南海不同沉积环境黄铁矿的矿物学及原位微区地球化学研究

摘要

黄铁矿是沉积物和沉积岩中的常见矿物，其地球化学特征能够明确指示周围的沉积环境。然而，黄铁矿地球化学特征的差异性及形成过程中的控制因素尚不清楚。本研究利用扫描电镜和激光剥蚀电感耦合等离子体质谱对南海不同沉积环境黄铁矿形貌和原位微区主微量元素特征进行了研究。结果表明，SH-CL38站位黄铁矿含量与δ³⁴S值呈镜像关系，代表了正常海洋沉积环境下形成的黄铁矿受有机碎屑硫酸盐还原作用的控制；而F站位碳酸盐颗粒极低的δ¹³C值（-45.55‰）表明该站位发育甲烷渗漏，黄铁矿的形成与硫酸盐驱动的甲烷厌氧氧化过程有关。2个站位黄铁矿微区的地球化学分布明显存在差异：SH-CL38站位黄铁矿的Mn、Co、Ni、Mo和Sb含量相对于F站位含量高，可能是铁锰（氢）氧化物的还原性溶解导致的；而F站位黄铁矿的Cu、V、As和Cd含量相对于SH-CL38站位高，可能是受到有机质矿化作用的影响。黄铁矿颗粒的Ca和Mg含量表明F站位的甲烷渗漏条件下由于优先沉淀了低Mg高Ca的自生方解石，导致后期沉淀的黄铁矿具有高Mg低Ca特征。2种不同沉积环境中黄铁矿的形貌特征和微量元素含量的差异表明黄铁矿的矿物学和地球化学特征可以用来识别甲烷渗漏。

关键词

南海 / 黄铁矿 / 微晶形貌 / 原位微区分析 / 成因机制 / 激光剥蚀电感耦合等离子体质谱