《湖泊沉積物早期成岩作用過程中鐵同位素分餾機制研究》是依託北京師範大學，由宋柳霆擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：湖泊沉積物早期成岩作用過程中鐵同位素分餾機制研究
- 依託單位：北京師範大學
- 項目負責人：宋柳霆
- 項目類別：青年科學基金項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
鐵元素廣泛參與各類地表地質、地球化學過程，並將這些過程信息以鐵同位素分餾信號的形式記錄在現代沉積物和不同時代的沉積岩中。由於在這些信息最終保存前還要經歷複雜的沉積物早期成岩作用過程，因此正確認識早期成岩作用過程對沉積體系中鐵同位素環境信息的改造機制及強度，是準確提取沉積體系中環境信息的關鍵所在。因此，選擇早期成岩作用過程較為典型的湖泊沉積體系作為研究對象有利於回答這一問題。基於此，本研究擬以雲貴高原高度礦化湖泊－阿哈湖和中等富營養化湖泊－紅楓湖沉積體系為研究對象，以精確測定沉積物體系不同形態鐵（含孔隙水）的同位素組成為主線，同時綜合運用礦物學、元素地球化學及微生物地球化學等研究手段，深入探討沉積物早期成岩作用過程中鐵同位素的分餾機制。該項研究的開展將豐富表生環境鐵同位素地球化學的研究，同時也將為不同時代沉積岩中鐵同位素環境信息的合理詮釋提供科學的依據。
結題摘要
項目選擇雲貴高原高度礦化湖泊－阿哈湖和中等富營養化湖泊－紅楓湖這兩個早期成岩作用過程較為典型的湖泊沉積體系為研究對象，分別對沉積物的礦物學特徵，孔隙水、沉積物以及活性鐵提取相的微量元素地球化學和鐵同位素地球化學進行了研究。項目主要取得如下進展：1、阿哈湖沉積物中鐵硫化物以無定形鐵硫化物為主，而紅楓湖沉積物中有草莓狀黃鐵礦形成；2、阿哈湖沉積物中As的遷移主要受Mn循環的控制，而Cu遷移主要受Fe的控制；Co、Ni和Zn的遷移同時受Fe、Mn循環的控制，但主要受Mn影響。紅楓湖沉積物中Co、Ni、Cu、Zn、Cr和As的再遷移均受到鐵循環的控制，Mn僅對Co、Ni和Zn的再遷移存在一定影響。鐵錳循環均可能As的遷移，但是當沉積物中活性Mn較高時，以Mn控制為主。阿哈湖孔隙水中Mn和Fe以及活性Mn和Fe的變化趨勢不同，Mn表現為表層較高，隨深度增加而逐漸降低，而鐵恰好從Mn濃度較低處開始呈現出升高的趨勢，證明了阿哈湖沉積物中鐵錳氧化物電子受體的分帶現象，表層以Mn氧化物/氫氧化物為主，下層以鐵氧化物/氫氧化物為主；3、阿哈湖沉積物孔隙水和沉積物以及活性鐵提取相的δ56Fe值在-4.56‰～0.05‰之間，沉積物δ56Fe值與Fe/Al呈現良好好的負相關關係，證明阿哈湖沉積物早期成岩作用過程中生了明顯的鐵同位素分餾。孔隙水的δ56Fe值較低，與孔隙水Fe濃度呈現良好的正相關關係，而與孔隙水Mn濃度和高活性態Mn含量呈現良好的負相關關係，證明阿哈湖沉積物中高活性鐵和活性錳對沉積物早期沉積物作用過程起到了重要推動作用，其中，DIR過程、鐵錳氧化物的氧化過程和吸附過程可能對孔隙水鐵同位素的分餾起到了重要作用。而紅楓湖沉積物和高活性鐵提取相的δ56Fe值無明顯變化特徵，可能與紅楓湖中活性錳氧化物的含量較低有關；另外紅楓湖孔隙水的δ56Fe值受DIR過程和黃鐵礦形成過程的控制；4、夏季阿哈湖水-沉積物界面附近懸浮顆粒物發生了明顯的鐵同位素分餾，δ56Fe值與Fe/Al具有良好的負相關關係，證明界面附近鐵遷移轉化主要受“Ferrous Wheel”鐵循環的控制，根據模型估算，“Ferrous Wheel”鐵循環所產生鐵的比例分別為45%（DB）和76%（LJK）；而紅楓湖夏季界面附近的δ56Fe值變化幅度較小，可能是有機質對“Ferrous Wheel”鐵循環過程起到了抑制作用。
