Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove

Environment

إعداد البايرايت أوثيجينيك من الرواسب الحاملة لغاز الميثان للنظائر في الموقع الكبريت في تحليل استخدام سيمز

doi: 10.3791/55970 Published: August 31, 2017

Summary

وقد ركزت التحليلات تكوين الكبريت النظائر المشعة (δ34S) من البايرايت من الرواسب الحاملة لغاز الميثان عادة العينات المجمعة. هنا، علينا تطبيق مطيافية أيون الثانوي الشامل لتحليل القيم δ34S شتى البايرايت الأجيال لفهم تاريخ دياجينيتيك بيريتيزيشن.

Abstract

التراكيب النظائر الكبريت المختلفة من البايرايت أوثيجينيك عادة ينتج عن الأكسدة اللاهوائية يحركها كبريتات الميثان (هكذا4-أوم) وأورجانيكلاستيك كبريتات الحد (OSR) في الرواسب البحرية. انهيار بيريتيزيشن معقدة تسلسل غير تحديا بسبب تعايش مختلف البايرايت تسلسلياً شكلت مراحل. ويصف هذه المخطوطة نموذج إعداد إجراء يسمح باستخدام مطيافية الشامل (سيمز) أيون الثانوية للحصول على في الموقع δ34S قيم شتى البايرايت الأجيال. وهذا يسمح للباحثين لتقييد كيفية ذلك4-أوم بيريتيزيشن يؤثر في الرواسب الحاملة لغاز الميثان. وكشف تحليل سيمز مجموعة متطرفة في δ34S القيم، التي تمتد من-41.6 إلى + 114.8‰، التي أوسع بكثير من نطاق القيم34S δ التي حصل عليها تحليل النظائر الكبريت عينات نفس الجملة التقليدية. بيريت في الرواسب الضحلة يتكون أساسا من 34فرامبويدس المنضب S، مما يشير إلى بداية تشكيل دياجينيتيك من OSR. أعمق في الرواسب، يحدث البايرايت أكثر فيرغرووثس وبلورات يوهيدرال، مما عرض الكثير القيم34S سيمز δ أعلى مما فرامبويدس. مثل البايرايت أثري S 34يرتبط بتعزيز ذلك4-أوم في منطقة الانتقال كبريتات-الميثان، لاحق OSR. الاستبانة في الموقع سيمز الكبريت النظائر تحاليل تسمح بإعادة بناء العمليات بيريتيزيشن، التي لا يمكن حلها بتحليل النظائر الكبريت الأكبر.

Introduction

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

انبعاثات الميثان من الرواسب شائعة على امتداد الحواف القارية1،2. ومع ذلك، معظم الميثان في مناطق التسرب انتشارية تتأكسد على حساب كبريتات داخل الترسبات، عملية تعرف بذلك4-أوم (المعادلة 1)3،4. إنتاج كبريتيد خلال هذه العملية عادة نتائج في هطول الأمطار البايرايت. أيضا، يدفع OSR أيضا تشكيل البايرايت عن طريق الإفراج عن كبريتيد (المعادلة 2)5.

CH4 حتى42 – ← HS + HCO3 + ح2س (1)

2CH حتى42 – ← ح2ق +2س +32HCO (2)

قد تم العثور على أن كبريتيد أوثيجينيك في كبريتات-الميثان انتقال المنطقة (سمتز) يكشف δ عالية34S القيم، الذي اقترح أن يكون سبب ذلك المحسن4-أوم في مناطق التسرب6،7، 8. على النقيض من ذلك، يعرض البايرايت الناجمة عن OSR عادة انخفاض قيم34S δ9. بيد أنه يمثل تحديا لتعريف أجيال البايرايت المختلفة الناجمة عن هذه العمليات (أي، OSR وهكذا4-أوم) إلا إذا كان يتم استخدام قياس نظائر كبريت الأكبر، منذ تشكيل تباعا إينتيرفينجيرينج الأجيال البايرايت تتميز بتركيبة النظائر المشعة المختلفة. ولذلك، مطلوب تحليل النظائر المشعة في الموقع microscale الكبريت لتحسين فهمنا للفعلية مينيراليزينج العمليات10،،من1112. كتقنية متعددة الاستخدامات لتحليل النظائر المشعة في الموقع ، يتطلب سيمز فقط بضعة نانوجرام من عينة، والذي آثار تعيينه كأسلوب غير تدميري. سبوتيرس شعاع أيون الأولية المستهدفة، مما تسبب في انبعاث أيونات الثانوية التي يتم نقلها لاحقاً إلى مطياف شامل لقياس13. في أوائل في الموقع كبريت شعاع تحليل النظائر تطبيق سيمز، بيمينجير et al. بنجاح تحليل القيم34S δ في galena باستخدام 10-30 ميكرومتر-قطرها14. هذا النهج قد طبق متزايدة على سليكية التراكيب الكبريت النظائر في [سولفيد]، مع إدخال تحسينات هامة في كل قياس الدقة والقرار11،،من1213 , 14 , 15 , 16 , 17 , 18 , 19 , 20-أبلغ البايرايت مع مختلف السمات سمات وأنماط النظائر المستقرة الكبريت متميزة من الثقوب والبيئات غير الثقوب21،22،،من2324. بيد لأفضل لمعرفتنا، قبل أعمالنا الأخيرة سيمز الدراسة6، دراسة واحدة فقط استخدمت في الموقع الكبريت تحليل النظائر المشعة من البايرايت من بيئات الثقوب وكشف الكبريت الكبيرة النظائر تقلب في بيريت البيوجينية25.

في هذه الدراسة، طبقنا سيمز لتحليل قيم الأجيال المختلفة من البايرايت أوثيجينيك من موقع تسرب في بحر الصين الجنوبي، مما يسمح للتمييز microscale OSR-وهكذا4-أوم-مشتقة البايرايت34S δ.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

1-"جمع عينات" من "الرواسب الأساسية"

ملاحظة: لب HS148 تم الحصول عليها من موقع بالقرب من هيدرات الغاز حفر المنطقة في منطقة شينو، بحر الصين الجنوبي، وأثناء رحلة لحضور القمر هاييانغ R/V في عام 2006.

  1. قص لب المكبس (هنا، HS148) إلى أقسام على فترات من 0.7 متر من الأعلى إلى الأسفل (على متن السفينة) ونقل المقاطع إلى غرفة باردة (4 درجة مئوية) لتخزين بعد استرجاع.
  2. نقل
  3. الأقسام الأساسية إلى غرفة باردة (4 درجة مئوية) في مختبر البرية للتخزين بعد الرحلة. أخذ المقاطع خارج الغرفة الباردة واستخدام منشار لقطع منها إلى نصفين طوليا.
  4. تنظيف سطح الرواسب وجمع مجموعة من عينات الرواسب (15 سم في الطول؛ 1/4 للب الرواسب) عبر طول باستخدام سكين. حزمة العينات الرطب على حدة في أكياس بلاستيكية انغلق وتسميتها باستخدام علامة.
  5. وضع عينات الترسبات الرطبة (~ 30 ز) في قنينة قبل تنظيفها وتجفيفها عند 40 درجة مئوية في فرن تجفيف ح 24. بعد التجفيف، فصل الرواسب إلى مختبرين اثنين: واحد من أجل جمع المجاميع البايرايت (أي، البايرايت أوثيجينيك)، وأخرى لاستخراج الكبريت الأكبر (راجع الخطوة 3)-
  6. وضع قاسمة واحد من الرواسب الجافة في قنينة وإضافة الماء لتليين الرواسب ل 2 حاء نقل الطين (بما في ذلك الرواسب والمياه في الكأس) المقطر إلى غربال 0.063 ملم غسلها بماء مقطر.
    1. نخل الرواسب مع الماء المقطر حيث أن الجميع بخير الحبوب (< 0.063 مم) يتم غسلها من خلال. جمع الكسر الخشنة (مثل الحبوب الكوارتز، قذائف الوقود الأحفوري والمعادن أوثيجينيك) في قنينة وتجفيفها عند 40 درجة مئوية في فرن تجفيف ل 24 h.
  7. وضع بعض الكسور الجزء الخشن على شريحة زجاجية تحت مجهر (20 X التكبير). تحديد المجاميع البايرايت من الكسر الخشنة. Handpick هذه المجاميع البايرايت استخدام إبرة وحزمة لهم فردياً في أكياس بلاستيكية انغلق.
    ملاحظة: معظم المجاميع البايرايت سوداء اللون وانبوبي الشكل.
  8. يطحنون قاسمة ثانية من عينات الرواسب الجافة إلى مسحوق ناعم (< مم 0.074) استخدام قذيفة هاون من عيار عقيق لجل الكبريت استخراج مزيد (راجع الخطوة 3)-

2. المراقبة من "متغير مورفولوجيس"

  1. حدد بعض البايرايت الممثل أنابيب من المجاميع البايرايت اختارته تحت مجهر (20 X التكبير) لإعداد القسم سميكة لدراسة الخصائص المورفولوجية والتكوينية ميزات المجاميع البايرايت.
  2. عصا الوجهين الشريط على شريحة، ووضع الأنابيب البايرايت المحدد على الشريط. وضع أنبوب متصاعدة (25 مم في القطر) على الشريحة لتغطية جميع البايرايت المجاميع. مل 10 مزيج من الإيبوكسي الراتنج مع 1.3 مل مقوى في درجة حرارة الغرفة وصب خلط السائل في الأنبوب المتصاعدة.
    1. مكان الشريحة والتركيب أنبوب في فراغ غرفة. مضخة الهواء خارج قاعة حتى يصل الضغط في الدائرة أدناه 0.2 بار، حيث أن جميع المسافات المسام من العينات التي تمتلئ الإيبوكسي. نقل الشريحة وتركيب أنبوب خارج الدائرة واسمحوا الإيبوكسي علاج في درجة حرارة الغرفة ل 12 h.
    2. بعد وقد شُفي الإيبوكسي، اليد طحن البايرايت أنابيب على الماس 9-ميكرومتر ثابتة، مش وسادة حتى تتعرض الحبوب بيريت. اليد-البولندية البايرايت الحبوب لإنتاج سطح ناعمة ومسطحة، باستخدام 5-3-والماس 1 ميكرومتر تباعا.
  3. مراقبة مورفولوجية والنسيج من البايرايت تحت مجهر ضوء المنعكس في 200 X التكبير، مع مسافة عمل ~ 3 مم-
  4. إجراء تكوين المراقبة تحت مجهر ضوء المنعكس 6
  5. وثم معطف الفروع سميكة مع طبقة 25 نانومتر من الكربون. دراسة خصائصها المورفولوجية والتكوينية باستخدام مجهر إلكترون مسح حراري ميدان انبعاثات مع تصوير الثانوية إلكترون والكترون المستطار وسائط 6 ، 19-
    ملاحظة: تم تنفيذ هذه الخطوة في كلية علوم الأرض والهندسة الجيولوجية في جامعة سون يأت-صن.

3. معظم "التحليلات النظائر الكبريت"

ملاحظة: تم استخراج الكبريت الكلي (كبريتيد) كبريتيد الهيدروجين عن طريق استخراج متسلسلة الكيميائية الرطب 26 ، 27 في معهد für الشعبة und Paläontologie، Westfälische ليم-جامعة مونستر-

  1. ز 4 مكان العينة المجففة مسحوق أو 10 مغ من البايرايت المجاميع كل قارورة في قوارير أسفل الجولة وإضافة 10 مل إيثانول في كل قارورة كعامل حفاز.
    1. الزنك تحضير الحل حمض الخليك خلات (3 في المائة) في قارورة زجاج 500 مل إلى اعتراض كبريتيد الهيدروجين. قم بتوصيل قارورة تحتوي على خلات الزنك قارورة تحتوي على عينة. تحقق من اتصالات قوارير وتدفق النيتروجين في قوارير لإزالة الهواء.
  2. حقن 20 مل من محلول HCl (25 في المائة) في قوارير الجولة لأسفل باستخدام المحاقن لتحرير الأحماض المتطايرة (مونو) [سولفيد] (AVS) من العينة؛ وتسمح العينات للرد على ح 1 في درجة حرارة الغرفة-
    ملاحظة: هنا، كشف التحليل أن لا الهلال كان حاضرا في العينات المدروسة.
  3. حقن 30 مل م 1 كركل 2 حل في قوارير الجولة لأسفل عند اكتمال الرد أعلاه؛ وتسمح العينات للرد على ح 2 في 85 ° C.
    ملاحظة: الكبريت تختزل الكروم (CRS، البايرايت) يقلل إلى كبريتيد الهيدروجين (H 2 S) بعد أن رد الفعل ورواسب كبريتيد الزنك في فخ خلات الزنك.
  4. نقل كافة الحلول كبريتيد الزنك التي تحتوي على رواسب للأكواب وتحويل رواسب كبريتيد الزنك إلى كبريتيد الفضة (Ag 2 S) عن طريق إضافة حل 3 إنيو م 0.1 إلى قنينة. مكان الأكواب على لوحة التدفئة والحرارة منها إلى 90 درجة مئوية حيث أن يتخثر Ag نشرها ناعما 2 S أفضل.
    1. جمع رواسب Ag 2 S عن طريق الترشيح (< 0.45 ميكرومتر) بعد الحل يبرد إلى درجة حرارة الغرف والجاف فيلتراتي بين عشية وضحاها في 40 درجة مئوية.
  5. تزن 200 ميكروغرام Ag 2 S يعجل ومزجها مع مبلغ مساو من الخامس 2 س 5 في أكواب القصدير. يكون تكوين الكبريت حلل في ذلك الجزيئات 2 عن طريق الاحتراق باستخدام مطياف كتلة متصلاً محلل عنصري (EA-IRMS) 6-
    ملاحظة: الخطوة أعلاه قد أنجز في معهد für الشعبة und Paläontologie، Westfälische ليم-جامعة مونستر-

4. في الموقع تحليل سيمز

  1. حدد الممثل pyrite المجاميع مع عادات تتسم كريستال (مثلاً، فرامبويدس، أوفيرجرووس، وبلورات يوهيدرال) من عينات الرواسب المختلفة بعد دراسة تكوين. عصا المجاميع البايرايت المحدد وقطعة من البايرايت سونورا القياسية للشريط على الوجهين. العفن لهم داخل 5 مم مركز جبل الإيبوكسي 25-مم.
    ملاحظة: عملية إنتاج القرص الإيبوكسي هي نفسها كما في الخطوة 2، 2.
    1. بعد الإيبوكسي له الشفاء، اليد طحن القرص على شبكة الماس ثابتة 9-ميكرومتر لوح إلى المستوى المطلوب حتى بيريت أن تتعرض الحبوب. اليد-البولندية أقراص الإيبوكسي لإنتاج سطح مسطح، على نحو سلس، تباعا باستخدام 5-3-والماس 1 ميكرومتر، المطلوب لتحليل نسبة النظائر عالية الدقة من سيمز 28-
  2. تنظيف سطح القرص الإيبوكسي مع الإيثانول والمياه. ضع القرص الإيبوكسي في جهاز طلاء الذهب ومعطف المقاطع السطحية جافة مع طبقة 25-شمال البحر الأبيض المتوسط من الذهب.
    1. مراقبة العينة مرة أخرى تحت مجهر الإلكتروني المسح مبلغ 000 1 X التكبير، مع مسافة عمل عيار 9 ملم، لتحديد البقع التي تتميز بعادات كريستال مختلفة (مثلاً، فرامبويدس، أوفيرجرووس، وبلورات يوهيدرال) سيمز تحليل-
      ملاحظة: تم تطبيق القرار السامي المكانية سيمز الكبريت تحليل النظائر لتكشف عن تباين أنواع مختلفة من البايرايت النظائر الكبريت.
  3. "سيمز إجراء" تحليل 15 ، 16-
    ملاحظة: يتم تنفيذ في مختبر سيمز من "معهد قوانغتشو للكيمياء الجيولوجية"، الأكاديمية الصينية للعلوم. شعاع أيون الابتدائية
    1. استخدام Cs + لقياس نسب النظائر الكبريت (34 S/32 S) من البايرايت. تركز شعاع أيون الابتدائية Cs + على ميكرومتر 15 × 10 ميكرون بقعة في طاقة 10 كيلو فولت، مع التيار 2.5-نا. استخدام ثلاث كؤوس فاراداي-محور لقياس متزامنة 32 ثانية و 33 S 34 S في وضع مجمع متعدد، مع مدخل شق عرض 60 ميكرومتر وخروج شق عرض 500 ميكرومتر في كل من كأس فاراداي ثلاثة كاشفات.
  4. الاضطلاع بتحليلات النظائر الكبريت في تسلسل الآلي، مع تحليل كل يتألف من 30 ثانية من قبل اﻷخرق، 60 s لايون الثانوية الآلي s التوسيط، و 160 من اقتناء والكبريت النظائر إشارة تكامل البيانات (دورات 40 × 4 ق). فترات
    1. البايرايت "سونورا تحليل" كمعيار في العادي، وكل تحليل عينة 5-6-
      ملاحظة: انظر تشن et al. 19 أساليب تحليلية أكثر تفصيلاً ومعلمات الصك.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

بيانات التعبير-نظائر الكبريت الأكبر:

يتم التعبير عن نسبة النظائر الكبريت الأكبر بالنسبة "فيينا كانيون ديابلو ترويليتي" (الخامس-التوقيت النهاري الوسطى) القياسية، والدقة التحليلية أفضل من ±0.3‰. تم معايرة قياسات النظائر الكبريت مع المواد المرجعية الدولية: الوكالة-S1 (δ34S =-0.30‰)، الوكالة-S2 (δ34S =-21.55‰)، الوكالة-S3 (δ34S =-31.4‰)، و 127 من صافي المرتب الأساسي (δ34S = 20.30‰).
Equation

بيانات التعبير-نظائر الكبريت سيمز:

قياس نسب 34S/S32من تحليلات سيمز تطبيع استخدام المعيار الخامس-التوقيت النهاري الوسطى وتحسب كقيم34S δ "الخام" بعد تدوين دلتا القياسية:
Equation

عامل التصحيح (α) التحيز الآلي لقيم القياسات البايرايت34S δ حسبت باستخدام قيم δ34Sالخام التحليلات بين أقواس سونورا البايرايت1734S = + 1.61‰)، كما وفيما يلي:
Equation

يتم معايرة قيم العينات34S δ مع القيم34S δ المقاسة وعامل التصحيح (α)، على النحو التالي:
Equation

النتائج:

معظم المجاميع البايرايت اختارهم من الرواسب سوداء اللون وانبوبي الشكل، تتراوح بين 3 إلى 8 ملم في الطول و 0.2 إلى 0.6 مم في القطر (الشكل 1). مجاميع البايرايت تتكون أساسا من ثلاثة أنواع من البايرايت، مع مورفولوجيس مختلفة: (1) فرامبويدس، (2) فرط الطبقات المحيطة فرامبويدال النوى، وبلورات (3) يوهيدرال. في الرواسب الضحلة فوق عمق كمبسف 483، البايرايت معظم يحدث فرامبويدس، بينما تصبح طبقات فرط وبلورات يوهيدرال وفيرة في أعماق أكبر، مما يعكس تغيير عادات كريستال البايرايت مع العمق (الشكل 2).

CRS مجموع المحتوى تتراوح 0.0 wt.% 0.98 wt.% (ن = 29). أدناه 50 كمبسف، فإنه يسلك تقلبات طفيفة حول القيمة الوسطية (0.44 wt.%) واثنين من قمم متميزة wt.% 0.98 في كمبسف 490 و wt.% 0.78 في كمبسف 5906 (الجدول 1 و الشكل 3 ألف). Δ34SCRS القيم تقع بين-40.5 و + 41.0‰ (n = 28)، وقيم δ34Spy اختارهم البايرايت وتتراوح-37.6 إلى + 52.7‰ (n = 28)6 (الشكل 3B). أعلاه كمبسف 483، عرض كلا δ34SCRS δ34Spy قيم واتجاه مماثل، مما يعكس زيادة خطية تقريبا مع العمق. إلى أسفل، مجموعتين تختلف القيمCRS 34S δ هي لاحظ كذلك، واحدة تعكس استنفاد ملحوظة 34S، مع القيم بين-34 و-27‰، ومجموعة ثانية مع δ عالية34SCRS القيم، بدءاً من-8 إلى + 41‰. وفي المقابل، يحمل جميع البايرايت اختارهم المجاميع حصرا δ إيجابية34S قيم (> + 20‰)، كشف الإثراء 34S مقارنة بمجموع كبريتيد الكبريت (حتى 75‰) (الشكل 3B).

عرض المجاميع البايرايت من موقع HS148 مختلفاً للغاية في الموقع δ34S القيم، بين-41.6 و + 114.8‰ (n = 81)، مما يعكس مجموعة شاملة من 156.4‰6 (الجدول 2 و الشكل 3). وتكشف هذه البيانات سيمز مشابهة أسفل الاتجاه الأساسية، مثل القيم34S δ CRS والمجاميع البايرايت. هي مدرجة في المجاميع CRS والبايرايت ويشار إلى المجمع البايرايت أدناه. أعلاه كمبسف 500، تعكس القيم34S δ البايرايت في الموقع وجل استنفاد 34S (منخفضة-41.6‰). مع زيادة العمق (أقل من 500 كمبسف)، تكشف القيم34S δ سيمز تخصيب المدقع 34S (تصل إلى + 114.8‰)، بينما أعلى قيمة34S δ السائبة البايرايت الروافد فقط + 52.7‰. وعلاوة على ذلك، جميع فيرغرووثس وبلورات يوهيدرال إظهار δ أعلى القيم34S من البايرايت السائبة، بينما معظم فرامبويدس عرض أقل δ34S قيم. وكشف القيم34S δ في أنواع مختلفة من البايرايت تقلب أكثر من 100 ‰ في أنابيب مفرد-البايرايت.

Figure 1
رقم 1. مورفولوجيس نموذجية من البايرايت أوثيجينيك. (أ) البايرايت أنابيب مختلفة الأحجام، مأخوذة من الرواسب. (ب) -البايرايت الأنابيب؛ صورة مجهرية ووزارة شؤون المرأة. (C و D) المقاطع العرضية الطولية من أنابيب البايرايت، مع الداخلية جوفاء وسمك الجدار مختلفة؛ صور تعكس الضوء. وقد تم تعديل هذا الرقم من لين et al. 6- الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

Figure 2
رقم 2. الكبريت التكوين النظائري في المجاميع البايرايت. تم تحليل القيم34S δ في الألف مقابل الخامس-التوقيت النهاري الوسطى بالثانوية أيون الطيف الكتلي؛ مواقع بقعة المقابلة يرد على photomicrographs ينعكس الضوء (انظر الدوائر الحمراء). (أ-د) مجاميع البايرايت نموذجي، من الضحلة إلى عمق الرواسب. معظم البايرايت في (A) فرامبويدال والنضوب في 34ثانية، بينما فيرغرووثس وبلورات يوهيدرال أثري في 34S وفيرة في (ب-د). الجدول المنصوص عليه في (د) هو نفسه بالنسبة لجميع ميكروجرافس. وقد تم تعديل هذا الرقم من لين et al. 6. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

Figure 3
الشكل 3. المحتوى والكبريت التراكيب النظائر كبريتيد المعادن في الموقع HS148. (أ) محتوى المؤسسة؛ (ب) القيم34S δ سيمز من ثلاثة أنواع من القيم34S البايرايت و δ CRS والمجاميع البايرايت اختارهم. خط متقطع يفصل منطقة إلى اليسار، واقترح أن تسيطر OSR، واقترح إنشاء منطقة بالحق، يهيمن عليها ذلك4-أوم. المنطقة المظللة تشير إلى المنطقة المتضررة من ذلك4-أوم. وقد تم تعديل هذا الرقم من لين et al. 6- الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

العمق (كمبسف) CRS (wt.%) Δ34SCRS (‰ الخامس التوقيت النهاري الوسطى) Δ34Sالبايرايت (‰ الخامس-التوقيت النهاري الوسطى)
0-20 0 - -
35-50 0.15 -40.5 -
65-80 0.48 -39.3 -37.6
95-113 0.39 -39.4 -
113-133 - - -
133-148 0.41 -37.3 -
148-163 0.46 -36.5 -
163-178 - - -35.2
183-203 0.47 -35.6 -29.4
218-233 0.56 -33.9 -
253-273 - - -
273-288 0.49 -33.2 -
288-303 - - -32
303-318 0.5 -33.2 -
323-343 - - -24.5
343-358 0.44 -31.8 -
358-373 0.6 -29.7 -22.2
393-413 - - -
413-428 0.51 -23.9 -14.2
428-443 0.63 -21.5 -11.3
443-458 0.41 -22.5 -18.9
463-483 0.56 -20.4 من-15.2
483-498 0.98 2.2 30.4
498-513 0.4 -2.6 36.4
513-528 0.49 9.5 25.2
533-553 0.37 -30.7 -
553-568 0.24 -33.2 38.7
568-583 0.47 -2.1 38.6
583-598 0.78 41 52.7
603-623 0.21 -34.1 -
623-638 0.38 -26.9 35.6
638-653 0.43 -8.3 -
653-668 0.27 -29.1 -
683-698 0.3 -30.2 44.9
699-719 0.27 -28 -

الجدول 1. محتوى التكوين النظائري CRS والكبريت. المحتوى لتشكيل النظائر CRS والكبريت CRS والعينات المجمعة، اختارهم من البايرايت في موقع HS1486.

العمق (كمبسف) Δ34S (‰ الخامس التوقيت النهاري الوسطى) 2SD نوع بيريت
113-133 -35.9 0.1 و
113-133 -37.4 0.1 و + O
113-133 -36 0.13 و
113-133 -37.3 0.07 و + O
113-133 -36.6 0.11 و
113-133 -35.9 0.11 و
113-133 -36.8 0.1 و
113-133 -37.7 0.13 و
113-133 -36.1 0.02 و + O
113-133 -35.9 0.11 و
113-133 -36 0.1 و + O
113-133 -35.8 0.12 و
253-273 -39.4 0.12 و
253-273 -40.6 0.03 و + O
253-273 -33.6 0.09 و
253-273 -40.1 0.14 و
253-273 -32.7 0.17 و + O
253-273 -33 0.08 و + O
253-273 -36.9 0.08 و
443-458 -33 0.11 و
443-458 -34.8 0.1 و
443-458 -41.6 0.05 و
443-458 -34.8 0.15 و
443-458 -11.9 0.25 و + O
443-458 -29.5 0.05 و
443-458 -13.8 0.23 و + O
498-513 38.6 0.35 و
498-513 98.6 0.26 O
498-513 67.5 0.09 و
498-513 99.6 0.15 O
498-513 93.6 0.25 O
498-513 95.5 0.02 O
49
8-513 49.6 0.19 و 498-513 100.8 0.06 O 498-513 61.7 0.08 و 498-513 73.6 0.2 O 568-583 110.2 0.04 ه 568-583 90 0.19 ه 568-583 97.1 0.27 ه 568-583 75.1 0.2 ه 568-583 -27.7 0.07 و 568-583 42.8 0.23 O 568-583 103.3 0.16 ه 568-583 13.3 بوصة 0.32 و 568-583 -15.5 0.18 و 568-583 -40.5 0.02 و 568-583 20.3 0.15 و 568-583 -18.4 0.06 و 568-583 16.5 0.1 و 568-583 14.5 0.18 و 583-598 107.4 0.16 O 583-598 26.8 0.17 و 583-598 100.6 0.14 O 583-598 95.8 0.14 O 583-598 90.9 0.02 O 583-598 85.2 0.46 و + O 583-598 79.2 0.07 و + O 583-598 103.8 0.3 O 583-598 53.3 0.26 و 583-598 48.9 0.15 و 583-598 114.8 0.32 ه 583-598 109.9 0.45 O 583-598 72.9 0.23 و + O 583-598 11.6 0.1 و 583-598 19.2 0.3 و 583-598 49.1 0.18 و + O 583-598 26.4 0.45 و 583-598 110.3 0.4 O 623-638 66.9 0.23 و + O 623-638 80.3 0.03 و + O 623-638 55.3 0.24 و + O 623-638 14.9 0.24 و 623-638 33.5 0.12 و 623-638 62.8 0.04 و + O 623-638 60.5 0.29 و + O 623-638 -31.4 0.04 و 623-638 -33.7 0.03 و 623-638 -20.6 0.05 و 623-638 -15.9 0.03 و 623-638 -31.5 0.12 و 623-638 -33.2 0.12 و عدم اليقين بالنسبة δ34S هو 2SD (الانحراف المعياري).

الجدول 2- في الموقع الكبريت التكوين النظائري لأنواع مختلفة من البايرايت. في الوضع الطبيعي الكبريت التكوين النظائري لأنواع مختلفة من البايرايت، تحليلها بواسطة الثانوية أيون الطيف الكتلي في الموقع HS148. F = فرامبويد، س = فرط، ه = كريستال يوهيدرال، و + O = خليط من فرامبويد وفرط6.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

تحليل النظائر الكبريت البايرايت نهجاً مفيداً ويمكن أن تساعد في تحديد العمليات الكيميائية الأرضية الأحيائية التي تؤثر على بيريتيزيشن. بيد إذا تم تطبيق تحليل النظائر الكبريت السائبة، تواقيع النظائر الكبريت التي يتم الحصول عليها عادة تمثل إشارات مختلطة، كما المجاميع البايرايت الرسوبية تتكون عادة من عدة، عن كثب إينتيرفينجيرينج الأجيال. نقدم هنا، أسلوب (أي سيمز التحليل) لتحليل في الموقع الكبريت التراكيب النظائر شتى البايرايت الأجيال في الصغر. وتشمل الخطوات الحاسمة ضمن هذا البروتوكول: (1) التحديد الأجيال البايرايت تتسم جيدا من أعماق الرواسب المختلفة (مثل الحبوب فرامبويدس وفيرغرووثس ويوهيدرال)؛ (2) تحديد البايرايت مجاميع كبيرة بما يكفي (> 20 ميكرومتر) لتحليل سيمز، لتجنب الخلط بين مختلف مراحل باراجينيتيك؛ و (3) تحليل عدد كاف من النقاط (أي، على الأقل من 10 بقع كل عينة، إذا كان ذلك ممكناً)، لضمان الممثل، التي تعكس الظروف البيئية أثناء تشكيل البايرايت أنماط النظائر التي تم الحصول عليها.

في هذه الدراسة، طبقنا سيمز لتحليل في الموقع δ34S قيم شتى البايرايت الأجيال مع مورفولوجيس المختلفة، بما في ذلك فرامبويدس، فيرغرووثس، والحبوب يوهيدرال. وباﻹضافة إلى ذلك، قيم34S δ السائبة CRS مجموع والمجاميع البايرايت اختارهم (> 0.063 مم) في الرواسب حددت أيضا للمقارنة. فمن الواضح أن القيم34S δ سيمز يغطي طائفة أوسع من ذلك بكثير (من-41.6 إلى + 114.8‰) من تلك من البايرايت السائبة. من تحليل سيمز، اتضح أن 34المنضب S فرامبويدس وفيرة خاصة في الرسوبيات ضحلة (أي، أعلاه كمبسف 483)، التي يتم تسجيلها أيضا باستنزاف 34S البايرايت الأكبر. أنماط النظائر الكبريت هذه تشير إلى أن OSR عملية دياجينيتيك المهيمنة في الرسوبيات ضحلة في دراسة المجال6،9.

مع تزايد العمق (أي، أدناه كمبسف 483)، أثمر في الموقع ومعظم التحليلات البايرايت δ عالية القيم34ق، بما في ذلك قيم34S δ سيمز عالية للغاية (كارتفاع + 114.8‰). فمن المثير للاهتمام أن نلاحظ أنه يمكن تحديد بعض المناطق الفردية، مع زيادة متزامن CRS المحتوى و δ34SCRS القيمة، في جميع أنحاء عمود الرواسب (انظر الأسهم في الشكل 3). وتعزى هذه زيادة متزامنة إلى تشكيل تدريجيا ' 34' S أثري كبريتيد الهيدروجين أثناء ذلك4-أوم8،،من6باليو-سمتز23. وعلاوة على ذلك، فيما يلي كمبسف 483، قيم34S δ سيمز فيرغرووثس شعاعي وبلورات يوهيدرال دائماً أعلى من تلك التي فرامبويدس. هو أفضل تفسير الزيادة في قيم δ34S على طول العيانية من فرامبويدال الأساسية لفرط الطبقات وبلورات يوهيدرال ضمن المجاميع البايرايت الفردية النمو اللاحقة في وقت لاحق البايرايت الأجيال المستمدة من ذلك4 --أوم على فرامبويدس الأولية المستمدة من OSR في الأعماق الضحلة6. مثل تقلبات كبيرة في قيم الأجيال المختلفة البايرايت34S δ يكشف تاريخ دياجينيتيك معقدة من بيريتيزيشن، التي لا يمكن حلها بتحليل النظائر الكبريت السائبة التقليدية.

سيمز أسلوب متعدد الاستخدامات لتحليل النظائر المشعة في الموقع ، ولكن لا تزال بعض عوامل تحد من تطبيقها على نطاق أوسع. على سبيل المثال، فإنه يمثل تحديا، لم يكن من المستحيل، أن تطبق سيمز للمعادن التي يبلغ قطرها كريستال أصغر من القرار المكانية لهذا الأسلوب (~ 10 ميكرومتر)15،16. أيضا، يمكن فقط استخدام سيمز لتحليل النظائر تشكيل المعادن إذا مقابلة معدنية قياسية (المعدنية نفسها مع تركيبة النظائر المشعة معروفة) هو متاح14،15.

في دراستنا البايرايت أوثيجينيك من الرواسب الحاملة لغاز الميثان، القرار السامي المكانية تحليل سيمز أثبتت قدرتها على التمييز بين آثار OSR وهكذا4-أوم في بيريتيزيشن. ويمكن هذا النهج التحليلي بمثابة أداة حساسة لإعادة بناء التسلسل بيريتيزيشن التي وضعت أثناء تصلد في الرواسب البحرية. التطبيقات المستقبلية لهذا البروتوكول يجب أن تستهدف أيضا المتتاليات الرسوبية القديمة، تهدف إلى حل آثار العمليات الكيميائية الأرضية الأحيائية المختلفة على تشكيل المعادن عندما توجد بيانات المياه المسامية.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

الكتاب ليس لها علاقة بالكشف عن.

Acknowledgments

كانت تشترك في تمويل هذه البحوث وتدعمها مؤسسة العلوم الطبيعية للصين (لا 91128101 و 41273054 و 41373007)، مشروع المسح الجيولوجي في الصين بحر الصين الجنوبي هيدرات المورد للتنقيب عن "الغاز" (رقم DD20160211)، تمول البحوث الأساسية للجامعات المركزي (رقم 16lgjc11)، ومقاطعة قوانغدونغ الجامعات والكليات نهر اللؤلؤ باحث تمويل المخطط (رقم 2011). لين زيونغ تعترف بالدعم المالي المقدم من "مجلس المنح الدراسية الصيني" (رقم 201506380046). لو يانغ بفضل "المشروع النخبة قوانغتشو" (رقم JY201223) ومؤسسة الصين لعلوم ما بعد الدكتوراه (رقم 2016 م 592565). نحن ممتنون للدكتور اطباقه يانغ وتوجه تشانغ ليانغ جينقيانج الدكتور "مدينة قوانغتشو للمسح الجيولوجي البحري" لتوفير نماذج واقتراحات قيمة. ونحن نشكر الدكتور لي إكسيانهوا والدكتور ليو تشن من معهد الجيولوجيا والجيوفيزياء (بكين)، الأكاديمية الصينية للعلوم، للمساعدة في تحليل سيمز. وشكر الدكتور شياو شيا هو إتاحة "المعمل سيمز" من "معهد قوانغتشو للكيمياء الجيولوجية"، الأكاديمية الصينية للعلوم، لتصوير هذه المادة. وهذه المخطوطة استفادت من تعليقات من الدكتور إليشا ديسوزا، محرر مجلة من جوف، واثنين من الحكام مجهول.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
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

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Judd, A. G. The global importance and context of methane escape from the seabed. Geo-Mar Lett. 23, (3), 147-154 (2003).
  2. Suess, E. Marine cold seeps and their manifestations: geological control, biogeochemical criteria and environmental conditions. Int J Earth Sci. 103, (7), 1889-1916 (2014).
  3. Boetius, A., et al. A marine microbial consortium apparently mediating anaerobic oxidation of methane. Nature. 407, (6804), 623-626 (2000).
  4. Orphan, V. J., House, C. H., Hinrichs, K. -U., McKeegan, K. D., DeLong, E. F. Methane-consuming archaea revealed by directly coupled isotopic and phylogenetic analysis. Science. 293, (5529), 484-487 (2001).
  5. Jørgensen, B. B. Mineralization of organic matter in the seabed - the role of sulfate reduction. Nature. 296, 643-645 (1982).
  6. Lin, Z. Y., et al. How sulfate-driven anaerobic oxidation of methane affects the sulfur isotopic composition of pyrite: A SIMS study from the South China Sea. Chem Geol. 440, 26-41 (2016).
  7. Jørgensen, B. B., Böttcher, M. E., Lüschen, H., Neretin, L. N., Volkov, I. I. Anaerobic methane oxidation and a deep H2S sink generate isotopically heavy sulfides in Black Sea sediments. Geochim Cosmochim Ac. 68, (9), 2095-2118 (2004).
  8. Borowski, W. S., Rodriguez, N. M., Paull, C. K., Ussler, III, W. Are 34S-enriched authigenic sulfide minerals a proxy for elevated methane flux and gas hydrates in the geologic record? Mar Petrol Geol. 43, 381-395 (2013).
  9. Canfield, D. E. Isotope fractionation by natural populations of sulfate-reducing bacteria. Geochim Cosmochim Ac. 65, (7), 1117-1124 (2001).
  10. McKibben, M. A., Eldridge, C. S. Micron-scale isotopic zoning in minerals; a record of large-scale geologic processes. Mineral Mag. 58A, 587-588 (1994).
  11. Peevler, J., Fayek, M., Misra, K. C., Riciputi, L. R. Sulfur isotope microanalysis of sphalerite by SIMS: constraints on the genesis of Mississippi valley-type mineralization, from the Mascot-Jefferson City district, East Tennessee. J Geochem Explor. 80, (2-3), 277-296 (2003).
  12. Ferrini, V., Fayek, M., De Vito, C., Mignardi, S., Pignatti, J. Extreme sulphur isotope fractionation in the deep Cretaceous biosphere. J Geol Soc. 167, 1009-1018 (2010).
  13. Ireland, T. R., et al. Charge-mode electrometer measurements of S-isotopic compositions on SHRIMP-SI. Int J Mass Spectrom. 359, 26-37 (2014).
  14. Pimminger, A., Grasserbauer, M., Schroll, E., Cerny, I. Microanalysis in galena by Secondary Ion Mass Spectrometry for determination of sulfur isotopes. Anal Chem. 56, (3), 407-411 (1984).
  15. Eldridge, C. S., Compston, W., Williams, I. S., Walshe, J. L., Both, R. A. In situ microanalysis for 34S/32S ratios using the ion microprobe SHRIMP. Int J Mass Spectrom Ion Processes. 76, (1), 65-83 (1987).
  16. Kozdon, R., Kita, N. T., Huberty, J. M., Fournelle, J. H., Johnson, C. A., Valley, J. W. In situ sulfur isotope analysis of sulfide minerals by SIMS: precision and accuracy, with application to thermometry of 3.5 Ga Pilbara cherts. Chem Geol. 275, (3-4), 243-253 (2010).
  17. Farquhar, J., et al. Pathways for Neoarchean pyrite formation constrained by mass-independent sulfur isotopes. Proc Natl Acad Sci USA. 110, (44), 17638-17643 (2013).
  18. Whitehouse, M. Multiple sulfur isotope determination by SIMS: evaluation of reference sulfides for Δ33S with observations and a case study on the determination of Δ36S. Geostand Geoanal Res. 37, (1), 19-33 (2013).
  19. Chen, L., et al. 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. Miner Depos. 50, (6), 643-656 (2015).
  20. LaFlamme, C., et al. In situ multiple sulfur isotope analysis by SIMS of pyrite, chalcopyrite, pyrrhotite, and pentlandite to refine magmatic ore genetic models. Chem Geol. 444, 1-15 (2016).
  21. Peckmann, J., et al. Methane-derived carbonates and authigenic pyrite from the northwestern Black Sea. Mar Geol. 177, (1-2), 129-150 (2001).
  22. Zhang, M., et al. Morphology and formation mechanism of pyrite induced by the anaerobic oxidation of methane from the continental slope of the NE South China Sea. J Asian Earth Sci. 92, 293-301 (2014).
  23. Lin, Z. Y., et al. Stable isotope patterns of coexisting pyrite and gypsum indicating variable methane flow at a seep site of the Shenhu area, South China Sea. J Asian Earth Sci. 123, 213-223 (2016).
  24. Virtaslo, J. J., et al. Pyritic and baritic burrows and microbial filaments in postglacial lacustrine clays in the northern Baltic Sea. J Geol Soc London. 167, (6), 1185-1198 (2010).
  25. Kohn, M. J., Riciputi, L. R., Stakes, D., Orange, D. L. Sulfur isotope variability in biogenic pyrite: Reflections of heterogeneous bacterial colonization? Am Mineral. 83, (11-12 Pt 2), (1998).
  26. Canfield, D. E., Raiswell, R., Westrich, J. T., Reaves, C. M., Berner, R. A. The use of chromium reduction in the analysis of reduced inorganic sulfur in sediments and shales. Chem Geol. 54, (1-2), 149-155 (1986).
  27. Rice, C. A., Tuttle, M. L., Reynolds, R. L. The analysis of forms of sulfur in ancient sediments and sedimentary rocks: comments and cautions. Chem Geol. 107, (1-2), 83-95 (1993).
  28. Kita, N. T., Huberty, J. M., Kozdon, R., Beard, B. L., Valley, J. W. High-precision SIMS oxygen, sulfur and iron stable isotope analyses of geological materials: accuracy, surface topography and crystal orientation. Surf Interface Anal. 43, (1-2), 427-431 (2011).
إعداد البايرايت أوثيجينيك من الرواسب الحاملة لغاز الميثان للنظائر <em>في الموقع</em> الكبريت في تحليل استخدام سيمز
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Lin, Z., Sun, X., Peckmann, J., Lu, Y., Strauss, H., Xu, L., Lu, H., Teichert, B. M. A. Preparation of Authigenic Pyrite from Methane-bearing Sediments for In Situ Sulfur Isotope Analysis Using SIMS. J. Vis. Exp. (126), e55970, doi:10.3791/55970 (2017).More

Lin, Z., Sun, X., Peckmann, J., Lu, Y., Strauss, H., Xu, L., Lu, H., Teichert, B. M. A. Preparation of Authigenic Pyrite from Methane-bearing Sediments for In Situ Sulfur Isotope Analysis Using SIMS. J. Vis. Exp. (126), e55970, doi:10.3791/55970 (2017).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
simple hit counter