中印度洋海盆多金属结核地质特征

利用"大洋一号"2007年在中印度洋海盆采集的多金属结核和沉积物样品,采用X射线衍射、穆斯堡尔谱、X荧光分析、ICPMS等方法,对样品进行了矿物学和化学成分分析,并与东太平洋海盆我国开辟区多金属结核进行了对比。印度洋结核区海底沉积为含黏土硅质软泥,结核呈菜花状、碎屑状、杨梅状和连生体4种类型产出,大小为0～6cm,平均丰度4.213kg/m2,矿物有钙锰矿、水羟锰矿、水钠锰矿、针铁矿,其次为钙十字沸石、石英等,平均品位(Cu+Co+Ni)2.39%,菜花状结核富Mn、Ni、Cu(Mn/Fe=5.09～6.33),连生体状结核富Fe、Co(Mn/Fe=1.03～1.36),结核的页岩标准化稀土元素配分模式基本一致,表现为轻稀土富集、正Ce异常,但连生体状结核稀土总量和Ce的异常远远高于菜花状结核。中印度洋海盆结核与东太平洋海盆结核具有类似的矿物组成和稀土配分模式,可能具有类似的成因模式,但前者的平均丰度和品位均低于后者。

中印度洋海盆富稀土沉积地球化学特征及富集机制研究

本文对中印度洋海盆深海富稀土沉积区两根柱样GC02和GC06开展了沉积物涂片观察,X-射线衍射分析,主量、微量和稀土元素分析,以及单矿物原位微区地球化学分析等,探讨了其地球化学特征、物质来源及稀土元素(REY)的富集机制。结果表明,GC02柱状沉积物类型为钙质黏土和沸石黏土,GC06柱状沉积物类型为钙质黏土、含沸石黏土和沸石黏土。稀土元素主要在含沸石黏土和沸石黏土中富集。北美页岩标准化(NASC)配分模式指示沉积物的REY主要来源于海水,矿物学和地球化学等特征表明该地区沉积物陆源组分可能主要源于澳大利亚的风尘物质。元素相关性和CaO/P_(2)O_(5)比值等指示了深海富稀土沉积中REY的主要赋存矿物为生物磷灰石(鱼牙/骨等),其次为铁锰微结核。本文总结和探讨了深海富稀土沉积的形成机制,完善了深海富稀土沉积形成过程的概念模型。

中印度洋海盆南部中新世以来碳酸盐补偿深度的演变:来自微体化石组合和元素地球化学的证据

通过对中印度洋海盆GC18孔沉积物元素地球化学特征和微体化石组合进行分析,恢复了该区域碳酸盐补偿深度(Carbonate Compensation Depth,CCD)的演变及环境演化历史.结果表明,GC18孔从上到下可分为五段.第Ⅰ段(0~30 cm)CaO含量和总无机碳(Total Inorganic Carbon,TIC)从表层向下呈显著下降趋势,SiO2呈显著上升趋势,微体化石主要是有孔虫碎屑,还含有少量钙质超微化石Calcidiscus leptoporus(弱脐钙盘藻)和Ceratolithus cristatus(具冠毛角石藻),沉积时代为第四纪.第Ⅲ段(150~280 cm)CaO和TIC含量少于第Ⅰ段,两者从上到下经历了上升-稳定-下降的过程,SiO2变化趋势相反,含钙质超微化石,主要为Discoaster deflandrei(德佛兰盘星石藻),沉积时代为中中新世晚期或更早.第Ⅴ段(300~415 cm)沉积物组分波动相对较大,CaO和TIC平均含量达到最高,SiO2含量较低,钙质超微化石非常丰富,以Umbilicosphaera Jafari(贾法脐球藻),Umbilicosphaera rotula(轮形脐球藻)和Discoaster deflandrei为主,沉积时代为中中新世-早中新世.第Ⅱ段(30~150 cm)和第Ⅳ段(280~300 cm)相似,均呈现低CaO和高SiO2特征且相对稳定,TIC含量很低,未发现微体化石,主要是深海黏土.第Ⅰ,Ⅲ和Ⅴ段CaO含量较高,钙质超微化石均有保存,反映当时沉积均处于CCD以上.第Ⅱ,Ⅳ段CaO含量低,SiO2含量高,钙质超微化石没有保存,反映当时沉积处于CCD以下.从第Ⅴ段到第Ⅱ段(中中新世-晚中新世),CCD整体逐渐变浅,这与全球CCD在此期间的变化特征一致.中印度洋海盆CCD自中新世以来经历了深-浅-深-浅-深的变化历史.

中印度洋海盆表层沉积物稀土元素分布特征及富集规律

对中印度洋海盆14个站位的表层沉积物进行了稀土元素(REE+Y,简称REY)分布特征和富集规律研究。结果表明,样品中REY主要富集于沸石黏土和远洋黏土中(稀土元素总量最高为1239×10^(−6)),且明显富集钇(Y)等重稀土元素(Y富集系数高达14.1,重稀土元素和Y富集系数最高为11.6);富稀土沉积物呈明显Ce亏损,发育在受南极底层流影响的氧化环境中;鱼牙骨等生物磷灰石是深海稀土富集的重要富集矿物或宿主矿物。样品地球化学特征表明,深海富稀土沉积是有别于已知陆地稀土矿床的一种新类型。研究区沉积物中REY的富集与构造位置(距洋中脊距离)、氧化还原条件、发育水深和沉积物类型等密切相关。初步推测距离东南印度洋中脊450~1200 km范围内、水深超过碳酸盐补偿深度(CCD)的沸石黏土发育区是最具资源潜力的区域;推测在中印度洋海盆北部可能埋藏有一个向北部延伸的富稀土沉积层,其埋藏深度随着远离洋中脊而逐渐加大,富集层厚度可能与暴露在初始富集区域的时间密切相关。