摘要
硫（S）和铁（Fe）是海洋沉积物早期成岩过程的重要元素，其氧化还原循环直接影响沉积物中碳（C）、磷（P）等其他多种主要及微量元素的生物地球化学循环。本文以冲绳海槽为研究对象，通过测定C08站点沉积物长柱中粒度、总有机碳（TOC）、总氮（TN）、碳同位素（δ13C）、硫同位素（δ34S）等参数，以及分析S、Fe和P形态，讨论了末次盛冰期以来S、Fe和P的成岩地球化学特征及其相互作用，阐明了底水化学对其成岩作用的影响；阐述了有机质硫化对有机质保存所起的作用；揭示了冲绳海槽中铁的富集现象及机制。并得到以下结论： 1.在末次盛冰期，TOC/黄铁矿硫（Spy）的比值（gt;2.8）和黄铁矿化度（gt;0.45）表明，此期间底水缺氧，有利于有机碳和黄铁矿埋藏。冰消期向全新世过渡时，底水由缺氧转变为氧化环境，有利于有机碳矿化，导致有机碳和黄铁矿含量较低。与以往研究结果不同，自末次盛冰期以来海平面上升导致的沉积环境变化并未对黄铁矿硫同位素组成产生显著影响，这可能是较低的沉积速率所致。沉积物中硫酸盐能与黄铁矿之间较大的硫同位素分馏（δ34Ssulfate?δ34Spy=51.0?55.2‰）表明硫酸盐还原和黄铁矿积累并未受到硫酸盐供应的影响。 2.末次盛冰期/冰消期[FeT]XS和[FeHR]XS值大于零，表明有铁富集现象。由[FeT]XS大于零还可推断全新世时期也富集铁，但此期间的活性铁[FeHR]并未表现出明显的富集，这是由于海平面上升，FeHR在长距离传输过程中老化导致的。冲绳海槽中铁的富集表明，冲绳海槽乃至全球弧后盆地可能对陆架的活性铁都具有重要的“捕获”作用，使之成为活性铁从陆架向开阔大洋传输的一个地形屏障。 3.从末次盛冰期/冰消期到全新世成岩有机硫占总有机硫的百分份数（30.8–36.7%）无明显变化，这说明与氧化性的水体条件相比，缺氧底水条件下有机质硫化对有机质埋藏并未起更重要作用。这可能是末次盛冰期/冰消期沉积物中铁富集导致的，因为铁富集可促进黄铁矿的形成，而抑制有机质硫化。 4.在C08沉积物中，弱吸附和可交换态磷（Ex-P）含量低（0.23–0.53μmol/g），变化小。末次盛冰期/冰消期的缺氧底水会导致铁结合态磷（Fe-P）释放以及自生磷（Au-P）的形成；全新世氧化性底水条件有利于铁氧化物的有效再生及对磷的再吸附，但不利于Au-P的保存。TOC和有机磷（Org-P）之间良好的相关性表明TOC埋藏对Org-P含量起着重要作用。冲绳海槽沉积物中碎屑磷（De-P）含量低于长江口及东海陆架沉积物中的含量，这与陆源碎屑向外海传输减弱有关。 5.[FeT]XS、TOC、TN、锰（Mn）、Fe-P、Au-P、Org-P以及De-P等地球化学证据表明沉积物200cm深度处的地球化学不连续性可能是浊积流沉积的结果。
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