Preparazione di pirite Autigenesi da sedimenti di metano-cuscinetto per In Situ l'analisi di isotopi di zolfo utilizzando SIMS
Summary
Analisi della composizione isotopica dello zolfo (δ34S) di pirite da sedimenti di metano-cuscinetto hanno messo a fuoco tipicamente sui campioni di massa. Qui, abbiamo applicato la spettroscopia di massa di ioni secondari per analizzare i valori δ34S di varie generazioni di pirite per capire la storia diagenetica di pyritization.
Abstract
Composizioni di isotopo di zolfo diversi di Autigenesi pirite solitamente sono conseguenza dell’ossidazione anaerobica solfato-driven del metano (SO4– AOM) e organiclastic solfato riduzione (OSR) nei sedimenti marini. Tuttavia, sequenza dipanarsi il complesso pyritization è una sfida a causa della coesistenza di diverse fasi in sequenza formata pirite. Questo manoscritto descrive una procedura di preparazione del campione che consente l’utilizzo della spettroscopia di massa a ioni secondari (SIMS) per ottenere in situ δ34S valori di varie generazioni di pirite. Questo permette ai ricercatori di vincolare così come4– AOM colpisce pyritization nei sedimenti di metano-cuscinetto. Analisi SIMS ha rivelato una gamma estrema nei valori di δ34S, che vanno dalla -41.6 a + 114.8‰, che è molto più ampia rispetto alla gamma di δ34S valori ottenuti con l’analisi di isotopi dello zolfo tradizionale alla rinfusa dei campioni stessi. Pirite nel sedimento superficiale è costituito principalmente da 34framboids S-vuotati, suggerendo la formazione iniziale diagenetica di OSR. Più in profondità nel sedimento, pirite più si presenta come overgrowths e cristalli euedrali, che mostrano valori molto più alti SIMS δ34S rispetto al framboids. Tali pirite di S-arricchita di 34è relativo a una maggiore SO4– AOM presso la zona di transizione di solfato-metano, estendendolo OSR. Ad alta definizione in situ SIMS zolfo isotopo analisi permettono per la ricostruzione dei processi pyritization, che non possono essere risolti mediante analisi dell’isotopo di massa dello zolfo.
Introduction
Le emissioni di metano da sedimenti sono comuni lungo i margini continentali1,2. Tuttavia, la maggior parte del metano nelle aree di infiltrazione diffusivo è ossidato a scapito di solfato entro i sedimenti, un processo noto come SO4– AOM (equazione 1)3,4. La produzione di solfuro durante questo processo comunemente provoca la precipitazione di pirite. Inoltre, OSR guida anche la formazione di pirite liberando solfuro (equazione 2)5.
CH4 +4così2 – → HS– + HCO3– + H2O (1)
2chcosì42 – → H2S +2O + 2HCO3– (2)
Si è constatato che il solfuro Autigenesi di solfato-metano valori di transizione fuso (SMTZ) rivela alta δ34S, che è stata suggerita per essere causato da una maggiore SO4– AOM nelle aree di infiltrazione6,7, 8. Al contrario, pirite indotta da OSR comunemente Visualizza inferiore δ34S valori9. Tuttavia, è difficile da identificare pirite diverse generazioni indotte da questi processi (cioè, OSR e SO4– AOM) se solo una misurazione di isotopo di massa dello zolfo è usata, poiché successivamente formata interfingering generazioni di pirite sono caratterizzate da composizioni isotopiche differenti. Pertanto, per migliorare la nostra comprensione del reale mineralizzante processi10,11,12è necessaria su microscala in situ analisi di isotopi dello zolfo. Come una tecnica versatile per l’analisi in situ dell’isotopo, SIMS richiede solo pochi nanogrammi di campione, che ha scatenato la sua designazione come una tecnica non distruttiva. Un fascio di ioni primari sputa il bersaglio, causando l’emissione di ioni secondari che vengono successivamente trasportati in uno spettrometro di massa per la misura13. In un precoce in situ zolfo analisi isotopica applicazione di SIMS, Pimminger et al. analizzato correttamente i valori δ34S a galena utilizzando un 10-30 µm-diametro larghezza14. Questo approccio è stato sempre più applicato per la microanalisi delle composizioni isotopiche dello zolfo in solfuri, con miglioramenti significativi in entrambi misurazione precisione e risoluzione11,12,13 , 14 , 15 , 16 , 17 , 18 , 19 , 20. pirite con vari attributi morfologici e zolfo distinte isotopo stabile modelli è stata segnalata da seep e ambienti non-seep21,22,23,24. Tuttavia, al meglio della nostra conoscenza, prima del nostro recente SIMS Studio6, solo uno studio ha utilizzato l’ in situ analisi isotopica di pirite da seep ambienti di zolfo e ha rivelato la variabilità di isotopo grande zolfo pirite biogenica25.
In questo studio, abbiamo applicato SIMS per analizzare i valori δ34S di diverse generazioni di pirite Autigenesi da un sito di infiltrazione nel mare di Cina del sud, che ha permesso per la discriminazione di Microscala di OSR – e SO4– AOM-derivato pirite.
Protocol
Representative Results
Discussion
L’analisi degli isotopi dello zolfo di pirite è un approccio utile e può aiutare a identificare i processi biogeochimici che impatto pyritization. Tuttavia, se viene applicata l’analisi dell’isotopo di massa dello zolfo, le firme di isotopo di zolfo ottenuti comunemente rappresentano segnali contrastanti, come aggregati di pirite sedimentarie costituite in genere da multiplo, strettamente interfingering generazioni. Qui, presentiamo un metodo (cioè, SIMS analisi) per analizzare la in situ di zolfo co…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Questa ricerca è stata finanziata congiuntamente e supportato dal Natural Science Foundation della Cina (No. 91128101, 41273054 e 41373007), il progetto di indagine geologica di Cina per esplorazione di South China Sea Gas idrato delle risorse (No. DD20160211), ricerca fondamentale fondi per le Università centrale (n. 16lgjc11), e Guangdong provincia Università e collegi Pearl River studioso finanziato Scheme (n. 2011). Zhiyong Lin riconosce il sostegno finanziario fornito dal Consiglio di borsa di studio Cina (No. 201506380046). Yang Lu grazie al progetto Elite di Guangzhou (No. JY201223) e la Fondazione di scienza post-dottorato della Cina (No. 2016 M 592565). Siamo grati al Dr. Shengxiong Yang, Guangxue Zhang e Dr. Jinqiang Liang del servizio geologico Marine Guangzhou per la fornitura di campioni e preziosi suggerimenti. Ringraziamo la dottoressa Xianhua Li e Dr. Lei Chen del Istituto di geologia e geofisica (Pechino), Accademia cinese delle scienze, per aiuto con l’analisi di The SIMS. Dr. Xiaoping Xia è ringraziato per aver reso disponibile il laboratorio SIMS di Guangzhou Istituto di geochimica, Accademia cinese delle scienze, per le riprese di questo articolo. Il manoscritto ha beneficiato commenti da Dr. Alisha Dsouza, redattore di Giove e due referees anonimi.
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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