海底表层沉积物自生黄铁矿硫同位素研究获进展

近日，上海海洋大学教授冯东团队联合广州地质调查局等团队，揭示了黄铁矿硫同位素随深度增加而降低的现象成因，突出了浅表层沉积物中硫同位素偏正黄铁矿对硫同位素地质记录的重要影响，获得了黄铁矿硫同位素组成沉积环境响应特征新认知。相关研究发表于《化学地质学》。 

海洋沉积物中自生黄铁矿硫同位素组成（δ³⁴S_py）是重建海洋硫循环的关键指标，明确早期成岩过程中δ³⁴S_py的控制因素是使用该指标的重要前提。大量研究表明，海底表层沉积物黄铁矿δ³⁴S_py随深度增加而降低的现象广泛发生，但对该现象产生的机理并不清楚。

在前期工作基础上，研究团队选取了南海东沙地区具有该现象的沉积物及对应的孔隙水，开展了系统的沉积地球化学工作。数据结果显示：δ³⁴S_py呈现出随深度增加而降低的趋势；相比中间层位，底部层位δ³⁴S_py更低，沉积速率和有机质含量更高。研究团队综合判断认为，浅表层微生物硫酸盐还原过程中较低的硫同位素分馏程度是导致黄铁矿富集³⁴S的主要原因。

自生黄铁矿典型形貌图 图片来源于《化学地质学》

进一步研究发现，研究区黄铁矿硫同位素的沉积环境响应特征与以往的认知存在有差异。一般而言，在浅表层偏正硫同位素黄铁矿供给的背景下，相对较高的沉积速率和有机质量会使浅表层之下的黄铁矿累积量增加，最终使得全岩黄铁矿具有更加偏负的硫同位素组成。黄铁矿δ³⁴S值随深度降低的现象在陆架和陆坡中广泛发生，并且呈现出巨大的变化范围。因此，研究所获得的海洋自生黄铁矿硫同位素影响因素新认知，对探究黄铁矿硫同位素记录的沉积环境和海洋硫循环信息具有重要价值。 

相关论文信息：https://doi.org/10.1016/j.chemgeo.2024.122018