la emisión de iones secundarios que posteriormente son transportados a un espectrómetro de masas para medir13. En un temprano azufre en situ análisis de isótopo aplicación de SIMS, Pimminger et al analizaron con éxito los valores de34S δ en galena utilizando un 10-30 μm de diámetro de la viga14. Este enfoque se ha aplicado cada vez más para el microanálisis de las composiciones isotópicas del azufre en sulfuros, con mejoras significativas en las ambos medición precisión y resolución11,12,13 , 14 , 15 , 16 , 17 , 18 , 19 , 20. Pirita con varios atributos morfológicos y patrones de isótopos estables de azufre distintas se ha divulgado de escurrirse y no filtre ambientes21,22,23,24. Sin embargo, al mejor de nuestro conocimiento, antes de nuestras recientes SIMS estudio6, sólo un estudio utilizó la en situ análisis isotópico de pirita de seep entornos del sulfuro y revelaron variabilidad de isótopos de azufre grande en Pirita biogénicas25.
En este estudio, se aplicaron las SIMS para analizar los valores δ34S de diferentes generaciones de pirita autígena desde un sitio de filtraciones en el mar de China del sur, que permitió para la discriminación de la microescala de OSR – y SO4– ADM-derivados Pirita.
Protocol
Representative Results
Discussion
El análisis de isótopos de azufre de la pirita es un enfoque útil y puede ayudar en la identificación de los procesos biogeoquímicos que afectan pyritization. Sin embargo, si se aplicación el análisis de isótopos de azufre a granel, las firmas de isótopos de azufre obtenida comúnmente representan señales contradictorias, como agregados de pirita sedimentaria consisten en típicamente múltiples, cerca interfingering generaciones. Aquí, presentamos un método (es decir, los SIMS análisis) para analiz…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Esta investigación fue financiada conjuntamente y apoyado por la Fundación de Ciencias naturales de China (no. 91128101, 41273054 y 41373007), el proyecto de estudio geológico de China para la exploración de recursos de hidrato mar de China meridional Gas (no. DD20160211), fondos de investigación para las universidades (Nº 16lgjc11) de la Central, y Guangdong Provincia universidades y colegios río Perla académico financiaron plan (no. 2011). Zhiyong Lin reconoce el apoyo financiero proporcionado por el Consejo de becas de China (Nº 201506380046). Yang Lu gracias el proyecto de la Elite de Guangzhou (no. JY201223) y la Fundación de ciencia Postdoctoral de China (no. 2016 M 592565). Agradecemos al Dr. Shengxiong Yang, Guangxue Zhang y Dr. Jinqiang Liang de Guangzhou Marine Geological Survey para proporcionar muestras y valiosas sugerencias. Agradecemos Dr. Xianhua Li y el Dr. Lei Chen del Instituto de Geología y Geofísica (Beijing), Academia China de Ciencias, ayuda con el análisis de los SIMS. Dr. Xiaoping Xia es agradeció a disposición el laboratorio de SIMS de la Instituto de Guangzhou de geoquímica, Academia China de Ciencias, para el rodaje de este artículo. El manuscrito que se benefició de los comentarios del Dr. Alisha Dsouza, editor de la review de Zeus y dos árbitros anónimos.
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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