Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Các nguyên tố dấu vết trong trầm tích như chỉ thị cho những thay đổi lắng đọng do chuyển tiếp nước ngọt-nước mặn trong thời kỳ Holocene
Tóm tắt
Một halocline đã phát triển trong vùng GotlandDeep, Biển Baltic, vào khoảng 8.0 ky BP 14C, do sự chuyển tiếp từ nước ngọt sang nước lợ. Giao diện trầm tích-nước đã thay đổi từ điều kiện ôxy chủ yếu sang điều kiện thiếu ôxy; các điều kiện lắng đọng đã có lúc là euxinic và sự hình thành pyrit diễn ra rộng rãi. Sự thay đổi môi trường này đã dẫn đến quá trình pyrit hóa của phần trên của các trầm tích đã được lắng đọng trước đó. Nghiên cứu này thảo luận về cách mà sự phân bố của các nguyên tố dấu vết (As, Ba, Cd, Cu, Co, Mo, Mn, Ni, Pb, U, Zn và V) đã bị ảnh hưởng bởi sự thay đổi của các điều kiện redox, năng suất và độ mặn. Các điều kiện khử đã dẫn đến quá trình pyrit hóa của Cu, Co, Ni, Cd, Mo, Mn và As. Nồng độ chì và Zn rất thấp trong pyrit, phù hợp với việc phối trí của chúng với sulfide dưới dạng tứ diện. Một số nguyên tố được làm giàu trong các trầm tích được lắng đọng dưới các điều kiện euxinic. Sự làm giàu này là do việc thu hồi các nguyên tố hòa tan trong cột nước và chỉ giới hạn ở những nguyên tố có thời gian cư trú tương đối dài trong Biển Baltic. Molybdenum dường như là chỉ thị rõ ràng nhất cho các điều kiện euxinic, trong khi sự làm giàu của U cũng yêu cầu nước lợ trong vùng sản xuất. Trong môi trường nước lợ, sự làm giàu của Ba và V liên quan đến chu trình carbon hữu cơ. Manganese và As là hai nguyên tố duy nhất đã bị tái di động đáng kể do mặt phẳng pyrit hóa di chuyển xuống dưới.
Từ khóa
#halocline #pyrit hóa #nguyên tố dấu vết #điều kiện euxinic #Biển BalticTài liệu tham khảo
Anderson, R. F., LeHuray, A. P., Fleisher, M. Q. and Murray, J. W. (1989a) Uranium deposition in Saanich Inlet sediments, Vancouver Island. Geochim. Cosmochim. Acta 53, 2205-2213.
Anderson, R. F., Fleisher, M. Q. and LeHuray, A. P. (1989b) Concentration, oxidation state, and particulate flux of uranium in the Black Sea. Geochim. Geochim. Cosmochim. Acta 53, 2215-2224.
Andersson, P. S., Porcelli, D., Wasserburg, G. J. and Ingri, J. (1998) Particle transport of 234U-238U in the Kalix River and in the Baltic Sea. Geochim. Cosmochim. Acta 62, 385-392.
Balistrieri, L. S., Murray, J. W. and Paul, B. (1994) The geochemical cycling of trace elements in a biogenic meromictic lake. Geochim. Cosmochim. Acta 58, 3993-4008.
Barnes, C. E. and Cochran, J. K. (1993) Uranium geochemistry in estuarine sediments: Controls on removal and release processes. Geochim. Cosmochim. Acta 57, 555-569.
Belzile, N. (1988) The fate of arsenic in sediments of the Laurentian Through. Geochim. Cosmochim. Acta 52, 2293-2302.
Bishop, J. K. B. (1988) The barite-opal-organic carbon association in oceanic particulate matter. Nature 332, 341-343.
Boesen, C. and Postma, D. (1988) Pyrite formation in anoxic environments of the Baltic. Am. J. Sci. 288, 575-603.
Boström, K., Burman, J.-O., Pontér, C. and Ingri, J. (1981) Selective removal of trace elements from the Baltic by suspended matter. Mar. Chem. 10, 335-354.
Böttcher, M. E. and Huckriede, H. (1997) First occurrence and stable isotope composition of authigenic-MnS in the central Gotland Deep (Baltic Sea). Mar. Geol. 137, 201-205.
Breit, G.N. and Wanty, R. B. (1991) Vanadium accumulation in carbonaceous rocks: A review of geochemical controls during deposition and diagenesis. Chem. Geol. 91, 83-97.
Brügmann, L. (1986) The influence of costal zone processes on mass balances for trace metals in the Baltic Sea. Rapp. P.-v. Réun. Cons. Int. Explor. Mer. 186, 329-342.
Brügmann, L., Hallberg, R., Larsson, C. and Löffler, A. (1998) Trace metal speciation in sea and pore water of the Gotland Deep, Baltic Sea, 1994. Appl. Geochem. 13, 359-368.
Calvert, S.E. and Pedersen, T. F. (1993) Geochemistry of recent oxic and anoxic marine sediments: Implications for the geological record. Mar. Geol. 113, 67-88.
Canfield, D. E., Raiswell, R. and Bottrell, S. (1992) The reactivity of sedimentary iron minerals toward sulfide. Am. J. Sci. 292, 659-683.
Cooper, D. C. and Morse, J. W. (1998) Extractability of metal sulfide minerals in acidic solutions. Environ. Sci. Technol. 32, 1076-1078.
Cotton, F. A. and Wilkinson, G. (1988) Advanced Inorganic Chemistry. Wiley-Interscience.
Dymond, J., Suess, E. and Lyle, M. (1992) Barium in deep-sea sediment: a geochemical proxy for paleoproductivity. Paleoceanogr. 7, 163-181.
Emerson, S. R. and Huested, S. S. (1991) Ocean anoxia and the concentrations of molybdenum and vanadium in seawater. Mar. Chem. 34, 177-196.
Gingele, F. X. and Leipe, T. (1997) Clay mineral assemblages in the western Baltic Sea: Recent distribution and relation to sedimentary units. Mar. Geol. 140, 97-115.
Greenwood, N. N. and Earnshaw, A. (1984) Chemistry of the Elements. Pergamon Press.
Hallberg, R. O. (1974) Paleoredox conditions in the Eastern Gotland Basin during the recent centuries. Havsforskningsinst. Skr. 238, 3-16.
Helz, G. R., Miller, C. V., Charnock, J.M., Mosselman, J. F.W., Pattrick, R. A. D., Garner, C. D. and Vaughan, D. J. (1996) Mechanism of molybdenum removal from the sea and its concentration in black shales: EXAFS evidence. Geochim. Cosmochim. Acta 60,3631-3642.
Huckriede, H. and Meischner, D. (1996) Origin and environment of manganese-rich sediments within black-shale basins. Geochim. Cosmochim. Acta 60, 1399-1413.
Huerta-Diaz, M. A. and Morse, J. W. (1990) A quantitative method for determination of trace metal concentrations in sedimentary pyrite. Mar. Chem. 29, 119-144.
Huerta-Diaz, M. A. and Morse, J. W. (1992) Pyritization of trace metals in anoxic marine sediments. Geochim. Cosmochim. Acta 56, 2681-2702.
Hyvärinen, H., Donner, J., Kessel, H. and Raukas, A. (1988) The Litorina Sea and Limnaea Sea in the northern and central Baltic. In Problems of the Baltic Sea History (eds. Donner, J. and Raukas, A.). Annales Acad. Scient. Fenn. 148A, 25-35.
Kheboian, C. and Bauer, C. F. (1987) Accuracy of selective extraction procedures for metal speciation in model aquatic sediments. Anal. Chem. 59, 1417-1423.
Klinkhammer, G. P. and Palmer, M. R. (1991) Uranium in the oceans: Where it goes and why. Geochim. Cosmochim. Acta 55, 1799-1806.
Lapp, B. and Balzer, W. (1993) Early diagenesis of trace metals used as an indicator of past productivity changes in coastal sediments. Geochim. Cosmochim. Acta 57, 4639-4652.
Leventhal, J. S. (1995) Carbon-sulfur plots to show diagenetic and epigenetic sulfidation in sediments. Geochim. Cosmochim. Acta 59, 1207-1211.
Lewis, B. L. and Landing, W. M. (1992) The investigation of dissolved and suspended-particulate trace metal fractionation in the Black Sea. Mar. Chem. 40, 105-141.
Luther, G.W., Meyerson, A. L., Krajewskim J. J. and Hires, R. (1980) Metal sulfides in estuarine sediments. J. Sed. Petrol. 50, 1117-1120.
Magyar, B., Moor, H. C. and Sigg, L. (1993) Vertical distribution and transport of molybdenum in a lake with a seasonally anoxic hypolimnion. Limnol. Oceanogr. 38, 521-531.
Manheim, F. T. (1961) A geochemical profile in the Baltic Sea. Geochim. Cosmochim. Acta 25, 52-70.
McManus, J., Berelson, W. M., Klinkhammer, G. P., Johnson, K. S., Coale, K. H., Anderson, R. F., Kumar, N., Burdige, D. J., Hammond, D. E., Brumsack, H. J., McCorkle, D. C. and Rushdi, A. (1998) Geochemistry of barium in marine sediments: implications for its use as a paleoproxy. Geochim. Cosmochim. Acta 62, 3453-3473.
Middelburg, J. J. (1991) Organic carbon, sulphur, and iron in recent semi-euxinic sediments of Kau Bay, Indonesia. Geochim. Cosmochim. Acta 55, 815-828.
Middelburg, J. J, Calvert, S. E. and Karlin, R. (1991) Organic-rich transitional facies in silled basins: Response to sea-level change. Geology 19, 679-682.
Pattrick, R. A. D., Mosselmans, J. F. W., Charnock, J. M., England, K. E. R., Helz, G. R., Garner, C. D. and Vaughan, D. J. (1997) The structure of amorphous copper sulfide precipitates: An X-ray absorption study. Geochim. Cosmochim. Acta 61, 2023-2036.
Piper, D. Z. (1994) Seawater as the source of minor elements in black shales, phosphorites and other sedimentary rocks. Chem. Geol. 114, 95-114.
Piper, D. Z. and Isaacs, C. M. (1996) Instability of bottom-water redox conditions during accumulation of Quaternary sediment in the Japan Sea. Paleoceanogr. 11, 171-190.
Prange, A. and Kremling, K. (1985) Distribution of dissolved molybdenum, uranium and vanadium in Baltic Sea waters. Mar. Chem. 16, 259-274.
Raiswell, R., Buckley, F., Berner, R. A. and Anderson, T. F. (1988) Degree of pyritization of iron as a paleoenvironmental indicator of bottom-water oxygenation. J. Sed. Petrol. 58, 812-819.
Rehder, D. (1992) Structure and function of vanadium compounds in living organisms. Biometals 5, 3-12.
Schneider, B. and Pohl, C. (1996) Time series for dissolved cadmium at a coastal station in the Western Baltic sea. J. Mar. Sys. 9, 159-170.
Shaw, T. J., Gieskes, J. M. and Jahnke, R. A. (1990) Early diagenesis in differing depositional environments: The response of transition metals in pore water. Geochim. Cosmochim. Acta 54, 1233-1246.
Shiller, A. M. and Boyle, E. A. (1991) Trace elements in the Mississippi River Delta outflow region: Behavior at high discharge. Geochim. Cosmochim. Acta 55, 3241-3251.
Skei, J. M., Loring, D. H. and Rantala, R. T. T. (1996) Trace metals in suspended particulate matter and in sediment trap material from a permanently anoxic fjord-Framvaren, South Norway. Aq. Geochem. 2, 131-147.
Sohlenius, G. and Westman, P. (1998) Salinity and redox alternations in the northwestern Baltic proper during the late Holocene. Boreas 27, 101-110.
Sohlenius, G., Sternbeck, J., Andrén, E. and Westman, P. (1996) Holocene history of the Baltic Sea as recorded in a sediment core from the Gotland Deep. Mar. Geol. 134, 183-201.
Sohlenius, G., Wastegård, S. and Sternbeck, J. (1998) Evidence of benthic colonisation during formation of laminated sediments in the Gotland Deep, Baltic Sea. Geologiska Föreningens Förhandlingar 120, 293-296.
Sternbeck, J. and Sohlenius, G. (1997) Authigenic sulfide and carbonate mineral formation in Holocene sediments of the Baltic Sea. Chem. Geol. 135, 55-73
Suess, E. (1979) Mineral phases formed in anoxic sediments by microbial decomposition of organic matter. Geochim. Cosmochim. Acta 43, 339-352.
Swedish EPA (1991) Metaller i Svenska Havsområden. Swedish Environmental Protection Agency, report 3696 (in Swedish).
Thomson, J., Higgs, N. C., Croudace, I. W., Colley, S. and Hydes, D. J. (1993) Redox zonation of elements at an oxic/post-oxic boundary in deep-sea sediments. Geochim. Cosmochim. Acta 57, 579-595.
Thomson, J., Higgs, N. C., Wilson, T. R. S., Croudace, I. W, De Lange, G. J. and Van Santwoort, P. J. M. (1995) Redistribution and geochemical behaviour of redox-sensitive elements around S1, the most recent eastern Mediterranean sapropel. Geochim. Cosmochim. Acta 59, 3487-3501.
Trefry, J. H. and Metz, S. (1989) Role of hydrothermal precipitates in the geochemical cycling of vanadium. Nature 342, 531-533.
Widerlund, A. and Ingri, J. (1995) Early diagenesis of arsenic in sediments of the Kalix River estuary, northern Sweden. Chem. Geol. 125, 185-196.
Winterhalter, B., Flodén, T., Ignatius, H., Axberg, S. and Niemistö, L. (1981) Geology of the Baltic Sea. In The Baltic Sea (ed. A. Voipio), pp. 1-121. Elsevier Oceanographic Series 30.