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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

魏铭聪 许天福 贝科奇 金光荣 刘肖 曹玉清 刘娜

魏铭聪, 许天福, 贝科奇, 金光荣, 刘肖, 曹玉清, 刘娜. 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[J]. 沉积学报, 2018, 36(4): 664-673. doi: 10.14027/j.issn.1000-0550.2018.053
引用本文: 魏铭聪, 许天福, 贝科奇, 金光荣, 刘肖, 曹玉清, 刘娜. 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[J]. 沉积学报, 2018, 36(4): 664-673. doi: 10.14027/j.issn.1000-0550.2018.053
WEI MingCong, XU TianFu, BEI KeQi, JIN GuangRong, LIU Xiao, CAO YuQing, LIU Na. Eeffect of the Temperature and Pressure Conditions on the Formation of Authigene Carbonate Minerals and Iron Sulfide in a Microorganisms System[J]. Acta Sedimentologica Sinica, 2018, 36(4): 664-673. doi: 10.14027/j.issn.1000-0550.2018.053
Citation: WEI MingCong, XU TianFu, BEI KeQi, JIN GuangRong, LIU Xiao, CAO YuQing, LIU Na. Eeffect of the Temperature and Pressure Conditions on the Formation of Authigene Carbonate Minerals and Iron Sulfide in a Microorganisms System[J]. Acta Sedimentologica Sinica, 2018, 36(4): 664-673. doi: 10.14027/j.issn.1000-0550.2018.053

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

doi: 10.14027/j.issn.1000-0550.2018.053
基金项目: 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)
详细信息
    作者简介:

    魏铭聪,男,1991年出生,硕士研究生,地下水及地下多组分反应溶质运移、地球化学和天然气水合物相关自生矿物形成,E-mail:992839673@qq.com

    通讯作者:

    许天福,男,教授,E-mail:Tianfu_Xu@jlu.edu.cn

  • 中图分类号: P593

Eeffect of the Temperature and Pressure Conditions on the Formation of Authigene Carbonate Minerals and Iron Sulfide in a Microorganisms System

Funds: China Postdoctoral Science Foundation Funded Project, No. 2015M571369; National Marine Geology Special Work Project, No. GZH201100306; Graduate Student Innovation Foundation Funded Project of JiLin Univesity, No. 2014104
  • 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,HCO3-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,HCO3-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HCO3-、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:HCO3-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。
  • [1] 黄军平, 张才利, 谭开俊, 黄正良, 史江龙, 张艳, 李相博, 郭玮, 王菁.  鄂尔多斯盆地西缘奥陶系乌拉力克组海相页岩气形成条件与勘探潜力【鄂尔多斯盆地乌拉力克组海相页岩气勘探专辑】 . 沉积学报, 2024, (): -. doi: 10.14027/j.issn.1000-0550.2024.083
    [2] 董宏坤, 万世明, 刘喜停.  海洋沉积物早期成岩作用研究进展 . 沉积学报, 2022, 40(5): 1172-1187. doi: 10.14027/j.issn.1000-0550.2021.038
    [3] 苏成鹏, 李飞, 谭秀成, 王小芳, 龚峤林, 李明隆, 芦飞凡, 唐浩, 邓嘉婷, 李红.  古代碳酸盐岩台地自生泥质组分成因及意义 . 沉积学报, 2021, 39(3): 550-570. doi: 10.14027/j.issn.1000-0550.2020.072
    [4] 王竣雅, 邬黛黛, 陈雪刚.  南海神狐海域Site 4B沉积物地球化学特征及其对甲烷渗漏的指示意义 . 沉积学报, 2019, 37(3): 648-660. doi: 10.14027/j.issn.1000-0550.2018.144
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    [6] 岳长涛, 李术元, 丁康乐, 钟宁宁.  碳酸盐岩系TSR系统中铁的硫化物生成模拟实验研究 . 沉积学报, 2004, 22(4): 743-749.
    [7] 曾志刚, 翟世奎, 杜安道.  大西洋洋中脊TAG热液区中块状硫化物的Os同位素研究 . 沉积学报, 2002, 20(3): 394-398.
    [8] 顾家裕, 方辉, 贾进华.  塔里木盆地库车坳陷白垩系辫状三角洲砂体成岩作用和储层特征 . 沉积学报, 2001, 19(4): 517-523.
    [9] 黄杏珍, 邵宏舜, 闫存凤, 妥进才, 何祖荣, 张新社, 王寿庆, 李玉兰.  泌阳凹陷下第三系湖相白云岩形成条件 . 沉积学报, 2001, 19(2): 207-213.
    [10] 赵长毅, 赵文智, 程克明, 牛嘉玉, 张研, 李伟.  吐哈盆地煤成油形成的地质条件 . 沉积学报, 1997, 15(S1): 16-23.
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出版历程
  • 收稿日期:  2017-06-30
  • 修回日期:  2017-09-08
  • 刊出日期:  2018-08-10

目录

    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

    doi: 10.14027/j.issn.1000-0550.2018.053
      基金项目:  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)
      作者简介:

      魏铭聪,男,1991年出生,硕士研究生,地下水及地下多组分反应溶质运移、地球化学和天然气水合物相关自生矿物形成,E-mail:992839673@qq.com

      通讯作者: 许天福,男,教授,E-mail:Tianfu_Xu@jlu.edu.cn
    • 中图分类号: P593

    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,HCO3-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,HCO3-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HCO3-、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:HCO3-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。

    English Abstract

    魏铭聪, 许天福, 贝科奇, 金光荣, 刘肖, 曹玉清, 刘娜. 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[J]. 沉积学报, 2018, 36(4): 664-673. doi: 10.14027/j.issn.1000-0550.2018.053
    引用本文: 魏铭聪, 许天福, 贝科奇, 金光荣, 刘肖, 曹玉清, 刘娜. 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[J]. 沉积学报, 2018, 36(4): 664-673. doi: 10.14027/j.issn.1000-0550.2018.053
    WEI MingCong, XU TianFu, BEI KeQi, JIN GuangRong, LIU Xiao, CAO YuQing, LIU Na. Eeffect of the Temperature and Pressure Conditions on the Formation of Authigene Carbonate Minerals and Iron Sulfide in a Microorganisms System[J]. Acta Sedimentologica Sinica, 2018, 36(4): 664-673. doi: 10.14027/j.issn.1000-0550.2018.053
    Citation: WEI MingCong, XU TianFu, BEI KeQi, JIN GuangRong, LIU Xiao, CAO YuQing, LIU Na. Eeffect of the Temperature and Pressure Conditions on the Formation of Authigene Carbonate Minerals and Iron Sulfide in a Microorganisms System[J]. Acta Sedimentologica Sinica, 2018, 36(4): 664-673. doi: 10.14027/j.issn.1000-0550.2018.053

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