胶州湾沉积物中硫形态及早期成岩作用

【摘要】硫是海洋沉积物早期成岩作用的重要参与者。硫在成岩过程中的地球化学循环直接影响海洋沉积物中的碳、铁、磷及许多微量元素的地球化学循环。黄铁矿硫和有机硫是海洋沉积物中固相硫的两种重要保存形式。研究两者含量及其硫同位素组成对于了解黄铁矿的形成、有机硫来源及成因机制、铁硫化物形成与有机质硫化的相对关系具有重要意义。本文以胶州湾沉积物作为研究对象，采集了2个站点沉积物柱状样，用化学提取法和硫同位素定量研究了酸挥发性硫化物（AVS）、黄铁矿硫（Spy）、Cr(II)不可还原有机硫（non-CROS）、腐殖酸硫（HA-S）和富里酸硫（FA-S）等形态特征。采集了23个站点表层沉积物，测定了HA-S、FA-S、Spy和残余有机硫含量（ROS）；采集了胶州湾周边4条河流沉积物、长江河流4站点沉积物、东海和胶州湾沉积物各4个表层样，测定了腐殖酸硫、富里酸硫和总硫含量。结合各硫形态含量、分布，硫同位素组成、活性铁（Feox）含量，详细分析了黄铁矿形成的制约因素、有机硫来源及形成路径、铁硫化物形成与有机质硫化的相对关系，主要结论如下：1.胶州湾沉积物中non-CROS和HA-S均以海洋生物有机硫为主，其份数分别为67~77%和65~68%，而FA-S则以成岩有机硫为主（54~73%）。与世界近海沉积物相比较，人类活动以及河流污染物输入并未明显提高沉积物中有机硫含量。2.硫同位素研究表明，腐殖质硫和non-CROS都不能全面反映沉积物中有机硫的组成和来源，应将这两种提取方法结合起来研究有机硫组成及成因。3.在沉积物剖面上，铁硫化物形成与有机质硫化并存，并且两者都与活性有机质含量有关，并没有表现出明显的相互竞争。4.表层沉积物中黄铁矿的存在（2.8~36mol/g）表明硫酸盐还原细菌活性高、黄铁矿在沉积物表层快速形成。Spy与TOC良好的空间耦合关系表明活性有机质含量对黄铁矿的形成有重要的控制作用。5.FA-S与TOC良好的空间耦合关系是FA成岩硫化的结果，沉积物中有机质富集是硫化程度的重要影响因素。HA-S与TOC较差空间耦关系与HA-S中成岩有机硫占的比例较小有关。ROS主要来自河流输入，其中含有人类活动输入的残余有机硫。表层沉积物中TOC、Spy和FA-S之间的空间耦合可作为人类活动对底栖生物地球化学过程影响的敏感指标。6.河流沉积物HA-S、FA-S含量相近，且不存在明显地域差异，河流沉积物中有机硫主要以残余有机硫为主。沉积环境、富营养化状况以及河流污染状况等因素导致胶州湾沉积物中的FA-S和HA-S含量平均值明显高于和东海沉积物中的含量。海洋沉积物中HA-S含量稍高于河流沉积物，但相差较小。海洋沉积物中FA-S含量明显高于河流中的含量可能是成岩硫化作用的结果。
【作者】黄香利；
【导师】朱茂旭；
【作者基本信息】中国海洋大学，应用化学，2014，硕士
【关键词】有机硫；黄铁矿；硫同位素；沉积物；胶州湾；

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