南海北部西沙海槽沉积物管状黄铁矿特征及其形成机理

• Main Authors: 石思思, 吴朝东, 梁金强, 王熠哲, 叶云涛, 方允鑫, 马健, 翟俪娜
• Format: Report
• Language: Chinese
• Published: 2020
• Subjects: 西沙海槽; 管状黄铁矿; 微量元素; 硫同位素; 生长机制; IPY
• Online Access: http://ir.qdio.ac.cn/handle/337002/172412

南海北部西沙海槽S1站位的岩心柱沉积物中广泛发育自生矿物黄铁矿,其形态以管状为主,且具有内部中空的圈层结构。使用扫描电镜、电子探针、LA-ICP-MS、SIMS等测试方法研究了管状黄铁矿的形态及圈层结构,结果显示:(1)管状黄铁矿发育内部中空的圈层结构,其中内圈层(Ipy)由莓球状黄铁矿呈五角十二面体紧密堆积组成,外圈层(Opy)由晶形较好晶粒较大的八面体黄铁矿组成,并混有沉积碎屑及钙质生物壳体;(2)内圈层和外圈层分别呈现出贫S富Fe和富S贫Fe的特征,其成因是甲烷渗漏造成的局部还原环境使得As进入黄铁矿中导致晶格空缺或被扭曲,从而促进Ni、Co、Cu、Zn、Pb等微量元素的掺入;(3)内圈层、外圈层发生了明显的硫同位素分馏现象,内圈层中δ34S平均为-37.8‰,外圈层中δ34S平均为-29.3‰。研究认为,管状黄铁矿作为曾经甲烷渗漏的通道,其生长机制可分为3个阶段:(1)气水通道形成阶段:向上运移的甲烷流体在沉积物孔隙中逐渐形成气水通道;(2)外圈层形成阶段:当向上运移的甲烷与硫酸盐发生甲烷厌氧氧化时,逐渐形成晶体较大、晶形较好的八面体黄铁矿外圈层;(3)内圈层形成阶段:随着甲烷浓度逐渐降低,在气水通道中的微生物作用下,剩余甲烷与向下运移的硫酸盐继续反应形成莓球状黄铁矿内圈层。因此,南海北部的泥岩中大量发育的管状黄铁矿常常与地层中甲烷水合物的存在有关。