加瓜海脊铁锰结壳的年龄及其定年方法适用性比较

深海铁锰结壳的定年对其记录的百万年尺度古海洋环境变化研究至为关键.综合运用10Be/9Be、Co经验公式、230Thex/232Th和磁性地层学,对采自加瓜海脊的铁锰结壳样品开展了系统的年代学对比研究.结果表明:相对于开阔大洋的铁锰结壳,较多的陆源物质输入造成了不同定年方法获得的年龄或生长速率的明显差异.其中,因为大量...     

大洋铁锰结壳测年的几种常用的同位素方法:成果与问题

同位素法测年是大洋铁锰结壳测年的主要方法。根据20多年来铁锰结壳同位素测年的实践,特别是近几年最新的一些实验、研究结果,对^10Be、U系以及^87Sr同位素等测年方法的应用情况以及存在的问题进行了总结分析。一般说来,^10Be和^230Th两种方法尽管也存在一定问题,但用于结壳测年还是比较成功;而^234U以及^87Sr两种方法不能用于结壳测年,原因是铁锰结壳中的这两种元素与海水中的元素存在交换,是一种开放系统。     

多金属结壳生长间断期与磷酸盐化事件的关系

磷酸盐化的发生会造成多金属结壳主要成矿元素的贫化,总体上抑制结壳的生长。磷酸盐化作用呈幕式在太平洋内发生,已有研究将其发生期次与多金属结壳中的磷酸盐化层位及其P、Ca等元素地球化学特征对应,为结壳的年代厘定提供证据。然而,由于磷酸盐化多次发生且在结壳多个层位中显现,首先需要厘定出较为可靠的多金属结壳年代框架,才能与磷酸盐化事件相互佐证。本研究通过定年范围较大,同时可以识别结壳中存在的生长间断的Co-Os法定年体系,为中、西太平洋6块多金属结壳定年,并参考肉眼识别的磷酸盐化矿化特征和地球化学特征佐证年代框架,同时分析磷酸盐化作用对结壳成矿的影响。39～34 Ma和27～21 Ma的两次大规模磷酸盐化期次全部对应多金属结壳的大规模间断期,而71 Ma、55 Ma和31 Ma等小规模磷酸盐化事件多数可在多金属结壳的层位和地球化学特征中识别,对应P和Ca百分含量的飙升和峰值特征。这一方面证实了磷酸盐化的发生整体抑制了结壳的生长,且具有广泛的影响范围和明确的时代区间,另一方面则佐证了多金属结壳年代框架的准确性。     

中太平洋柱样430的古地磁和沉积间断研究

根据中太平洋柱样430的古地磁测量结果并结合柱样的岩性、生物地层学和同位素年代学的研究资料,讨论了钻孔所在海域的沉积史。结果表明,中新世中期至上新世早期(约距今1500—340万年)和晚第四纪末(约距今4万年)以采存在明显的沉积间断。在上新世晚期末至第四纪早期(约距今240—90万年)之间的沉积物中可能存在沉积间断。上述有关时期内出现的深海底侵蚀和沉积间断与地史时期南极底层环流形成和增强有关。作者认为古地磁应作为研究太平洋沉积间断的一种重要工具。     

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     

渐新世/中新世分界的地层学事件

介绍渐新世/中新世分界面(即古近纪/新近纪分界面)附近的浮游有孔虫和钙质超微化石事件及其新年龄。2004年国际地层年代表确定该分界面位于第58长偏心率周期弱振幅处,古地磁事件C6Cn.2n底面,经天文调谐后的年龄为23.03 Ma。发生在该界面附近的生物地层学事件主要是浮游有孔虫Paragloborotalia kugleri的始现面(22.96 Ma)和钙质超微化石Sphenolithus delphix的末现面(23.11 Ma)。在南海北部东沙群岛附近的大洋钻探ODP1148站,渐新世/中新世界面以崩塌沉积物为特征,有明显沉积间断,标志南海当时有较大范围的构造运动。     

西太平洋卡罗琳海域沉积速率:来自3种测年方法的限定

为了更好地认识西太平洋暖池区北部卡罗琳海域沉积速率的变化,利用放射性碳测试（14C）、氧同位素及古地磁方法对采自西太平洋卡罗琳地区一根长217 cm的柱状样开展了综合年代学分析。14C数据获取了样品上部44.3 ka BP以来的年代数据,在此基础上利用氧同位素及古地磁相对强度数据建立了该柱125 cm至表层的年代框架,对应为MIS4期（约8万年）以来的沉积。进一步分析发现本柱在126～127 cm处存在明显沉积间断,虽然该处已超出14C测年范围,但古地磁测试结果表明该柱位于布容正极性时期,同时古地磁强度与氧同位素的变化关系为沉积间断以下年代数据获取提供了可信的证据,表明该阶段对应距今13万年至18万年时期。本柱沉积速率在沉积间断前后均较为一致,为1～2 cm/ka。同时对比不同方法获取的沉积速率之间差异后,发现个别层位可能由于较高的有孔虫破壳率,导致14C值存在较大偏差。     

上新世——早更新世青藏高原北缘隆升的磁性地层学证据

对新疆叶城剖面西域砾岩及下伏第三纪地层的磁性地层学研究表明 ,西域砾岩的沉积时代为晚上新世至早更新世 ,磁性地层年龄为 3.5至 <1.8Ma。阿图什组沉积于早上新世 ,古地磁年龄为 4 .6～ 3.5 Ma。阿图什组以砂岩和粉砂岩为主夹薄层砾岩 ,为河流相及冲积扇前缘相。西域砾岩以厚层砾岩为主夹风成粉砂岩 ,为典型洪积—冲积扇堆积。西域砾岩的沉积反映了青藏高原北缘晚上新世至早更新世强烈的隆起和剥蚀     

生物事件地层年龄的标定与珠江口盆地上下第三系的分界——兼与秦国权先生商榷

１关于生物事件年龄的标定十多年来，作为事件地层学主要内容之一的古生物事件地层年龄的确定是与磁性地层学和地层数字年龄研究的横向渗透和相互印证基础上发展起来的，地层数字年龄的确定方法有多种，除沉积速率、化石年轮和日长变化等，最常用的仍是放射性测年法。易言...     

Pu同位素比值在沉积物测年中的应用

环境中137Cs的衰变使得137Cs时标法在沉积物定年研究中的应用受到越来越大的局限。与137Cs来源相同的Pu同位素,在定年上具有更多的优势。且由于核材料在制作工艺和设计上的差异,不同来源的Pu具有不同的Pu同位素比值,所以根据其比值的差异也可以推演沉积年代。在分析放射性核素Pu的来源、定年的基本原理及其优势的基础上,综述了239+240Pu及Pu同位素比值在沉积物定年中的应用,在海洋、河口、湖泊等不同的沉积环境中,239+240Pu在沉积物中分布的特征值与137Cs一样可以作为时标定年,同时Pu同位素比值也可为沉积物计年提供特异的时标。且将239+240Pu的时标与Pu同位素比值定年所得的沉积年代信息相结合,可使得到的沉积年代信息更可靠,提高定年的精度。     

富Co铁锰结壳铂族元素与铼-锇同位素组成及其意义

用ICP－MS测定了太平洋富Co铁锰结壳铂族元素和铼－锇同位素组成。富Co铁锰结壳不仅异常富集铂族元素，而且铂族元素及其它亲铁元素的配发与陨石特征非常相似。铁锰结壳的铼－锇同位素组成明显有别于大陆地壳岩石，和K－T界线沉积物相似，接近陨石值。世界大洋范围内的富Co铁锰结壳均产于远离海底构造热液活动区，几乎不可能受到地幔源热液作用的直接影响。因此，富Co铁锰结壳中的铂族元素可能部分来源于地外物质。     

中太平洋铁锰结壳碘分布及磷酸盐化对其影响

In the present paper, iodine(I), iron(Fe), manganese(Mn), cobalt(Co), phosphorus(P) and calcium(Ca)contents in three ferromanganese crusts from the Pacific Ocean are measured by spectrophotometric method and inductively coupled plasma atomic emission spectrometers(ICP-AES) to investigate the contents and distribution of iodine in ferromanganese crusts. The results show that iodine contents in three crusts vary between 27.1 and 836 mg/kg, with an average of 172 mg/kg, and the profile of iodine in the three crusts all exhibits a two-stage distribution zone: a young non-phosphatized zone and an old phosphatized zone that is rich in I, P and Ca. The iodine content ratios of old to young zone in MP5D44, CXD62–1 and CXD08–1 are 2.3, 3.4 and 13.7, respectively.The boundary depths of two-stage zone in MP5D44, CXD62–1 and CXD08–1 locate at 4.0 cm, 2.5 cm and 3.75 cm,respectively, and the time of iodine mutation in three crusts ranges from 17–37 Ma derived from 129 I dating and Co empirical formula, which is consistent with the times of Cenozoic phosphatization events. The present study shows that the intensity of phosphatization is the main responsible for the distribution pattern of iodine in the crusts on the basis of the correlation analysis. Consequently, iodine is a sensitive indicator for phosphatization.     

南海铁锰结核(壳)的稀土元素地球化学

于1987年5—6月间,中、西德在南海进行地球科学调查,获得5个铁锰结壳、6个铁锰结核样品。本文在利用X荧光法测定15个稀土元素的基础上,对南海铁锰结核(壳)的稀土丰度、配分模式与伴生元素的关系以及稀土的来源作了较为详细的探讨。研究表明,南海铁锰结核(壳)的平均丰度为1625×10~(-6),铁锰结核为2167×10~(-6),分别要比太平洋结核高1—2倍,比太平洋北部沉积物高3—4倍,比南海沉积物高10—20倍;结核和结壳的稀土经球粒陨石标准化后的配分模式基本相同,Ce正异常,Eu亏损不明显;与伴生元素、沉积物及岩石稀土对比研究表明,结核(壳)中稀土主要来自南海中酸性岩类风化、淋漓后缓慢沉积。     

Rare earth elements and yttrium in ferromanganese deposits from the South China Sea: distribution, composition and resource considerations

Ferromanganese nodules and crusts contain relatively high concentration of rare earth elements(REE) and yttrium(REY),with a growing interest in exploitation as an alternative to land-based REY resources.On the basis of comprehensive geochemical approach,the abundance and distribution of REY in the ferromanganese nodules from the South China Sea are analyzed.The results indicate that the REY contents in ferromanganese deposits show a clear geographic regularity.Total REY contents range from 69.1×10~(–6) to 2 919.4×10~(–6),with an average value of 1 459.5×10~(–6).Especially,the enrichment rate of Ce content is high,accounting for almost 60% of the total REY.This REE enrichment is controlled mainly by the sorption of ferromanganese oxides and clay minerals in the nodules and crusts.Moreover,the total REY are higher in ferromanganese deposits of hydrogenous origin than of diagenetic origin.Finally,Light REE(LREE) and heavy REE(HREE) oxides of the ferromanganese deposits in the study area can be classified into four grades: non-enriched type,weakly enriched type,enriched type,and extremely enriched type.According to the classification criteria of rare earth resources,the Xisha and Zhongsha platform-central deep basin areas show a great potential for these rare earth metals.     

Measurement of 129I in ferromanganese crust with AMS

In the present study,the analytical method for 129iodine(129I) in ferromanganese crusts is developed and129iodine/127iodine(129I/127I) ratio in ferromanganese crusts is measured by the accelerator mass spectrometry(AMS).The developed method is applied to analyze 129I/127 I ratio in two ferromanganese crusts MP5D44 and CXD08-1 collected from the Mid-Pacific Ocean.The results show that 129I/127 I ratio in MP5D44 and CXD08-1crusts varies from 7×10–14 to 1.27×10–12,with the lowest value falling on the detection limit level of AMS reported by previous literatures.For the depth distribution of 129I/127 I,it is found that both MP5D44 and CXD08-1 crusts have two growth generations,and the 129I/127 I profiles in two generations all displayed an approximate exponential decay.According to the 129I/127 I ratio,the generate age of bottom layer of MP5D44 and CXD08-1 was estimated to be 54.77 and 69.69 Ma,respectively.     

南海铁锰结核(壳)的元素地球化学研究

本文利用南海11个铁锰结核(壳)样品的化学分析资料,研究了铁锰结核(壳)中Fe,Mn,Cu,Co,Ni,Pb,Zn,Cr,K,Na,Ca,Mg,Si,P,Al,Ti,Sr,Ba及∑REE的元素地球化学特征。结果表明:(1)铁锰结核(壳)以高Fe,∑REE,低Mn,Cu,Co,Ni等元素为主要特征;(2)铁锰结核(壳)中Fe,Mn间无明显相关,而Fe与∑REE,∑Ce,∑Y呈弱的正相关,Mn与∑REE,∑Ce,∑Y呈明显的正相关,结壳中Fe,Mn与Si,Al,Cu Co Ni呈负相关;(3)结核(壳)中Mn/Fe与Cu/Ni,Ce/La呈负相关,Mn/Fe主要受Mn控制;(4)结核(壳)中Fe,∑REE等元素主要来自南海陆源中酸性岩类的风化、淋滤和沉积。     

News from the seabed – Geological characteristics and resource potential of deep-sea mineral resources

Marine minerals such as manganese nodules, Co-rich ferromanganese crusts, and seafloor massive sulfides are commonly seen as possible future resources that could potentially add to the global raw materials supply. At present, a proper assessment of these resources is not possible due to a severe lack of information regarding their size, distribution, and composition. It is clear, however, that manganese nodules and Co-rich ferromanganese crusts are a vast resource and mining them could have a profound impact on global metal markets, whereas the global resource potential of seafloor massive sulfides appears to be small. These deep-sea mineral commodities are formed by very different geological processes resulting in deposits with distinctly different characteristics. The geological boundary conditions also determine the size of any future mining operations and the area that will be affected by mining. Similarly, the sizes of the most favorable areas that need to be explored for a global resource assessment are also dependent on the geological environment. Size reaches 38 million km² for manganese nodules, while those for Co-rich crusts (1.7 million km²) and massive sulfides (3.2 million km²) are much smaller. Moreover, different commodities are more abundant in some jurisdictions than in others. While only 19% of the favorable area for manganese nodules lies within the Exclusive Economic Zone of coastal states or is covered by proposals for the extension of the continental shelf, 42% of the favorable areas for massive sulfides and 54% for Co-rich crusts are located in EEZs.     

全球三大洋海山钴结壳资源量估算

钴结壳具有Co、Ni、Cu和Mn及其他金属的潜在矿产资源和储存在结壳层中古环境信息的双重意义。与深海多金属结核和热液硫化物矿床相比,具有较高Co、Ni和Pt含量的海山钴结壳有可能成为商业勘探的潜在目标。为合理地估算出全球三大洋海山钴结壳资源量,基于我国西太平洋海山钴结壳拖网采样调查资料和对太平洋海山钴结壳资源分布规律和钴结壳矿区圈定参数指标的深入研究,按海山不同高度、不同洋壳年龄赋予不同结壳厚度,进而计算出全球三大洋海山钴结壳分布面积为3 039 452.14km2和干结壳资源量为(1 081.166 1~2 162.332 2)×108 t。太平洋海山钴结壳分布面积为2 123 087.12km2和干结壳资源量为(513.244~1 026.488)×108 t,大西洋海山钴结壳分布面积为512 509.74km2和干结壳资源量为(116.503 2~233.006 4)×108 t,印度洋海山钴结壳分布面积为403 855.28km2和干结壳资源量为(81.484 9~162.969 8)×108 t。三大洋海山钴结壳的Mn、Co、Ni和Cu金属量分别为(138.848 0~277.696 0)×108 t,(3.967 6~7.935 2)×108 t、(2.793 6~5.587 2)×108 t和(0.825 1~1.650 2)×108 t。根据钴结壳的Co含量、Co通量和厚度相关分析,所赋予的钴结壳厚度占理论推测厚度的6.10%~12.20%,这与Ku等得出"钴结壳生长时间约占其整个生命史4%"的认识非常相近。三大洋海山钴结壳实测厚度与赋值厚度对比分析表明,太平洋海山钴结壳赋值厚度平均值为1.87cm,实测厚度平均值为1.77cm,相对误差为5.35%,大西洋和印度洋相对误差分别为18.18%和23.23%。研究数据表明按海山高度和洋壳年龄所赋的钴结壳厚度基本合理,估算出的钴结壳资源量基本可靠。本文首次估算出三大洋海山钴结壳资源量,为整个海盆和三大洋海山钴结壳资源量估算提供了新方法。     

中太平洋铁锰结壳铅同位素研究

已有研究表明大洋中溶解的铅(Pb)来源于陆源物质，但是，对Pb进入大洋的途径争议很大。为此分析了取自中太平洋两块铁锰结壳样品的Pb同位素组成，获得了整个新生代的中太平洋Pb同位素演化历史。结果表明这两块结壳的Pb同位素随时间的演化曲线与中北太平洋沉积物岩心LL44-GPC3中风成碎屑的Pb同位素演化曲线相似。证实该区深水中的天然溶解铅主要来自风成粉尘，并且50Ma之前中太平洋中溶解Pb同位素组成主要取决于源自美洲的风成粉尘的输入，40Ma之后主要取决于源自亚洲的风成粉尘的输入。     

俄罗斯大洋固体矿产资源调查研究进展

介绍了俄罗斯的海洋多金属结核、铁锰结壳、热液硫化物和磷钙土资源调查研究活动概况和发展趋势。