海洋铁锰结壳中碲的富集过程研究进展

碲(Te)元素在工业生产中被广泛应用,但在地壳中含量极低,在海洋铁锰结壳中高度富集。评述了海洋铁锰结壳中Te富集过程的相关研究,结果表明:Te在全球海洋中的分布存在空间差异,其中印度洋东经90°海岭铁锰结壳中的Te含量表现出由南向北逐渐升高的特征;铁锰结壳中更古老壳层的Te含量更高,结壳中Te的物质通量会随壳层生长速率的变化而改变;Te以多种形式赋存在铁锰结壳中,且来源具有多源性,主要通过物理过程和化学过程进入结壳。研究有助于促进分散元素海底成矿理论的发展。

深海锰结核——核形石的新类型

对东太平洋深海锰结核用偏光显微镜、扫描电镜和透射电镜进行了研究。结果表明其由核心和叠层石包壳组成,具有核形石特有的结构和构造。因此,深海锰结核是一种锰质核形石。根据包壳中叠层石的种类,东太平洋锰质核形石可分为两种类型:一种表面光滑,内部致密,包壳主要由微小叠层石组成;另一种表面呈瘤状,内部疏松,包壳主要由奇异叠层石组成。透射电镜研究表明,锰质核形石的建造者是纳米级超微生物。其中微小叠层石(Minima)是由中华微放线菌(Miniactinomyces chinensis sp.nov.)建造的;奇异叠层石(Admirabilis)是由太平洋螺球孢菌(Spirisosphaerospora pacifica sp.nov.)建造的。

南海东北陆坡区铁锰结核的特征和成因

对取自南海东北陆坡区的铁锰结核成分进行了X射线衍射、中子活化和电子探针研究。结核的组成矿物有δMnO2、针铁矿、水针铁矿、石英、斜长石、角闪石、钾长石、伊利石和白云母等。铁锰成分变化较大:Fe为7 1%～16 0%;Mn为5 8%～7.7%。Cu、Co、Ni、Pb含量低,分别为0 04%～0 06%、0 11%～0 15%、0 02%～0 03%和0 05%～0 07%。Mn/Fe比值为0 7。铁锰结核从内壳层向外壳层含铁量逐渐增加,Cu、Ni含量波动降低,反映在其形成过程中受到沉积环境波动、陆源碎屑物供给增加和Mn、Cu、Ni、Co元素来量变化的影响,具有典型边缘海水沉积成因铁锰结核的特征。

南海东部海域表层沉积物类型的研究

南海东部海域表层沉积物可被分为11种类型:含岩块砾石黏土质粉砂、贝壳珊瑚砂、黏土质粉砂、钙质黏土、钙质软泥、有孔虫砂、深海黏土、含铁锰微粒粉砂质黏土、硅质黏土、含火山灰硅质黏土、含火山灰粉砂质黏土.这些类型按物源和成因可被分为陆源碎屑、钙质碎屑和硅质碎屑、火山碎屑3大类型,其中陆源碎屑分布面积约占50%,钙质碎屑占20%,硅质碎屑和火山碎屑各占15%.在物质来源、海底地形、火山作用、生物作用、水动力条件等因素影响和控制下,由于沉积环境的差异,故区内褐色类沉积物最多(60 68%),灰色类沉积物次之(38 20%),黄色类沉积物最少(1 12%).台湾省以南到17°N以北海区沉积物以陆源沉积物分布为主;巴士海峡以西海区沉积物较粗,常含砂岩块和砾石;东沙群岛以东海区钙质生物碎屑沉积丰富;中、西部海区以含铁锰微粒沉积物为主;中、南部海区水深大,主要分布硅质沉积物;南部海区、礼乐滩北缘沉积物受礼乐滩珊瑚碎屑影响大,沉积物类型为钙质软泥.

富Co铁锰结壳铂族元素与铼-锇同位素组成及其意义

用 ICP- MS测定了太平洋富 Co铁锰结壳铂族元素和铼 -锇同位素组成。富 Co铁锰结壳不仅异常富集铂族元素 ,而且铂族元素及其它亲铁元素的配分与陨石特征非常相似。铁锰结壳的铼 -锇同位素组成明显有别于大陆地壳岩石 ,和 K- T界线沉积物相似 ,接近陨石值。世界大洋范围内的富 Co铁锰结壳均产于远离海底构造热液活动区 ,几乎不可能受到地幔源热液作用的直接影响。因此 ,富

太平洋多金属结核和富钴结壳稀土元素地球化学对比及其地质意义

多金属结核和富钴结壳是大洋两类典型的铁锰产物。为探讨不同海区多金属结核和富钴结壳之间稀土元素特点及其揭示的地质意义,利用近年中国在太平洋获取的样品进行对比,采用ICP-AES对稀土元素测试。结果表明,结壳具有正Ce异常明显、LREE富集、∑REE高的特点,而结核表现为HREE相对富集、∑REE相对较低,因成因类型不同,Ce异常或表现为正异常、负异常或异常不明显。结核形成后受到成岩作用的影响,而结壳则为水成作用形成;结核和结壳中REE的存在形式比较复杂,不同海区各不相同,中太平洋东部产出的结壳和位于东太平洋的结核中REE可能主要赋存于铁矿物相,而西太平洋结壳REE可能主要赋存于锰矿物相;结核和结壳REE可能分别来自海水和海山蚀变玄武岩,热液作用影响有限。

麦哲伦海山群MK海山富钴结壳稀土元素的赋存相态

利用ICP-OES和ICP-MS,分析了麦哲伦海山群西北端MK海山2 170 m水深的MKD23B-3号富钴结壳样品,获得了其剖面上主元素、稀土元素（REE）和Y含量数据,并基于元素含量间的线性相关关系,研究了REE和Y的赋存相态。结果显示：该样品剖面从基岩到表面可划分为5层,第Ⅰ、Ⅱ层为磷酸盐化壳层,第Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ层为未磷酸盐化壳层。在未磷酸盐化壳层中,REE和Y主要赋存在δ-MnO2相中;而在磷酸盐化壳层中,REE和Y除了赋存在Fe、Mn氧化物相中外,主要赋存在独立于碳氟磷灰石（CFA）的矿物相态中,可能为稀土的磷酸盐。并提出利用磷酸盐中REE/Y估算富钴结壳磷酸盐化壳层次生稀土的方法,据此估算了MK海山富钴结壳磷酸盐化壳层次生稀土的量。在该样品中,次生稀土占稀土总量的42%~88%,近一半以上的稀土是次生的,磷酸盐化作用对于REE和Y的次生富集具有显著的贡献;因此解读磷酸盐化富钴结壳的稀土元素（特别是Nd同位素）古海洋记录必须排除次生稀土元素的干扰。

太平洋多金属结核中铁锰矿物分析及成因研究

铁锰矿物是大详多金属结核的重要组成，了解不同类型结核中主要铁锰矿物种类、形态、分布特点和结晶程度等，不仅有助于对锰矿物乃至多金属结核成因的研究，而且对选矿冶炼和资源的综合利用也具有现实意义．本文通过透射电子显微镜等多种手段综合分析与鉴定，指出多金属结核中主要铁锰矿物有钙锰矿、水羟锰矿、水钠锰矿、方锰矿、锰铁矿和针铁矿等．结晶程度普遍较差，钙锰矿结晶相对好于其他矿物，并在粗糙型结核中含量高，外层至核心含量稳定，变化小．水羟锰矿广为分布，但结晶差．铁矿物含量东区低于西区，结核外壳铁含量高于内核．锰矿物分布在叠层石柱体和纹层内，呈束状、纤维状和树枝状，与建造多金属结核的超微生物菌丝体形态一致．粗糙型结核是选冶的主要对象．

多频海底声学原位测试系统研制和试用

海底沉积物的声学特性（最重要的是声速和声衰减）以及它们与物理（包括土力学）特性之间的关系是沉积物声学中两个重要的研究项目．介绍了新研制的实时监控多频海底声学原位测试系统．该系统可测量浅表层沉积物的声速．探测频率为8，10，12，15kHz，可根据实际情况选择发射波形、接收增益和采样长度，采样率为0．5～2．0MHz，工作水深为300m．系统具有倾斜传感器、8通道扩充等功能．用该系统在杭州湾测得了四种频率的沉积物原位声速．

南海东部海域的沉积作用和物质来源研究

1998年在南海东部海域采集了195个表层和24个柱状沉积物样，对沉积作用和物质来源研究表明：(1)南海东部海域具有典型的边缘海沉积特征，沉积物主要由陆源碎屑、生物碎屑、火山碎屑、浊流沉积物组成，沉积作用具有多样性；(2)黄岩岛以北海区沉积物中基性岩组分含量为23．2％，陆源硅铝质组分含量为76．8％，这两种组分的理论计算值与海底沉积物实际分布相一致；(3)由碎屑矿物分析得出陆源矿物、混合矿物、自生铁锰矿物和中基性火山矿物四种矿物组合区，矿物组成和含量差异反映了物源和沉积环境的变化；(4)对沉积物中大于0．063mm的物质全组分分析表明，生源组分占66．97％，其中钙质生物含量为23．43％，硅质生物含量为43．54％，钙质生物高值区主要分布在水深小于3500m的海区，硅质生物高值区主要分布在水深大于3500m的深水区；(5)南海东部海域火山沉积作用明显，海底扩张区沉积物中铜、钡、铁、锰、钴、镍、砷等金属物质分布与海底构造和海底中基性火山活动密切相关；(6)对沉积物粒度、物质组成和生物化石组合分析表明北部陆坡区69柱187．5～190．0，287．5～280．0，377．5～380．0cm，深海平原区149柱157～187，187～194cm，南部陆坡区323柱280～350cm在粒度上表现出浊流沉积特征；(7)对锶同位素物源示踪和粒度、矿物的研究表明，北部陆源碎屑向南一直扩散到约17°N，西吕宋海槽是亚洲大陆物质特别是我国大陆物质向南海东部海域输运的主要通道。

东太平洋铁锰结核区微生物的丰度及其成矿作用研究

于1994年4－11月在东太平洋铁锰结核勘探区，随向阳红09号船，采集了39个表层沉积物、12个上覆水和7个结核样。在现场用平板法测定了异养细菌和铁、锰细菌丰度，用稀释法（MPN法）测定硫酸盐还原菌丰度。在实验室对船上带回的异养细菌和锰细菌进一步纯化分离，进行了12项生化试验，参照伯杰氏手册第八版鉴定至昆。为了探讨微生物在大洋成矿过程的作用，使用分光光度法，测定锰细菌对锰、铁离子的转化作用和不同培养温度对转化作用的影响。结果表明，在微生物丰度方面，沉积物中异养细菌的丰度在3－9500cell／g；锰、铁细菌的丰度在1×10°－103cell／g；硫酸盐还原细菌的丰度分布范围在0－4000cell／g。在上覆水和结核样中各类细菌的丰度均较低，比沉积物样低1个数量级。在细菌的菌属组成与近海区相比存在一定的差异，特别是在革兰氏阳性菌的组成上微球菌占了绝对优势。在成矿作用方面，锰细菌对锰、铁氧化还原的实验结果表明，在好氧的条件下，锰细菌使可溶性的Mn2+氧化为Mn4+,其氧化速度与环境温度存在密切关系；锰细菌对铁的氧化速度比对锰的氧化速度来得快。在厌氧的培养条件下，锰细菌能将高价铁还原为低价铁，而且使培养液的pH明显降低。

东太平洋CC区板块构造和多金属结核资源效应探讨

利用东太平洋CC区多波束海底地形测量、结核覆盖率深拖系统探测、结核丰度地质采样和地球物理地震勘探资料 ,运用板块构造和沉积动力学理论 ,并与丰度趋势面和神经网络分析结果对比 ,对东太平洋CC区构造与多金属结核资源效应关系进行了探讨 ,并认为 :(1 )富集在研究区约 2 0 0亿t结核的最主要控制因素是东太平洋海隆、莱恩山脉、克拉里昂 -克利伯顿大断裂 (Clarion—ClippertonFractureZone) ,东、西、南、北的四个构造单元为结核大量富集起到了框架性的关键作用 ;(2 )本区经历了和遵循着海底扩张的基本过程 ,这个过程对结核物质来源、成矿作用、结核分布有重大影响 ,结核丰度、覆盖率与地形变化非常一致 ,重大相变距离为 1 0～ 1 5km ,基底自形成以来一直影响着地表结核 ;(3)地球深部地质作用过程对结核成矿作用也有一定影响 ,影响因素可能涉及基底岩浆房及其大小等 .

中太平洋地区两个铁锰结壳的生长幕研究

通过对3块中太平洋铁锰结壳样品进行的生物地层学及其结构构造、元素地球化学剖面的综合研究发现,铁锰结壳的生长主要集中于两个形成环境存在差异分别由不同因素控制的形成阶段,一个是约25Ma以来其形成环境氧化程度由南极底层流(AABW)控制的对应于结壳新壳层的生长幕,另一个是渐新世之前其形成环境氧化程度由环赤道表中层洋流和高密度温盐表层水下沉控制的对应于结壳老壳层的生长幕,而在早、中渐新世处于两种环境的转换期,也正好是海退期、大洋低生产力期、低CCD和生物碳酸盐低产率期,形成结壳生长的主要生长间断。该研究成果对于进一步了解太平洋的古海洋、古环境演变有一定意义。

麦哲伦海山群M海山富钴结壳成因与成矿时代：来自地球化学和Co地层学的证据

利用电感耦合等离子体原子发射光谱仪(ICP-AES)和重量法,对麦哲伦海山链西北端M海山9个站位、17个富钴结壳样品的主要元素和稀土元素进行了分析,分析结果显示,该海山富钴结壳是水成成因的,且多数富钴结壳在生长过程中没有受到磷酸盐化作用的影响。推广富钴结壳Co地层学年代计算公式的应用范围,并基于此建立了研究区富钴结壳的年代学框架。研究区富钴结壳的Co地层学年代计算公式的计算结果显示,中新世以来的地质时代是M海山富钴结壳的主成矿期,并且大约在15Ma发生了一次磷酸盐化事件,推测当时导致磷酸盐化发生的最低含氧带(OMZ)的深度下降到相当于现今2 000～2 700m水深之间。

铁锰结壳中底层洋流活动的地球化学研究

文章以大洋海山铁锰结壳与南极底层流(AABW)之间关系的角度,从铁锰结壳的结构构造、矿物组合,特别是结壳新壳层的Ce异常和Ce/La比值的区域分布来探讨AABW的活动在铁锰结壳中留下的证据。主要对中太平洋和西北太平洋5座海山的17个铁锰结壳新壳层样品进行了结构构造分析和REE含量测定。结果表明,铁锰结壳的REE含量很高,平均为1716.66×10-6,且轻稀土元素明显富集,LREE/HREE平均值为4.82,除MID06样品具微弱的Ce负异常外,其他铁锰结壳样品均具明显的Ce正异常。为了对比研究AABW的影响,除铁锰结壳外,还引用了不同区域的多金属结核的稀土元素平均值资料按不同区域进行了对比研究,结果发现,AABW活动区和非活动区的δCe值和Ce/La比值有显著差异。一般来说,沿AABW流路,从南向北,δCe值和Ce/La比值有逐渐减小的趋势,但在局部地区,如地形复杂的海山区,AABW的强度会发生变化,其Ce正异常和Ce/La比值可能会局部增大。本项研究成果将有助于全面认识大洋成矿作用与海洋环境变迁的内在联系。

西太平洋Lamont海山中新世以来富钴结壳成矿环境的演化

分析了西太平洋Lamont海山12个站位33个富钴结壳样品的主元素和稀土元素，结果表明，该海山富钴结壳成因类型属于水成成因，并且在形成过程中基本未受到磷酸盐化作用的影响。Lamont海山的一个富钴结壳样品剖面的电子探针数据显示，该海山富钴结壳的成矿环境在新第三纪以来至少存在2个演化阶段：第1阶段，23～15Ma，富钴结壳中Mn相对富集，成矿环境以富氧贫硅为特征；第2阶段，15～0 Ma，富钴结壳中Fe相对富集，成矿环境以贫氧富硅为特征。成矿环境的氧化能力总体上呈现下降的趋势。联系新生代世界大洋，尤其是西太平洋的地质演化背景，认为引起成矿环境演变的原因主要是西太平洋大洋板块的WNW向漂移和新第三纪以来全球水道开合，造成了Lamont海山所处海区最低含氧带逐渐减薄。

约翰斯顿岛附近海域铁锰结壳矿物学和地球化学研究

铁锰结壳存在两种不同的产状，一种是铁锰氧化物围绕“核心”生长形成的球状结壳，另一种是铁锰氧化物在基底岩石上生长形成的被状结壳。本文对Ｒ／ＶＫａｉｍｉｋａｉ－Ｏ－Ｋａｎａｌｏａ船１９９３年１１月在约翰斯顿岛附近海域取得的铁锰结壳进行了矿物学和地球化学分析。该区铁锰结壳主要组成矿物为δ－ＭｎＯ＿２，Ｍｎ／Ｆｅ比值为２．０２，富Ｃｏ（０．８８１％），贫Ｃｕ（０．１％），稀土总量（ΣＲＥＥ）１９１８．２７ｐｐｍ，具明显的Ｃｅ正异常（δＣｅ＝２．６），是典型的水成成因铁锰结壳。除Ｃｕ、Ｎｉ金属外，该区结壳中的稀土含量也已接近陆地稀土矿床的稀土品位。对球状结壳来说，表面光滑的上部壳层富δ－ＭｎＯ＿２，Ｍｎ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｐ含量较高，而表面粗糙的下部壳层Ｓｉ、Ａｌ含量相对较高。而且上部壳层的Ｃｅ正异常高于下部。对被状结壳而言，Ｃｏ、Ｎｉ等金属含量由基岩向结壳表层增加。作者认为造成上述变化的主要原因是基底岩石和海水间的反应。Ｒ型因子分析得出四个主要因子：三价稀土元素因子，Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｔｉ、Ｋ、Ｎａ、Ｖ、Ｍｏ、Ｃｄ、Ｃａ、Ｐ因子，Ｔｉ、Ｃｕ、Ｃｄ、Ｚｎ因子，和Ｓｉ、Ａｌ因子。分别代表了铁锰氧化物的水成成矿作用（因子?

东菲律宾海深水区新型铁锰结壳的特征和成因

对取自东菲律宾海深水区致密—半固结沉积物表层的新型铁锰结壳典型样品进行了X射线衍射、X射线荧光、电感耦合等离子体原子发射光谱及加速器质谱研究。结壳的组成矿物主要有δMnO2、铁的氧化物/氢氧化物、石英、长石和黏土矿物等。与海山结壳相比,其Mn、Co、Ni、Zn、Pb含量均较低,而Fe、Cu、Al含量则相对较高。Mn/Fe值平均仅为0.24,也低于海山结壳Mn/Fe的平均值。相关性分析、元素分配系数分析及稀土元素北美页岩标准化配分模式等结果均表明,研究区结壳为一新型边缘海深水水成结壳,与海山水成结壳间存在一定差异。结壳的物质组分主要来自于同期海水,同时碎屑物质对其形成也有一定贡献;并且它们自形成以来没有遭受明显的成岩后期改造和元素再迁移,具有较高的古海洋学应用价值。

太平洋C—C区中国矿区深海沉积物的强度特性研究

通过船上测试的方法 ,对我国矿区沉积物的强度进行了测试和分析 ,结果表明沉积物的剪切强度随深度加大而变大 ,不同站位的沉积物由于类型不同其剪切强度随深度的变化也不一样 ,有的甚至还有较大的差别。同时发现深海沉积物的剪切强度在某一深度有一较为明显的剧增台阶 ,且它与沉积物的半液态层的深度相对应 ,半液态层的剪切强度一般都在 1kPa以下。因此 ,集矿机设计的原则应是既要保障足够的牵引力 ,又要考虑沉积物的触变特性 ,以便使集矿机不致对深海沉积物产生太大的扰动。