磷酸盐化作用对富钴结壳元素相关性的影响

为了探讨磷酸盐化作用对富钴结壳元素相关性的影响,用电感耦合等离子体发射光谱法(ICP-AES)和重量法测试了中太平洋CX海山富钴结壳的主、微量元素及稀土元素.首先以P质量分数和Y异常把富钴结壳分为磷酸盐化型[w(P)＞0.57%且具有正Y异常]和未磷酸盐化型[w(P)＜0.57且具有负Y异常].结果表明,相比于未磷酸盐化型结壳,磷酸盐化型结壳中某些元素出现相对亏损和富集,其中亏损元素的亏损顺序为Si＞Al＞Fe＞Co＞Li＞K＞Pb＞Na＞Mg＞V,而富集元素的富集顺序为P＞Ca＞REE＞Ba＞Sc＞Mo＞Cu＞Ni＞Ti＞Sr＞Zn＞Mn;两类结壳相同元素问的相关性既有共性也有差别,Si-Al、Si-Fe和Si-Ca 等元素间的相关性在两类结壳中变化不大,而P-Mn,P-Fe,Mn-Fe,Fe-Co等元素间的相关性则发生重要改变,这些相关性发生变化的元素对可指示结壳是否遭受磷酸盐化作用,元素丰度以及元素相关性的变化与磷酸盐化作用引起的结壳矿物组成变化有关.     

磷酸盐化作用对结壳元素富集的影响

本文为磷酸盐化作用对大洋富钴结壳化学影响的大比例尺细致研究。作者对取自西北太平洋麦哲伦海山区一厚度为10cm的富钴结壳样品,自顶至底以5mm间距采取了分层样品进行了成矿元素和稀土元素分析。结果表明,未被磷酸盐化的新结壳和磷酸盐化的老结壳间主要成矿元素的含量相差显著     

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。     

中太平洋WM1和WX海山富钴结壳元素相关性及其层间变化研究

在结壳矿物学等基本特征分析的基础上,对中太平洋WM1和WX海山富钴结壳中的主量元素、微量元素、稀土元素和铂族元素含量、层间变化及其相关性进行了研究,结果表明:本区结壳从下层到上层,粘土矿物和石英等碎屑矿物逐渐增多,很可能与青藏高原的隆升和剥蚀以及亚洲季风演化有关;TFe/Fe2 从结壳下层到上层逐渐增高,反映了结壳的氧化性由下层到上层增强,海山的沉降可能是造成结壳生长后期环境氧化性增强的重要原因;Ti、Co、Pb、As、Mn、TFe等元素与TFe/Fe2 呈正相关,反映结壳中这些元素的富集与氧化环境有关,而Ca、P、Pt和∑REE等元素与TFe/Fe2 呈负相关,反映结壳中这些元素的富集与还原环境有关;Fe与Co显著正相关是本区结壳的重要特点;结壳的Co与(Fe Mn)的相关性大于Co与Fe的相关性及Co与Mn的相关性;P含量小于1%时,Co与P相关性不明显,当P含量大于1%时,Co与P呈明显负相关,磷酸盐化的过程对铁锰结壳吸附Co的能力起到抑制作用。聚类分析将Pt、∑REE与P和Ca分为一组,说明在结壳中Pt和∑REE主要赋存在碳氟磷灰石中,结壳的磷酸盐化的过程对Pt和∑REE的富集起到了重要的作用。     

中太平洋富钴结壳WXD27的年代学研究

通过针对系统取自中太平洋富钴结壳WXD27的顶部至其底部(1 mm～2 mm为间隔取样)样品进行的Co含量(中子活化方法)测试,拟合出不同深度壳层的富钴结壳生长速率曲线,以此推导富钴结壳Co含量的定年积分公式,并利用10Be定年方法,对Co含量定年的准确性进行检验.时超微量Sr同位素测试得到的富钴结壳磷酸盐年龄进行分析认为:(1)上部富钴结壳与上层白色磷酸盐化层接触部位的年龄为14.9 Ma;(2)自14.9 Ma以来,结壳的生长是连续的,沉积间断发生的可能性非常小,该样品可以用来进行14.9 Ma年以来古海洋、全球变化的重建工作;(3)上层白色磷酸盐化层与其上部的富钴结壳之间存在4 Ma的沉积间断;(4)19 Ma～22.7 Ma左右在该区发生过大规模的磷酸盐化作用,磷酸盐化作用可能造成磷酸盐化时期(19 Ma～22.7 Ma)和之后4 Ma(19 Ma～14.9 Ma)富钴结壳的沉积间断;(5)结壳的初始生长年龄在75 Ma左右;(6)老结壳的生长速度要远低于新结壳的生长速度.     

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.      

辽东铀成矿带黄沟铀矿床地质特征及成因探讨

连山关地区位于华北陆块铀成矿省辽东铀成矿带。笔者近几年在连山关地区开展铀矿普查找矿工作,通过黄沟铀矿床野外工作和室内研究,对其赋矿围岩的岩石学特征、地球化学特征、蚀变特征进行了细致研究。结果表明:赋矿围岩重熔混合岩有4种类型,主要特点是石英含量高,绿泥石含量变化大,石英与绿泥石的含量呈负相关;地球化学特征表明其主量元素具富Si、略富Al、富Na、富K和低Mg、低Ca特点;微量元素表现出富集Be、Mo、Pb、Y、Ba、La、Cu和亏损Co、Ni、Zn、Cr、Ti、V等特点;与铀关系密切的共生元素有Pb、Mo、V、Be;稀土元素具有明显的轻稀土元素富集和重稀土元素相对亏损等特征,具有较显著的Eu负异常;蚀变特征研究表明胶状黄铁矿化、绿泥石化、硅化与铀矿化关系密切。最后探讨了铀矿成因,并首次提出了重熔混合岩热液型铀矿。     

中太平洋YJC海山富钴结壳矿物组成与元素地球化学

运用等离子光谱、等离子质谱、X射线衍射、红外光谱和场发射电镜等分析测试方法,对太平洋威克(Wake)海岭YJC海山中的富钴结壳中不同构造层的矿物组成和元素地球化学研究表明:矿石矿物是水羟锰矿和少量的钙锰矿,脉石矿物是磷灰石、石英和方解石等,微量矿物有蒙脱石、高岭石、钠沸石、斜发沸石、伊利石、水黑云母、磁铁矿和角闪石等。老结壳磷灰石的质量分数>10%,P>1%;新结壳磷灰石<10%,P<1%。老结壳相对富集Cu、Ca、P等元素,新结壳相对富集TMn、TFe、Co、Ni、Ba、Zn、Pb、Mo等元素。结壳内部纹层构造的不同位置及包体内的微区成分变化较大,TMn和TFe呈同消长关系,但TMn/TFe值相对稳定。结壳的稀土元素总量为1761.88×10-6,Ce具明显的正异常。老结壳相对富集稀土元素,新结壳略富Eu。     

中西太平洋海山富钴结壳中稀土元素分布特征

<正>中西太平洋海山是富钴结壳广泛分布的区域,大量文献报道了该区域富钴结壳中稀土元素特征。富钴结壳中稀土元素含量受控因素较多,其中磷酸盐化作用是影响富钴结壳中稀土元素含量的重要因素之一(王吉中,2005)。稀土元素Ce、REE3+和Y在富钴结壳中富集特征也不同。因此,未对富钴结壳及稀土元素进行分类,而简单的对其稀土元素总量取平均值进行比较,很难准确地反映不同海区内富钴结壳中稀土元素的     

东太平洋海盆沉积物间隙水地球化学研究

研究了东太平洋海盆沉积物间隙水中元素的变化趋势及组合特征。结果表明，经过成岩改造的间隙水化学组成相对于海水发生了较大的变化。其中K、Sr、B趋于亏损，Ca、Mg、Li则表现出亏损和富集两种不同的变化趋势：Si、Ba、Rb富集，Mn、Fe、Zn、Pb、Cu、Ni、Co则高度富集。R型聚类分析结果表明，间隙水中金属元素可分成K、Sr、Mg、Li、Ca和Mn、Fe、Rb、Co，Zn、Cu、Ni、Pb两组。影响间隙水元素组成变化的主要因素有火山物质的海解作用，硅质生物组分和岩成碎屑组分的成岩作用及有机物的分解作用等。     

Effect of Phosphatization on Element Concentration of Cobalt-Rich Ferromanganese Crusts

1 Introduction Co-rich ferromanganese crusts occurring on submarine guyots have received much attention from scientists since the beginning of the 1980’s because they are enriched in Co, Mn, Pt, and rare earth elements (REEs), and have large potential mineral resources, occurring as they do on topographic highs relative to polymetallic nodules in the C-C (Clarion-Clipperton) zone (Halbach et al., 1982, 1989; Hein et al., 1992, 1999; Usui and Someya, 1997; Yamazaki and Sharma, 1998, 2000…     

Rare Earth Elements Composition and Constraint on the Genesis of the Polymetallic Crusts and Nodules in the South China Sea

The rare earth elements(REE) composition of the polymetallic crusts and nodules obtained from the South China Sea(SCS) were analyzed through inductively coupled plasma mass spectrometry.Results revealed great differences in the REE abundances(∑REE) of the SCS polymetallic crusts and nodules; the crusts show the highest ∑REE, whereas the nodules exhibit the lowest ∑REE. The similarity in their NASC-normalized patterns, the enriched light REE(LREE), the markedly positive Ce anomaly(δCe), and the non-or weakly positive Eu anomaly(δEu), suggest that the polymetallic crusts and nodules are of hydrogenetic origin. Moreover, the REE contents and their relevant parameters are quite different among the various layers of the crusts and nodules, which probably results from the different marginal sea environments and mineral assemblages of the samples. The growth profiles of the SCS polymetallic crusts and nodules reveal the tendency ∑REE and δCe to slightly increase from the outer to the inner layers, suggesting that the growth environments of these samples changed smoothly from an oxidizing to a relatively reducing environment; in addition, the crust ST1 may have experienced a regressive event(sea-level change) during its growth, although the REE composition of the seawater remained relatively stable. On the basis of the regional ∑REE distribution in the SCS crusts and nodules,the samples collected near the northern margin were influenced by terrigenous material more strongly compared with the other samples, and the REE contents are relatively low. Therefore, the special geotectonic environment is a significant factor influencing the abundance of elements, including REE and other trace elements. Compared with the oceanic seamount crusts and deep-sea nodules from other oceans,the SCS polymetallic crusts and nodules exhibit special REE compositions and shale-normalized patterns, implying that the samples are of marginal sea-type Fe-Mn sedimentary deposits, which are strongly affected by the epicontinental environment, and that they grew in a more oxidative seawater environment. This analysis indicates that the oxidized seawater environment and the special nano property of their Fe-Mn minerals enrich the REE adsorption.     

中太平洋YJB海山富钴结核矿物组成与元素地球化学

研究样品采自马尔库斯（MARCUS）海脊YJB海山。利用等离子光谱、等离子质谱、X射线衍射、红外光谱、场发射电镜等分析测试方法,对其富钴结核中不同构造层的矿物组成和元素地球化学研究表明： 该球状结核核部是玄武岩,向外具四层构造。矿石矿物为水羟锰矿和少量的钙锰矿,脉石矿物为磷灰石、石英、斜长石等,微量矿物有蒙脱石、高岭石、钠沸石、方英石、辉石、束沸石等。老结核相对富TMn、Cu、Ca、P等元素,新结核相对富集TFe、Co、Ni、Si、Al等元素。在老、新结核中,从下部构造层到上部构造层,TMn、Co、Ni、Cu、Ba、Zn、Pb、Mo等的质量分数逐渐减少,TFe逐渐增加。核内玄武岩属大洋板内玄武岩,其成因可能与地幔柱有关。结核的稀土元素总量是1 924.07×10^-6,Ce具明显的正异常。在老、新结核不同构造层中,Ce的演化趋势同TMn等元素,其他稀土元素与Fe等相似。     

中太平洋海山富钴结壳主要成壳元素特征

通过大洋一号船DY105--12 /14 航次采集的结壳样品,对中太平洋CL、CM2、CM3、CX、CQ、 CA、CB 海山结壳的主要成壳元素Mn、Fe、Co、Ni、Cu 的含量进行了测试统计,并与邻区的麦哲伦海山、马绍尔群岛、夏威夷群岛和莱恩群岛进行了对比,中太平洋各海山以及不同区域海山结壳的主成分之间存在一些差异,这主要与各海山结壳的物质来源、成壳环境和成壳时代的差异有关。不同形态类型的结壳主成分具有一定的差别,其主要原因可能是生长机制和形成环境不同造成的。     

南海东部次海盆海山链多金属结核(壳)地球化学特征及成因

为了进一步解释南海不同区域内多金属结核（壳）的地球化学特征与成因,对东部次海盆黄岩?珍贝海山链上新获取的多金属结核（壳）样品进行了X光衍射、X荧光光谱测试、SEM-EDS分析和X Series2 ICP-MS测试,详细分析了样品的矿物组成、地球化学成分特征. 结果表明,矿物组成为水羟锰矿、石英、斜长石等;主要造岩元素中Si、Al含量较高,与陆缘碎屑物影响较大有关;富含Mn、Fe、Co、Ti、Ni、Pb、Sr等多种金属元素,相比南海其他区域,具有中等的Fe、Mn含量特征,地化元素特征与南海西北陆坡发现的铁锰结核（壳）相似;稀土元素具有总量高（平均2 070.01×10-6）的特点,高于南海北部其他样品,与西太平洋结壳稀土含量接近（接近工业品位）,指示了重要的稀土资源前景. 结核Be同位素结果指示该区铁锰结核生长时代为1.17~8.51 Ma,形成于晚中新世大量火山喷发之后,因此水成作用是南海东部次海盆海山链结核（壳）的主要控制作用,而陆源物质的输入、火山作用和高压富氢离子海水的浸取作用都为结核（壳）的形成提供了有利的沉积环境.      

东菲律宾海新型铁锰结壳中元素的赋存状态

为了解东菲律宾海新型铁锰结壳中元素的赋存状态, 采用化学提取方法对3个结壳样品进行了物相分析.不同类型结壳中成矿和稀土元素的赋存状态总体一致, 表明它们形成于相近的地质和海洋环境中.成矿元素中的Fe和Cu绝大部分赋存在残渣态中, Mn、Co和Ni则主要赋存在锰氧化物结合态、有机结合态和残渣态中, 并且埋藏型结壳样品锰氧化物结合态中赋存了相对更高比例的成矿元素.三价稀土元素主要集中在锰氧化物结合态中.两个沉积物表层结壳样品中的Ce主要集中在残渣态中.而埋藏型结壳样品中的Ce则主要赋存在锰氧化物结合态中, 这可能与该样品此相态中赋存了相对较多的Mn有关.呈碳酸盐结合态和有机结合态的稀土元素含量仅各占稀土总量的1%左右, 表明两者对结壳中稀土元素的富集作用很小.      

西太平洋富钴结壳元素组合特征及其地质意义

海山富钴结壳是一种重要的海底固体矿产。对西太平洋海山的56个结壳样品进行了23种化学组分分析,并利用R型聚类分析和R型因子分析,分别提取四组元素组合和四个主因子。综合特征表明．富钴结壳在形成过程中,经历了一次强度较大的锰矿物相成矿作用,Co、Ni等元素的富集与此有关;铁矿物相的成矿作用强度较小,但表现出多期次的特点;锰、铁矿物是不同成矿作用的产物;结壳形成过程中,可能遭受了二次磷酸盐化作用,结壳中磷酸盐矿物的形成对铁矿物相的形成可能有抑制作用。     

手持式X射线荧光光谱仪在富钴结壳资源勘查中的应用

便携式X射线荧光光谱仪具有快速、无损分析的特点,本文重点研究了手持式X射线荧光光谱仪在富钴结壳碎块和浅钻岩心野外现场原位分析中的应用能力。采用压片法制样,以富钴结壳国家标准物质（GBW 07337~GBW 07339）和多金属结核国家标准物质（GBW 07249、GBW 07295和GBW 07296）作为校准样品,建立了手持式X射线荧光光谱仪测定富钴结壳样品的校准曲线。方法经国家标准物质GBW 07339验证,元素Mn、Fe、Co、Ni和Cu的精密度（RSD）在0.3%~3.0%之间,满足富钴结壳样品现场分析的要求。在海上资源勘查现场,应用手持式X射线荧光光谱仪对富钴结壳碎块和浅钻岩心原样进行了现场原位分析。富钴结壳碎块原样烘干后直接测试分析数据与实验室压片制样XRF分析数据对比表明,Mn、Fe、Co、Ni和Cu元素的测定值一致性良好;浅钻岩心的原位分析数据与实验室人工分层分析数据对比表明,各层位Mn、Fe、Co、Ni和Cu元素直接测试数据与实验室压片制样XRF分析数据分布趋势基本一致。实际应用研究表明,手持式X射线荧光光谱仪适合于现场原位分析,满足野外富钴结壳资源快速评价的要求,同时原位分析能更真实地反映原始富钴结壳岩心不同层位中各元素的变化特征,为进一步研究富钴结壳成矿机制提供更丰富的数据资料。     

和龙百里坪银、多金属矿化集中区白垩纪岩浆岩地球化学特征与成矿

百里坪银、多金属矿化集中区白垩纪岩浆岩主要有花岗质与闪长质两个岩石系列。前者为富钾质钙碱性岩石,后者为富钠质碱钙性岩石,二者具有不同的变异曲线特征;花岗质岩石Co/N i值平均为2.644,闪长质岩石平均为0.498;花岗质岩石R b/S r值平均为0.223,闪长质岩石平均为0.020;在R b、S r、B a演化趋势上,花岗质岩石趋向富集R b,闪长质岩石趋向富集S r、B a,二者明显不同;两个岩系代表性岩石在稀土含量、稀土比值以及稀土模式上都不相同。两者的成矿专属性为:花岗质岩石对A g、Cu、P b、Zn矿化有利,闪长质岩石对A g、A u矿化有利。