太平洋调查区多金属结核的地球化学特征和成因

东太结核主要为半埋藏和埋藏型,发育于以黏土和硅质组分为主的沉积环境。东太结核的锰相矿物主要有水羟锰矿和钡镁锰矿,具有较高的REY、Cu、Ni含量和Mn/Fe比值,显示遭受间隙水的影响,落入水成成因和成岩成因两个区间范围。西太结核主体暴露在海水中,周围沉积物主要由深海黏土组成。西太结核的锰相矿物几乎只有水羟锰矿,具有较高的REY、Co含量和低Mn/Fe比值,属于典型的水成成因型。两个区域的多金属结核的稀土北美页岩标准化模式均显示Ce正异常、Y负异常和无或弱Eu异常,与海水稀土特征构成良好的耦合关系,是多金属结核对海水稀土选择性富集的结果。西太结核相对东太结核具有更高的Ce含量和δCe,Co、Ti与Ce具有良好的正相关关系。研究认为海水中溶解氧并不一定是控制结核Ce正异常程度的关键因素,Co、Ti等元素及其相关组分能够引起Ce与其他稀土元素的强烈分馏,也可能是影响多金属结核Ce正异常程度的控制因素。研究区多金属结核和富钴结壳表层样的ε_Nd范围为-6.6~-2.5,是全球最富放射性成因Nd的海洋铁锰壳层。结合稀土模式以及Eu异常特征,本研究认为多金属结核的稀土主要来自ε_Nd相对较高的周围陆壳,可以通过河流或者大气沉降等方式输送到大洋,而研究区广泛分布的海山玄武岩释放的放射性成因Nd同位素对海水的影响微弱。     

太平洋中部富REY深海粘土的地球化学特征及REY富集机制

深海沉积物中的稀土资源是一种新发现的、潜在的海底稀土资源.对太平洋中部重力活塞取样获得的90个深海粘土样品的矿物组分、常量和稀土化学分析结果进行了系统分析,并与中北太平洋以及西北太平洋南鸟岛附近海域深海沉积物稀土元素地球化学特征进行了对比.研究结果表明:太平洋中部深海粘土以富含沸石、富P及富REY为特征,其碎屑矿物中含有较多的鱼牙骨,其P₂O₅与CaO之间、P₂O₅、CaO与∑REY之间呈良好的正相关关系;其稀土分布模式表现为明显的Ce负异常、一定程度的重稀土元素富集和Y正异常.太平洋中部深海粘土REY富集的主要原因是深海粘土中含有过量的磷酸盐组分,推测过量的磷酸盐组分是由于深海粘土中鱼牙骨碎屑的加入引起的.在北太平洋海域,未受到热液活动影响的条件下,富REY的深海沉积物的稀土元素富集机制具有统一性和普遍性,可以归纳为深海沉积物中高REY磷酸盐的混入作用.      

湖北兴山峡口早三叠世双壳类生物地层及古群落分析

湖北兴山峡口剖面位于早三叠世中扬子碳酸盐缓坡较深水区域, 是我国海相二叠系-三叠系典型剖面之一.根据该剖面下三叠统大冶组地层中双壳类的垂直分布, 结合区域资料, 将该地区早三叠世早期双壳类划分为4个生物地层单位, 自下而上依次为: (1) Claraiastachei-C.griesbachi带; (2) Claraia concentrica-C.hubeiensis带; (3) Eumorphotis multiformis-E.in-aequicostata带; (4) Posidoniacircularis-P.cf.wengensis带.为了探讨生物群面貌与环境演变之间的关系, 根据双壳类的产出特征及其赋存岩石的沉积特征, 建立了3个化石群落: (1) Claraiaconcentrica-C.aurita群落; (2) Eumorphotis inaequicostata-E.multiformis群落; (3) Posidonia circularis群落.早三叠世早期双壳类群落演替, 反映了该地区早三叠世早Dienerian期海水曾一度变浅, 之后随着海侵的扩大, 水体逐渐加深.二叠纪末生物大灭绝后海洋环境动荡, 可能是早三叠世海洋生态系复苏过程延长的重要原因.      

西太平洋海山富钴结壳的稀土和铂族元素特征及其意义

为了探讨富钴结壳的稀土和铂族元素是否有相似的形成机制,对西太平洋海山富钴结壳稀土和铂族元素进行了类比研究.结果表明:富钴结壳的∑REY范围为1 433.7×10-6~2 888.0×10-6,其中Ce占到近50%,北美页岩标准化后显示较平坦的稀土模式和显著的Ce正异常特征.根据稀土配分模式及已有的Nd同位素结果,富钴结壳具有亲陆壳属性.富钴结壳具有极高的Pt (115.5×10-9~1 132.0×10-9)、(Pt/Pd)_N和 (Pt/Os)_N值,Ir与Pt及Rh与Pt显示良好相关性.经球粒陨石标准化后显示较一致PGE (platinum-group elements) 配分模式,从Os到Pt逐渐富集,Pd元素强烈亏损.已有的Os同位素研究结果显示物源在地质历史时期从幔源属性向陆源属性变化,但富钴结壳PGE元素内部相对含量仍在一定程度上保持稳定.研究认为:富钴结壳对海水中的稀土清扫具有选择性,Ce的正异常恰恰是结壳对海水稀土中Ce的优先选择造成的,从而导致海水亏损Ce.然而海水中Ce的亏损并未改变新形成富钴结壳的稀土模式,原因是在海洋中存在适量的具有亏损Ce特征的磷酸盐等组分,理论上只需要氧化物类稀土与磷酸盐类稀土消耗的稀土与海水中的补给平衡即可.只是在相关过程中,海洋中氧化物类对稀土的选择更具有主动性,而磷酸盐类表现更多的继承关系.尽管Os同位素显示物源供给发生变化,然而富钴结壳PGE模式相对稳定.因此富钴结壳PGE模式同样可以用富钴结壳对PGE的选择性吸收解释,因富钴结壳优先选择Pt与Ir以及相对排斥Pd和Os,形成了现有独特的PGE模式.      

维嘉平顶海山富钴铁锰结壳空间分布特征:基于“蛟龙号”载人潜水器近海底观测资料的分析

基于对具有高精度水下定位功能的载人潜水器“蛟龙号”近海底观测视像资料数据的分析研究,本文首次报道了维嘉平顶海山山顶平台凸起区域、顶坡过渡带以及斜坡上部地形单元内的富钴结壳分布特征,对我国富钴结壳资源勘查评价具有重要意义。研究表明:(1)不同地形单元发育的富钴结壳具有明显不同的分布特征;(2)山顶平台凸起区发育有连续分布的富钴结壳,可作为我国富钴结壳资源勘查工作的关注区;(3)顶坡过渡带—斜坡上部区域发育有连续分布的富钴结壳,然而往往被白色波纹状沉积物隔成数段;(4)顶坡过渡带钴结核发育较少,与马尔库斯—威克海山群平顶海山存在明显的不同。     

中国富钴结壳合同区海水的稀土元素特征及其意义

通过对西太平洋34件海水样品的稀土元素（REY:REE+Y）测试及其与研究区富钴结壳稀土耦合特征分析,揭示了海水稀土特征及其成因.海水的稀土含量随水深呈现逐渐增加的趋势,∑ REY范围为14.0×10-12~65.5×10-12,平均值为31.9×10-12,其中Y的绝对值（均值为6.0×10-12~24.1×10-12）和相对值（（Y/Ho）_N均值为1.98）均较高,La含量次之（均值为1.8×10-12~11.6×10-12）,Ce含量相对较低（均值为2.4×10-12~8.8×10-12）,δCe范围为0.33~1.03（均值为0.66）,（La/Yb）_N平均值为0.71.海水稀土元素北美页岩标准化后显示左倾模式,具有显著的Ce负异常、Y正异常和无明显的Eu异常特征.研究区普遍发育水成成因的富钴结壳,即其稀土元素和其他组分均源自海水.富钴结壳的稀土含量相对海水富集6~7个数量级,其Ce正异常和Y负异常的稀土模式与海水构成良好的耦合关系,指示富钴结壳类组分对海水稀土清扫具有选择性,是造成海水稀土模式的重要因素.海山上发育的磷块岩以及周围盆地深海泥中的磷酸盐组分,它们具有较高的稀土含量和类似于海水的稀土模式,指示海洋磷酸盐消耗稀土时并未分馏而是继承海水模式.海水独特的稀土模式特征是补给与消耗平衡作用的结果,铁锰氧化物和海洋磷酸盐是两种典型的海洋自生组分,它们对海水稀土特征的形成至关重要.      

西太平洋深水盆地海水及孔隙水的微量元素地球化学特征

关于西太平洋海山区深水盆地海水和孔隙水的地球化学特征,及其对该海域多金属结核生成的影响的研究至今仍比较缺乏.对西太平洋海山区的深海盆地进行海水和孔隙水的系统采样,分析了海水的化学特征以及海水和孔隙水的微量元素特征.结果显示:海水的DO和pH随水深增加呈逐渐下降再上升的趋势,而SiO₃2-、NO₃-和PO₄3-的变化特征与其相反;微量元素在海水中的变化特征与上述营养盐相似,海水-沉积物界面表现出溶解态微量元素含量的极大富集,而在3~5 cm处的微弱上升可能与自生物质分解有关.以上表明大洋底层海水金属元素的富集与生物作用相关,是导致普遍氧化的表层沉积物之上多金属结核富集的主控因素;相对于其他海域,研究区域碎屑物质溶解产生的Sc、Cr、Ni、Pb以及大量的Cu、Co等金属元素可能对结核的生长起到重要的促进作用.