第七届青年地学论坛

黄铁矿是硫元素在沉积物中的主要赋存形式之一，其生成与埋藏是海洋硫循环的主要途径，对海水硫酸根浓度具有重要影响。传统的海洋硫循环理论体系认为黄铁矿的硫同位素主要受控于海洋氧化还原状态。因此，地质记录中深水与浅水环境的黄铁矿硫同位素的空间差异性常被认为是海洋氧化还原分层所致。然而，近年来的研究发现，黄铁矿的硫同位素还受控于区域性的沉积条件，因此正确的解释深水-浅水相黄铁矿硫同位素的空间差异性，将有助于我们认识深时海洋硫循环和古环境重建。
本研究总结了635Ma以来的黄铁矿硫同位素数据（共5601个），数据统计发现黄铁矿硫同位素的空间差异性存在于整个地质历史时期。在浅水相（台地、陆架）硫同位素均值为6.92‰，标准差为17.32；深水相（斜坡、盆地）硫同位素均值为-2.65‰，标准差为20.79。整体看来，地质历史时期深水相硫同位素值小于浅水相硫同位素值。
黄铁矿硫同位素数值模拟研究显示黄铁矿硫同位素值受多个因素控制，如沉积速率、有机质含量、海底氧化还原状态、草莓状黄铁矿与自形黄铁矿比例等。在深水相中，有机质含量高、硫酸根浓度高、沉积速率低，草莓状黄铁矿比例高，因此孔隙水中硫酸根含量部分转化为硫化氢，硫同位素相对较低。除此之外，浅水中硫酸根较完全转化为硫化氢，且波浪、海流和潮流、生物扰动等过程影响浅水环境硫同位素变化。
上述结果显示，不同沉积环境、不同时间间段，黄铁矿硫同位素值影响因素不同。正确理解黄铁矿硫同位素时同时需要考虑沉积过程和矿物学组成等因素。该研究对于判定海洋氧化还原状态、恢复关键转折期海洋硫循环具有重要科学意义。
 

沉积过程,黄铁矿,硫同位素