依据草莓状黄铁矿作海洋环境演化其中的微量元素

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滇西老王寨金矿床黄铁矿形貌特征与化学组成

滇西老王寨金矿床黄铁矿形貌特征与化学组成

滇西老王寨金矿床黄铁矿形貌特征与化学组成赵凯;杨立强;李坡;熊伊曲【摘要】老王寨金矿床是三江特提斯成矿域中已探明规模最大的造山型金矿床,黄铁矿是其最主要的载金矿物,依据矿(化)脉切割关系、矿石结构构造及矿物共生组合,该矿床成岩-成矿期共发育5个世代黄铁矿.沉积-成岩期草莓状黄铁矿合Pb、Zn、Mn、Co、Ni和Bi.热液金成矿期可划分为:Ⅰ石英-绢云母-黄铁矿、Ⅱ石英-多金属硫化物、Ⅲ方解石-石英-毒砂-黄铁矿和Ⅳ方解石-石英-辉锑矿-黄铁矿四个阶段,其黄铁矿分别以粗粒他形、立方体、五角十二面体和立方体为主,总体继承了沉积-成岩期黄铁矿含Pb、Zn、Mn、Co、Ni和Bi的特征,Au、As、Sb和Cu也有不同程度富集,显示成矿流体成分复杂.Ⅲ阶段为金的主成矿阶段,以发育五角十二面体黄铁矿为特征,富集Au、As、Sb、Pb、Zn、Cu、Co、Ni和Bi,其中,Au与As构成[Au,As]2-和[Au(As,S3)]“等络合物以类质同象的形式替代[S2]2-而进入到黄铁矿中,两者呈正相关,成矿系统处于中-低温、流体过饱和度(硫逸度)高,且缓慢冷却,矿质来源充足的环境.【期刊名称】《岩石学报》【年(卷),期】2013(029)011【总页数】12页(P3937-3948)【关键词】老王寨金矿床;黄铁矿;微量元素;成矿流体来源【作者】赵凯;杨立强;李坡;熊伊曲【作者单位】中国地质大学地质过程与矿产资源国家重点实验室,北京 100083;中国地质大学地质过程与矿产资源国家重点实验室,北京 100083;中国地质大学地质过程与矿产资源国家重点实验室,北京 100083;中国地质大学地质过程与矿产资源国家重点实验室,北京 100083【正文语种】中文【中图分类】P578.292;P618.51黄铁矿是热液金矿床中重要的载金矿物,不同物理化学环境下形成的黄铁矿,其晶体形貌、微量元素含量及组合特征等有一定差异(陈光远等,1987;Reich et al.,2005),通过对黄铁矿的研究可以获得成矿作用过程和机理,如Au的赋存状态(Simon et al.,1999)、黄铁矿成因(Bralia et al.,1979)、As与Au的相关性(Henkelman,2004;Cook et al.,2009)等大量有用信息。

华南老堡组硅质岩中草莓状黄铁矿——埃迪卡拉纪末期深海缺氧的证据

华南老堡组硅质岩中草莓状黄铁矿——埃迪卡拉纪末期深海缺氧的证据

华南老堡组硅质岩中草莓状黄铁矿——埃迪卡拉纪末期深海缺氧的证据常华进;储雪蕾;冯连君;黄晶【摘要】为恢复埃迪卡拉纪末期深海的氧化还原状态,我们对华南桂北泗里口剖面老堡组(大约550~540Ma)硅质岩中草莓状黄铁矿的粒径和分布进行了测量、统计和研究.老堡组硅质岩样品中普遍存在着草莓状黄铁矿,呈星散状分布,未见自形晶的黄铁矿颗粒和明显后期充填的草莓状黄铁矿集合体.硅质岩中草莓状黄铁矿颗粒的统计表明,它们具有很窄的变化范围,最大粒径小于18μm,大多数样品中草莓状黄铁矿的平均粒径和中间粒径均小于5μm.根据这些硅质岩中原生黄铁矿的粒径和分布,我们判定埃迪卡拉纪末期的深部海水是缺氧的.泗里口剖面老堡组硅质岩中草莓状黄铁矿的平均粒径、中间粒径和最大直径沿剖面向上逐渐增加,这意味着埃迪卡拉纪末期华南的深部海水有逐步被氧化的趋势.【期刊名称】《岩石学报》【年(卷),期】2009(025)004【总页数】7页(P1001-1007)【关键词】黄铁矿;硅质岩;埃迪卡拉纪末期;氧化还原状态;古海洋【作者】常华进;储雪蕾;冯连君;黄晶【作者单位】中国科学院地质与地球物理研究所,北京100029;中国科学院矿产资源研究重点实验室,北京100029;中国科学院研究生院,北京100049;中国科学院地质与地球物理研究所,北京100029;中国科学院矿产资源研究重点实验室,北京100029;中国科学院地质与地球物理研究所,北京100029;中国科学院矿产资源研究重点实验室,北京100029;中国科学院地质与地球物理研究所,北京100029;中国科学院矿产资源研究重点实验室,北京100029;中国科学院研究生院,北京100049【正文语种】中文【中图分类】P572.3;P578.292在埃迪卡拉纪(635~542Ma)地层中发现了地球上最早的动物化石(Xiao et al., 1998;Chen et al., 2004;Yin et al., 2007)。

吉林省中,新生代黑色页岩(油页岩)中某些金属元素富集特征

吉林省中,新生代黑色页岩(油页岩)中某些金属元素富集特征

吉林省中,新生代黑色页岩(油页岩)中某些金属元素富集特征善参稼)豕j\够7第24卷第3期长春地质学院1994年7月JOURNALOFCHANGCHUNUNIVERSITYOFEARTHSCIENCES7f吉林省中,新生代黑色页岩(油页岩)中某些金属元素富集特征①.∥|李红王东坡高福红堑盟李盛华’(能源地质研究所)(LNA T北京丹部IHEP)(应用化学系)/斗摘要吉林省中,新生代黑色页岩(油页岩)中Ag,U,Co,Ni等元素含量偏高}黑色页岩(油万岩)中古生物组合丰富,有机碳含量很高(>2)研完了吉林省中,WrY.代黑色万岩(油万岩)中稀,青叠属元素富辜特舡,轫步探讨7其富辜机理,为吉林省中,WrY.代含金属的黑色再岩(油再岩)的综合利用提供参考,关键调含仝属的.It.色万岩生转成矿言l棒省中固分类号P5711黑色页岩的研究现状黑色页岩”这一术语有狭义和广义的两种概念,前者专指含有机碳(COT)百分之几到20~30的页岩;后者则是所有富含有机质的细粒沉积岩的总称,包括颜色自深灰色到黑色的各种页岩,硅质岩,粉砂岩以及少量含碳酸盐的岩石(张爱云等,1987)..黑色页岩的分布范围可以是局部的或区域性的;可以在陆相,过渡相及海相环境中近年来,黑色页岩的研究引起了国内外沉积学,地球化学,矿物学,矿床学,煤田地质学,石油地质学等多种学科专家们的广泛重视当前有关黑色页岩的研究主要表现在如下方面1.1与缺氧事件有关的黑色页岩的研究全球沉积地质委员会(GSGC)的CRER项目的第二工作组专门研究黑色页岩和大洋缺氧事件.探讨的内容包括碳氢化台物矿源层沉积,沉积锰矿,与蛇绿岩有关的硫化物矿床的形成和沉积磷矿等方面的关系.认为这些与黑色页岩密切共生的矿床的形成与大洋缺氧事件有密切关系对海相碳氢化台物矿源层分布的研究表明(陈智梁,1989),在缺氧事件期问沉积的海相黑色页岩是世界上多数石油的源泉.研究结果表明(王东坡.1992),松辽盆地的湖相黑色页岩的形成亦与湖泊缺氧事件有密切联系,同时也是重要的油源岩”.1.2金属元素的富集和生物成矿作用的研究黑色页岩常常是多金属元素的富集层.如中欧曼斯菲尔德的含铜页岩(二叠纪),澳大利亚的富集铅锌矿的蒙特页岩美国印第安纳J州的富铜,钼的新奥尔巴尼页岩.以及我国0自然科学基盒.中科院高能物理研究所拉技术应用研究部合资助项目第一作者简介享红女”岁硬士况积学专业收稿日期l993一O7一i9292长春地质学院南方黑色页岩钒矿床(张爱云,1987)”和南方富Ni—Mo的多金属黑色页岩(范德廉,1981)co等.正因为如此,国际地质对比计划常委会IGCP所立的关于黑色页岩成矿作用254项目(1987~1993)的研究已取得了重要的成果.该项目的研究区域包括世界各地的成矿黑包页岩及有关矿床.美国,前苏联,法国,波兰,中国等24个国家的300多位科研人员参加了该项目的研究工作.另外,黑色页岩中不但常富集金属元素,而且富含有机碳,两者关系十分密切.因此.黑色页岩已成为研究生物成矿作用的最适当的选择之一.生物成矿理论已成为探讨黑包页岩中有关元素富集机理的指导思想;同时,对黑色页岩中元素富集机理的研究也有利于丰富生物成矿理论l,3油页岩综合利用的研究油页岩是一类台有大量无机矿物和均匀分布的大量腐泥型有机质的页岩,属于有机质演化程度不高(未成熟)的黑色页岩.油页岩的特殊组成和结掏决定了它在能源,矿产,化工,医药,建筑,农业和环保方面具有许多可供综合利用的潜在前途.油页岩的综台利用已f起国内外的广泛重视.相比之下,我国有关油页岩的综合利用水平很低,为此.徒同科学家在1990年召开的油页岩加工及综合利用研讨会上,呼吁我国走全面综合利用的技术路线.吉林省是中国中新生代黑色页岩(包括油页岩)的主要分布区据已有资料统计,我国仅油页岩一项探明储量为数百亿吨,居世界第四位(AAPG杂志74卷报告,1990).吉林省已探明的油页岩储量占我国总储量的54.吉林省黑色页岩主要分布在中西部地区,即松辽盆地中部,白垩纪青山口组一段和嫩江组一,二段;此外,吉林省东部中,新生代断陷盆地中,第三纪桦甸组地层中,亦有数层黑色页岩(油页岩).当前国内多偏重于海相黑色页岩的研究,忽略了对同样丰富多彩的陆相黑色页岩的研究我们对吉林省丰富的黑色页岩资源拟进行一系列探索研究.本文对黑色页岩中某些元素的赋存状态,富集层位,综合利用的可能性,富集机理等作了初步探讨.2黑色页岩中某些元素富集特征依据项目的要求,着重研究了农安县和桦甸市的黑色页岩(油页岩).在农安县共采佯92块,这些样品为黑色泥岩及劣质油页岩,含草莓状和颗粒状黄铁矿及碳酸盐结核+样品属于青山口组一段.桦甸市的样品共采51块,岩性为暗色泥岩,油页岩及褐煤+属于桦甸组一段(古新世和渐新世).另有6块样品采自农安和桦旬两地的油页岩燃烧后的炉渣.21物相分析在分析研究金属元素含量的基础上,依据A.Tessler等(1979)的连续浸提化学分析方法,对26个样品进行了连续物相分析,分析了cu,Ni,Mn,V,Ti,Co等6种元素,分别以下面几个物态存在:I,可交换态;I,碳酸盐态;I,氧化物态;Ⅳ,有机质和硫化物态;V不溶残渣表1为物相分析的一部分结果.就平均值而言,虽然cu在不溶残渣(V)中超过50,在有机质和硫化物(Ⅳ)中平均亦达15,24(农安)和22,85%(桦甸).这说明有相当一部分的Cu存在于硫化物和有机质中.Co,Ni主要以第Ⅳ种状态存在,这种相似性可弟3期李红等:吉林省中,新生代黑色页岩(油页岩)中某些金属元素富集特征293能与c.,Ni同属第ⅦB族有关.桦甸市样品中Cu,Co,Ni在第Ⅳ部分中的百分率均高于农安样品.从物相分析的结果,初步认为Cu,Ni,Co与有机质有一定关系.表L物相分析的结果(10_) TableLApartoflheresultsofthephysicalanalysis(10)众所周知.沉积物中的有机质积极参与各种元素.首先是亲铜元素的迁移,富集过程,已有的研究表明在沥青质页岩中见有铜的大量聚集.含铜页岩在北欧的大部分地区广泛分布.虽然铜在沉积岩(页岩,含铜砂岩和粘土)中的聚集途径现在还不够清楚,但一些研究者认为生物的富集作用在铜的运移过程中可能起了重要作用.而腐殖酸与铜能形成守固的内络台物并使之富集(c.M.曼斯卡娅等.1964).吉林省中,新生代某些黑色页岩层位中铜的含量异常高.为研究其富集机理,查明有机质所起的作用和评价有机物与铜的寓集作用之间的关系将是一个重要的途径.锿和钴在沉积物中的富集往往与有机质相联系.镍和铜一样,能与氨基酸形成络合物(Pelletier,l960).钴与氪基酸形成内络台物.动值物体内部含有钴和镍,钴是生命必需的元素,它存在于维生素B..的成分中(c.M曼斯卡娅等.1964).为了阐明镍和钴与有机质化合物的形式问题.进一步深入研究是必要的,l9642.2电子显微镜分析从桦甸市样品中选送了6块样品在长春地质学院电子显微镜实验室对金属矿物形态做了电子显微镜分析.结果表明,黄铁矿是样品中含量最多,分布最广的硫化物矿物,呈草①cM曼斯卡娅等,帆积有机硪对铜的富集作用有机地球化学译文集,中国科学院贵阳地球『匕学研究所l964②CM曼斯卡拄等.沉积有机质对锰,钻,慷,金,铌,锌,镀厦其它某些元j#的富集作用有机地球化学译t集,中国科学院贵阳地球化学研究所长春地质学院莓状或颗粒状,有的由微小黄铁矿规则排列,成草莓状结构,有的黄铁矿呈颗粒状,与生物壳体伴生.Berner(1969b)认为,大多数草莓状黄铁矿都是在早期成岩作用中形成一种生物成因硫化氢的沉积矿物;Pickard(1970)在一次理论讨论中提出,通过有机质球粒的交代或内充填作用可以形成草莓状黄矿”.桦甸市的黄铁矿样品中普遍含镍,推测这部分镍可能以类质同象的形式存在于黄铁矿中,桦甸市样品中大量草莓状黄铁矿的存在,说明了存在细菌参与金属元素富集过程的可能性.电子显微镜结果分析还表明,桦甸市样品中蒙脱石含量高,各个样品中均见到蒙脱石.2.3元素富集特征的讨论根据IGCP#254工作组的意见,含金属的黑色页岩是指富含任何金属的黑色页岩,其富含金属的量相当于美国地质调查所标准参考材料SDD--l页岩的2倍(Ba,Co,Mo,u为1倍,1990)0.据分析结果,吉林省白垩纪和第三纪黑包页岩(油页岩)中,元素的含量(表2,3)与SDD--1样品中的对应元素含量进行比较,农安样品中Ba,cr,c.,zn,N,Ag,U以及桦甸样品中Ba,co,cr,Ni,ZnAg的富集含量均达到SDO一1样品中相应元素含量的2倍,两块炉渣样品中的Ba,co,cu,cr,zn尤其显示进一步相对富集的特征表2农安县样品(N=12)元素含量分析结果(10)TaMe2TheanalysisresultsoflhequantityofnelemeattathesampoesfromtheNongnCouaty(10一)①@P一1,R一1为表安县的炉渣样品,其占量为光j簪定量分析结果@除cu为光谱定量分析结果外.其泉均为中于括化分折结果第3期李红等:吉林省中,新生代黑色页岩(油页岩)中某些金属元紊富集特征295①均为中子活化分析结果据中子活化分析的结果(表2),农安县样品中u的含量均高于克拉克值,最高可达30.5×10一,u含量最高的层位接近于Cu的富集层位,桦甸样品中Ag 的含量(表3)比克拉克值均超过了一个数量级,最高达18.1×10.通过长春地质学院岩化系化学分析室和国家黄金管理局长春黄金研究所平行做Ag含量测试检验.得出类似的结果,表明桦甸市第三纪油页岩中Ag的含量显示异常,浓集系数从几倍到几百倍. 由此可见,农安县和桦甸市的黑色页岩(油页岩)均应属于含金属的黑色页岩,显然具有潜在成矿的可能性.2.4黑色页岩中微量元素相关关系从表4所显示的农安县样品中元素相关系数可看出Cu,Ba,Cr之间呈正相关关系.Zn与cu,Ba,cr的相关性较差,而Ag则与Cu,Ba,Cr的关系密切.表4农安县样品(N一92)元素相关系数(据光谱定量分析结果) Table4Therelevantcoefficientoftheelementsinthesamples fromtheNonganCounty长春地质学院表fi所显示的桦甸市样品元素相关系数表明Ag与zn,Ba与cr,c.与N,Cr与zn均为正相关,岩石中Ni呈两价状态,co则呈两价及三价,尽管其化学性质有一些差别,N和co在岩石中还是彼此伴生,这可能是因为Ni和co具有共同的物质来源,沉积岩中Ni和co的基本来源是基性火成岩,硫化铁,火山喷发物和宇宙尘.表5桦甸市样品(N一57)元素相关系数(据光谱定量分析结果) Table5Therelevant~ocfficienloftheelementsinthesamplesfromtheHu蛆nCity由上述分析可知,农安县和桦甸市两处的样品中微量元素的相关性既具有相同点,也具有不同点,两处的Ba与cr均正相关,农安样品中的Ag,cr与zn相关性差,桦甸祥品中Ag,Cr与Zn均正相关.3结论(1)吉林省中,新生代黑色页岩(包括油页岩)属于含金属的黑包页岩,具有多金属富集层位.农安县黑邑页岩(油页岩)中主要富集了cu,Ba,cr,C0,Ni,Zn,Ag,u,并且富集的层位接近,其中尤其以u,cu值得进一步研究,桦甸市油页岩中主要富集了AE,Ni,Cr,Baco,zn等微量元素,其中特别是Ag的富集层位需要进一步研究.(2)吉林省中,新生代黑包页岩(油页岩)中,金属元素在时间上分布不均匀.H.M.斯特拉霍夫(1937)曾指出.,铜在沥青质页岩中分布是不均匀的,他用铜向层内及层间迁移的特性和由页岩有机质富集铜等原因来解释这一现象.如果能在研究区内找到金属元素富集达到工业品位的层位,那么在技术许可的条件下,吉林省黑包页岩(油页岩)可以大规模开采.(3)物相分析表明了cu,co,Ni的富集与有机质有密关系,有必要深入研究,并探讨其它几种元素与有机质的关系.吉林省中,新生代黑包页岩(油页岩)形成过程中生物.有机质对某些微量元素的活化,迁移,聚集有可能起了关键性作用.(4)从表2可知农安黑包页岩(油页岩)炉渣样品中尤其富含Ba,cr和c 这说明对吉林省中,新生代黑色页岩(油页岩)至少可以走燃烧一提炼金属的综合利用的道路,以便合理有效地利用黑色页岩(油页岩)资源.(5)吉林省中,新生代油页岩中蒙脱石多,碳酸盐含量高,植物所需营养元素多(钾,磷),腐殖质高,而我国南方大多为红壤土,富高岭石,贫蒙脱石,属酸性土壤,加以酸雨影第3期李红等;吉林省中,新生代黑色页岩(油页岩)中某些金属元素富集特征297响.土壤更趋酸化,若将吉林省中,新生代油页岩之类的页岩粉末箍入红壤土,便可大大提高土壤的离子交换能力,减少酸性,使之中性化,减少营养元素的淋失,从而改良土壤.促进作物生长.参考文献1张爱云等.海帽黑邑页岩建造地球化学与成矿意义.北京:学版社,19872陈智揉编译.富有机碳的中自垩世地层的地层学.地球化学和古海洋学.岩相古地理?1989?(1)3王璞君,王末坡.松辽盆地白垩纪黑色页岩沉积与湖泊缺氧事件.长春地质学院建院40周年科学研究论文集(基础地质).长毒:吉林科学技术出版杜,19924范簿廉等.南方几省下寒武统黑色岩系及层状多金属富集层.沉积岩石学研究(论文集).北京:辩学出版社,19815(捷)JanPasava.黑色页岩成矿作用一IGCP245项活动及最新进展.吴志勇译.地球科学进屉.1990,(6)6陈应泰等.国外油页岩综合利用的进展.地球科学进展.1992,7(2)7TesslerA,eta1.SeqllcntiaIexttactionproccdurcforthcspc~:[ationofpartic ulatctraccMetals.AnalyticalChemistryt1979?51(7)8TrudingerPA.黄铁矿礅莓球就体.层控矿床和层状矿床(第二卷).肖学平译.北京:地质出版社.19809SchrlczRB.MetalliferousblackshaIcs:Accumu]ationofcarborandmeta]s incratonicbasins. sedimentaryanddlageneticmineraldeposits;ABasinAnalysisApproachtoE xploration?199tloCan~xoBBC.有机物和外成镉聚集作用.谈大生译.国外地质勘探技术,1992,(3)THEACCUMULA TIoNCHARACTERISTICS0FSoMEMETALSINTH EMESoZoICANDCEINoZoICBLACKSHALES(oILSHALES)lNJILIN LiHongWangDongpoGaoFuhong(Ge~nergyInstituteofCfian gcfi”月£月扎ofEarthSdentes)Y angRt,[yingLiShenghuaLNA TBe’RgB”isio~tHEP)(DepartmentofAppliedcehemistry) Abstractthestudyofblackshaleshasarousedthewideinterestsoftheexpertso fmanysubjects.TheMesozoicandCenozoicbtackshales(oitshales)inJilinare notonlyabundantinsometraceelements,suchasAg,U,Co,Ni,eta1,butalsorichinpale obio—assemblageandhighorganiccarboncontent(>2)Thispaperstttdiestheacc umulation characterticsoftherareandnoblemetalsiotheMesozoicandCenozoicblacks hales(oi【shales)inJitin,makesinitiminquiriesintotheaccumulationmechanismandp rovides conguItsforcomprehensiveutilizationoftheMesozoicandCenozoicmetaIti ferousblackshales(oiIshaIes)inJiIin.KeywordsmetaItiferousblackshaIes.biomineraljzatlon.Jj【in。

微量金属的黄铁矿化

微量金属的黄铁矿化

微量金属的黄铁矿化
微量金属的黄铁矿化是指在地质过程中,一些微量金属(例如镉、镍、铜等)被黄铁矿所吸附或替换,形成含微量金属的黄铁矿。

这些含微量金属的黄铁矿可以作为重要的金属矿床。

在地球演化过程中,地幔、岩浆和热液等流体中含有微量金属,这些金属通过地壳运移沉积,最终富集成矿床。

在形成黄铁矿矿床的过程中,一些微量金属元素被黄铁矿所吸附或替换,形成含有微量金属的黄铁矿。

黄铁矿是一种重要的铁矿石,广泛分布于世界各地的沉积岩、变质岩和火山岩中。

在含有微量金属的黄铁矿中,微量金属的含量较低,但是由于黄铁矿资源十分丰富,因此这些微量金属的黄铁矿化也具有很高的经济价值。

黄铁矿通常是采用磁选、重选和浮选等方法进行提取。

由于微量金属的含量较低,因此在提取过程中需要采用高效的提取技术,以提高提取率和产品质量。

随着科技的发展,新的提取技术不断涌现,使得微量金属的黄铁矿化的开采和利用更加高效、环保和节能。

微量元素在海洋生态系统中的生物地球化学研究

微量元素在海洋生态系统中的生物地球化学研究

微量元素在海洋生态系统中的生物地球化学研究海洋是地球上最广阔的生态系统之一,其生物多样性和重要性不言而喻。

与此同时,微量元素在海洋生态系统中的作用也在近年来越来越受到科学家们的重视。

微量元素是指在海洋中存在浓度极低的元素,它们的存在量通常是以「ppb」(亿万分之一)为单位称量的。

它们可能对海洋中微生物、生物和非生物系统起着至关重要的作用,同时也在调节全球气候变化中扮演着重要的角色。

微量元素在海洋中的存在海洋中存在许多微量元素,它们的含量通常较为低下,但却具有极为重要的生物地球化学作用。

这些微量元素主要来源于岩石矿物的风化、潜水热液和地质沉积物的溶解和流出等过程。

海洋中的微量元素主要包括钙、铜、铁、锰、镉、镍、钴、锌、铝和硅等元素。

微量元素的生物地球化学作用微量元素在海洋生态系统中扮演着多重角色,它们对生态系统的影响主要表现在以下几个方面:1. 营养元素钙、硅和锰等微量元素在海洋中通常是营养元素。

它们在海洋中对于生物生长十分重要,是细菌、藻类和有机物质的生长和代谢必不可少的组成部分。

2. 生物有机质微量元素对于海洋中的有机物质也有着重要的影响。

铁和锰等元素可以在海洋中比较快地形成沉积物。

这些沉积物可转化为生物有机质,进而对海洋生态系统的生态平衡产生一定的影响。

3. 气候变化微量元素还对全球气候变化具有重要的调节作用。

例如二氧化碳通过以及氮气可以在海洋中转化为生物质,并最终被有机物质吸收或沉淀。

这种过程对于全世界的碳循环有着重要的影响。

微量元素与生态系统互动的过程微量元素在海洋生态系统中的作用复杂多变,它们与生态系统中的各个环节都有着密切的关系。

例如微量元素与氧气、二氧化碳和硫化氢等物质一同参与了海洋中的生态过程。

在海洋中,硫氢、铝、锌、铜、锰等元素被大量吸收,促进了微生物的生长。

海洋生物不仅依赖微量元素来生成骨骼和鳞片,也需要微量元素来形成重要的酶。

与此同时,海洋中的微生物对微量元素也有一定的影响,它们可以利用锰、铜、铁、锌等元素代谢其中的有机物质,同时也对这些微量元素的转运和吸收发挥着重要的作用。

海洋生态系统中的微量元素循环与生物响应

海洋生态系统中的微量元素循环与生物响应

海洋生态系统中的微量元素循环与生物响应在广袤无垠的海洋中,存在着一个复杂而精妙的世界。

其中,微量元素的循环如同海洋生态系统的“隐形引擎”,对海洋生物的生存、繁衍和生态平衡发挥着至关重要的作用。

微量元素,顾名思义,是在海洋中含量微小但却不可或缺的元素。

它们包括铁、锌、铜、锰、钴、钼等。

尽管在海水中的浓度极低,但对于海洋生物的生理功能和代谢过程却有着举足轻重的影响。

海洋中的微量元素循环是一个动态且复杂的过程。

首先,来自陆地的岩石风化、河流输入等是海洋微量元素的重要来源。

这些微量元素随着水流进入海洋后,会在海水中进行一系列的物理、化学和生物过程。

例如,铁元素可能会与海水中的有机物结合,形成络合物,从而改变其存在形式和生物可利用性。

在海洋生态系统中,浮游植物是微量元素循环的关键参与者。

浮游植物通过光合作用吸收海水中的二氧化碳,并利用这些微量元素来构建自身的细胞结构和进行各种生理活动。

当浮游植物死亡或被其他生物捕食时,它们所吸收的微量元素又会重新释放到海水中,继续参与循环。

以铁元素为例,它对于浮游植物的光合作用和氮代谢至关重要。

在某些大面积的海洋区域,如南大洋和赤道太平洋,铁元素的含量相对较低,限制了浮游植物的生长和初级生产力。

这被称为“铁限制”现象。

科学家们通过实验向这些海域添加微量的铁元素,发现浮游植物的数量和生产力显著增加,这充分说明了铁元素在海洋生态系统中的关键作用。

除了浮游植物,其他海洋生物对微量元素也有着各自独特的需求和响应。

例如,某些贝类和甲壳类动物需要锌元素来合成贝壳和外骨骼;铜元素对于鱼类的血液运输和免疫系统功能至关重要。

然而,人类活动正在对海洋中的微量元素循环产生不可忽视的影响。

工业废水的排放、石油泄漏、过度捕捞等都可能导致海洋中微量元素的分布和浓度发生变化。

例如,重金属污染可能会使某些微量元素在局部海域浓度过高,对海洋生物造成毒害作用,破坏生态平衡。

此外,气候变化也在悄然改变着海洋中微量元素的循环。

草莓状黄铁矿形成机制及其研究意义

草莓状黄铁矿形成机制及其研究意义

草莓状黄铁矿形成机制及其研究意义草莓状黄铁矿是一种稀有的矿物,由特殊的结构形成,具有独特的色泽,可以应用于工业、建筑和珠宝等领域。

然而,草莓状黄铁矿的形成机制仍不完全清楚,因此研究其形成机制及其研究意义具有重要的理论意义和实际应用价值。

一、草莓状黄铁矿的形成机制草莓状黄铁矿的形成机制主要包括以下三个方面:1、岩浆作用:岩浆作用是草莓状黄铁矿形成的主要机制。

当岩浆在深部温度和压力下,岩浆中的重金属元素会析出,形成草莓状黄铁矿。

2、热水流体作用:岩浆深入地下时,会受到构造活动、地层演化等作用,并会释放出大量热水,热水流体与岩浆混合,产生特殊的化学反应,最终形成草莓状黄铁矿。

3、构造活动:地质构造活动主要是指地壳内部构造活动,构造活动可以造成岩浆的热量和压力的变化,从而影响岩浆的结晶,最终形成草莓状黄铁矿。

二、草莓状黄铁矿的研究意义1、理论意义:草莓状黄铁矿的形成机制反映了地质构造活动、岩浆作用、热水流体作用等地质过程的发展过程,可以为研究地质构造活动提供重要的理论参考和实验数据。

2、实际应用:草莓状黄铁矿具有非常特殊的色泽,可以应用于工业、建筑和珠宝等领域。

此外,草莓状黄铁矿也可以用于金属提取,提高金属提取率,从而提高金属生产效率,为工业生产提供支持。

三、草莓状黄铁矿形成机制的研究现状草莓状黄铁矿形成机制的研究目前正处于初步阶段,主要以实验方式进行,如热源实验和岩浆反应实验等。

此外,还有一些比较理论的方法,如模拟计算、模型演算等,这些方法可以更深入地研究草莓状黄铁矿的形成机制。

综上所述,草莓状黄铁矿的形成机制具有重要的理论意义和实际应用价值,研究其形成的机制,有助于更好地理解地质构造活动的过程,获得更多的金属提取资源,并为工业生产提供支持,具有重要的科学意义和社会效益。

因此,未来应加强草莓状黄铁矿形成机制的研究,开展更深入的研究,以更好地发挥草莓状黄铁矿的经济价值和社会效益。

鄂尔多斯盆地延长组7段有机质富集主控因素

鄂尔多斯盆地延长组7段有机质富集主控因素

鄂尔多斯盆地延长组7段有机质富集主控因素袁伟;柳广弟;徐黎明;牛小兵【摘要】鄂尔多斯盆地延长组7段(长7段)富有机质页岩中的有机碳含量呈异常高值,其有机质的富集从根本上来说是受古构造、古气候、古沉积环境和事件作用综合控制的.对这些控制因素进行分析,并探讨了他们在富有机质页岩形成过程中的作用.结果表明:长7段沉积期强烈的构造活动对有机质的富集起到了非常重要的作用,一方面导致盆地整体沉降,湖盆面积扩大,从而使得可容空间增大;另一方面诱发了多期的火山和湖底热液活动,并借此向湖泊中输送了大量的营养物质.充足的生长空间、丰富的营养物质和适宜的气候条件使得水生生物异常繁盛(湖泊初始生产力极高),这为富有机质页岩的形成提供了丰富的物质基础.尽管长7段沉积期氧化-亚氧化的底水环境不利于有机质的保存,但是在供给量充足的前提下,仍然使得大量的有机质保存了下来,从而造成了有机质在沉积物中的大量富集.【期刊名称】《石油与天然气地质》【年(卷),期】2019(000)002【总页数】9页(P326-334)【关键词】火山活动;湖底热液;古构造;古气候;古沉积环境;页岩;延长组;鄂尔多斯盆地【作者】袁伟;柳广弟;徐黎明;牛小兵【作者单位】中国石油大学(北京)油气资源与探测国家重点实验室,北京102249;东北石油大学地球科学学院,黑龙江大庆163318;中国石油大学(北京)油气资源与探测国家重点实验室,北京102249;中国石油长庆油田分公司,陕西西安710021;中国石油长庆油田分公司,陕西西安710021【正文语种】中文【中图分类】TE122.1鄂尔多斯盆地延长组7段(长7段)富有机质页岩是该盆地中生代含油系统中最重要的烃源岩,为延长组、甚至上部延安组的油气聚集提供了充足的油源。

这套富有机质页岩含有大量的有机质,其总有机碳(TOC)含量一般为6%~14%,最高可达30%以上[1],这在国内外的湖相盆地中是非常少见的。

这种有机质含量异常高的情况可能与长7段页岩形成时期特殊的地质背景和沉积环境有关。

《储层地质学》期末复习题及答案

《储层地质学》期末复习题及答案

《储层地质学》期末复习题第一章绪论一、名词解释1、储集岩2、储层3、储层地质学第二章储层的基本特征一、名词解释1、孔隙度2、有效孔隙度3、流动孔隙度4、绝对渗透率5、相渗透率6、相对渗透率7、原始含油饱和度8、残余油饱和度9、达西定律二、简答题1、简述孔隙度的影响因素。

2、简述渗透率的影响因素。

3、简述孔隙度与渗透率的关系第三章储层的分布特征一、简答题1、简述储层的岩性分类?2、简述碎屑岩储层岩石类型?3、简述碳酸盐岩储层岩石类型?4、简述火山碎屑岩储层岩石类型?5、风化壳储层的结构6、泥质岩储层的形成条件二、论述题1、简述我国中、新生代含油气湖盆中的主要储集砂体成因类型及主要特征。

(要点:重点针对河流相、三角洲、扇三角洲、滩坝、浊积岩等砂体分析其平面及剖面展布特征)第四章储层孔隙成岩演化及其模型一、名词解释1、成岩作用2、同生成岩阶段3、表生成岩阶段二、简答题1、次生孔隙形成的原因主要有哪些?2、碳酸盐岩储层成岩作用类型有哪些?3、如何识别次次生孔隙。

三、论述题1、简述成岩阶段划分依据及各成岩阶段标志2、论述碎屑岩储层的主要成岩作用类型及其对储层发育的影响。

3、论述影响储层发育的主要因素有哪些方面。

第五章储层微观孔隙结构一、名词解释1、孔隙结构2、原生孔隙3、次生孔隙4、喉道5、排驱压力二、简答题1、简述砂岩碎屑岩储层的孔隙与喉道类型。

2、简述碳酸盐岩储层的孔隙与喉道类型。

三、论述题试述毛管压力曲线的作用?并分析下列毛管压力曲线所代表的含义第六章储层非均质性一、名词解释1、储层非均质性2、层内非均质性3、层间非均质性4、平面非均质性二、简答题1、请指出储层非均质性的影响因素。

2、如何表征层内非均质性?三、论述题1、论述裘怿楠(1992)关于储层非均质性的分类及其主要研究内容。

2、论述宏观非均质性对油气采收率的影响(要点:分析层内、层间、平面非均质性对油气采收率的影响)第七章储层敏感性一、名词解释1、储层敏感性2、水敏性3、酸敏性4、速敏性二、简答题1、储层损害的原因?2、储层敏感性类型?《储层地质学》期末复习题参考答案第一章绪论一、名词解释1、储集岩:具有孔隙空间并能储渗流体的岩石。

智者不愚 愚者不智 ——漫说黄铁矿

智者不愚 愚者不智 ——漫说黄铁矿

立志当早,存高远智者不愚愚者不智——漫说黄铁矿众说纷纭,莫衷一是。

近些年来,关于生命的起源人们也提出了一个热液说,认为最初的生命起源于深海海底的黑烟囱,在黑烟囱中喷流而出的热液沉淀形成的黄铁矿对生命的起源至关重要。

Wächtershäuser(1988)认为黄铁矿及磁黄铁矿(pyrrhotite,Fe1-xS)的形成为火山环境下生命体的初现提供了生命体所需的能量。

FeS/H2S 是一对强有力的还原剂,可以在极端条件下将N 和有机质组分进行还原,从而提供生命所需过渡金属元素及H2S、CO2 和CO 等组分。

这一假说也是迄今为止最科学的有关生命起源的假说。

黄铁矿的英文名称为pyrite,是从希腊语pyr 而来,意思是火。

那黄铁矿有什么可火的呢?当用其他硬物在黄铁矿上进行刮擦时,可以产生火花,进而可以引起火苗。

在枪炮里,有时也用黄铁矿碎块作为发火材料。

相比钻木取火,用黄铁矿取火应是人类后期发展阶段的产物。

晶型完好的黄铁矿还可做观赏石和低档的宝石,在19 世纪中后叶,这种宝石是很受欧美人士喜欢。

在中药里,黄铁矿可以入药,俗称自然铜,具有活血散瘀、镇痛接骨的功效。

事物总是有其两面性的,美丽的女人不一定善良,善良的女人也未必美丽。

黄铁矿的内在组成决定了它一旦裸露于地表就要兴风作浪,有时杀人于无形。

当其暴露于湿润的空气中时,就会与氧和水反应形成硫酸(公式1)。

特别是在矿区的废石堆里,经常会有黄铁矿潜伏,氧化后产生的硫酸在雨水的作用下汇流成溪,流入主流河道,从而造成水质的污染,如达到一定浓度,再为人、牲畜所饮用,就会引起中毒,或者引发其他怪病。

在炼铁炉里进行矿石煅烧,或者煤炭在燃烧的过程中,S 会与O 结合形成SO2,飘于天际,与潮湿的空气结合,形成硫酸,降落到大地就是酸雨,这种酸雨具有很强的腐蚀作用,从此维纳斯不再端庄美丽,大厦不再雄伟壮观,风吹麦浪也不再那么诗意盎然。

211191471_贵州岑巩地区牛蹄塘组地层黄铁矿特征及其对页岩气的指示意义

211191471_贵州岑巩地区牛蹄塘组地层黄铁矿特征及其对页岩气的指示意义

2023/039(05):1529 1540ActaPetrologicaSinica 岩石学报doi:10.18654/1000 0569/2023.05.19史淼,张金川,袁野等.2023.贵州岑巩地区牛蹄塘组地层黄铁矿特征及其对页岩气的指示意义.岩石学报,39(05):1529-1540,doi:10.18654/1000-0569/2023.05.19贵州岑巩地区牛蹄塘组地层黄铁矿特征及其对页岩气的指示意义史淼1,2,3 张金川4 袁野4 王锡伟4 陶隆凤2,3SHIMiao1,2,3,ZHANGJinChuan4,YUANYe4,WANGXiWei4andTAOLongFeng2,31 河北省战略性关键矿产资源重点实验室,河北地质大学,石家庄 0500312 河北省岩石矿物材料绿色开发重点实验室,河北地质大学,石家庄 0500313 硅酸盐固废资源化利用河北省工程研究中心,河北地质大学,石家庄 0500314 中国地质大学,北京 1000831 KeyLaboratoryofStrategicKeyMineralResourcesinHebeiProvince,HebeiGEOUniversity,Shijiazhuang050031,China2 HebeiKeyLaboratoryofGreenDevelopmentofRockMineralMaterials,HebeiGEOUniversity,Shijiazhuang050031,China3 EngineeringResearchCenterforSilicateSolidWasteResourceUtilizationofHebeiProvince,HebeiGEOUniversity,Shijiazhuang050031,China4 ChinaUniversityofGeosciences,Beijing100083,China2022 12 29收稿,2023 03 15改回ShiM,ZhangJC,YuanY,WangXWandTaoLF 2023 PyritecharacteristicsandshalegassignificanceoftheNiutitangFormationinCengongarea,GuizhouProvince.ActaPetrologicaSinica,39(5):1529-1540,doi:10.18654/1000 0569/2023.05.19Abstract Thestudyofpyritecharacteristicsinshalegasreservoirscanprovideabasisfortherestorationofshalesedimentaryenvironmentandthepredictionofshalegasenrichmentandpreservation Basedoncoreandthinsectionobservation,scanningelectronmicroscopeobservation,traceelementgeochemistryandsulfurisotopegeochemistry,coresamplesoftheNiutitangFormationinWellCenye 1,Cengongarea,GuizhouProvinceweretested,andthesedimentaryenvironmentandgeologicalconditionsofshalegasenrichmentintheformationweredetermined Allsampleswerewellpreservedandunweathered TheresultsshowthatpyritesintheNiutitangFormationaremainlydevelopedintothreetypes,framboid,idiomorphic hypidiomorphicformandxenomorphicform,amongwhichthexenomorphiconeiscommonlygelatinouspyrite Differentformsofpyritewereformedindifferentsedimentaryenvironments Framboidpyritewasformedinanoxicreductionenvironment,idiomorphic hypidiomorphicpyritewasformedinanoxicenvironment,andgelatinousxenomorphicpyriteindicatedthatsomehydrothermalactivitywasinvolvedduringthesedimentaryprocessofshale TheNiutitangFormationoftheWellCenye 1islocatedinarelativelyopensedimentaryenvironment Theuppersectionofthewellisinanoxygen poorenvironment,andthesulfurisotopebecomeslightandanegativedriftoccurs Themiddlesectionofthewellisinananoxicenvironmentwithalargesulfurisotopespanandapositivedrift Thelowersectionofthewellisinamorereductingsedimentaryenvironment,andthesulfurisotopehasasmallnegativedrift Thepyritecontentinshaleiscloselyrelatedtotheenrichmentoforganicmatter Meanwhile,poreswhicharerelatedtopyriteprovidecarriersfortheadsorption,preservationandmigrationofshalegas,andtheanoxicsulfideenvironmentindicatedbypyriteframboidsismoreconducivetothepreservationoforganicmatterinshalegasreservoirs ThestudysystematicallysortedouttheindicationeffectofpyriteontheshalesedimentaryenvironmentandtheshalegasenrichmentintheNiutitangFormation Theresultsobtainedinthestudywillprovidetheoreticalguidanceforshalegasexploration Keywords Pyrite;NiutitangFormation;Sedimentaryenvironment;Shalegas摘 要 黄铁矿特征研究可为页岩沉积环境恢复与页岩气富集保存规律预测提供依据。

4 臼齿构造主要成因模式及时空分布意义

4 臼齿构造主要成因模式及时空分布意义

0 引言
地质历史时期的沉积作用存在许多明显的特 点,尤其是约占地球全部历史9/10的前寒武纪地
球更是充满了众多引人人胜的科学命题Ⅲ,比如生 命的早期演化、雪球地球、盖帽碳酸盐岩、叠层石衰 减事件、臼齿构造碳酸盐岩等问题。对这些基础地 质问题的研究,不仅有助于更深刻地认识早期地球
收稿日期:2008—11-20 基金项目:国家自然科学基金项目(40472065);中国石油化工股份有限公司项1=I(C0800—07一ZS-164) 作者简介:陈留勤(1983一),男.甘肃陇南人,理学博上研究生,从事沉积学与层序地层学研究。E—mail:liuqincheen@163.com
蓟县剖面中元古代高于庄组第三段的臼齿构造主 要发育于中至深缓坡泥晶灰岩地层中,从臼齿构造 经纹理化构造再到叠层石构成了一个向上变浅的 沉积序列(图3)。臼齿构造和叠层石作为前寒武纪 两种特殊的沉积构造类型,二者在时空发育方式上 表现出明显的不相容性。这样二来,前寒武纪至少 存在2个海洋演化生物群,即由元古代叠层石所代 表的“第一个海洋演化生物群(The first marine evolutionary biota)”D43和与臼齿构造关系密切的 “地下超微生物花园”[7],同时也表明了地球上无处 不在的微生物世界对三大沉积体系(碳酸盐岩、碎 屑岩和蒸发岩)存在重大的沉积动力学影响,并与 物理作用(侵蚀、变形、沉积等)和化学作用(蒸发、 溶解等)一起在沉积岩中形成了比较特殊的微生物 沉积构造n引。
性质和早期快速成岩作用。目前,臼齿构造(有人
也称之为“臼齿状构造”,Molar Tooth Structure)
的形成机制和在新元古代消亡的时间及意义成为
众多沉积学家关注的焦点,已经在世界上各主要大
a~d为臼齿构造的野外露头照片,臼齿构造显示为大级别至小级

海洋中微量元素的地球化学研究进展

海洋中微量元素的地球化学研究进展

海洋中微量元素的地球化学研究进展自从20世纪50年代以来,海洋地球化学一直是海洋科学研究的一个重要分支领域。

其中,微量元素是海洋中最重要的一类元素之一。

微量元素在海洋中非常广泛,包括镁、锰、铁、铜、锌、铅、锶、钍、铀等多种元素,虽然以微量存在,但对海洋生态系统和全球环境具有重要影响。

镁是海洋中占有量最大的元素之一。

在海水中,镁的浓度相当高。

镁离子是海水中的主要阳离子之一,也是海洋中最丰富的钙盐沉积物中的组成成分之一。

由于镁在盐度方面的灵敏度,因此它被视为海洋中生成盐度记录的一个有用标志元素。

锰是海洋中的一个重要元素。

锰的海水中浓度低于铁,但高于大多数其他微量元素。

锰的形态包括无机锰形态和有机锰形态。

无机锰形态在海洋中广泛存在,并且由于其高氧化还原电位特征,可以被用作排除其他元素和离子的剂。

通过研究锰的海洋环境,可以了解不同地区的环境特征和地质变化事件。

海洋中铁的含量非常低,但是它是海洋生态系统和全球气候变化的重要驱动因素之一。

铁对于海洋生态系统中的微型生物如硅藻和浮游植物的生长和繁殖非常关键。

铁的不同来源导致了海洋中铁分布的空间异质性。

同时,铁还可以通过携带氧气进入海洋,进而影响全球气候变化。

铜、锌和铅是海洋中的另外三个广泛存在的微量元素。

铜和锌是许多蛋白质和酶的重要成分,它们在海洋生物和海洋化学中发挥了重要作用。

海洋中的铅来源主要是人类活动,如工业排放和汽车尾气。

因此,海洋中的铅通常用作刻画人类活动和污染的指标元素。

海洋中微量元素的研究已经穿越了几十年。

随着技术的发展和进步,人们对海洋中微量元素的了解也越来越多。

现在,利用多种分析技术和模型,人们可以研究这些元素的循环过程,了解源汇过程和分布规律。

海洋中微量元素的研究不仅对深入了解海洋生态系统的运作机理,还对全球环境变化和人类活动对环境的影响进行评估和预测具有重要意义。

黄铁矿主微量元素及晶胞参数研究内容和意义

黄铁矿主微量元素及晶胞参数研究内容和意义
前人通过大量数据统计将不同成因类型金矿床的黄铁矿主 微量成分特征作出总结,得出 S 和 Fe 元素的整体特征。火山热 液 型、次 火 山 热 液 型、岩 浆 热 液 型、卡 林 型 矿 床 都 具 有 亏 铁 亏 硫的特点,并且卡林型属于重度亏铁亏硫(Fe 含量为 45.09%, S 含 量 为 51.25%);变 质 热 液 型 具 有 富 铁 亏 硫 的 特 点(Fe 含 量 为 46.82%,S 含量为 52.69%)。这几种矿床标准差由大到小的变 化顺序依次为卡林型(S 为 2.99,Fe 为 1.70)、岩浆热液型(S 为 1.23,Fe 为 0.99)、变质热液型(S 为 0.74,Fe 为 0.86)、次火山热
1 黄铁矿主微量元素 通 过 电 子 探 针 分 析 可 以 得 到 黄 铁 矿 主 量 元 素 的 数 据,黄
铁 矿 主 量 元 素 包 括 S 和 Fe 元 素。黄 铁 矿 理 论 值 S 元 素 含 量 w(S)=53.45%。Fe 含量 w(Fe)=46.55%,比值 w(S) w /(Fe)=1.148, 原子个数比 S/Fe=2。大量天然黄铁矿化学分析结果表,黄铁矿 原子个数比 S/Fe 往往大于或者小于 2,一般将 S/Fe < 2 称为硫 亏损,S/Fe > 2 称为铁亏损 [1]。黄铁矿中还含有许多微量元素, 导致 S 和 Fe 元素的实际含量往往达不到理论值的含量。当 w(S) < 53.45%时可称之为贫硫,w(Fe) < 46.55%时为贫铁。黄铁矿 的化学式为 FeS2,但由于 S 和 Fe 元素实际含量的变化,黄铁矿的 原子个数往往并不等于 2,导致黄铁矿化学式与理论化学式具有 一定差别。黄铁矿实际 S/Fe 比值计算方法为 [w(S) w /(Fe)]*1.742 (1.742 为 Fe 和 S 相对原子质量比值)。w(S) w /(Fe) 可以指示矿床 形成过程中的硫逸度,当 w(S) w /(Fe) > 1.148 时,说明形成环境 的硫逸度较高,反之则小。

鄂尔多斯盆地长7油层组地层水与油藏保存条件关系

鄂尔多斯盆地长7油层组地层水与油藏保存条件关系

鄂尔多斯盆地长7油层组地层水 与油藏保存条件关系齐亚林, 罗安湘, 张晓磊刘鑫, 孙勃, 李涛涛中石油长庆油田分公司勘探开发研究院(低渗透油气田勘探开发国家工程实验室, 陕西 西安 710018)[摘要] 系统论述了鄂尔多斯盆地长7 油层组地层水化学组成特征和水型构成, 综合应用有机地球化学、 核磁录井等油层评价手段对基于苏林成因分类方案确定的保存条件进行分析, 借鉴了水文地质学和水文 地球化学的研究成果, 论证了地层水型的控制因素及其与油藏保存条件的关系。

研 究 认 为: 沉 积 水 体 化 学组成和盐类溶解度共同控制了水型, 而水型控制了矿化度; 原生沉积水和后期局部可能存在的地表渗 入水共同控制了地层水的离子组成及水型分布;NaHCO3 型地层水和 Na2SO4 型地层水一般代表油藏保存 条件较差, 而 MgCl2 型地层水和 CaCl2 型地层水一般代表保存条件较好, 但 并 非 绝 对, 苏林的地层水成 因分类方案在确定油藏保存条件上具有一定局限性。

[关键词] 原生沉积水; 地层水类型; 保存条件; 长7 油层组; 鄂尔多斯盆地 [中图分类号]TE122.3[文献标志码]A[文章编号]1000-9752 (2014)10-0045-05 近年来, 作为鄂尔多斯盆地中生界石油勘探重要层系的长7 油层组, 随着勘探投入的加大和工艺技术的提高, 不断取得突破, 发现了多个含油富集区, 打破了长7 油层组沉积水体较深、 物性差、 不能形成规模油藏的传统观念[1]。

该油层组已成为近期开发建产的现实目标和未来勘探的重要领域。

但在勘探生产过程中往往发现, 部分含油富集区存在局部出水的现象, 这与该油层组储集砂体分布稳定、 致密,石油充注程度高, 油层大面积叠合分布的特征[1]不完全一致。

一般认为, 渗透水停滞或交替缓慢的相对稳定的水动力环境是油气藏得以保存的重要条件[2,3]。

尽管有学者对苏林的地层水成因分类方案提出质 疑[4~7],但目前还是普遍依据其分类标准来确定地层水类型进而判别水动力环境和保存条件[8~10]。

湘西州保靖县葫芦地区镍钼钒矿成矿预测及找矿前景

湘西州保靖县葫芦地区镍钼钒矿成矿预测及找矿前景

矿产资源M ineral resources湘西州保靖县葫芦地区镍钼钒矿成矿预测及找矿前景马 勇摘要:湘西保靖县葫芦地区新发现一矿产地,产出一种沉积型的镍钼钒矿,镍钼钒矿呈似层状—层状顺层产于寒武系牛蹄塘组(∈1n)底部黑色页岩(黑色岩系)中,矿床分布范围广、整体埋藏较浅、厚度大且品位高,具备寻找大型矿床的潜力,找矿前景较好。

关键词:镍钼钒矿;沉积型;葫芦地区;找矿前景;成矿预测1 成矿地质背景葫芦地区大地构造单元归属羌塘—扬子—华南板块之扬子陆块与雪峰构造带的过渡带。

位于区域性古丈复背斜的北西翼,以北东向麻栗场断裂深大断裂为主体构造。

该构造严格控制着区域内地层岩性、岩相古地理和一系列次级断裂、褶皱构造发育与展布,还控制着区域内众多的物化探异常、矿(化)点和矿(床)体的空间分布及其发育。

区域地层区划属上扬子分区八面山小区与武陵山小区的过渡地带。

为一套沉积岩—浅变质的沉积岩分布区,以滨海—浅海相碳酸盐岩和生物碎屑岩为主。

地层分布主要为元古界和古生界地层,除缺失石炭系、侏罗系、第三系外,自元古界板溪群至第四系均有分布,其中又以寒武系发育最为完整,分布最广泛。

古地理表现出由滨海—盆地—台地边缘—台地的发展过程。

2 地质特征2.1 地层特征区内主要出露寒武系牛蹄塘组(∈1n)黑色页岩(俗称“黑色层”或“黑色岩系”)、石牌组(∈2s)页岩和清虚洞组(∈2q)灰岩,少量出露南华系砂岩和震旦系硅质岩、页岩、白云岩等。

其中寒武系牛蹄塘组(∈1n)为镍钼钒矿赋矿层位,按岩性、岩性组合及其含矿性从上至下可分为4个段,各段岩性分述如下。

(1)第一段为灰黑色中厚层石英粉砂岩页岩夹黑色页岩,具泥质、粉砂质结构,页理构造;岩石层位稳定,不易风化,岩石特征明显,是牛蹄塘组和石牌组分层的良好标志,该层厚度约3m。

(2)第二段为黑色页岩,局部夹黑色含硅质页岩。

多见星点状、断线状黄铁矿,局部黄铁矿呈团块状。

厚度一般为100m左右。

【国家自然科学基金】_氧化还原敏感元素_基金支持热词逐年推荐_【万方软件创新助手】_20140803

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2009年 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
科研热词 微量元素 陡山沱组 缺氧 稀土元素 甲烷渗漏 氧化还原 帽碳酸盐岩 同位素分馏 古环境 古海洋 分散元素 ge,ca,tl稳定同位素
推荐指数 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
2010年 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
推荐指数 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
2012年 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21
科研热词 茶园 紫阳矿床 种植年限 碳氧同位素 矿床成因 玫花瓣状结构 物质来源 沉积物 水田 水体环境 氧化还原敏感元素 毒重石矿床 微量金属元素 宣龙式铁矿 季节动态 垂直分布 古环境 南秦岭 人类活动 亚铁 fe同位素
科研热词 推荐指数 球粒陨石标准化 1 氧化还原敏感元素 1 氧化-还原环境 1 日本海 1 微量、稀土元素 1 底层水体 1 含氧环境 1 古生产力 1 古氧化还原环境 1 cenomanian-turonian界线 1
2011年 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28
推荐指数 1 1 1 1 1
推荐指数 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
2013年 序号 1 2 3 4 5
2013年 科研热词 砷 生物地球化学. 溶解性有机物 氧化还原敏感元素 三维荧光 推荐指数 1 1 1 1热词 高成熟 痕量元素 氧化还原条件 有效烃源岩 古环境

草莓状黄铁矿形成机制及其研究意义

草莓状黄铁矿形成机制及其研究意义

草莓状黄铁矿形成机制及其研究意义草莓状黄铁矿是一种特殊的铁矿物,它以有规则的串状结构形成,形状像草莓,故名。

它广泛存在于中国以及全球其他地区的岩浆和深部岩石中,主要由磁铁矿和玻璃熔体组成,可以提供丰富的信息,用于探讨地质演化、地球物理机制以及其它科学活动。

本文将探讨草莓状黄铁矿形成机制及其研究意义。

草莓状黄铁矿的形成过程主要是矿物学家们最重要的研究内容之一,这也是科学家们研究草莓状黄铁矿最早期的重点。

根据早期研究结果表明,草莓状黄铁矿形成机制主要是裂隙(例如山体构造破坏、古地震、构造变形等)和热环境(例如熔体涌入、火山喷发、深部岩浆等)造成的。

研究发现,磁铁矿经过高温,熔融液会与深层岩石(如火成岩)中的溶质进行反应,形成铁硅铝矿物,同时也可以形成具有草莓状结构的黄铁矿。

至此,草莓状黄铁矿的形成机制基本得以明确。

当构造活动引起海洋洋流及洋面断层活动时,海洋洋流会带走部分沉淀物,使部分铁元素释放到海水中,并在海水中反应形成磁铁矿。

磁铁矿会聚集在构造活动的地方,经受构造活动的拉伸作用,随后磁铁矿会聚集在一起,形成草莓状的黄铁矿。

研究草莓状黄铁矿也可以帮助科学家们研究地球的形成和演化,更深入地理解深层岩石和岩浆的机制。

这些研究也可以帮助我们研究地质演化过程,预测地震等地质灾害,发现新的矿产,并为深入探讨地球科学提供理论支持。

综上所述,草莓状黄铁矿形成机制及其研究意义十分重要。

草莓状黄铁矿的形成机制主要是裂隙和热环境形成的,研究草莓状黄铁矿有助于深入了解地质演化过程,发现新的矿产,并为深入探讨地球科学提供理论支持。

只有彻底了解草莓状黄铁矿形成的机制,我们才能更好地避免地质灾害的发生,同时可以有效利用草莓状黄铁矿有益的成分,为社会经济发展做出更大的贡献。

研究草莓状黄铁矿形成机制及其研究意义,需要国内和国际社会给予充分的支持与重视,进行大量的数据收集和实验,以便更深入的了解草莓状黄铁矿的形成机制,并为深入探索和发展地球科学提供更多的理论支持。

海洋生态系统中的微量元素循环与生物响应

海洋生态系统中的微量元素循环与生物响应

海洋生态系统中的微量元素循环与生物响应在广袤无垠的海洋世界里,微量元素的循环如同一场无声却至关重要的“舞蹈”,而海洋生物则以各自独特的方式对其作出响应。

微量元素虽然在海洋中的含量相对较少,但它们对海洋生态系统的平衡和稳定却有着不可小觑的影响。

首先,让我们来了解一下海洋中的微量元素都有哪些。

常见的微量元素包括铁、锌、铜、锰、钴等。

这些微量元素在海洋中的分布并不均匀,其浓度受到多种因素的制约。

例如,靠近陆地的海域往往会受到河流输入、大气沉降以及人类活动等因素的影响,微量元素的含量可能相对较高;而在远离陆地的深海区域,微量元素的来源相对较少,浓度也较低。

那么,这些微量元素是如何在海洋中循环的呢?这是一个复杂而精妙的过程。

一方面,陆地径流带来了大量的矿物质和微量元素,它们随着河流注入海洋。

大气中的尘埃颗粒也可能携带微量元素沉降到海洋表面。

另一方面,海洋内部的生物过程也对微量元素的循环起着关键作用。

例如,浮游植物在生长过程中会吸收微量元素,当它们死亡后,这些元素又会通过分解作用重新释放到海水中。

此外,海洋中的化学过程,如氧化还原反应、吸附和解吸等,也会影响微量元素的存在形态和分布。

海洋生物对微量元素的循环有着直接或间接的影响。

以浮游植物为例,它们是海洋食物链的基础,对铁元素的需求尤为显著。

当海水中铁元素含量不足时,浮游植物的生长和繁殖会受到限制,进而影响整个海洋生态系统的生产力。

一些研究表明,在某些海域进行铁元素的添加实验,可以显著促进浮游植物的生长,从而引发一系列的生态效应。

除了浮游植物,其他海洋生物也对微量元素有着特定的需求和响应。

例如,一些贝类和甲壳类动物需要锌来维持其正常的生理功能,包括生长、发育和繁殖。

如果海水中锌元素的含量发生变化,这些生物的生存和繁衍可能会受到威胁。

同样,鱼类对铜和锰等微量元素也有一定的依赖,微量元素的缺乏或过量都可能导致鱼类的生理异常和疾病。

微量元素的循环和生物响应还与海洋环境的变化密切相关。

新疆哈图金矿中的两类黄铁矿研究

新疆哈图金矿中的两类黄铁矿研究

矿床地质新疆哈图金矿中的两类黄铁矿研究王磊,朱永峰(北京大学地球与空间科学学院造山带与地壳演化教育部重点实验室,北京100871)哈图金矿是西准噶尔规模最大的金矿,与区内发育的一系列金矿床和矿点构成哈图成矿带。

矿区主要发育草莓状和自形-半自形两类黄铁矿,具有不同的成因意义。

草莓状黄铁矿的粒径为5~30 μm(以10~15 μm为主),由一些细小松散的自形黄铁矿微晶组成球状形态(图1a),仅分布在弱蚀变凝灰岩和凝灰质泥岩夹层中,与细粒闪锌矿、少量它形黄铁矿、石墨和金红石伴生。

草莓体发育不同程度的重结晶,被黄铜矿、黄铁矿、毒砂和闪锌矿等矿物充填和交代(图1b)。

草莓体内部的微晶间隙常被黄铜矿充填,边部遭受黄铜矿、毒砂等热液矿物交代。

后期黄铁矿可充填于微晶间隙,以致草莓体内部结构消失;或直接增生交代在草莓体边部,微晶结构仅在核部保留。

这些特征说明哈图金矿草莓状黄铁矿的形成显然早于热液矿物,是同沉积和成岩过程的产物。

热液自形-半自形黄铁矿根据其形态可分为多期增生自形黄铁矿和与毒砂共生的粗粒黄铁矿。

自形黄铁矿多为30~40 μm,呈浸染状分布,与石英、闪锌矿、铁白云石呈浸染状分布。

核部疏松多孔,是草莓状黄铁矿在热液作用下发生重结晶的结果;边部致密均一,为热液黄铁矿继续交代生长的产物(图1c)。

粗粒自形-半自形黄铁矿粒径可达0.5 mm以上,与多边形、三角形或长条形的毒砂呈超覆生长紧密共生(图1d)。

自然金包裹在热液黄铁矿或毒砂中,也可与黄铜矿共生,充填在粗粒自形黄铁矿裂隙。

与热液黄铁矿相比,草莓状黄铁矿的As含量偏低(<0.7%),As与S含量之间没有明显相关性。

从自形-半自形黄铁矿疏松多孔的核部、到致密均一的边部,再到粗粒自形黄铁矿,As含量明显升高,S含量逐渐降低,As与S含量、S/Fe比值之间呈现明显的负相关(图2),表明As在热液过程中广泛替代了黄铁矿的S。

图1 草莓状黄铁矿和热液自形黄铁矿的岩相学特征图2 不同形态黄铁矿的As-S/Fe异变图解不同蚀变程度凝灰岩和凝灰质泥岩具有相似的稀土元素配分模式:轻稀土元素富集,重稀土元素相对亏损,配分曲线明显右倾(图3a)。

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Earth and Planetary Science Letters 389(2014)209–220Contents lists available at ScienceDirectEarth and Planetary Science Letters/locate/epslTrace element content of sedimentary pyrite as a new proxy for deep-time ocean–atmosphere evolutionRoss rge a ,∗,Jacqueline A.Halpin a ,Leonid V.Danyushevsky a ,Valeriy V.Maslennikov b ,Stuart W.Bull a ,John A.Long c ,d ,Daniel D.Gregory a ,Elena Lounejeva a ,Timothy W.Lyons e ,Patrick J.Sack f ,Peter J.McGoldrick a ,Clive R.Calver gaCentre for Ore Deposit and Exploration Science (CODES),University of Tasmania,Private Bag 126,Hobart,Tasmania 7001,Australia bInstitute of Mineralogy,Russian Academy of Science,Urals Branch,Miass,Russia cSchool of Biological Sciences,Flinders University,PO Box 2100,Adelaide,South Australia 5001,Australia dMuseum Victoria,PO Box 666,Melbourne,Victoria 3001,Australia eDepartment of Earth Sciences,University of California,Riverside,CA 92521,USA fYukon Geological Survey,PO Box 2703(K-102),Whitehorse,Yukon Y1A 2C6,Canada gMineral Resources Tasmania,PO Box 56,Rosny Park,Tasmania 7018,Australiaa r t i c l e i n f o ab s t r ac tArticle history:Received 29July 2013Received in revised form 8December 2013Accepted 15December 2013Available online 20January 2014Editor:G.Henderson Keywords:palaeo-oceanography sedimentary pyrite trace elements ocean chemistry oxygenation proxy seleniumSedimentary pyrite formed in the water column,or during diagenesis in organic muds,provides an accessible proxy for seawater chemistry in the marine rock record.Except for Mo,U,Ni and Cr,surprisingly little is known about trace element trends in the deep time oceans,even though they are critical to developing better models for the evolution of the Earth’s atmosphere and evolutionary pathways of life.Here we introduce a novel approach to simultaneously quantify a suite of trace elements in sedimentary pyrite from marine black shales.These trace element concentrations,at least in a first-order sense,track the primary elemental abundances in coeval seawater.In general,the trace element patterns show significant variation of several orders of magnitude in the Archaean and Phanerozoic,but less variation on longer wavelengths in the Proterozoic.Certain trace elements (e.g.,Ni,Co,As,Cr)have generally decreased in the oceans through the Precambrian,other elements (e.g.,Mo,Zn,Mn)have generally increased,and a further group initially increased and then decreased (e.g.,Se and U).These changes appear to be controlled by many factors,in particular:1)oxygenation cycles of the Earth’s ocean–atmosphere system,2)the composition of exposed crustal rocks,3)long term rates of continental erosion,and 4)cycles of ocean anoxia.We show that Ni and Co content of seawater is affected by global Large Igneous Province events,whereas redox sensitive trace elements such as Se and Mo are affected by atmosphere oxygenation.Positive jumps in Mo and Se concentrations prior to the Great Oxidation Event (GOE1,c.2500Ma)suggest pulses of oxygenation may have occurred as early as 2950Ma.A flat to declining pattern of many biologically important nutrient elements through the mid to late Proterozoic may relate to declining atmosphere O 2,and supports previous models of nutrient deficiency inhibiting marine evolution during this period.These trace elements (Mo,Se,U,Cu and Ni)reach a minimum in the mid Cryogenian and rise abruptly toward the end of the Cryogenian marking the position of a second Great Oxidation Event (GOE2).©2013Elsevier B.V.All rights reserved.1.IntroductionWhole rock variation of trace elements (TE)—in particular Mo,U,V,Cr and Ni —in black shales deposited in marine environments have been successfully used to interpret palaeo-redox conditions on the ocean floor (Lyons et al.,2003;Tribovillard et al.,2006;Reinhard et al.,2013),including temporal changes in oxygenation*Corresponding author.E-mail address:rge@.au (rge).of the global ocean (Holland,1984;Anbar et al.,2007;Scott et al.,2008;Partin et al.,2013).Most of the redox sensitive TE,as well as multitude of other TE in black shales,are concentrated in early-formed pyrite (Huerta-Diaz and Morse,1992;Large et al.,2007,2009;Gregory et al.,in press ).Laser Ablation-Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometer (LA-ICPMS)techniques devel-oped to study zonation in the composition of pyrite (FeS 2)in var-ious ore systems (Danyushevsky et al.,2011)have demonstrated how this information can be used to study potential sources of metals (Meffre et al.,2008),track changes in the chemistry of hy-drothermal fluids (Large et al.,2009),determine the evolution of0012-821X/$–see front matter ©2013Elsevier B.V.All rights reserved./10.1016/j.epsl.2013.12.020rge et al./Earth and Planetary Science Letters389(2014)209–220ore deposits(Thomas et al.,2011)and establish the effectivenessof pyrite as a trap for TE in contaminated sediments(Gregoryet al.,2013,in press).We suggest here,that in the same way thathydrothermal pyrite tracks changes in chemistry of orefluids,sedi-mentary pyrite,which is a common trace mineral in carbonaceousmarine black shales(Fig.1a–d),can be used to trackfirst-orderchanges in the chemistry of seawater and ultimately oxygenationof the ocean–atmosphere system.Whereas bulk shale studies re-quire samples of particular palaeo-redox facies(Lyons et al.,2003;Scott et al.,2008;Algeo and Rowe,2012),the focus on early-formed pyrites developed here allows sampling of a wider rangeof redox conditions,enabling a more complete record of seawatervariation.For this study we have analysed over1880sedimentarypyrites from131black shale samples covering77time intervalsfrom3515Ma to present day(Supplementary Tables1–4).2.TE analysis of sedimentary pyrite as a proxy for seawaterchemistry2.1.Incorporation of TE in sedimentary pyriteSedimentary pyrite forms in seafloor muds when H2S,pro-duced by the microbial reduction of marine sulfate,reacts with iron to form pyrite(FeS2),arguably by way of an iron mono-sulfide precursor,such as mackinawite or greigite(Rickard and Luther,1997;Rickard,2012).Experimental studies(Huerta-Diaz and Morse,1992;Morse and Arakaki,1993)have shown that many TE are incorporated into the precursor iron monosulfide at an early stage,including(in approximate order of incorpora-tion)As,Hg,Mo,Co,Cu,Mn,Ni,Cr,Pb,Zn and Cd,which are absorbed from seawater and local pore waters in seafloor muds (Larget et al.,2007,2009;Gregory et al.,in press).This TE en-richment process is controlled by the amount of pyrite produced and the amount of trace metals available from seawater and pore waters(Huerta-Diaz and Morse,1992).However it is recognised that microbially controlled reduction and sequestration of TE and sulfate on the seafloor are complex biochemical processes.Vari-ables like Eh/pH conditions in the sediment/water column,de-gree of bio-productivity and availability of preferred electron ac-ceptors will influence which TE the microbes reduce and co-precipitate with pyrite at any given time(Kulp and Pratt,2004; Mitchell et al.,2012).Various textural forms of pyrite are typical of syngenetic/dia-genetic sedimentary origins,including framboids,microcrystalline clusters,small nodules and layers offine crystals(Fig.1a–d). Late diagenetic pyrites typically overgrow earlier pyrite genera-tions(Thomas et al.,2011;Rickard,2012)and commonly have a rounded anhedral surface which may be expressed as elon-gate nodules or various spheroidal and nodular forms(Large et al.2007,2009).Recent studies have shown that many of the TE originally thought to be present in the structure of pyrite, are actually present as micro-inclusions(Ciobanu et al.,2009; Large et al.,2009;Deditius et al.,2011)abundant in early forms of pyrite(Fig.1a–c).Whereas Ni,Co,and Se are commonly present in the pyrite structure,As,Cu,Zn,Pb,Bi,Sb,Tl,Mo,Ag,Cd,Mn, Hg,and Te may be either in the structure or as sulfide micro-inclusions,and Ti,V,U,Ba,Sn,W,and Cr,are invariably present within micro-inclusions of matrix material.This earliest formed inclusion-bearing sedimentary pyrite is the most TE rich,and sub-sequent,more crystalline generations with fewer inclusions(late diagenetic to early metamorphic)may contain lower TE concentra-tions and trend toward a pure FeS2composition(Huerta-Diaz and Morse,1992;Large et al.,2007;Large et al.,2009;Rickard,2012). Trace elements that are loosely held in the pyrite structure or oc-cur as nano-inclusions(e.g.,Zn,Cu,Pb,Ag,Mo)are readily expelled from the pyrite during metamorphic recrystallisation,whereasTE Fig.1.a–d,Various textures of sedimentary pyrite;a,cluster of framboids,b,cloud offine framboids and microcrystals,c,nodule,d,fine microcrystals concentrated in a sedimentary bed.e–j,LA-ICPMS images of TE distribution in pyrite nodule (c above)and surrounding matrix.Note the high concentration of Se in pyrite rela-tive to matrix in(e),compared with low concentration of V in the pyrite relative to matrix in j.k,time resolved LA-ICPMS spectra of selected TE in a sedimentary pyrite analysis.The laser was switched on at31s after the start of the analysis.Ablation continued for60s.The intensity of the signal for each isotope is taken as the dif-ference between the mean signal with laser off(background,thefirst30s of each acquisition)and the mean signal with the laser on.As the vertical axis is counts recorded by the detector on ICPMS,differences in intensity of the signals from dif-ferent isotopes do not directly reflect differences in concentrations.The plot shows the differing response from TE in the pyrite structure(Pb,Co,Sb and Se)compared to TE in micro-inclusions(Ti,Zn and Cr).Copper shows a dual response.rge et al./Earth and Planetary Science Letters389(2014)209–220211Table1Summary of TE variations in the Archean and Proterozoic oceans based on sedimentary pyrite composition.Eon/Era Trace elements enriched*in ocean Trace elements depleted*in ocean Little change in mean trace elementconcentration*Across GOE2(c.660Ma)Mo,Se,Zn,Cd,Ni,Co,As,Cu,Mn,Hg,Pb,Sb,Te,UBi,Ba,W,Sn Ag,Cr,V,TlNeoproterozoic to660Ma#Cu,Bi,Ba Mo,Zn,Ni,As,Se,Cd,Tl,Hg,Cr,Ag,Sb,TeCo,Mn,Pb,U,V,W,SnMesoproterozoic As,Tl Mo,Co,Mn,Hg,U,Cr,Ba,V,W,Te Zn,Ni,Se,Cd,Cu,Pb,Bi,Sn,Ag,Sb Palaeoproterozoic Cu,Bi,U,Cr,V,W Mo,Zn,As,Cd,Co,Tl,Hg,Ba,Ag,Sb,TeNi,Se,Mn,Pb,SnAcross GOE1(c.2500Ma)Mo,Se,Tl,Mn,U Zn,Cd,Ni,Co,As,Cu,Ag,Sb,Hg,Te,Pb,Bi,Cr,Ba,SnV,WArchean Ni,As,Co,Cu,Hg,Bi,Cr,W,Sn,Sb,Te Mo,Zn,Se,Cd,Mn,U,Ba Tl,Pb,V,Ag*Compared with the range of average values through time(0to3.5Ga).#Neoproterozoic prior to GOE2(Tonian-Cryogenian).that are stoichiometric in the pyrite structure(e.g.,Co,Ni,As,Se) tend to remain and even become enriched during metamorphism (Large et al.,2007,2011b).2.2.Sample selection,rationale and analysisIn this study,samples of sedimentary pyrite were selected on the basis of:(1)metamorphic grade of the host shale,(2)texture of pyrite and(3)Co/Ni ratio of pyrite,as outlined below.1.Black shales of mid greenschist facies or below were chosen.Post lithification metamorphism and/or hydrothermal activity leads to recrystallisation of earlier pyrite forms and commonly results in pyrite overgrowths with euhedral outer surfaces and well developed crystal growth zones with alternation of TE chemistry(Large et al.,2009,2013;Thomas et al.,2011).These latter euhedral and zoned pyrite types have been studiously avoided in this current study,as their chemistry reflects the composition and conditions of the metamorphic or hydrother-malfluids rather than the precursor seawater chemistry during sedimentation.Samples with pyrrhotite were also rejected,as previous studies have shown a marked loss of TE during con-version of pyrite to pyrrhotite(Thomas et al.,2011).2.Pyrite was selected that retained textures indicative of syn-genesis or formation during early diagenesis.Textures indica-tive of diagenetic pyrite include;framboids,microcrystalline pyrite in clouds in the shale,microcrystalline pyrite aligned parallel to bedding,small cubic euhedral and bladed crystals, small porous patches and rounded or elongate zoned nod-ules(Fig.1a–d)(Huerta-Diaz and Morse,1992;Large et al., 2007,2009;Guy et al.,2010).Pyrite textures indicative of metamorphic and/or hydrothermal growth,including medium and large sized euhedral crystals(>1mm),clear crystals with-out inclusions,and pyrite which cuts across the bedding as blebs or veins,were not selected for analysis.Textural dis-crimination between diagenetic and metamorphic pyrite tex-tures was assisted by etching pyrite with nitric acid(Large et al.,2007),coupled with the LA-ICPMS mapping technique when required(Fig.1e–j,Supplementary Fig.7)(Large et al., 2009,2013;Thomas et al.,2011).3.Chemical screening of the pyrite was undertaken following LA-ICPMS analysis.On a Co versus Ni plot,samples which showeda linear array parallel to Co/Ni=1,and with Co/Ni<2wereselected as suitable.This is based on previous work(Bajwah et al.,1987;Large et al.,2009)that have shown diagenetic pyrite commonly has Co/Ni 2,whereas hydrothermal pyrite has higher Co values that trend away from the Co/Ni=1line.More than80%of our data was deemed acceptable on this ba-sis.All LA-ICPMS analyses of pyrite were performed at the Cen-tre for Ore Deposit and Exploration Science(CODES),University of Tasmania(see Supplementary Information for LA-ICPMS method-ology).LA-ICPMS element maps clearly show those TE that are evenly distributed through the pyrite(e.g.,Se in Fig.1e),com-pared with those that are zoned(Cu,Fig.1h),those with a patchy distribution(As,Fig.1i),and those dominated by inclusions (Mo and Zn,Fig.1f–g).The time-resolved signal of an individ-ual LA-ICPMS analysis(Fig.1k)provides information on the likely form of elements incorporation in the pyrite(Large et al.,2009; Thomas et al.,2011).Removal of the effects of matrix micro-inclusions leads to the pyrite compositions measured on several pyrite grains from the same black shale sample commonly exhibit-ing a variation of less than one order of magnitude(ppm scale), compared with the overall dataset variation of up to four orders of magnitude for any given TE(see example in Supplementary Fig.1).2.3.Proof of conceptFive separate lines of evidence support our contention that vari-ations in the TE composition of early-formed sedimentary pyrite in black shales are a goodfirst order proxy for TE variations in the ocean through time(Table1).The physical/chemical connection between early-formed sedimentary pyrite and seawater underpins ourfirst line of evidence.Syngenetic pyrite which forms in eu-xinic water columns adsorbs TE from the seawater(Huerta-Diaz and Morse,1992)is an obvious proxy for seawater TE chem-istry(Berner et al.,2013).However,diagenetic pyrite in anoxic to dysoxic bottom water conditions forms by biogenic reduction of sulfate in the pore waters of seafloor muds within thefirst few centimetres of the seafloor(Wilkin et al.,1996).In this environ-ment the muds contain from60to85%seawater(Baldwin and But-ler,1985;Harrold et al.,1999)and thus ensure a strong connection between pyrite chemistry and seawater chemistry,even though sedimentary clays and organic matter are likely to play a role in partitioning TE into pyrite.The seawater content of seafloor muds remains over40%in the top100to200m(Baldwin and Butler, 1985)and thus diagenetic pyrites forming at considerable depth will maintain a seawater connection influenced by matrix interac-tions.The significance of matrix/pore water interaction in effecting a change in sedimentary pyrite chemistry can be evaluated from data on pyrite TE depth profiles in recent sedimentary environ-ments from Huerta-Diaz and Morse(1990,1992).Their data,col-lected from a range of anoxic to euxinic sedimentary environments in the Gulf of Mexico,shows that most TE in sedimentary pyrite increase with depth from0up to100cm depth.However,the in-crease is variable,depending on sedimentary environment and the TE measured,and is commonly in the range of1.4to6times(less than one order of magnitude),compared to the2to4orders ofrge et al./Earth and Planetary Science Letters 389(2014)209–220Fig.2.a,Changes in mean LA-ICPMS analyses of Mo,As,Ni,Co and Se in the paragenetic stages of sedimentary pyrite from the Neoproterozoic Khomolkho Formation,Siberia from Large et al.(2007).Py1=syngenetic to early diagenetic pyrite;py2=early diagenetic pyrite;py3=late diagenetic pyrite;py4=metamorphic pyrite;py5=late metamorphic pyrite;pyrrhotite =late metamorphic pyrrhotite replacing pyrite.b,Range in TE content (Se,As,Ni and Mo)plotted against pyrite framboid size for a Late Permian black shale from the Perth Basin,Western Australia.The range in individual TE for each framboid size is similar.magnitude variation exhibited by sedimentary pyrite in our sam-ples from different epochs and eras through time.The second line of evidence comes from a study of the LA-ICPMS composition of a range of different textural and paragenetic pyrite types,from syngenetic,through diagenetic to metamorphic,in the Neoproterozoic Khomolkho Formation in the Lena Gold-field,Siberia (Large et al.,2007).This study demonstrated a general trend of steady to decreasing mean TE content in pyrite with time,from syngenetic to diagenetic to metamorphic through the para-genesis (Fig.2a).The changes during diagenesis for all five TE are substantially less than one order of magnitude.This suggests that the first order (2to 4orders of magnitude)temporal changes are unlikely to relate to diagenesis in the seafloor muds,but more likely reflect the changes in TE content of seawater within and overlying the muds.The third line of evidence,based on our framboid data from the Perth Basin in Late Permian marine black shales (Thomas et al.,2004)shows there is no substantial difference in the TE (range ppm)of small ( 5μm)syngenetic framboids,compared with larger (6to 35μm)pyrite framboids (Fig.2b).All sizes of framboids in this Late Permian black shale sample show similar TE contents (40to 800ppm Ni and As;3to 80Mo and Se;Fig.2b)suggesting that early-formed sedimentary pyrite is a first order recorder of TE variations irrespective of its framboid size and mode of origin (syngenetic or diagenetic).The fourth line of evidence is exhibited in Fig.3,which demon-strates a first order positive relationship between the LA-ICPMS TE composition of sedimentary pyrite from an actively forming sed-imentary basin the Cariaco Basin on the Venezuela shelf (Lyons et al.,2003;Piper and Perkins,2004),and the TE composition ofrge et al./Earth and Planetary Science Letters 389(2014)209–220213Fig.3.Positive correlation (large dashed field)between mean TE concentrations in current ocean and mean TE concentrations in modern sedimentary pyrite from Cari-aco Basin.Vanadium,U and Ba do not fall in the same field as the other traces,as they are concentrated in non-sulfide inclusions within thepyrite.Fig.4.Down hole comparison between LA-ICPMS Mo and Se analyses from whole rock and sedimentary pyrite in black shales from drill hole CD 12c,Carlin District Nevada (Large et al.,2011a ).modern ocean water (/chemsensor/summary.html ).Relative to seawater,TE in Cariaco Basin pyrite are enriched between 5and 8orders of magnitude (Supplementary Table 1).Trace elements Mo,As,Ni,Zn,Cu and Se which are enriched in the current ocean (>100ng/kg)are also enriched in the currently forming sedimentary pyrite (>100ppm),whereas Co,Pb,Sb,Tl,Cd and Ag which are in lower abundance in the ocean (>1and <100ng/kg)are also in lower abundance in sedimentary pyrite (>10and <100ppm).The least abundant TE in the ocean (Te,Bi,Au)are also the least abundant in Cariaco Basin sedimentary pyrite.Barium,V and U,which are present within silicate inclu-sions in the sedimentary pyrite,plot outside the pyrite correlation field.The final proof of concept for the approach proposed here in-volves comparing our data on the TE composition of pyrite with the TE content of whole rock black shale samples,particularly for Mo,which is commonly used to interpret palaeo-ocean con-ditions and changes in oxygenation of the atmosphere/ocean sys-tem through time (Lyons et al.,2003;Tribovillard et al.,2006;Scott et al.,2008).A small group of black shale samples from the Devonian Popovich Formation,Nevada,reveal similar down-hole trends (Fig.4);those TE concentrated in pyrite such as Mo and Se are commonly between 10to 100times the whole rock value,depending on the percentage of sedimentary pyrite and organic matter in the sample.In order to evaluate the deep time variability of TE in sedimen-tary pyrite in black shales,we compare Mo data on whole rock euxinic and/or organic-rich black shales from Scott et al.(2008)with our data on the Mo content of sedimentary pyrite in black shales over the same time interval (Fig.5a and b).The two data patterns are remarkably similar,with several times more Mo in pyrite compared with the whole rock values,even though Mo is present both in the sedimentary matrix and in the sedimentary pyrite (Fig.1)(Chappaz et al.,2014).A second comparison is made with the Ni/Fe ratio measured on whole rocks and minerals in ma-rine Banded Iron Formations (BIFs)(Konhauser et al.,2009)(Fig.5c and d).Again the two datasets show similar patterns,although the Konhauser et al.(2009)plot contains no Phanerozoic data due to the lack of BIFs in this era.In summary,our pyrite TE plots have reproduced the temporal trends in the previous whole rock data and confirm the value of sedimentary pyrite as a proxy for deep time variations of TE in the oceans.3.Temporal trends in TE from sedimentary pyriteIndividual TE time curves derived from LA-ICPMS analysis of 1885pyrite spots on 131black shale samples are given in the Supplementary Information (Supplementary Tables 2and 3;Sup-plementary Figs.3–5).We have selected a subset of the TE to focus our discussion;Mo,Ni,Co,As and Se measured in sedi-mentary pyrite,and U and Cr measured in the sedimentary matrix (Figs.6–8).In the summary figures to follow,we use a rolling TE mean to highlight the long-term TE trends (Fig.6b–f,see also Sup-plementary Fig.2)at the expense of the variation in individual sample sets (Fig.6a).In general terms (see Mo,Ni,Co,As and Se in Fig.6b–f),most TE exhibit significant cyclic variation of sev-eral orders of magnitude in the Archaean and Phanerozoic,but less variation on longer wavelengths in the Proterozoic.In the Precam-brian,there are four general TE trends:Trend 1:a flat-to-broadly increasing pattern through the Archaeanand Proterozoic:only Mo,Zn,Mn,and Cd show this pattern.Although this pattern is not unidirectional,it suggests that supply of these TE to the ocean has exceeded drawdown into seafloor muds through most of the Precambrian.Trend 2:A variable,but generally decreasing pattern through theArchaean and Proterozoic:Ni,Co,As,Te,Tl,Hg,Sb,Pb,Bi,Cr,Sn,and W.This pattern suggests drawdown has exceeded sup-ply for the Precambrian.Trend 3:a general increase through the Mesoarchaean to earlyPalaeoproterozoic followed by a decrease through the Meso-and Neoproterozoic:Se,U,and V.In the first half of the pe-riod supply exceeded drawdown,with reversal in the second half.Trend 4:a relatively flat pattern with no obvious trend throughthe Archaean and Proterozoic:Cu,Ag,and Ba.In this case TE supply and drawdown were roughly matched through the pe-riod but with perturbations.rge et al./Earth and Planetary Science Letters389(2014)209–220parison of published data on temporal variation in whole rock Mo and Ni analyses on black shales and BIFs with LA-ICPMS analyses of sedimentary pyrite in black shales.a,Mo whole rock black shale data from Scott et al.(2008)and b,Mo in sedimentary pyrite derived from this study.c,Ni/Fe whole rock and mineral data from BIFs (Konhauser et al.,2009)and d,Ni in sedimentary pyrite derived from this study.All TE show high frequency and high amplitude variations throughthe Phanerozoic suggesting geologically rapid changes in oceanchemistry over this latter period of Earth history.It should be em-phasised that the four trends discussed above are afirst attempt togroup the data,but in fact each TE shows its own individual pat-tern(Supplementary Figs.3and5),that is probably controlled bya number of factors,which are beyond the scope of analysis here.A brief discussion of the temporal trends of thefive TE shown inFig.6,and comparison between these pyrite TE trends and thosepreviously published for whole rock datasets follows below.Molybdenum(Trend1)is a conservative TE in the currentocean,present as the soluble MoO4=species(Helz et al.,1996).The general rise in the Mo time curve(Fig.6b)is attributed tooxygenation of the atmosphere,particularly in the Neoarchean andPhanerozoic,leading to increased continental oxidative weatheringsuch that supply of Mo to the oceans exceeded the drawdowninto seafloor sediments(Anbar et al.,2007;Scott et al.,2008;Dahl et al.,2011).Our time curve shows that Mo in pyrite com-menced at a relatively low0.5to1ppm at3500Ma and increasedthrough a series of steps to reach10to70ppm at1000Ma.Thestep up at around2500Ma likely corresponds to the Great Oxi-dation Event(GOE1)(Farquhar et al.,2001;Holland,2006)whenappreciable O2first accumulated in the atmosphere.In the Neo-proterozoic there is a trough in the Mo time curve(referred to asthe Cryogenian TE trough hereafter)that concludes with the Stur-tian glaciation and proposed Snowball Earth(Hoffman et al.,1998).A rapid rise corresponding to a second Great Oxidation Event(re-ferred to here as GOE2)occurred during the Neoproterozoic whenoxygen rose to significant levels that ultimately supported the riseof animal diversity.Our TE data suggests a threshold was reachedby660Ma,earlier than recent estimates that place this event ei-ther shortly after the Marinoan Glaciation(630Ma)(Sahoo et al.,2012)or prior to the late Ediacaran(580–550Ma)(Fike et al.,2006;Canfield et al.,2007;Scott et al.,2008).Nickel(Trend2)is a nutrient TE present as Ni2+in the mod-ern ocean.The Ni time curve(Fig.6c)shows an overall decreasethrough the Precambrian to660Ma,but most of the drop oc-curs in the Archaean,decreasing from around2500–10,000ppm tojust under1000ppm through the Palaeoproterozoic.This pattern,also seen in Ni/Fe ratio in BIFs(Fig.5c),is attributed to coolingupper mantle and decreased eruption of Ni-rich komatiite ultra-mafic rocks from about2700Ma(Konhauser et al.,2009).Cobalt(Trend2)shows a similar pattern to Ni,but with more varia-tion(Fig.6d).Most of the segments on the time curve when Niand Co in pyrite exceeds1000ppm and500ppm respectively,overlap with episodes of Large Igneous Province(LIP)eruptions ofmafic lavas and associated intrusives,both subareal and submarine(Prokoph et al.,2004)(Fig.7).The komatiitic LIPs of the Archaeanare particularly enriched in Ni and Co,and thus contributed to thesustained high levels of Ni and Co to the global oceans and sed-imentary pyrite(Fig.7).The highest Phanerozoic Ni and Co weremeasured in sedimentary pyrite of250Ma from the Perth BasinWestern Australia;values up to48,000ppm Ni and16,000Cowere recorded,indicating the likelihood of widespread enrichmentof the global ocean in Ni and Co due to the Siberian Trap erup-tions.It is noteworthy that these Siberian eruptions are associatedwith the largest nickel ore bodies on Earth,Norilsk and Talnack.Arsenic(Trend2)(Fig.6e)also exhibits a declining trendthrough the Precambrian.However,the As pattern has two seg-ments;1)a continuous decrease from a mean of5000to300ppmin pyrite over the period3000to1800Ma;2)followed by a rise to10,000ppm at1400Ma and fall to the Cryogenian TE trough,ris-ing again at GOE2around660Ma.The cause for the sharp declinein As through Late Archean and Early Proterozoic is not source-rock controlled,as unlike Ni and Co,As is not enriched in ultra-mafic or mafic rocks(Reimann and Caritat,1998),and alternativeAs-bearing Archean source rocks are not known.A possible expla-nation for the As trend relates to the fact that As forms a solublearsenate complex(HAsO2−4)in oxic to anoxic ocean conditions andsoluble polysulfide complex(H2As3S−6)in euxinic ocean conditions(see Supplementary Table5).Thus higher levels of volatile ele-ments,S and As,associated with a degassing Earth in the Archean,may have contributed to stable arsenic polysulfide complexes inthe mainly H2S-bearing Archean ocean,which declined in concen-tration through the Early Proterozoic as H2S levels in the oceandropped and As was drawn-down into seafloor pyrite.An increasein As through the Mesoproterozoic(Fig.6e)supports a switch toanoxic conditions as the SO2−4/H2S ratio of the ocean continued toincrease,followed by an As decline as euxinic conditions took holdagain in the Neoproterozoic(Poulton and Canfield,2011).Selenium(Trend3)(Fig.6f),like Mo,is sourced from the ox-idative weathering of continental pyrite,with release of seleniteand selenate species(SeO2−3and SeO2−4;see Supplementary Fig.6),which accumulate in the ocean.Selenium is a nutrient TE,with。

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