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中国边缘海典型海域沉积物早期成岩过程中硫的循环

蒲晓强  
【摘要】:硫是海水的主要化学组分之一。硫在海洋沉积物成岩过程中的生物地球化学反应和循环导致了地球表面的氧化还原环境和大气组分的地质历史演化,直接影响和控制了海洋碳循环和一系列化学元素-尤其是对海洋生态环境有重要影响的重金属元素的海洋生物地球化学循环。另外,鉴于海洋硫循环和碳循环之间的密切关系,对硫循环的研究将对我们了解和探测埋藏在大陆坡沉积物深部的人类21世纪的新型能源-天然气水合物有重要意义。因此,海洋沉积物早期成岩过程中硫的生物地球化学循环很久以来一直是国际海洋研究的重点之一,在我国近年来也逐渐受到关注。 本论文利用取自黄海陆架、胶州湾李村河口及南海陆坡三处不同沉积环境中的沉积物样品,用冷扩散法分析了沉积物中酸可溶硫化物(AVS)的含量,用逐级提取法分析了沉积物中黄铁矿的含量,结合沉积物粒度、有机质、活性铁、黄铁矿硫同位素及孔隙水中常量组分离子浓度等数据,并参考前人在东海所作的硫化物方面的工作,对中国不同典型海域沉积环境下,沉积物早期成岩硫循环过程中硫化物的形成及其主要控制因素进行了探讨。通过对胶州湾李村河口沉积物中痕量金属活性组分与黄铁矿化金属组分的分析,结合其与硫化物的关系,探讨了沉积物中AVS向黄铁矿的转化,以及痕量金属在AVS和黄铁矿组分中的分布。通过分析黄海沉积物中活性金属的分布特征,讨论了其对环境氧化还原条件的响应,从而有助于对硫循环中硫化物分布特征的理解。通过对南海NH-1孔沉积物粒度环境敏感组分的分析,探讨了NH-1孔的沉积环境变化特征,并结合AVS、黄铁矿硫同位素、无机碳及有机质等数据,探讨了可能下部来源有机碳(甲烷)存在对硫循环的影响,及其对水合物存在的指示。 对南黄海和南海柱状沉积物粒度进行了测试与分析,探讨了不同前处理方法对沉积物粒度特征的影响。结果表明,不同前处理方法获得样品的粒度特征差异不大,样品在去除碳酸岩和有机质后所测的粒度结果能较好的反应陆源碎屑的粒度特征。南海NH-1对沉积环境敏感的粒度组分范围分别为1.3~2μm、10~15μm和28~50μm。其中细粒组分(1.3~2μm与10~15μm)组分可能代表了悬浮物沉降来的沉积物,而28~50μm可能是底床运动的产物。根据环境敏感组分含量在深度上的变化剖面可识别出9个明显的沉积物波动旋回。


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