波罗的海西南Achterwasser泻湖富黄铁矿沉积物中痕量元素成岩作用

• 作者: Florian Scholz Thomas Neumann 甘华阳
• 来源期刊: 海洋地质
• 学科: 地球科学
• 关键词: 痕量元素 成岩作用 黄铁矿 沉积物 河口
• 年，卷（期）: 2015,（4）
• 页码范围: 59-75
• 页数: 17页
• 分类号: P618.2

摘要

本文研究了黄铁矿形成背景下波罗的海无潮的Oder河口中一个浅泻湖Achterwasser缺氧沉积物中痕量元素（V、Cr、Co、Cu、Zn、As、Cd、Ba、U）的早期成岩作用。溶解的主要氧化还原参数呈现出一个双层分布：具有临时性信号偶尔被再悬浮的浮泥层（FM）和之下已永久建立成岩序列的沉积物。强烈的微生物呼吸作用导致了FM最上部数毫米中氧气的迅速耗尽。FM中Mn、Fe和硫酸盐还原带互相重叠。永久缺氧沉积物部分出现低硫酸盐条件下河口沉积物的典型特征。黄铁矿化度（DOP）范围从FM中的50％30到50cm深度处〉90％的极高值。沉积物表层处的黄铁矿由硫化亚铁与中间态硫通过多硫途径形成。相比之下，之下的永久缺氧沉积物中强烈的黄铁矿化则是通过水相的铁硫配合物吸附到原已在表层形成的黄铁矿晶体上的矿物生长完成的。被研究的痕量元素呈现出上述成岩过程紧密耦合但有差异行为模式：（i）Zn、Cu和Cd从沉积物的薄有氧层中的有机质被释放并向上扩散穿过沉积物／水界面以及向下扩散以单硫化物的形式被捕获；（ii）V、Cr、Co和As在氢氧化铁和氢氧化锰的还原性溶解过程中被释放；（iii）U从孔隙水中的移除是由于U（VI）到U（IV）的还原，它与FM中的Fe还原同时发生；（iv）Ba的分布受硫酸盐还原带中自生重晶石的还原性溶解伴随的向上扩散和再沉积控制。痕量元素Co、Mn和As被黄铁矿的纳入最强烈，Cu和Cr中等，而U、Zn、Cd、V和Ba很少至可忽略。本研究观察到的趋势在很大程度上与前人的研究一致并可通过配位体交换的不同速率加以解释。配位体交换和由此导致沉积动力学的慢和快也被沿岩心向下（Mn、Cr、Co和As）增加或持续低（Zn、Cu、Cd）的孔隙水浓度所呈现。Co、Cu、Zn和As沿岩心向下增加的痕量元素黄铁矿化度（DTMP）与黄铁矿生长类似，�