莱恩海山链富钴结壳新壳层标志物的成分特征

在莱恩海山链MP2海山的一块富钴结壳样品新壳层中,发育有"褐红色碎屑物质",这种物质粒度细小,呈浸染状分布,以Fc-Mn壳层柱状结构间的填隙物的形式产出.基于对该海区结壳样品手标本和光片的观察,认为这种"褐红色碎屑物质"可作为新壳层的一个标志物.利用电子探针技术,对这块富钴结壳样品进行了分析,获得了该结壳新壳层中"褐红...     

中太平洋莱恩海山富钴结壳元素地球化学特征及成因

富钴结壳是一种经济价值高、开发前景好的海洋矿产资源,其外部形态、内部构造和地球化学特征记录了古海洋环境的演变信息。本次研究借助富钴结壳细致分层的显微构造及元素地球化学的差异分析,探讨中太平洋莱恩海山富钴结壳成因及形成过程。富钴结壳样品由上至下可分为5层,顶部较致密Ⅰ层黑褐色,表面光滑,杂质较少,具有雪松状叠层石构造,反映了沉积水动力较强;较致密Ⅱ层与Ⅰ层宏观特征类似,具有柱状和胡萝卜状叠层石构造,沉积水动力最强;疏松Ⅲ层和疏松Ⅳ层黄褐色,内含沉积物杂质,多见斑杂状构造,沉积水动力比较弱;致密Ⅴ层为磷酸盐层,具有亮黑色的沥青光泽,富含有孔虫化石,底部Ⅴ层Sr、P、Ca等元素明显富集,表明了海洋生物的明显参与,沉积水动力最弱。莱恩海山Ce异常及高钴高锰低铁特征,表明结壳长期处于氧化环境;而Mn、Fe、Co等元素地球化学特征综合表明,海洋水动力及氧化性总体表现为由底部Ⅴ层至Ⅱ层氧化性逐渐增强,至顶部Ⅰ层有所减弱的趋势;依据元素分配系数、Ce正异常、Ho正异常、Y负异常及成因三角图,判定结壳为南极底流影响下的海水成因。综合结壳年代学数据,在元素剖面中记录了三期磷酸盐化事件,恢复了莱恩海山富钴结...     

中太平洋海山演化史及与富钴结壳的关系

中太平洋海山区是海山富钴结壳广泛分布的一个重点地区，目前我国正在该区进行富钴结壳资源调查，了解该区海山形成演化史对研究富钴结壳的成因及其分布规律有重要意义。根据大量的文献资料，对该区海山演化史进行了综述，并对海山与其上生长的富钴结壳的关系进行了探讨。     

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。     

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.     

中太平洋富钴结壳Co元素地球化学特征

对在中太平洋研究区5座海山调查时获取的38个富钴结壳样品中主要金属元素的含量进行了化学分析,探讨了不同海山富钴结壳中Co元素含量的变化规律及结壳中元素间的相关关系,结果表明:(1)5座海山富钴结壳中的各主要金属元素含量相近,38个富钴结壳样品中Co元素的平均含量为0.67%,具有一定的开发前景。(2)不同海山富钴结壳中Co元素含量有一定变化,其变化与富钴结壳的类型、海水水深、地形地貌以及成矿作用等有密切的关系。Co元素在板状结壳中的含量为最高,在钴结核中的含量次之,而在砾状结壳中的含量为最低;富钴结壳中Co元素含量与海水水深呈负相关,浅水区富钴结壳中Co元素的含量明显高于深水区;海山地形地貌对Co元素的含量及富钴结壳的发育有一定影响,海山的椭圆状分支、支脉及边缘部分,Co元素的含量相对较高,富钴结壳发育得较好;Co元素富集成矿作用还主要受锰、铁水成成矿作用的控制。(3)富钴结壳中金属元素之间存在不同程度的相关性。Mn元素分别与Co、Ni、Cu、Zn、Mg、Na、Ba、Ti等元素呈强烈的正相关,而分别与Al、Si、Ca、P、Fe、Sr等元素呈负相关;Co元素分别与Cu、Al、P、Ca等元素呈负相关;Ca元素与P元素呈强烈正相关。     

西北太平洋采薇海山富钴结壳矿物学和地球化学特征

富钴结壳是一种富含Mn、Co、Ni和稀土元素（镧系元素加钇,简称REY）等元素的海底矿产资源。本文研究的富钴结壳样品是“科学”号在2018年HOBAB5航次于西北太平洋采薇海山的山顶边缘上通过电视抓斗获得的。利用扫描电镜、X射线衍射仪（XRD）、电感耦合等离子体发射光谱仪（ICP-OES）和电感耦合等离子体质谱仪（ICP-MS）分析了富钴结壳的显微构造、矿物学特征和地球化学特征,并探讨了其成因类型和形成机制。富钴结壳的结构从内到外可分为土黄色的疏松层（C8-5）、黑色铁锰致密层（C8-2、C8-3和C8-4）和发育葡萄状球体的粗糙表面（C8-1）。土黄色疏松层孔隙度较高,主要组成矿物为水羟锰矿、石英、钙长石、钠长石、钙十字沸石和钡镁锰矿,Mn的含量较低,Al的含量较高。黑色的铁锰致密层孔隙度较低,呈柱状构造,主要组成矿物为水羟锰矿、石英、钙长石和钠长石,Al含量有所下降,Mn含量升高, 说明陆源物质的供应逐渐变少。在富钴结壳的生长后期,其主要显微构造由柱状构造向斑杂构造转变,二者的过渡区域为铁锰氧化物与富Si碎屑物质组成的层状构造。富钴结壳各层位的Mn/Fe比值为1.16～1.85,且各层位Ce呈正异常,Y呈负异常,以上特征表明富钴结壳为水成成因型,其金属元素来源于氧化性海水,未受到热液活动的影响。依据富钴结壳的年代学数据,可知从渐新世末期到上新世中期,富钴结壳的生长过程一直受控于太平洋深层水。Co/(Fe+Mn)和Co/(Ni+Cu)的不断升高表明富钴结壳一直在氧化性较高的海水环境中生长。相较于其他大洋和海区,采薇海山富钴结壳具有高含量的Co、Ni和REY,具有极高的经济价值和开采价值。     

太平洋海山富钴结壳中铂族元素赋存状态与富集机理

通过选择性化学提取法,对太平洋采薇海山富钴结壳样品中铂族元素进行分级提取实验,利用电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)测定了铂族元素含量。赋存状态结果显示,富钴结壳中铂族元素在各个化学相态中富集比例从大到小依次为:铁氧化物相、残渣态、锰氧化物相、碳酸盐相、吸附态,未磷酸盐化新壳层和磷酸盐化老壳层中铂族元素都主要赋存于铁氧化物相中,其富集比例为59.26%～82.19%,残渣态中磷酸盐对铂族元素具有一定的富集能力,其富集比例为17.23%～35.37%。不同类型地质体中铂族元素的赋存状态结果,也证实了富钴结壳和海山结核中铂族元素富集主要受到铁氧化物相和残渣态的影响。太平洋海山富钴结壳中铂族元素的富集机理推测为铁氧/氢氧化物胶体粒子的吸附作用,使海水中PtC l24-离子被吸附到铁氧化物相中,从而使富钴结壳中铂族元素富集。     

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).     

海山当地物源和南极底层水对富钴结壳成矿作用的影响——来自海山周围水柱化学分析的证据

为了了解海山富钴结壳中金属元素的来源及其形成环境,对中太平洋某海山周围两个站位(一个位于海山斜坡上部,另一个位于海山外围较远处)进行了海水水柱综合水化学分析,发现两个站位溶解氧、pH及营养盐的分布是一致的,反映了两个站位海水化学环境的相似性,而剖面上金属元素含量却存在很大差异,位于海山斜坡上部站位的金属元素含量明显高于离海山较远的站位,说明海山结壳的主要金属来源于海山当地的水岩反应甚至低温热液活动。尽管存在差异,但在两个不同站位均存在近底层金属元素含量高,这印证了通过势温分布推断的本区存在南极底层水(AABW)影响的判断,说明AABW在本研究区确实存在,并且是维持海山斜坡强氧化环境的主要因素,AABW可能同时起着输运部分成矿元素的作用,但两个站位水柱金属元素含量的差异主要揭示了海山区存在水岩反应或者低温热液等当地物质的输入。     

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,23~15 Ma,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。     

西太平洋富钴结壳矿物学和地球化学特征——以麦哲伦海山和马尔库斯-威克海山富钴结壳为例

本文对分别取自西太平洋麦哲伦海山和马尔库斯-威克海山的两块富钴结壳进行了系统的矿物学和地球化学特征的研究,运用XRD、ICP-AES(MS)等测试技术分析了结壳的矿物物相组成、主微量元素和稀土元素的组成和赋存相态,并在此基础上探讨了结壳的成因类型及成矿物质来源。研究表明,结壳主要由锰、铁相矿物组成,其中锰相矿物主要为水羟锰矿,含少量钡镁锰矿及钠水锰矿,铁相矿物为针铁矿及隐晶质-非晶质相;两结壳样品的Mn、Fe、Co、Cu、Ni平均值与中太平洋及西北太平洋富钴结壳相比基本相当,分别是20.08%和19.01%、16.28%和16.52、0.68%和0.64%、0.15%和0.09%、0.34%和0.39%,但Mn/Fe比值均偏低;∑REE平均值分别为2 182.89×10-6和1 367.29×10-6,其中,麦哲伦海山结壳的稀土元素平均值明显比中太平洋及西北太平洋结壳高,而马尔库斯-威克海山结壳则略低;LREE/HREE平均值分别为10.14和7.67,均富集轻稀土,同时具有不同程度的Ce,Gd,Ho正异常和Y的负异常。相态分析结果显示,样品中Mn、Ni、Ba、Co、Cu、Zn、Sr、Ti、REE等元素主要赋存在锰相中,Fe、Al、Pb等元素则主要赋存在非晶质和结晶质铁相中;两结壳样品均属于水成成因,未受明显成岩作用和磷酸盐化作用的影响。     

Geology of Macdonald Seamount region,Austral Islands: Recent hotspot volcanism in the south Pacific

The southeastern extension of the Austral Islands volcanic chain terminates near 29°S, 140°W at the active Macdonald Seamount. The hotspot region near Macdonald consists of at least five other volcanic edifices each more than 500 m high, included in an area about 50–100 km in diameter. On the basis of the sea-floor topography, the southeastern limit of the hotspot area is located about 20 km east of the base of Macdonald, where it is defined by the 3950 m isobath. At the edge of the hotspot area, there is a marked deepening of the seafloor from c.3900 m down to 4000–4300 m. The deeper sea-floor is faulted and heavily sedimented. The Macdonald volcano itself stands 3760 m above the surrounding seafloor, and has a basal diameter of 45 km. Its summit in January 1987 was 39 m below sea level, and it seems likely that Macdonald will emerge at the surface in the near future.Recent (March and November 1986) phreatic explosions on Macdonald Seamount erupted fragments of ultramafic and mafic plutonic blocks together with basic lapilli (volcaniclastic sand). The plutonic blocks have been variably altered and metamorphosed, and in some cases show signs of mineralisation (disseminated sulphides). The blocks presumably come from deeper levels in the volcanic system. The volcanics so far dredged from Macdonald consist of olivine and clinopyroxene cumulus-enriched basalts, evolved basalts, and mugearite. On the basis of incompatible element variations, simple crystal fractionation seems to be controlling the chemical evolution of Macdonald magmas.     

Fine-scale compositional variations in a Co-rich Mn crust from the Marcus-Wake Seamount cluster in the western Pacific based on electron microprobe analysis (EMPA)

The internal structure and composition of a 37-mm-thick Co-rich Mn crust from the Lamont Guyot in the Marcus-Wake Seamount cluster have been studied in detail by means of electron-probe microanalysis (EPMA). 184 point analyses for 16 elements were carried out at an average spacing of 0.20 mm and each point was dated using the Co-geochronometer method. Two types of variation in composition were observed in the crust: long-term trends and short-term erratic variations. The long-term trends were identified using the fifth order polynomial. Mn and Ni were shown to increase in concentration from 23.3 Ma to a maximum at about 20 Ma and then decline steadily to the Present, whereas Fe, P and Si showed the opposite trend. By contrast, Co displayed a double humped pattern with maxima at about 19 Ma and 3.5 Ma and minima at 23.3 Ma, about 11 Ma and at Present. The long-term trends in element concentrations in the crust lead us to suggest that much of the Fe in western Pacific Ocean ferromanganese crusts is aeolian in origin and derived from the deserts of central Asia. Cooling of the Asian mainland at about 20 Ma led to an increase in the flux of Fe to the oceans. This was supplemented by an additional input of Fe into the crusts as a consequence of the dissolution of biogenic CaCO₃ tests at 4.5−10.5 Ma. For the short-term erratic variations, three periods of 0.61, 0.96 and 1.65 m.y. were identified by spectral analysis. The second harmonics of these periods are 1.22, 1.92 and 3.30 m.y., which may correspond to the highest-order periods for eccentricity of 1.31, 2.04 and 3.47 m.y. This suggests the possibility that the high-frequency oscillations of the time series data are linked to climatic changes controlled by the highest-order periods of the Milankovitch cycles.     

西太平洋麦哲伦海山铁锰结壳生物地层、生长年代及沉积环境

通过对西太平洋麦哲伦海山M11,M2-1铁锰结壳样品超微化石的分析,在Ⅱ＋Ⅲ层结壳层中发现了中新世以来的超微化石种类H．carteri,C．leptoporus和G．oceanica。据此,把Ⅱ＋Ⅲ层结壳归属于第3个形成期中新世一更新世发育的结壳,相当于Halbach等人提出的年青世代层。Ⅰ层内钙质超微化石的缺失可能与白垩纪末期碳酸盐补偿深度的骤然变化有关。冷的、富氧的南极底层水不仅为结壳的形成提供了良好的氧化环境,而且造成了广阔的区域性的沉积间断,从而为结壳提供了生长场所。     

中太平洋MP2001-01柱状样品沉积地层记录与物性、源性及其环境意义

对太平洋中部MP2001-01站位柱状样品中可溶有机质(氯仿沥青"A")、有机碳、生物标志物(正构烷烃、类异戊二烯烃)、化学元素含量和比值[Al、Fe、Ti、Ba、Ba(bio)、Al/Ti和Ba(bio)/Ba]进行了分析和研究,结果显示:(1) 柱状样品中可溶有机质含量为(0.074～0.265)×10-3;饱和烃含量为(0.008～0.032)×10-3,占族组成的9.40%～19.20%;芳烃含量为(0.017～0.051)×10-3,占族组成的15.23%～25.54%;非烃含量为(0.037～0.146)×10-3,占族组成的40.67%～56.21%;沥青质含量为(0.011～0.049)×10-3,占族组成的13.51%～23.97%.沉积地层中饱和烃和芳烃含量较低,非烃含量占优势,沉积物的物性呈现出典型的低成熟特征.(2) 正构烷烃碳分子数分布范围大多为nC14～nC34,并多呈双峰群分布,主峰碳(MH)大多为nC17～nC19和nC27～nC29,轻、重烃比值(nC-23/nC+24)为0.631～0.950;碳优势指数(CPI)为0.983～1.382,显示出沉积物为海洋藻类、浮游生物、细菌和少量陆源高等植物的混合来源;样品中类异戊二烯烃中的姥鲛烷/植烷(Pr/Ph值)在沉积表层(0～1 cm)为最低,随着埋藏深度的增加,该比值有增高的趋势,尤其在8～11 cm和26～29 cm处,该比值达最高,表明此时的氧化程度为最高,指示了所在研究海域经历了还原-弱氧化-氧化-强氧化的大洋沉积环境,显示出该区沉积物在漫长的地质历史时期大多处于氧化环境中.沉积介质的氧化还原强度主要取决于底层水的氧浓度,因此沉积氧化还原条件的演化是推断南极底层流活动的一个重要线索.(3) 样品中的有机碳、烷烃总量、nC-23/nC+23值、化学元素及其比值[Al、Fe、Ti、Ba、Ba(bio)、Al/Ti和Ba(bio)/Ba]在14 cm层位处均发生突变,暗示着在这一地质时期中曾有过明显的沉积环境变异,这种变化对大洋生物有强烈的影响;气候变化指数Al/Ti显示出,14 cm层位处的上半部比下半部沉积时的气候明显温暖,揭示了沉积环境的变异与古气候的关系.     

Experiences of coastal management in the Pacific Islands

Integrated coastal management (ICM) is accepted world-wide as a comprehensive, multi-sectoral integrated approach to the planning and management of coastal areas. ICM is particularly suited to the island member countries of the South Pacific Regional Environment Programme (SPREP) because of their size, the interconnectedness of the coast and terrestrial areas and the high degree of association and community involvement with the management of coastal systems. With the exception of the highly migratory pelagic fish stocks, the narrow natural resource base of many Pacific islands make them particularly vulnerable to inappropriate development and mismanagement. Fortunately, the governments of many Pacific Island countries (PIC) have become aware of the benefits of integrated coastal management and are looking at ways of making it an established practice. This paper uses the framework of ICM to illustrate some of the author's experience of coastal management within the South Pacific region. Within the ICM framework, a range of tools and techniques are available to manage coastal problems. The success of any approach depends on the scale and magnitude of the problems to be addressed and the availability of information, institutional support and commitment from all stakeholders. The way in which programmes are conducted and implemented is particularly important. Top down initiatives may work at the regional level but tend to fail at the national and community level unless there are other incentives to support them. On the other hand, bottom up, process driven initiatives have enjoyed more success at the community level. Demand-based approaches have tended to be very successful at all levels, whether they be at the community, country or regional levels, particularly where all of the interested parties can collaborate and contribute to finding solutions to their problems.