Name: Bereiding van Authigenic pyriet van methaan-bevattende sedimenten In Situ zwavel isotoop analyseren met behulp van SIMS (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2017-08-31T12:30:00.000+00:00
Duration: 9 min 31 s
Description: Leer hoe je authigenische pyriet uit methaanhoudende sedimenten bereidt voor in situ zwavel-isotoopanalyse met SIMS. Deze methode onthult diagenetische processen en biogeochemische cycli op microschaal.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

Dit onderzoek werd gezamenlijk gefinancierd en gesteund door de Natural Science Foundation van China (nr. 91128101, 41273054 en 41373007), de China Geological Survey Project voor Zuid-Chinese Zee Hydrate Resource gaswinning (nr. DD20160211), fundamenteel onderzoek financiert voor de centrale universiteiten (nr. 16lgjc11) en Guangdong provincie universiteiten en hogescholen Parelrivier geleerde gefinancierde regeling (nr. 2011). Zhiyong Lin erkent de financiële steun van de China Scholarship Raad (nr. 201506380046). Yang Lu bedankt de Guangzhou Elite Project (nr. JY201223) en de China postdoctorale Science Foundation (No. 2016 M 592565). Wij zijn dankbaar aan Dr Shengxiong Yang, Guangxue Zhang en Dr. Jinqiang Liang van de Guangzhou Marine Geological Survey voor het verstrekken van monsters en waardevolle suggesties. Wij danken Dr. Xianhua Li en Dr. Lei Chen van het Instituut voor geologie en geofysica (Peking), Chinese Academie van Wetenschappen, voor hulp bij de analyse van de SIMS. Dr. Xiaoping Xia is bedankte voor het beschikbaar stellen van de SIMS-Lab van de Guangzhou Instituut van geochemie, Chinese Academie van Wetenschappen, voor het filmen van dit artikel. Het manuscript geprofiteerd van de opmerkingen van Dr. Alisha Dsouza, beoordeling redacteur van JoVE, en twee anonieme scheidsrechters.

1. collectie van monsters uit een Sediment Core Opmerking: de kern HS148 is afkomstig van een site in de buurt van de gas-hydraat zone in het Shenhu gebied, Zuid-Chinese Zee, tijdens een cruise van de R/V Haiyang Sihao in 2006 boren.
<ol><li>Gesneden van de kern van de zuiger (hier, HS148) in secties met tussenpozen van 0,7 m vanaf de top naar de onderkant (aan boord het schip) en de secties: transfer naar een koude kamer (4 ° C) voor opslag na ophalen.</li>
	<li>Overbrengen in de kern secties een koude kamer (4 ° C) in het land gestationeerde lab voor opslag na de cruise. Nemen van de secties uit de koude kamer en gebruik een zaag te snijden ze in twee helften in de lengte.</li>
	<li>Reinigen van het oppervlak van het sediment en het verzamelen van een set van sedimentmonsters (15 cm in lengte; 1/4 van het sediment core) over de gehele lengte met een mes. Verpak de natte monsters individueel in met rits plastic zakken en label ze met behulp van een marker.</li>
	<li>De natte sedimentmonsters (~ 30 g) plaats in bekers vooraf gereinigd en droog ze bij 40 ° C in een droogstoof gedurende 24 uur. Na het drogen, de sedimenten te scheiden in twee porties: één voor de collectie van pyriet aggregaten (dat wil zeggen, authigenic pyriet), en de andere voor bulk zwavel extractie (zie stap 3).</li>
	<li>Een aliquoot gedeelte van het droge sediment gestoken bekers en gedestilleerd water om te verzachten van het sediment voor 2 h. overdracht de drijfmest (met inbegrip van de sedimenten en water in het bekerglas) toevoegen aan een 0.063 mm zeef gewassen met gedestilleerd water.
	<ol><li>Ziften het sediment met gedestilleerd water zodat alle fijne korrels (&#60; 0.063 mm) worden gewassen door. Verzamelen van de grove fractie (b.v., kwarts korrels, fossiele schelpen en authigenic mineralen) in bekers en droog ze bij 40 ° C in een droogstoof voor 24 h.</li>
	</ol></li> <li>Plaats van enkele van de grof segment breuken op een glasplaatje onder een verrekijker Microscoop (20 X vergroting). Identificeer de pyriet aggregaten uit de grove Fractie. Handpick van dergelijke pyriet aggregaten met behulp van een naald en pak ze individueel in met rits plastic zakken. 
	Opmerking: De meeste van de pyriet aggregaten zijn zwart van kleur en tubulaire in vorm.</li>
	<li>Verpulveren een tweede hoeveelheid droge sediment monster tot een fijn poeder (&#60; 0.074 mm) met behulp van een Agaat mortel voor verdere bulk zwavel extractie (zie stap 3).</li>
</ol> 2. Observatie van de variabele Morphologies <ol><li>Selecteer enkele representatieve pyriet buizen van de uitgekozen pyriet aggregaten onder een verrekijker Microscoop (20 X vergroting) voor de voorbereiding van het dikke gedeelte de morfologische en textuur te onderzoeken kenmerken van de aggregaten pyriet.</li>
	<li>Dubbelzijdige tape plakken op een dia en plaats de geselecteerde pyriet-buizen op de tape. Zet een montage buis (25 mm diameter) op de dia ter dekking van alle pyriet aggregaten. 10 mL van epoxy hars met 1.3 mL verharder bij kamertemperatuur en giet de mengen vloeistof in de buis montage.
	<ol><li>Plaats in de dia en de montage buisvideo in een vacuuemcel. Pomp de lucht uit de kamer totdat de druk in de kamer lager dan 0,2 bar is, zodat alle ruimten van de porie van de monsters zijn gevuld met epoxy. Verplaatsen van de dia en de montage buis uit de kamer en laat de epoxy uitharding bij kamertemperatuur voor 12 h.</li>
		<li>Nadat de epoxy is uitgehard, hand-grind de pyriet buizen op een vaste, 9-µm diamant mesh pad totdat de pyriet korrels worden blootgesteld. Hand-Pools de korrels pyriet voor de productie van een gladde en vlakke oppervlak, met 5 - 3- en 1-µm diamanten achtereenvolgens.</li>
	</ol></li> <li>Observeren de morfologie en de textuur van de pyriet onder een Microscoop gereflecteerde licht op 200 X vergroting, met een afstand ~ 3-mm.</li>
	<li>Uitvoeren onder observatie onder een gereflecteerde licht Microscoop 6 en vervolgens jas de dikke secties met een 25-nm laag van koolstof. Onderzoeken van de kenmerken van het morfologische en textuur met behulp van een thermische veld emissie Scannende elektronenmicroscoop met secundaire electron beeldvorming en terugverstrooide elektron modi 6 , 19. 
	Opmerking: Deze stap werd uitgevoerd in de School of Earth Science and geologische Engineering, zon Yat-sen-universiteit.</li>
</ol> 3. Bulk zwavel isotoop Analyses Opmerking: de totale zwavel (als sulfide) werd uitgepakt als waterstofsulfide via NAT chemische sequentiële extractie 26 , 27 op de Institut für Geologie und Paläontologie, Westfälische Wilhelms-Universität Münster.
<ol><li>Plaats 4 g van het monster gedroogd poeder of 10 mg van pyriet aggregaten per kolf in ronde onderkant kolven en voeg toe 10 mL ethanol in elke kolf als katalysator.
	<ol><li>Voorbereiden zink acetaat (3%) azijnzuur-oplossing in een maatkolf van 500 mL glas te vangen van waterstofsulfide. Verbind de zink acetaat-bevattende kolf met de monster-bevattende kolf. Controleer de aansluitingen van de kolven en leegmaken van stikstof in de kolven voor het verwijderen van de lucht.</li>
	</ol></li> <li>Injecteren van 20 mL HCl-oplossing (25%) in de ronde onderkant kolven met behulp van een injectiespuit te bevrijden van de zuur-volatile (mono) sulfiden (AVS) van het monster; de monsters te reageren gedurende 1 uur bij kamertemperatuur toestaan. 
	Opmerking: Hier, uit het onderzoek bleek dat geen AVS aanwezig in de bestudeerde monsters was.</li>
	<li>30 mL 1 M CrCl 2 oplossing injecteren met de ronde onderkant kolven, wanneer de bovenstaande reactie is voltooid, kunnen de monsters te reageren voor 2 h op 85 ° C. 
	Opmerking: Chroom proever zwavel (CRS, pyriet) reduceert tot waterstofsulfide (H 2 S) na de reactie en precipitaten als zinksulfide in de val van zink acetaat.</li>
	<li>Breng alle oplossingen met zinksulfide voor bekers precipitaten en de zink sulfide precipitaten omzetten in zilver sulfide (Ag 2 S) door een oplossing van 0,1 M AgNO 3 toe te voegen aan de bekers. Plaats de bekerglazen op de verwarmingsplaat en verwarm ze tot 90 ° C, zodat het fijn gedissemineerde Ag 2 S beter stolt.
	<ol><li>Collect de Ag 2 S door filtratie precipitaten (&#60; 0,45 µm) nadat de oplossing is afgekoeld tot kamertemperatuur en droog het filtraat 's nachts op 40 ° C.</li>
	</ol></li> <li>Weegt 200 µg Ag 2 S neerslaat en meng het met een gelijke hoeveelheid van V 2 O 5 in tin kopjes. De samenstelling van de zwavel geanalyseerd op dus 2 moleculen via verbranding met behulp van een massaspectrometer gekoppeld aan een elementaire analyzer (EA-IRMS) 6. 
	Opmerking: De bovenstaande stap werd uitgevoerd in het Institut für Geologie und Paläontologie, Westfälische Wilhelms-Universität Münster.</li>
</ol> 4. In Situ SIMS analyse <ol><li>selecteren representatieve pyrITE aggregaten met gekarakteriseerd crystal gewoonten (b.v., framboids, overgrows, en euhedral kristallen) uit verschillende sedimentmonsters na onder studie. Plak de geselecteerde pyriet aggregaten en stukken van Sonora pyriet standaard worden dubbelzijdige tape. Schimmel hen binnen 5 mm van het middelpunt van een 25-mm epoxy mount. 
	Opmerking: Het productieproces van epoxy schijf is hetzelfde als in stap 2.2.
	<ol><li>Nadat de epoxy is uitgehard, hand-grind de schijf op een vaste 9-µm diamant mesh pad naar het gewenste niveau dus dat pyriet korrels worden blootgesteld. Hand-Pools de epoxy schijven te produceren een vlotte, vlakke oppervlak, achtereenvolgens met 5 - 3- en 1-µm diamanten, die nodig voor hoge-precisie isotoop ratio analyse door SIMS 28 is.</li>
	</ol></li> <li>Reinigen van het oppervlak van de schijf van de epoxy met gedeïoniseerd water en ethanol. Plaats de disc van de epoxy in een goud-coating machine en jas het droog oppervlak secties met een laag van 25-nm van goud.
	<ol><li>Let op het monster opnieuw onder een Scannende Elektronen Microscoop op 1.000 X vergroting, met een 9-mm afstand, vlekken gekenmerkt met verschillende kristal gewoonten selecteren (bijvoorbeeld, framboids, overgrows, en euhedral kristallen) voor SIMS analyse. 
		Opmerking: High-ruimtelijke resolutie SIMS zwavel isotoop analyse werd toegepast te onthullen van de zwavel isotoop variabiliteit van welke verschillende pyriet.</li>
	</ol></li> <li> 15 , 16 van de analyse van de SIMS uitvoeren. 
	Opmerking: Uitgevoerd op het SIMS lab van de Guangzhou Instituut van geochemie, Chinese Academie van Wetenschappen.
	<ol><li>Gebruik een Cs + primaire ion beam voor het meten van de zwavel isotopenverhoudingen (34 S / 32 S) van pyriet. Richten van de straal van de primaire ion Cs + op een 15 µm × 10 µm ter plaatse bij een energie van 10 kV, met 2.5-nA huidige. Gebruik drie off-axis Faraday bekers voor de gelijktijdige meting van 32 S, 33 S en 34 S in de modus Multi verzamelaar, met een breedte van 60 µm gleuf ingang en een uitgang gleuf breedte van 500 µm op elk van de drie Faraday-cup detectoren.</li>
	</ol></li> <li>Verrichten van zwavel isotoop analyses in geautomatiseerde sequenties, met elke analyse bestaande uit 30 s van vooraf sputteren, 60 s van secundaire ion geautomatiseerd centreren en 160 s van data acquisitie en zwavel isotoop Signaalintegratie (40 cycli × 4 s).
	<ol><li>Analyseren Sonora pyriet als een standaard op geregelde intervallen, elke 5-6 monster analyses. 
		Opmerking: Zie Chen et al. 19 voor meer gedetailleerde analysemethoden en instrument parameters.</li>
	</ol>
	</li>
</ol>

<ol><li>Judd, A. G. <a target="_blank" href="https://link.springer.com/article/10.1007/s00367-003-0136-z">The global importance and context of methane escape from the seabed.</a> Geo-Mar Lett. 23 (3), 147-154 (2003).</li>
<li>Suess, E. <a target="_blank" href="https://link.springer.com/article/10.1007/s00531-014-1010-0">Marine cold seeps and their manifestations: geological control, biogeochemical criteria and environmental conditions.</a> Int J Earth Sci. 103 (7), 1889-1916 (2014).</li>
<li>Boetius, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+marine+microbial+consortium+apparently+mediating+anaerobic+oxidation+of+methane%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">A marine microbial consortium apparently mediating anaerobic oxidation of methane.</a> Nature. 407 (6804), 623-626 (2000).</li>
<li>Orphan, V. J., House, C. H., Hinrichs, K. -U., McKeegan, K. D., DeLong, E. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Methane-consuming+archaea+revealed+by+directly+coupled+isotopic+and+phylogenetic+analysis%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Methane-consuming archaea revealed by directly coupled isotopic and phylogenetic analysis.</a> Science. 293 (5529), 484-487 (2001).</li>
<li>Jørgensen, B. B. <a target="_blank" href="http://www.nature.com/nature/journal/v296/n5858/abs/296643a0.html">Mineralization of organic matter in the seabed - the role of sulfate reduction.</a> Nature. 296, 643-645 (1982).</li>
<li>Lin, Z. Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0009254116303370">How sulfate-driven anaerobic oxidation of methane affects the sulfur isotopic composition of pyrite: A SIMS study from the South China Sea.</a> Chem Geol. 440, 26-41 (2016).</li>
<li>Jørgensen, B. B., Böttcher, M. E., Lüschen, H., Neretin, L. N., Volkov, I. I. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0016703703005660">Anaerobic methane oxidation and a deep H2S sink generate isotopically heavy sulfides in Black Sea sediments.</a> Geochim Cosmochim Ac. 68 (9), 2095-2118 (2004).</li>
<li>Borowski, W. S., Rodriguez, N. M., Paull, C. K., Ussler, III, W. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0264817213000032">Are 34S-enriched authigenic sulfide minerals a proxy for elevated methane flux and gas hydrates in the geologic record?</a> Mar Petrol Geol. 43, 381-395 (2013).</li>
<li>Canfield, D. E. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0016703700005846">Isotope fractionation by natural populations of sulfate-reducing bacteria.</a> Geochim Cosmochim Ac. 65 (7), 1117-1124 (2001).</li>
<li>McKibben, M. A., Eldridge, C. S. <a target="_blank" href="http://www.minersoc.org/pages/Archive-MM/Volume_58A/58A-2-587.pdf">Micron-scale isotopic zoning in minerals; a record of large-scale geologic processes.</a> Mineral Mag. 58A, 587-588 (1994).</li>
<li>Peevler, J., Fayek, M., Misra, K. C., Riciputi, L. R. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S037567420300195X">Sulfur isotope microanalysis of sphalerite by SIMS: constraints on the genesis of Mississippi valley-type mineralization, from the Mascot-Jefferson City district, East Tennessee.</a> J Geochem Explor. 80 (2-3), 277-296 (2003).</li>
<li>Ferrini, V., Fayek, M., De Vito, C., Mignardi, S., Pignatti, J. <a target="_blank" href="http://jgs.lyellcollection.org/content/167/5/1009.abstract">Extreme sulphur isotope fractionation in the deep Cretaceous biosphere.</a> J Geol Soc. 167, 1009-1018 (2010).</li>
<li>Ireland, T. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1387380613004569">Charge-mode electrometer measurements of S-isotopic compositions on SHRIMP-SI.</a> Int J Mass Spectrom. 359, 26-37 (2014).</li>
<li>Pimminger, A., Grasserbauer, M., Schroll, E., Cerny, I. <a target="_blank" href="https://inis.iaea.org/search/search.aspx?orig_q=RN:16066806">Microanalysis in galena by Secondary Ion Mass Spectrometry for determination of sulfur isotopes.</a> Anal Chem. 56 (3), 407-411 (1984).</li>
<li>Eldridge, C. S., Compston, W., Williams, I. S., Walshe, J. L., Both, R. A. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/0168117687850115">In situ microanalysis for 34S/32S ratios using the ion microprobe SHRIMP.</a> Int J Mass Spectrom Ion Processes. 76 (1), 65-83 (1987).</li>
<li>Kozdon, R., Kita, N. T., Huberty, J. M., Fournelle, J. H., Johnson, C. A., Valley, J. W. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0009254110001798">In situ sulfur isotope analysis of sulfide minerals by SIMS: precision and accuracy, with application to thermometry of 3.5 Ga Pilbara cherts.</a> Chem Geol. 275 (3-4), 243-253 (2010).</li>
<li>Farquhar, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Pathways+for+Neoarchean+pyrite+formation+constrained+by+mass-independent+sulfur+isotopes%5BTitle%5D)+AND+%22Proc+Natl+Acad+Sci+USA%22%5BJournal%5D)">Pathways for Neoarchean pyrite formation constrained by mass-independent sulfur isotopes.</a> Proc Natl Acad Sci USA. 110 (44), 17638-17643 (2013).</li>
<li>Whitehouse, M. <a target="_blank" href="http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/j.1751-908X.2012.00188.x/full">Multiple sulfur isotope determination by SIMS: evaluation of reference sulfides for Δ33S with observations and a case study on the determination of Δ36S.</a> Geostand Geoanal Res. 37 (1), 19-33 (2013).</li>
<li>Chen, L., et al. <a target="_blank" href="https://link.springer.com/article/10.1007/s00126-015-0597-9">Extreme variation of sulfur isotopic compositions in pyrite from the Qiuling sediment-hosted gold deposit, West Qinling orogen, central China: an in situ SIMS study with implications for the source of sulfur.</a> Miner Depos. 50 (6), 643-656 (2015).</li>
<li>LaFlamme, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0009254116305095">In situ multiple sulfur isotope analysis by SIMS of pyrite, chalcopyrite, pyrrhotite, and pentlandite to refine magmatic ore genetic models.</a> Chem Geol. 444, 1-15 (2016).</li>
<li>Peckmann, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0025322701001281">Methane-derived carbonates and authigenic pyrite from the northwestern Black Sea.</a> Mar Geol. 177 (1-2), 129-150 (2001).</li>
<li>Zhang, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1367912014002107">Morphology and formation mechanism of pyrite induced by the anaerobic oxidation of methane from the continental slope of the NE South China Sea.</a> J Asian Earth Sci. 92, 293-301 (2014).</li>
<li>Lin, Z. Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1367912016300840">Stable isotope patterns of coexisting pyrite and gypsum indicating variable methane flow at a seep site of the Shenhu area, South China Sea.</a> J Asian Earth Sci. 123, 213-223 (2016).</li>
<li>Virtaslo, J. J., et al. <a target="_blank" href="http://jgs.geoscienceworld.org/content/167/6/1185">Pyritic and baritic burrows and microbial filaments in postglacial lacustrine clays in the northern Baltic Sea.</a> J Geol Soc London. 167 (6), 1185-1198 (2010).</li>
<li>Kohn, M. J., Riciputi, L. R., Stakes, D., Orange, D. L. <a target="_blank" href="http://ammin.geoscienceworld.org/content/83/11-12_Part_2/1454">Sulfur isotope variability in biogenic pyrite: Reflections of heterogeneous bacterial colonization?</a> Am Mineral. 83 (11-12 Pt 2), (1998).</li>
<li>Canfield, D. E., Raiswell, R., Westrich, J. T., Reaves, C. M., Berner, R. A. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/0009254186900781">The use of chromium reduction in the analysis of reduced inorganic sulfur in sediments and shales.</a> Chem Geol. 54 (1-2), 149-155 (1986).</li>
<li>Rice, C. A., Tuttle, M. L., Reynolds, R. L. <a target="_blank" href="https://pubs.er.usgs.gov/publication/70017491">The analysis of forms of sulfur in ancient sediments and sedimentary rocks: comments and cautions.</a> Chem Geol. 107 (1-2), 83-95 (1993).</li>
<li>Kita, N. T., Huberty, J. M., Kozdon, R., Beard, B. L., Valley, J. W. <a target="_blank" href="http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/sia.3424/abstract">High-precision SIMS oxygen, sulfur and iron stable isotope analyses of geological materials: accuracy, surface topography and crystal orientation.</a> Surf Interface Anal. 43 (1-2), 427-431 (2011).</li>
</ol>

De auteurs hebben niets te onthullen.

De zwavel isotoop analyse van pyriet is handig en kan helpen bij het identificeren van de biogeochemische processen die van invloed zijn pyritization. Echter als bulk zwavel isotoop analyse wordt toegepast, vertegenwoordigen de handtekeningen van de isotoop verkregen zwavel meestal gemengde signalen, zoals sedimentaire pyriet aggregaten bestaan meestal uit meerdere, nauw interfingering generaties. Hier presenteren we een methode (dat wil zeggen, SIMS analyse) voor het analyseren van de in situ zwavel is...

De uitstoot van methaan uit sedimenten zijn gemeenschappelijk langs de continentale marges1,2. Allermeest naar de methaan in gebieden diffusive lekkage is echter ten koste van sulfaat binnen de sedimenten, een proces dat bekend staat als SO4- AOM (vergelijking 1)3,4geoxideerd. De productie van sulfide tijdens dit proces leidt vaak tot het neerslaan van pyriet. Ook drijft OSR ook de vorming van pyriet door het vrijgeven van sulfide (vergelijking 2)5.
CH4 , dus42 – → HS- + HCO3- + H2O (1)
2ch2O zo42- → H2S + 2HCO3- (2)
Men heeft gevonden die authigenic-sulfide in de sulfaat-methaan overgang zone (SMTZ) openbaart hoge δ34S waarden, die worden veroorzaakt door verbeterde SO4werd gesuggereerd - AOM op gebied van Ziebladzijde6,7, 8. Daarentegen geeft pyriet geïnduceerd door OSR vaak lagere δ34S waarden9. Echter, het is uitdagend om te identificeren van verschillende pyriet generaties geïnduceerd door deze processen (bijvoorbeeld OSR en SO4- AOM) als alleen een bulk zwavel isotoop metingen zijn gebruikt, sinds de achtereenvolgens gevormde interfingering pyriet generaties worden gekenmerkt door verschillende isotopische composities. Microscale in situ zwavel isotoop analyse is daarom nodig om ons begrip van de werkelijke mineralizing processen10,11,12. Als een veelzijdige techniek voor in situ isotoop analyse vereist SIMS alleen een paar nanogram van monster, die leidde de aanwijzing als niet-destructieve techniek tot. Een primaire ion beam sputters de doelgroep, waardoor de uitstoot van secundaire ionen die vervolgens naar een massaspectrometer voor het meten van13worden vervoerd. In een vroege zwavel in situ beam isotoop analyse toepassing van SIMS, Pimminger et al. met succes de δ34S waarden in galena geanalyseerd met behulp van een 10-30 µm-diameter14. Deze aanpak heeft steeds toegepast op het belichten van isotopische composities van de zwavel in sulfiden, met aanzienlijke verbeteringen in beide metingen nauwkeurigheid en de resolutie11,12,13 , 14 , 15 , 16 , 17 , 18 , 19 , 20. pyrite met verschillende morfologische kenmerken en verschillende zwavel stabiele isotoop patronen van seep en niet-seep omgevingen21,22,23,24heeft gemeld. Echter tot de beste van onze kennis, voorafgaand aan onze recente SIMS studie6, slechts één studie gebruikt de in situ zwavel isotoop analyse van pyriet vanuit seep-omgevingen en grote zwavel isotoop variabiliteit in biogene pyriet25geopenbaard.
In deze studie pasten we SIMS voor het analyseren van de δ34S-waarden van verschillende generaties van authigenic pyriet vanaf de site van een lekkage in de Zuid-Chinese Zee, waardoor voor microscale discriminatie van OSR- en SO4- AOM afkomstige pyriet.

<table><tbody><tr><td>secundaire ionenmassaspectrometrie</td><td>Cameca</td><td>IMS-1280</td><td></td></tr><tr><td>thermische veldemissieverschijnselelektronenmicroscopie</td><td>Quanta</td><td>Quanta 400F</td><td></td></tr><tr><td>elementaire analyzer - isotoopverhoudingmassaspectrometrie</td><td>ThermoFinnigan</td><td>ThermoFinnigan Delta Plus</td><td></td></tr><tr><td>binoculaire microscoop</td><td>elke</td><td>NA</td><td></td></tr><tr><td>reflecterende lichtmicroscoop</td><td>Carl Zeiss</td><td>3519001617</td><td></td></tr><tr><td>polijstmachine</td><td>Struers</td><td>60210535</td><td></td></tr><tr><td>snijmachine</td><td>Struers</td><td>50110202</td><td></td></tr><tr><td>carbon/goud coatmachine</td><td>elke</td><td>NA</td><td></td></tr><tr><td>ethanol</td><td>elke</td><td>NA</td><td></td></tr><tr><td>azijnzuur</td><td>elke</td><td>NA</td><td></td></tr><tr><td>zinkacetaatoplossing (3%)</td><td>elke</td><td>NA</td><td></td></tr><tr><td>HCl-oplossing (25%)</td><td>elke</td><td>NA</td><td></td></tr><tr><td>1 M CrCl2-oplossing</td><td>elke</td><td>NA</td><td></td></tr><tr><td>0,1 M AgNO3-oplossing</td><td>elke</td><td>NA</td><td></td></tr><tr><td>V2O5 poeder</td><td>elke</td><td>NA</td><td></td></tr><tr><td>zuivere stikstof</td><td>elke</td><td>NA</td><td></td></tr><tr><td>spruitstuk</td><td>elke</td><td>NA</td><td></td></tr><tr><td>filter(&lt;0,45 &micro;m)</td><td>elke</td><td>NA</td><td></td></tr><tr><td>tinnen bekers</td><td>elke</td><td>NA</td><td></td></tr><tr><td>kolven met ronde bodem</td><td>elke</td><td>NA</td><td></td></tr><tr><td>epoxy</td><td>Struers</td><td>41000004</td><td></td></tr></tbody></table>

bereiding van authigenic pyriet van methaan-bevattende sedimenten in situ zwavel isotoop analyseren met behulp van sims

Preparation of Authigenic Pyrite from Methane-bearing Sediments for In Situ Sulfur Isotope Analysis Using SIMS

Verschillende zwavel isotoop composities van authigenic pyriet meestal het gevolg zijn van het sulfaat-gedreven anaerobe oxidatie van methaan (SO4- AOM) en organiclastic, sulfaat reductie (OSR) in mariene sedimenten. Het ophelderen van de complexe pyritization is reeks echter een uitdaging vanwege de coëxistentie van verschillende sequentieel gevormde pyriet fasen. Dit manuscript beschrijft een voorbeeldprocedure voorbereiding waarmee het gebruik van secundaire ion massaspectrometrie (SIMS) om in situ δ34S waarden van verschillende generaties van pyriet te verkrijgen. Hierdoor onderzoekers om te beperken hoe zo4- AOM beïnvloedt pyritization in methaan-bevattende sedimenten. SIMS analyse bleek een uiterste bereik in δ34S waarden, variërend van-41.6 tot + 114.8‰, die is veel groter dan het bereik van δ34S waarden, verkregen door de traditionele bulk zwavel isotoop analyse van de dezelfde monsters. Pyriet in het ondiepe sediment bestaat voornamelijk uit 34S-verarmd framboids, vroege diagenetic formatie door OSR suggereren. Dieper in het sediment, meer pyriet treedt op als overgrowths en euhedral kristallen, die veel hogere SIMS δ34S waarden dan de framboids weergeven. Zo'n 34S-verrijkt pyriet is gerelateerd aan verbeterde SO4- AOM op het overgangsgebied van sulfaat-methaan, postdating OSR. Hoge resolutie in situ SIMS zwavel isotoop analyses toestaan voor de wederopbouw van de pyritization processen, die niet kunnen worden opgelost door bulk zwavel isotoop analyse.

Gegevens expressie - Bulk zwavel isotopen:
De bulk zwavel isotoop ratio is uitgedruct in verhouding tot de Wenen Canyon Diablo Pyrrhotiet (V-CDT) standaard, en de analytische precisie is beter dan ±0.3‰. De zwavel isotoop metingen waren gekalibreerd met internationale referentiematerialen: IAEA-S1 (δ34S = - 0.30‰), IAEA-S2 (δ34S = - 21.55‰), IAEA-S3 (δ34S = - 31.4‰), en NBS 127 (δ34S = 20...

Analyses van de zwavel isotopensamenstelling (δ34van S) van pyriet van methaan-bevattende sedimenten hebben meestal gericht op laboratoriummonsters. Hier, pasten we secundaire ion massaspectrometrie voor het analyseren van de δ34S-waarden van verschillende generaties van pyriet te begrijpen van de diagenetic geschiedenis van pyritization.

Bereiding van Authigenic pyriet van methaan-bevattende sedimenten In Situ zwavel isotoop analyseren met behulp van SIMS

Different sulfur isotope compositions of authigenic pyrite typically result from the sulfate-driven anaerobic oxidation of methane (SO4-AOM) and ...

Het algemene doel van deze procedure is om de In Situ zwavel-isotopische samenstellingen van verschillende pyrietgeneraties te analyseren via secundaire ionmassaspectrometrie, om zo de diagenetische geschiedenis van pyritisatie in methaanhoudende sedimenten te begrijpen. Deze methode kan helpen bij het identificeren van de biogeochemische processen die pyritisatie beïnvloeden, zoals organoklastische zwavelreductie en zwavel-gedreven anaerobe oxidatie van methaan, die nu opgelost kunnen worden met een set isotopenanalyzers. Het belangrijkste voordeel van deze techniek is de hoge resolutie en precisie, waardoor we de zwavel-isotopische samenstelling van pyriet op microschaal konden analyseren.Qing Yang, een technicus van het SIMS-laboratorium aan het Guangzhou Institute of Geochemistry, demonstreert de geanalyseerde SIMS-procedure. Begin met het reinigen van het oppervlak van een sedimentkern en verzamel met een mes een reeks monsters over de gehele lengte. Verpak de natte monsters individueel in afsluitbare plastic zakken en label deze met een stift.Wanneer u klaar bent om verder te gaan, brengt u de natte sedimentmonsters over in vooraf gereinigde bekerglazen en plaatst u deze gedurende 24 uur in een oven bij 40 °C om ze te drogen. Verdeel na het drogen de sedimenten in twee aliquoten, één voor het verzamelen van pyrietaggregaten en de andere voor bulkzwavelextractie. Voeg 400 ml gedestilleerd water toe om één aliquot van het sediment gedurende twee uur te weken.Breng de suspensie over in een zeef van 063 millimeter en zeef het sediment met gedestilleerd water zodat alle fijne korrels door de zeef worden gewassen. Verzamel de grove fractie in bekerglazen en droog deze in een oven bij 40 °C gedurende 24 uur. Plaats, zodra ze droog zijn, enkele van de grove sedimentfracties op een objectglas en zet het objectglas onder een binoculair microscoop.Schakel over naar het 20x objectief en identificeer de pyrietaggregaten. Verzamel de geïdentificeerde pyrietaggregaten handmatig met een naald en verpak ze individueel in afsluitbare plastic zakjes. Verpulver een tweede aliquot van het droge sedimentmonster tot een fijn poeder met een agaatmortier voor verdere bulkzwavel-extractie.Bewaar het poeder in plastic zakken met ritssluiting. Selecteer onder een binoculaire microscoop enkele representatieve pyrietbuisjes uit de geselecteerde aggregaten om de morfologische en texturele kenmerken van de pyrietaggregaten te onderzoeken. Plak dubbelzijdige tape op een objectglas en plaats de geselecteerde pyrietbuisjes op de tape.Plaats vervolgens een montagebuis met een diameter van 25 millimeter op het objectglas om alle pyrietaggregaten te bedekken. Meng 10 milliliter epoxyhars met 1,3 milliliter harder bij kamertemperatuur en giet de mengvloeistof in de montagebuis. Plaats daarna het objectglas en de montagebuis in een vacuümkamer.Pomp de lucht uit de kamer totdat de druk in de kamer onder 0,2 bar ligt, zodat alle porieruimtes van de monsters met epoxy zijn gevuld. Verplaats vervolgens het objectglas en de montagebuis uit de kamer en laat de epoxy 12 uur lang uitharden bij kamertemperatuur. Zodra de epoxy is uitgehard, worden de pyrietbuisjes handmatig geslepen op een vaste diamantgaasplaat van negen micrometer totdat de pyrietkorrels zijn blootgelegd.Polijst vervolgens de pyrietkorrels met de hand om een glad en vlak oppervlak te verkrijgen. Observeer de morfologie en de textuur van de pyriet onder een reflectielichtmicroscoop bij een vergroting van 200x met een werkafstand van drie millimeter. Selecteer na de petrografische studie representatieve pyrietaggregaten met gekenmerkte kristalhabitus uit verschillende sedimentmonsters.Plak ze vervolgens op dubbelzijdige tape. Positioneer de monsters vervolgens binnen vijf millimeter van het midden van een 25 millimeter montagehouder en voeg epoxy toe. Nadat de epoxy is uitgehard, wordt de schijf handmatig geslepen op een vaste diamantgaaspad van negen micrometer tot het gewenste niveau, zodat de pyrietkorrels worden blootgesteld.Polijst de epoxy-schijven handmatig om een glad, vlak oppervlak te verkrijgen door opeenvolgend gebruik van diamantpolijstschijven van vijf, drie en één micrometer. Reinig vervolgens het oppervlak van de epoxy-schijf met gedeïoniseerd water, gevolgd door ethanol. Observeer het monster onder een reflecterende lichtmicroscoop bij een vergroting van 200x en een werkafstand van drie millimeter.Voor een grotere vergroting dient het monster met goud te worden gecoat en vervolgens te worden afgebeeld met een elektronenmicroscoop. Voor SIMS-analyse wordt een primaire cesium-ionenbundel gebruikt om de zwavelisotopenverhoudingen van pyriet te meten. Focus de primaire cesium-ionenbundel op een spot van 15 micrometer bij 10 micrometer bij een energie van 10 kilobolts en een stroomsterkte van 2,5 nanoamp.De identificatie van pyrietaggregaten moet groot genoeg zijn om te voorkomen dat optimale pyrogenetische vlakken worden gemist. Bovendien is het raadzaam om een voldoende aantal punten te analyseren om te garanderen dat de in de natuur verkregen isotopen representatief zijn. Gebruik drie axiaal verschoven faraday cups voor de simultane meting van zwavel-32, zwavel-33 en zwavel-34 in multi-collector modus met een breedte van de ingangsspleet van 60 µm en een breedte van de uitgangsspleet van 500 µm op elk van de drie faraday cup-detectoren.Voer de zwavelisotoopanalyses en geautomatiseerde sequenties uit, waarbij elke analyse bestaat uit 30 seconden pre-sputtering, 60 seconden geautomatiseerde centrering van secundaire ionen en 160 seconden data-acquisitie en integratie van het zwavelisotoopsignaal. Analyseer Sonora-pyriet als standaard met regelmatige tussenpozen, elke vijf tot zes monsters. De meeste pyrietaggregaten die met de hand uit het sediment zijn geplukt, zijn zwart van kleur en tubulair van vorm, met een lengte variërend van drie tot acht millimeter en een diameter van 0,2 tot 0,6 millimeter.Deze longitudinale doorsneden van de pyrietbuisjes tonen typische holle interieurs en verschillende wanddiktes. Bij analyse via secundaire ionenmassaspectrometrie blijkt dat de pyriet in ondiepe zones hoofdzakelijk framboïdaal is en verarmd aan zwavel-34. Ondertussen zijn overgroeiingen en euhedrale kristallen, verrijkt met zwavel-34, overvloedig aanwezig in diepere zones.De hoeveelheid chroom-reduceerbaar zwavelgehalte varieert van nul gewichtsprocent tot 0,98 gewichtsprocent in het hier getoonde monster. Onder 50 centimeter onder de zeebodem vertoont het monster geringe schommelingen rond de hoofdwaarde van 0,44 gewichtsprocent. Daarnaast zijn er twee duidelijke pieken aanwezig van 0,98 gewichtsprocent op 490 centimeter onder de zeebodem en 0,78 gewichtsprocent op 590 centimeter onder de zeebodem.De zwavelisotopensamenstelling van drie typen pyriet in de delta-zwavel-34-waarden van chroom-reduceerbaar zwavelgehalte en handgeplukte pyrietaggregaten wordt hier getoond. Het gearceerde gedeelte van de grafiek verwijst naar het gebied dat beïnvloed wordt door de sulfaat-gestuurde anaerobe oxidatie van methaan. De stippellijn scheidt een zone aan de linkerkant, waarvan wordt gesuggereerd dat deze gedomineerd wordt door organoclastische sulfaatreductie, en de zone aan de rechterkant, waarvan wordt gesuggereerd dat deze gedomineerd wordt door de sulfaat-gestuurde anaerobe oxidatie van methaan.Na het bekijken van deze video heeft u een goed inzicht in hoe u orthogene pyriet uit dunne dragende sedimenten kunt prepareren voor institutionele zwavelisotopenanalyse met behulp van SIMS. Volgens deze procedure zijn slechts enkele pyrietmateriaalmonsters nodig voor de zwavelisotopenanalyse en kunt u binnen enkele minuten resultaten verkrijgen, wat veel effectiever is dan de traditionele bulk-zwavelisotopenanalyse. Deze aanpak kan dienen als een gevoelig instrument voor het reconstrueren van de pyriet-evolutievolgordes die zich ontwikkelen tijdens diagenese in moderne mariene sedimenten.Bovendien moet het ook gericht zijn op oude sedimentaire sequenties om de resultaten van verschillende biogeochemische processen op mineraalvorming te bepalen wanneer de gegevens ontbreken.

preparation-authigenic-pyrite-from-methane-bearing-sediments-for-situ

Research

JoVE Journal

Environment

Milieu

Zachte landing van in massa geselecteerde ionen op oppervlakken is een krachtige aanpak voor de zeer gecontroleerde bereiding van nieuwe materialen. In combinatie met de analyse door in situ secundaire ionen massaspectrometrie (SIMS) en infrarood reflectie absorptie spectroscopie (IRRAS), zachte landing biedt ongekende inzichten in de interacties van welbepaalde soorten met oppervlakken.

In Situ SIMS en IR spectroscopie van Well-gedefinieerde oppervlakken die zachte landing van Mass-geselecteerde Ionen

We presenteren een procedure om de metaal-silicaatverdeling van siderofiele elementen te bepalen, met nadruk op technieken die de vorming van metaalinclusies onderdrukken in experimenten voor de edelmetalen. De resultaten van deze experimenten worden gebruikt om het effect van kernvorming op de zeer siderofiele elementsamenstelling van de mantel te demonstreren.

Metal-silicaat Partitioning bij hoge druk en temperatuur: experimentele methoden en een protocol bij Highly onderdrukken Siderophile Element Inbegrepen

Microbiële sulfaatreductie is een proces van groot belang in de milieubiotechnologie. Het succes van de sulfidogene reactoren hangt onder meer af van de microbiële samenstelling van de slib. Hier presenteren we een protocol om sulfidogene slib uit hydrothermale ventilatiesedimenten in een UASB-reactor te ontwikkelen voor doeleinden van reductieve dechlorering.

Ontwikkeling van Sulfidogenic Slib van mariene sedimenten en Trichloorethyleen Vermindering van een Upflow Anaerobic Sludge Blanket Reactor

Dit artikel presenteert een methode voor het kweken van een biofilm voor in situ secundaire ion time-of-flight massaspectrometrie voor toewijzing van de chemische in haar gehydrateerd staat, ingeschakeld door een microfluidic-reactor, systeem voor analyse op de vloeibare vacuüm-Interface. De heer Shewanella oneidensis -1 met groene fluorescentie eiwit werd gebruikt als een model.

In Situ Karakterisatie van Shewanella oneidensis MR1 Biofilms door SALVI en ToF-SIMS

We presenteren een protocol om te vergelijken de status van mineralen in blaasjes uitgebracht door twee menselijk bot cellijnen: hFOB 1.19 en Saos-2. Hun mineralisatie profielen werden geanalyseerd door Alizarine Red-S (S-AR) kleuring, ultraviolet (UV) licht visualisatie, Transmissie Electronenmicroscopie (TEM) beeldvorming en energie dispersieve x-stralen Microanalyse (EDX).

Analyse van mineralen geproduceerd door hFOB 1.19 en Saos-2 cellen met behulp van Transmissie Electronenmicroscopie met energie dispersieve x-stralen Microanalyse

On-site microbiële verrijking of in situ -teelttechnieken kunnen het vergemakkelijken van het isolement van de microbiële taxa moeilijk-aan-cultuur, vooral uit laag-biomassa of geochemically extreme omgevingen. Hier beschrijven we een elektrochemische opstelling zonder gebruik te maken van een externe krachtbron te verrijken van microbiële stammen die kunnen extracellulaire elektronentransport (EET).

Zichzelf staande elektrochemische Set-up te verrijken Anode-respiring bacteriën ter plaatse

Dit protocol beschrijft microbiële experimenten onder verhoogde druk om in situ biomining processen te bestuderen. De experimentele aanpak maakt gebruik van een schommelende hogedruk reactor uitgerust met een goud-Titanium reactiecel met een microbiële cultuur in een zuur, ijzerrijk medium.

Met behulp van flexibele goud-Titanium reactie cellen om druk afhankelijke microbiële activiteit te simuleren in de context van suboppervlakte Biomining

Dit protocol presenteert een gedetailleerde procedure om biologische cryosamples voor synchrotron-gebaseerde röntgenabsorptiespectroscopie-experimenten voor te bereiden. We beschrijven alle stappen die nodig zijn om de monstervoorbereiding en cryopreservatie te optimaliseren met voorbeelden van het protocol met kanker- en fytoplanktoncellen. Deze methode biedt een universele standaard voor cryo-voorbereiding van monsters.

Biologische monsters voorbereiding voor soortvorming bij cryogene temperatuur met behulp van hoge-resolutie röntgenabsorptiespectroscopie

Het doel van dit protocol is om gesimuleerde hydrothermale schoorstenen te vormen via chemische tuininjectie-experimenten en een thermische gradiënt over het anorganische neerslagmembraan te introduceren, met behulp van een 3D-printbare condensor die kan worden gereproduceerd voor educatieve doeleinden.

Simulatie van vroege hydrothermale schoorstenen in een thermische gradiëntomgeving

We beschrijven een protocol om intacte wortels en de omliggende rhizosfeergrond uit wetlandomgevingen te bemonsteren, te behouden en te doorsnijden met rijst(Oryza sativa L.) als modelsoort. Eenmaal bewaard, kan het monster worden geanalyseerd met behulp van elementaire beeldvormingstechnieken, zoals synchrotron x-ray fluorescentie (XRF) chemische speciatie beeldvorming.

Een methode om wetlandwortels en rhizosfeer te behouden voor elementaire beeldvorming

Tijdens de sanering van grondwater in situ worden veel belangrijke reactieve mineralen gevormd; Conventionele boorkernmethoden vormen echter vaak uitdagingen bij het verzamelen van deze mineralen. Dit artikel biedt technieken voor het gebruik van de Min-Trap, een innovatief passief bemonsteringsapparaat, om effectief reactieve mineralen uit conventionele monitoringsputten te verzamelen en te meten.

Inzet en terugwinning van minerale monsterapparatuur

Leer hoe je authigenische pyriet uit methaanhoudende sedimenten bereidt voor in situ zwavel-isotoopanalyse met SIMS. Deze methode onthult diagenetische processen en biogeochemische cycli op microschaal.

Bereiding van Authigenic pyriet van methaan-bevattende sedimenten In Situ zwavel isotoop analyseren met behulp van SIMS

Meer video's verkennen