Analyser av svovel isotopanrikning sammensetningen (ses34S) av svovelkis fra metan-bærende sedimenter har vanligvis fokusert på bulk prøver. Her brukt vi sekundære ion masse spectroscopy å analysere ses34S verdiene av ulike svovelkis generasjoner å forstå diagenetic historien til pyritization.
Forskjellige svovel isotop komposisjoner av authigenic svovelkis vanligvis skyldes sulfat-drevet anaerob oksidasjon av metan (SO4– AOM) og organiclastic sulfate reduksjon (OSR) i marine sedimenter. Men er rakne den komplekse pyritization sekvensen en utfordring på grunn av en sameksistens av ulike sekvensielt dannet svovelkis faser. Dette manuskriptet beskriver et eksempel forberedelse prosedyre som gjør bruk av sekundære ion masse spectroscopy (SIMS) å få i situ ses34S verdier av ulike svovelkis generasjoner. Dette gjør at forskere å begrense hvordan så4– AOM påvirker pyritization i metan-bærende sedimenter. SIMS analyse viste en ekstrem rekkevidde i ses34S verdier, som spenner fra-41.6 til + 114.8‰, som er mye større enn området ses34S verdier ved tradisjonelle bulk svovel isotop analyse av samme prøvene. Svovelkis i grunne sedimentet består hovedsakelig av 34S-utarmet framboids, foreslå tidlig diagenetic dannelsen av OSR. Dypere i sedimentet, mer svovelkis oppstår som overgrowths og euhedral krystaller, som viser mye høyere SIMS ses34S enn framboids. Slike 34S-beriket svovelkis gjelder forbedret SO4– AOM på sonen sulfat-metan overgangen postdating OSR. Høy oppløsning i situ SIMS svovel isotop analyser tillate for gjenoppbyggingen av pyritization prosesser, som ikke kan løses av bulk svovel isotop analyse.
Utslipp av metan fra sedimenter er vanlige langs kontinental margene1,2. Men de fleste av metan i områder av diffusive seepage er oksidert på bekostning av sulfat i sedimenter, en prosess som kalles SO4– AOM (formel 1)3,4. Produksjon av sulfide under denne prosessen resulterer vanligvis i nedbør av svovelkis. Også kjører OSR også dannelsen av svovelkis ved å slippe sulfide (ligning 2)5.
CH4 + så42- → HS– + HCO3– + H2O (1)
2 kanalar2O + så42- → H2S + 2HCO3– (2)
Det er funnet at authigenic sulfide i sulfat-metan overgang sone (SMTZ) avslører høy ses34S verdier, som ble foreslått å være forårsaket av forbedret SO4– AOM i områder seepage6,7, 8. Derimot viser svovelkis indusert av OSR vanligvis lavere ses34S verdiene9. Men det er utfordrende for å identifisere ulike svovelkis generasjoner av prosessene (dvs. OSR og SO4– AOM) hvis bare en bulk svovel isotop måling brukes, siden den suksessivt dannet interfingering svovelkis generasjoner kjennetegnes ved forskjellige isotopanrikning komposisjoner. Mikroskala i situ svovel isotop analyse er derfor nødvendig å forbedre vår forståelse av selve mineralizing prosesser10,11,12. Som en allsidig teknikk for i situ isotop analyse krever SIMS bare noen nanograms av prøven, som førte sin betegnelse som en ikke-ødeleggende teknikk. En primær ion bjelke sputters målet, forårsaker utslipp av sekundær ioner som blir deretter transportert til en masse spectrometer for måling av13. I en tidlig i situ svovel isotop analyse av SIMS, Pimminger et al. ble analysert ses34S verdiene i galena ved hjelp av 10-30 µm-diameter stråle14. Denne tilnærmingen har blitt stadig mer brukt til microanalysis av svovel isotopanrikning komposisjoner i sulfides, med betydelige forbedringer i både måling presisjon og oppløsning11,12,13 , 14 , 15 , 16 , 17 , 18 , 19 , 20. svovelkis med ulike morfologiske attributter og distinkte svovel stabil isotop mønstre er rapportert fra sive og ikke-sive miljøer21,22,23,24. Imidlertid til best av vår kunnskap, før vår siste SIMS studie6, bare én studie brukt den i situ svovel isotop analyse av svovelkis fra sive miljøer og viste stor svovel isotop variasjon i biogene svovelkis25.
I denne studien brukt vi SIMS å analysere ses34S verdiene av ulike generasjoner av authigenic svovelkis fra en seepage området i Sør-Kinahavet, som tillot Mikroskala diskriminering av OSR- og SO4– AOM-avledet svovelkis.
Svovel isotop analyse av svovelkis kan er en nyttig tilnærming og identifisere biogeochemical prosesser som påvirker pyritization. Men hvis bulk svovel isotop analyse, representerer innhentet svovel isotop signaturer vanligvis blandede signaler, som sedimentære svovelkis aggregater består vanligvis av flere tett interfingering generasjoner. Her presenterer vi en metode (dvs. SIMS analyse) for å analysere den i situ svovel isotopanrikning komposisjoner av ulike svovelkis generasjoner på mikro-skala…
The authors have nothing to disclose.
Denne forskningen i fellesskap ble finansiert og støttet av Natural Science Foundation of China (nei 91128101, 41273054 og 41373007), Kina geologiske undersøkelse prosjektet for Sørkinahavet gass hydrat ressurs leting (nr. DD20160211), grunnleggende forskning midler til sentral universitetene (nr. 16lgjc11) og Guangdong provinsen universiteter og høyskoler Perleflodens Scholar finansiert ordningen (nr 2011). Zhiyong Lin erkjenner økonomisk støtte fra Kina stipend rådet (nr. 201506380046). Yang Lu Takk Guangzhou Elite prosjektet (nr. JY201223) og Kina postdoktor Science Foundation (nr 2016 M 592565). Vi er takknemlige til Dr. Shengxiong Yang, Guangxue Zhang og Dr. Jinqiang Liang av Guangzhou Marine geologiske undersøkelse for prøver og verdifulle forslag. Vi takker Dr. Xianhua Li og Dr. Lei Chen Institutt for geologi og geofysikk Beijing kinesiske vitenskapsakademi, for hjelp med SIMS analyse. Dr. Xiaoping Xia er takket for gjør tilgjengelig SIMS laboratoriet av Guangzhou Institute av Geokjemi, kinesiske vitenskapsakademi, til innspillingen av denne artikkelen. Manuskriptet nytte kommentarer fra Dr. Alisha Dsouza, gjennomgå redaktør av 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 |