长江口表层沉积物中硫酸盐还原机制的探讨

一、引言在本研究系列的前三篇中,笔者曾对长江口区及邻近陆架区,现代沉积物中硫化物的存在形式、地球化学特征及沉积动力学和矿物学上某些意义,作了较为详细的研究,指出了,长江口及邻近陆架区现代沉积物中硫化物,主要以可溶于酸的单硫化铁(FeS、Fe_3S_4、Greigite矿和Mackinawite矿)和不溶于非氧化性酸(本文指盐酸)的自生黄铁矿(FeS_2、Prite)两种形式存在。它们的分布规律主要受控于细菌。同时,指出了开展对现代海洋沉积物中这些铁的硫化物分析,结合其他沉积项目的观察,可以作为测定现代海洋沉积速率的工     

自生硫化铁与现代海洋沉积速率

通过对长江口及邻近陆架区现代沉积物中自生硫化铁、细菌、沉积物和间隙水化学成份研究表明,研究区自生黄铁矿主要受硫酸盐还原和元素硫供给速度的控制。 利用~(210)Pb的资料证实,研究区自生黄铁矿形成约需10年左右时间。作者提出,在基本相同的沉积环境中,利用自生硫化铁中FeS_2/FeS克分子比值最高值在沉积柱上所对应的沉积物厚度,除以自生黄铁矿在该环境中形成所需的时间,就可得出不同站位上的沉积速率,其结果和~(210)Pb、生物及地质学上描述的沉积速率基本一致。     

南黄海中部H-106柱状沉积物中自生黄铁矿的研究

自生黄铁矿是现代海洋沉积物中分布较广、含量较高的自生矿物之一。我国广阔的大陆架海域以及边缘海区(冲绳海槽)的现代和近代沉积物中都发现有黄铁矿,其中以南黄海盆地较为典型。H-106孔位于南黄海中部略偏西北(123°0''E,35°3''N),水深70m,岩芯长607cm,孔中黄铁矿含量较高。 研究现代和近代柱状沉积物中自生黄铁矿的结构、构造、矿物化学特征以及硫同位素组成及其与沉积环境和地球化学等因素的关系,对于了解沉积物早期成岩作用,认识沉积环境变迁和探讨黄铁矿成因都具有理论和实际意义,因此,早已引起国内、外学者的重视。国外具有代表性的学者Love(1957;1964)和 Berner(1969;1970)等分别从50年代和60年代末就开始了黄铁矿的研究工作。他们从不同角度、用不同方法对古地层和现代海洋沉积物中的黄铁矿进行了研究。随着我国海洋调査研究的深入,近年来国内学者也相继开展了这方面的工作(陈庆,1981;王琦等,1981)。然而以往国内、外的学者大都从形态、矿物和沉积化学的角度去研究黄铁矿,对现代自生黄铁矿单矿物的硫同位素组成涉及甚少。现代海洋硫同位素研究也仅限于沉积物与海水的范围,然而沉积物和海水的成分均很复杂,影响因素众多,不能反映黄铁矿的硫同位素组成。本文拟通过黄铁矿的硫同位素特征和黄铁矿集合体的结构、构造和矿物化学成分等矿物学特征,并结合沉积物成分与地球化学参数来探讨黄铁矿的形成环境与成因。     

名词解释

现代海洋沉积物中的矿物主要可分成两大类:即自生矿物及陆源矿物。 自生矿物:在现代海洋环境中由各种作用(如化学作用、生物—化学作用等)所形成的新生矿物,通称自生矿物。它是一种指相矿物,可以反映沉积环境的物理、化学条件。海洋是形成自生矿物的天然宝库。海洋沉积物中最典型的自生矿物如海绿石、磷钙石、锰结核、钙十字沸石等。 陆源矿物:大陆剥蚀区母岩风化后由各种营力(如河流、波浪、海流和风等)搬运入海的原生矿物,通称陆源矿物。它是蚀源区的标志,     

中国多金属结核开辟区沉积物地球化学特征

对中国多金属结核开辟区沉积物的详细研究表明,研究区内沉积物处于氧化至弱氧化环境,两种色调的沉积物在粒度分布特征以及化学组成上都存在着显著的差异,它们是不同沉积环境的反应.不同色调之间的界面为一沉积间断面.沉积物中的铁和锰具有不同的来源,铁可能以岩源碎屑为主,而锰则更可能是自生成因.钙和镁以生物成因为主.     

厦门港及九龙江口沉积物中镁铝含量比的研究

海洋沉积物中,各种地球化学元素的含量分布是千差万别的,但并非杂乱无章。元素本身的化学特性和一定的沉积环境,往往决定了元素的含量分布特征。因此,有的元素含量会随着沉积环境的变化而呈现某种规律性变化;有些元素则彼此间含量变化始终保持着某种相关关系。在地球化学工作中,人们经常通过研究两种(或数种)不同元素的含量比与沉积物形成环境间的关系,来认识元素的地球化学行为。反之,也可利用这种比值来判别沉积物的形成环境。如现代海洋碳酸盐中Ca/Mg可以反映沉积环境的温     

黄海表层沉积物中总β放射性及其分布特征的研究

本文通过对黄海表层沉积物中总β放射性的分析测定,对黄海环境放射性污染现状进行了初步评价。结合沉积物类型、沉积环境等因素的宏观状况,初步探讨了黄海沉积物中总β放射性的分布特征。总β放射性与沉积物的粒度、碳酸盐含量、Eh值及Fe~(3 )/Fe~(2 )值存在一定的负相关关系,与沉积物的有机质及自生黄铁矿的含量存在一定的正相关关系。海洋沉积物放射性调查必须同时考虑沉积物的类型、沉积物化学特征及海洋动力状况诸因素。     

南海东北部GMGS2-16站位自生矿物特征及对水合物藏演化的指示意义

硫酸盐-甲烷转换带(SMTZ)是海洋富甲烷沉积环境中重要的生物地球化学分带,其内发生的甲烷厌氧氧化反应(AOM)通常能影响多种自生矿物(碳酸盐类、黄铁矿、重晶石和石膏等)的形成过程。本文选取南海东北部天然气水合物赋存区GMGS2-16站位的58个沉积物样品,对其中发育的自生矿物进行了类型、含量、分布、显微形貌和稳定同位素研究。GMGS2-16站位岩心沉积物中主要发育碳酸盐类、黄铁矿和石膏3类自生矿物,亦发现单质硫颗粒的存在。自生矿物含量分布变化较大,存在多个富集层位。自生碳酸盐类均为块状,具极负的δ~(13 )C值(-37.3‰~-51.7‰VPDB)和较重的δ~(18 )O值(3.13‰~4.95‰VPDB),指示其为甲烷碳源,即AOM成因。自生黄铁矿主要呈不规则块状、棒状-管状和生物充填状,δ~(34 )S值变化范围为-41.7‰~27.1‰VCDT,其中δ~(34)S值异常正偏很可能与大量甲烷流体上涌至SMTZ内加强AOM反应有关。多层AOM成因的自生碳酸盐类与δ~(34)S值异常的自生黄铁矿产出层位基本吻合,共同指示了研究站位曾发生过多期次甲烷渗漏事件,可能与研究站位天然气水合物藏失稳存在一定联系。自生石膏主要呈棱柱状和透镜状,偶见黄铁矿-石膏共生体,初步推测自生石膏可能与水合物形成过程中的排离子效应和(或)沉积环境氧化还原条件改变导致的黄铁矿氧化有关。因此,海洋沉积物中碳酸盐类-黄铁矿-石膏自生矿物组合对探讨古海洋甲烷渗漏事件和天然气水合物藏的演化具有重要指示意义。     

花鸟山外海域几种形态磷在柱状沉积物中的分布及环境意义

综合运用 SEDEX化学法、ASPILA化学法和 XRF仪器分析法 ,对在东海赤潮多发区花鸟山外海域采集的柱状沉积物进行了总磷及其不同形态磷含量的系统分析。研究表明 ,总磷及其不同形态磷在沉积柱垂向上的分布有一定的变化规律。在采样深度范围内 ,总磷 (TP)、有机磷 (OP)和铁结合态磷 (Fe - P)的含量自下而上增高 ,而吸附态磷 (Ad - P)、自生钙结合态磷 (Ca- P)与碎屑态磷 (De- P)的含量向上递减。样品柱具有较均匀的粒度及矿物、化学组成 ,基本可以排除沉积物质来源和沉积环境变化对沉积物中磷含量的影响 ,而且也不能仅仅用早期成岩作用来解释磷的上述行为。不同形态磷在柱状沉积物中的分布规律 ,在一定程度上反映了近年来陆源区环境污染加剧的趋势。     

海水腐植质

早在1760年Wallerius就开始了对土壤腐植质的研究,其后,人们对共分离方法、性质、化学结构、分布、应用等方面进行了广泛的研究,至今已有若干专著发表。现在已知土壤腐植质主要是植物死骸经过长期微生物和生化过程而生成的一种无定形的、结构复杂的高分子聚合物。腐植质根据其对碱、酸的溶解度不同,又可分级为腐植酸(HA),富里酸(FA)和胡敏素(Humin)。经多方面研究得知,湖     

北极圈海域表层沉积物的黏土矿物特征及其环境意义

应用X射线衍射(XRD)分析技术对北极圈海域15个表层沉积物的黏土矿物进行了研究。结合伊利石的结晶度指数综合分析了研究区黏土矿物的组成和分布特征及其物质来源、沉积环境和水动力条件。结果表明,北极圈海域研究区的黏土矿物以伊利石为主(33%),其次为伊/蒙间层矿物(25%)、绿泥石(23%)、高岭石(15%)以及蒙皂石(4%)。伊利石的开形指数(Ns)都比较小,大多在1~2之间,Ns的分布对物源有一定的指示意义。楚科奇海区具较弱的水动力条件,沉积环境较稳定;白令海具强烈的水动力条件,属于冲刷环境。认为北极圈海域研究区的黏土沉积物均有三方面来源,即河流输入、海洋自生和冰筏搬运物。     

琼东南盆地深水区LS33-1-1钻井岩心微量元素地球化学特征及其沉积环境

为了研究琼东南盆地深水区的沉积环境及物源,对琼东南盆地深水区LS33-1-1钻井岩心样品的微量元素地球化学特征进行了分析,结果表明:研究区自渐新世以来沉积环境多变,物源复杂;在崖三段沉积早期,物源主要为当地或附近的基性玄武质火山碎屑,可能来自南海扩张引起的岩浆喷发活动;自崖三段沉积晚期(早于31.5Ma)以来,物源以陆源和海洋自生沉积为主,其中火山岩风化产物占有相当的比例。LS33-1-1钻井岩心沉积物的微量元素地球化学特征在距今31.5、28.4、25.5、23、16、8.2、5.5、2.7Ma均发生明显突变,表明沉积环境及物源均发生了明显的变化,反映了构造运动的影响。各地球化学指标在崖三段底部4 207m左右的突变,反映了琼东南盆地发生了较大规模的构造运动,造成了沉积物源由以基性火山碎屑为主转变为以陆源碎屑为主。在渐新世-中新世界线(23MaBP)附近,各项指标均表现出明显的突变,表明在ODP1148站及珠江口盆地深水区发现的物源突变事件(白云运动)也影响到了琼东南盆地深水区。     

渤海湾表层沉积物元素地球化学分布特征与影响因素

对取自渤海湾的307个表层沉积物进行了元素测试和粒度分析。渤海湾表层沉积物的常微量元素呈现4种组合:富集于粗粒沉积区的SiO_2、Na_2O亲碎屑元素组合;富集于细粒沉积区的以Al_2O_3和重金属元素为代表的亲黏土元素组合;与缺氧环境有关的MnO、V、TOC元素组合和与河流输入有关的陆源CaO、TiO_2元素组合。粒度粗细主导了渤海湾元素含量分布的整体格局;海域河流物源供应不同较大影响了渤海湾南部(富Na_2O、CaO和SiO_2)和北部(富Ba和P_2O_5)在元素含量上的差异;高流速潮流对海底的冲刷再分配导致曹妃甸南侧Sr、Ca元素的条带状富集异常;有机质在细粒沉积区的富集导致缺氧环境的形成和K_2O、Mn、V、自生黄铁矿的海洋自生化学沉积;人类活动导致以Pb为代表的重金属污染在河流入海口、港口及沿岸海域的元素分布异常;曹妃甸沙坝内侧的泻湖(海洋钙质生物沉积)与沙坝外侧水下岸坡(陆源碎屑沉积)的截然不同的物源,导致了独特地貌沉积环境下元素分布的局部差异。     

东海北部铁质结核的研究

大洋的铁锰结核由于它具有巨大的潜在的经济意义,已成为各国科学工作者研究的热门课题。在浅海和一些湖泊内也发现过特征不同的铁锰结核,对它们的研究有助于阐明大洋铁锰结核的成因;而且不同价态的铁锰自生矿物是划分地球化学相的重要标志,搞清它们的分布和形成条件对恢复古地理环境有一定意义。     

东海陆架盆地台北坳陷月桂峰组生物地层及古环境

月桂峰组分布于台北坳陷西带,上覆灵峰组、下伏石门潭组,由灰黑色泥岩、砂岩组成。在微体古生物和地球化学微量元素详细分析的基础上,确立它属古近纪古新世沉积,推测可能为古新世早期,该地层相当于苏北盆地阜宁组一段。月桂峰组所含孢粉、藻类化石组合及地球化学微量元素特征表明月桂峰组当时的沉积环境以淡水湖相为主,局部时期(晚期)可能演变成海陆交互相,或者受到海水的影响。     

胶州湾西北部沉积物中重金属元素分布特征及评价

研究了胶州湾西部大沽河口附近沉积物中As、Cd、Cr、Cu、Hg、Pb、Zn等7种重金属元素含量在平面和垂向上的分布特征。研究表明,表层沉积物化学要素性质与沉积环境密切相关,重金属元素高值区主要分布在三角洲侧缘、前三角洲等泥质发育区,而低值区主要在分流河道、河口沙坝发育区。重金属元素的垂向变化特征表明沉积物环境质量总体上变化不大,仅Hg元素有逐渐富集规律,但在某一事件沉积过程中沉积物的环境质量有较大的变化。从平面分布特征分析,大沽河对胶州湾沉积物中重金属元素的贡献不及湾东部主要的排污河流,但在不同区域的不同沉积环境中重金属含量有相应的变化,在对全区进行含量对比以及污染源的分析时应考虑沉积环境和沉积相的影响。用地质累积指数对表层沉积物环境质量进行评价,结果显示沉积物主要受到Pb,Zn的污染,但污染程度较轻,沉积物环境质量总体较好。     

东海北部铁质结核的研究

大洋的铁锰结核由于它具有巨大的潜在的经济意义，已成为各国科学工作者研究的热门课题。在浅海和一些湖泊内也发现过特征不同的铁锰结核，对它们的研究有助于阐明大洋铁锰结核的成因；而且不同价态的铁锰自生矿物是划分地球化学相的重要标志，搞清它们的分布和形成条件对恢复古地理环境有一定意义。     

白沙口海岸带沉积物粒度成分的Q型因子分析

近年来,因子分析在地质学各分支学科中已经得到广泛的应用。Klavan,Solohus和Klavan等曾用Q型因子分析对现代海湾和湖泊沉积物粒度成分进行研究,根据端元原素所代表的典型沉积环境及粒度成分分布特征的分析,区分了研究区的沉积环境,取得了良好的效果。他们认为,这种方法也可以运用于对古代沉积环境的研究。这种方法与Folk等人提出的方法不同,它运用了粒度分析的全部信息,而不是只取几个特征粒级或粒度参数,因而能够比较客观地反映它们与沉积环境间的关系。本文运用Q型因子分析法,对白沙口海岸带及滨岸浅海区沉积物的粒度资料进行了     

南海中北部表层沉积物的矿物沉积

本文研究了南海中北部500多个样品的矿物学。认为,本区表层沉积物中矿物种类繁多,分布较为普遍,碎屑矿物(含火山物质)、粘土矿物、自生矿物常有出现。以前者为最显著(共60多种,其中重矿物50多种,轻矿物近10种),主要分布于陆架区及深海盆;粘土矿物次之,多分布于陆坡～深海盆;自生矿物较少,陆架～深海盆均有分布。文中根据矿物沉积特征和环境差异,把它划分为6个矿物区。     

云南高原现代湖泊沉积物中铁的自生矿物

云南高原湖泊多属断陷湖,水位稳定,水生生物繁衍,有机地球化学作用强烈,沉积物Fe_2O_3含量较高。铁的自生矿物主要有针铁矿、菱铁矿、蓝铁矿、磁黄铁矿、黄铁矿和海绿石。控制铁矿物生成和相变的主要因素是沉积环境O_2,CO_2,和H_2S的逸度、沉积物中活化铁、磷、硅的浓度以及Eh,pH值。海绿石受复杂条件制约,只能在个别深水湖中形成。