富含微生物体系内温压条件对自生碳酸盐岩和铁硫化物形成的影响

摘要：

甲烷渗漏区沉积层中存在的大量自生碳酸盐岩和铁硫化物,是指示天然气水合物存在的标志.但对其形成条件的实验研究还不多见.利用自主研发的模拟装置,首次在富含甲烷氧化菌和硫酸盐还原菌的微生物系统内,通过水化学分析方法,探讨不同温度和压力下水化学组分的变化;通过扫描电镜和能谱分析方法,确定自生碳酸盐和铁硫化物的形态和种类,研究它们在不同温压条件下的形成规律.结果表明:5℃,8℃和10℃实验中,pH保持在6.5～7.4之间,ORP稳定在-100.0 mV附近,HCO-3浓度为202.55～639.93 mg/L.2.5 MPa,5.0 MPa和7.5 MPa实验中,pH在6.1～7.2之间,ORP稳定在-100.0～-50.0 mV之间,HCO-3浓度为324.08～789.95 mg/L.温度和压力通过影响微生物代谢产生S2-和HCO-3、离子结合两个过程,最终控制矿物的形成.碳酸钙、菱铁矿和铁硫化物在各实验中都有生成.温度升高:HCO-3浓度变化范围变小,S2-浓度增加,氧化还原电位减小;碳酸钙形成较少;菱铁矿随温度升高而增加,铁硫化物形成随S2-浓度增加而变广,表明温度升高促进铁硫化物和菱铁矿的形成.压力增加:S2-生成量增加,ORP(氧化还原电位)变得更小;形成的铁硫化物颗粒越大且形态更好;生成的碳酸钙变少,可能受到S2-浓度的影响.这些实验结果对于研究全球海洋中碳和硫的存储及循环、自生矿物的形成机理等都具有重要意义.

关键词：甲烷渗漏区、自生碳酸盐、铁硫化物、形成条件、自生矿物

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分类号：P593(地球化学)

资助基金：中国博士后面上基金资助项目2015M571369;国家海洋地质专项工作项目GZH201100306;吉林大学研究生创新基金资助项目2014104

在线出版日期：2018-08-27（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共10页

页码：664-673