By OCAdmin in 研究報導 on

臺大海研所范嵐楓博士與林曉武副教授等，在Deep Sea Research Part I, 2018年8月V.138期刊上發表一篇探究在富含甲烷環境中自生黃鐵硫的形成與保存。研究中發現在富含甲烷之環境有大約50％硫酸鹽是以黃鐵硫保存在沉積物中，埋藏效率為一般海洋環境10倍。並根據硫酸鋇沉澱模型計算，黃鐵硫富集時間約為4400年。

硫酸鹽還原作用可經由異化硫酸鹽還原作用(dissimilatory sulfate reduction, DSR)或厭氧甲烷氧化-硫酸鹽還原作用(anaerobic oxidation of methane coupled with sulfate reduction, AOM-SR)進行, 並以黃鐵礦物為最終產物。AOM-SR是氧化及限制甲烷進入海洋的重要過程，但有關黃鐵礦物在富含甲烷環境下形成和保存的研究不多。本研究以永安海脊甲烷滲漏區域為例，研究黃鐵礦物在富含甲烷環境中的形成和保存，並比較與其在一般缺氧環境中形成的差異。本研究採樣以海研一號活塞採樣器採得研究區域沉積物岩心樣品，分析沉積物間隙甲烷、間隙水硫酸鹽、溶解硫化氫、鋇離子，與沈積物黃鐵硫，鋇/鋁比和有機碳含量。

結果顯示在甲烷優勢的環境中黃鐵礦物形成受甲烷移棲控制。黃鐵硫濃度與甲烷通量整體呈現線性相關，進入硫酸鹽-甲烷過渡區(sulfate methane transition zone, SMTZ)的甲烷愈多，在SMTZ沉積物中形成和保存的黃鐵礦物就愈多。相較在SMTZ較淺的站位，因甲烷可直接釋放到上層水中，較少貢獻於黃鐵硫的形成。海洋環境中有機碳濃度低且富含甲烷的環境所發現之黃鐵硫，來自DSR的自生黃鐵硫僅佔一小部分，絕大部分黃鐵硫來自AOM-SR。在研究區域沉積物中硫酸鹽還原速率、黃鐵硫和甲烷濃度呈現很大的空間變異。SMTZ的深度變化介於1到14米之間，且與甲烷通量呈對數函數正比。間隙水硫酸鹽濃度隨深度呈現線性、上凹、下凹三種不同類型趨勢，顯示甲烷通量隨時間而變動。

黃鐵硫在甲烷賦存環境埋藏效率很高，進入SMTZ的硫酸鹽大約有50％以黃鐵硫保存在沉積物中。經由AOM-SR埋藏的效率遠高於正常海洋沉積物中DSR形成的黃鐵硫。在SMTZ內深處產生的AOM-SR和黃鐵硫形成有利於黃鐵硫的保存。根據硫酸鋇沉澱模型計算，在永安海脊區域沉積物中黃鐵硫形成的時間約為4400年。

延伸閱讀

1. Fan, L., S. Lin, C.-W. Hsu, I.-T. Tseng, and K. M. Huang. Formation and preservation of authigenic pyrite in the methane dominated environment” Deep-Sea Research Part I, 2018 (8), 138, 60–71.
2. Egger, M., N. Riedinger, J. M. Mogollon, and B. B. Jorgensen. Global diffusive fluxes of methane in marine sediments. Nat. Geosci., 2018, 11, 421-425.