XV
7.5
The Assay for Ferric and Ferrous Iron . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 262
7.6
Problems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 264
8
Sulfur Cycling and Methane Oxidation
BO BARKER JØRGENSEN AND SABINE KASTEN
8.1
Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 271
8.2
Sulfate Reduction and the Degradation of Organic Matter . . . . . . . . . . . . . . . . 272
8.2.1
Geochemical Zonation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 273
8.2.2
Dissimilatory Sul fate Reduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 274
8.2.3
Sulfate Reduction and Organic Carbon Mineralization . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 275
8.3
Anaerobic Oxidation of Methane (AOM) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 278
8.3.1
The AOM Zone in Marine Sediments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 279
8.3.2
Energy Constraints and Pathway of AOM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 280
8.3.3
Quantitative Role of AOM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 283
8.4
Effects of Sulfate Reduction on Sedimentary Solid Phases. . . . . . . . . . . . . . . . 285
8.4.1
Reactions with Iron . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 285
8.4.2
Pyrite Formation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 285
8.4.3
Magnetite and Barite . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 288
8.4.4
Non-Steady State Diagenesis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 289
8.5
Pathways of Sulfide Oxidation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 293
8.6
Determination of Process Rates . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
298
8.7
The Sulfur Cycle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 300
8.8
Problems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 302
9
Marine Carbonates: Their Formation and Destruction
RALPH R. SCHNEIDER, HORST D. SCHULZ AND CHRISTIAN HENSEN
9.1
Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 311
9.2
Marine Environments of Carbonate Production and Accumulation . . . . . . . . . . 311
9.2.1
Shallow-Water Carbonates . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 311
9.2.2
Pelagic Calcareous Sediments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 315
9.3
The Calcite-Carbonate-Equilibrium in Marine Aquatic Systems . . . . . . . . . . . . 317
9.3.1
Primary Reactions of the Calcite-Carbonate-Equilibrium
with Atmospheric Contact in Infinitely Diluted Solutions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 318
9.3.2
Primary Reactions of the Calcite-Carbonate-Equilibrium
without Atmospheric Contact. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 320
9.3.3
Secondary Reactions of the Calcite-Carbonate-Equilibrium in Seawater . . . . . . . . . 320
9.3.4
Examples for Calculation of the Calcite-Carbonate-Equilibrium in Ocean Waters . . . 321
9.4
Carbonate Reservoir Sizes and Fluxes between Particulate
and Dissolved Reservoirs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 324
9.4.1
Production Versus Dissolution of Pelagic Carbonates . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 325
9.4.2
Inorganic and Organic Carbon Release from Deep-Sea Sediments . . . . . . . . . . . . . 327
9.5
Problems
. . . . . . . . . . . . 334