浅谈大洋富钴铁锰结壳拖网作业

富钴铁锰结壳富舍重要金属元素铜、钴、镍等，是海洋最重要的金属矿产资源之一，已引起世界各国尤其是发达国家的日益关注。结壳拖网是目前调查富钴结壳最主要的手段，但调查难度大，危险系数高。本文对结壳拖网作业需要考虑的几个因素进行探讨，并结合实际作业的典型例子进行说明。     

动力定位系统在大洋富钴结壳调查中的应用

大洋富钴结壳资源调查受到海流、风力、波浪等外界作力影响,导致调查效率低,调查定位精度下降,甚至损坏调查设备。动力定位系统能让调查船舶长时间保持在某点上,让船舶极低速保方航行,或跟随水下调查设备航行,从而克服外界因素对调查的影响,保障调查安全。介绍了动力定位系统原理和主要功能及大洋富钴结壳主要调查手段,分析了动力定位系统在海底摄像、深海拖网、海底浅钻、重力活塞取样、ROV等手段中的应用,得出该系统在大洋富钴结壳调查应用中能提高工作效率、调查安全性和定位精度,以确保调查者更真实地获得海底资源资料的结论。     

大洋富钴结壳实时开采切削深度优化分级模型研究

根据统计分形理论对大量实验测得的微地形数字高程数据进行了分维空间、无标度区和分形维数等分析和计算,并求出了各自的地形特征数据,同时建立了单个微地形在控制废石混入率时富钴结壳开采的最优切削深度的遗传寻优算法。在此基础上,利用实验所得各种分形特征数据及微地形的自相似性、各向异性及分形布朗函数,通过计算机自动生成了大量仿真微地形,并求出了各相应仿真微地形的地形特征数值和在控制废石混入率时富钴结壳开采的最优切削深度,再通过对此大样本的统计回归分析,建立了大洋富钴结壳实时开采切削深度的优化分级模型。该模型经实验数据的验证,其结果达到了满意的要求。     

大洋富钴结壳成因机制的探讨——水成因证据

根据对大洋富钴结壳的分层与年龄、分层与生长速率、生长间断等观测事实,以及大洋富钴结壳主量元素锰、铁元素及钴元素、铂元素、稀土元素、氦同位素、锇同位素等的水成富集,指出大洋富钴结壳是水成因的,进而指出富钴结壳的形成与基岩无关,水动力条件、最低含氧带、生物作用等可能对富钴结壳的形成有控制作用。同时,富钴结壳不一定只生长在岩石裸露的海山上,在沉积物覆盖的海山区也有可能找到富钴结壳。     

大洋钴结壳资源评价的基本方法

大洋钴结壳资源是一种生长在海山上的海底矿产资源,随着陆地矿产资源的日趋枯竭和人类对海洋认识的日益深化,分布在海山上的钴结壳已成为世界各国瞩目的21世纪具有商业开发前景的战略资源。海洋矿产资源和陆地矿产资源在资源评价理念、评价方法等方面有许多相似之处。但是,在选择计算方法和建立理论模型时必须针对大洋钴结壳资源这一特殊矿床特别对待。根据大量实践研究工作,系统扼要地介绍了大洋钴结壳资源评价的基本方法,论述了多元统计分析(聚类分析、因子分析)、地质统计学(克里格法)、神经元网络分析、分形方法以及进行钴结壳资源评价的资源量计算方法等的原理,并对实现双边界指标(边界品位、边界厚度)条件下的钴结壳品位-厚度-吨位分析的《大平洋钴结壳资源动态评价系统》软件开发做了简要介绍。     

富钴结壳定年简介

富钴结壳生长通常十分缓慢,其速率一般为几mm/Ma。因此这些结壳提供了成矿环境(海水、沉积物等)的长期历史记录。然而,富钴结壳完整、精细定年的可靠性仍然是一个问题。为此,国外学者采用了多种方法对结壳进行定年,井得到其生长速率。以下分别介绍这些方法的原理、应用及其优、缺     

富钴结壳资源量评估方法

富钴结壳是一种重要的海底矿产资源,对其进行资源量评估有着十分重要的意义。主要探讨了当前富钴结壳资源量评估的几种主要方法,并对其进行了分析比较。     

富钴结壳分布的分形特征

利用我国在西太平洋国际海底两个海山获得的富钴结壳资料进行分形研究后发现，富钴结壳的分布具有变维分形分布的特点，结壳丰度呈二阶累计和分形分布，结壳厚度呈多阶不定累计和分形分布，通过计算得到了它们各自的分维数，进而对两个海山的结壳资源进行了初步评价。     

海山富钴结壳标准物质研制

报道了我国与俄罗斯合作研制的三个海山富钴结壳标准物质GSMC-1,2,3.这三个标准物质的原样分别取自西太平洋麦哲伦海山和中太平洋海山.样品经风干、选配、球磨制备成均匀的粉体样品,其均匀性采用高精度的X-射线荧光光谱法检验.样品的化学组分采用国内外多实验室协同分析方式定值,有八个国内实验室和八个国外实验室参加了合作分析.测试组分均为57个,其中GSMC-1,2有43个组分定为保证值,10个组分作为参考值;GSMC-3有45个组分定为保证值,8个组分作为参考值.经2a多的试用,三个标准物质已于2005年被国家计量部门批准为国家一级标准物质,其编号分别为GBW07337,GBW07338和GBW07339.     

富钴结壳多维数据模型及矿区圈定研究

通过对各种矿区圈定数据的分析,运用地理信息系统(GIS)建立了地形、品位、厚度和矿区的多维数据模型,并根据国际海底管理局提出的矿区选取模型对某海山进行了矿区圈定,给出了一种矿区圈定结果,提出了矿区圈定优劣性评价参数并对结果进行了评价.研究结果表明,受数据量的限制,数据模型的效果不是非常理想,有必要结合地球物理数据进一步研究;在相同的勘探条件下,应用小块段模型比应用大块段模型可以获得更优的资源远景区;富钴结壳连续矿区中的斑状空白只有在面积大于一定值时才会对块段的放置和数量产生影响.     

海山富钴结壳的圈矿方法

对海山富钴结壳的圈矿方法进行了分析和探讨,指出海山富钴结壳圈矿的主要方法和步骤为:(1)挑选富钴结壳发育良好的海山。除大片连续厚层板状分布的结壳发育良好的大型平顶海山是重点调查的目标海山外,规模较小的尖顶海山是近年来新的圈矿目标海山。(2)确定矿块的边界位置。对选定的海山进行深海摄像、电视抓斗、拖网和浅钻等多种手段的调查,通过所取得的综合结果对矿块边界进行判断,确定准确的矿块边界。(3)计算结壳的覆盖率。利用调查所获得的矿块相关的数据和信息对矿块内结壳厚度和结壳覆盖率以及矿区资源量进行评估。     

大洋富钴结壳的基本框架——超微生物建构的锰质叠层石柱体

大洋富钴结壳和锰结核一样是潜在的海底矿产资源,对其成因的研究将有助于指导找矿和资源评价。通过大型反光显微镜、透射电子显微镜和其他测试手段,系统研究了结壳的结构构造、物质组成以及叠层石纹层与超微生物的关系。发现结壳与光滑型锰结核的叠层石类型及超微生物种极其相似,它们都以微小叠层石和中华微放线菌为主要特征,具有相同的生物成因机制。认为超微生物建构的锰质叠层石柱体是大洋富钴结壳的基本框架,从而对结壳矿体的形成提出了新的见解。     

中太平洋海山区富钴锰结壳的研究

近年来,西德和美国等国对中太平洋海山区富钴锰结壳的兴趣愈来愈增大,西德和美国从1981年开始有计划的在夏威夷海岭,莱恩群岛海岭、中太平洋海山群,马绍尔群岛周围等海域进行了锰结壳调查.根据中华人民共和国地质矿产部和德意志联邦共和国下萨克森州科学艺术部《关于促进中华人民共和国和德意志联邦共和国之间地质科技合作的共同意向书》,我有机会参加了西德《太阳》号1984年中太平洋海山区锰结壳调查(MIDPAC-84)活动.     

LADCP在富钴结壳调查中的应用

简单介绍了LADCP设备的组成及工作方法,阐述了基于LDEO软件包进行数据后处理及质量控制的关键步骤。通过对在太平洋某海山测得的海流剖面资料进行处理分析,简要说明LADCP在富钴结壳调查中的应用。目前海山区的底流资料仍很匮乏,底流情况对富钴结壳成矿因素的影响研究有待进一步开展。在深水大洋较深水层中声学反射体数量较少,单个LADCP换能器的有效量程减小,LADCP的观测效果受到明显影响,使用双LADCP系统可大大增加其有效量程。     

富钴结壳资源远景区圈定方法

提出了4种不同的富钴结壳资源远景区圈定方法,即水深法、工程间距外推法、网格微分法和综合法,对比了它们的优缺点,对同一研究区运用不同的方法圈定了不同的资源远景区并进行了资源评价,结果表明:这几种方法是层层递进、相辅相成的,水深法和工程间距外推法可以给出研究区资源远景的大致范围,网格微分法是圈定较为精确资源远景区的基础,但是,加入地质规律的综合法可以提供更接近真实情况的资源远景区。不同的方法适合不同的勘探程度和不同研究目的,并且有不同的精度。     

浅论富钴结壳柱状构造的成因机制

柱状构造为富钴结壳中多种微观构造类型之一。为探讨富钴结壳柱状构造的形成机制,利用高分辨率电子探针技术分析了位于中太平洋某海山的富钴结壳中柱状构造的微观形态和微区元素化学特征,结果表明,柱状构造是由围绕核心的微层呈弓形外延辐射生长逐渐分枝而成。壳层由亮色、暗色微层交替叠置而成,其中亮色微层富锰、钴、镍和氧,而暗色微层富铁和硅;同一微层各部分的生长速率不同,介于0.27~0.92 mm/Ma。柱状构造壳层亮色、暗色微层交替变化以及相应成分的不同是微观氧化还原环境变化的结果,而柱状构造的分枝和同一微层生长速率的差异则与富钴结壳生长界面有界面双电层有关。     

富钴结壳分子化石指示的微生物成矿作用

利用GC-MS对西太平洋富钴结壳的分子化石进行了检测,发现了结壳的表层和核部均存在不可辨别的复杂混合物(UCM),探讨了UCM对富钴结壳成矿过程中微生物作用的指示意义。研究结果表明,富钴结壳成矿过程微生物作用的强度存在时间和空间上的差异。富钴结壳成矿的早期,UCM含量相对高,微生物作用强烈;海水深度大,UCM含量高,微生物改造作用强。UCM的时空变化反映了海洋环境变化对微生物作用的影响。     

中太平洋海山富钴结壳与基岩关系的研究

对我国首次取得的中太平洋海山基岩和富钴结壳样品的结构构造、矿物和化学组成特征的研究表明,该区主要基岩类型为碱性玄武岩、磷块岩、磷酸盐化碳酸盐岩和燧石等,碱性玄武岩分布最广,并均有不同程度的风化.观察表明,富钴结壳的载体可以是各种岩性的基岩.玄武岩、风化火山岩和磷块岩上的结壳厚度比燧石的大,有较高的经济价值,是选矿冶炼的主要对象.对于调查区内富钴结壳形态总体上可分为三种类型:板状、砾状和结核状结壳.从以下四个方面探讨结壳与基岩之间的关系:(1)海水、基岩和结壳中主要金属元素含量特点;(2)通过聚类分析方法探讨结壳与基岩之间的亲疏程度;(3)结壳的分布特征;(4)不同基岩类型对结壳生长的影响.分析结果表明,调查区内的火山岩及磷块岩对结壳形成的贡献大(比其他类型岩石).     

中太平洋海山区富钴结壳地质特征

应用 X射线衍射分析、穆斯堡尔谱分析、X荧光光谱分析以及超微生物化石定年等方法对 1 998年和 1 999年“大洋一号”调查船 DY95 - 8和 DY95 - 1 0航次采集的富钴结壳样品进行了地质特征综合研究与分析 ,结果表明 :( 1 )该区富钴结壳可划分为板状结壳、砾状结壳和钴结核三类 ,均具有微晶质结构。 ( 2 )该区富钴结壳宏观构造主要呈板层状和圈层状构造 ;显微构造在形态上可大体分为柱状构造、平行纹理状构造和致密块状构造三种基本类型。 ( 3)该区富钴结壳主要由三类矿物组成 :锰矿物、铁矿物和杂质矿物。其中锰矿物为水羟锰矿和少量的钡镁锰矿 ,铁矿物主要为 β-羟铁矿 ,偶见赤铁矿和磁铁矿等 ,杂质矿物有石英、斜长石等。( 4 )该区富钴结壳主要成矿元素含量 :Fe为 1 6.86% ,Mn为 2 1 .2 6% ,Cu为 1 1 0 2 .0 9× 1 0 - 6 ,Co为 62 5 2 .72× 1 0 - 6 ,Ni为 40 64.62× 1 0 - 6 。 ( 5 )该区东部海山 ( N1～ N4海山 )比西部海山( N5、 N6海山 ) Fe元素含量高 ,Mn、 Cu、 Co、 Ni元素含量则低 ,这一差异源于海水中 Fe、 Mn等成矿元素的分离作用 ,其分离程度与海底火山作用时代以及相应的玄武岩海解风化时间长短有密切关系。 ( 6)结壳形成于第三纪古新世至第四纪更新世 :第一阶段从第三纪古新世到中新世 ,     

富钴结壳地球化学与古海洋学研究进展

本文综述了近年来国内外富钴结壳地球化学与古海洋学研究的新进展，概述了富钴结壳地球化学的研究成果，阐述了富钴结壳中元素的扩散及与周围海水的交换，基岩和磷酸盐化事件对富钴结壳组成的影响，分别介绍了稳定同位素（Pb,Nd和Hf的稳定同位素），放射性同位素（Be,U和Th的放射性同位素）及元素（常量和微量元素，稀土元素）在富钴结壳古海洋学研究上的应用。