西太平洋多金属结核及其表层沉积物地球化学特征：沉积环境对结核生长的影响

西太平洋深海盆地同时发育多金属结核和富稀土沉积物,但针对多金属结核及其表层沉积物之间关系的研究较少。通过多金属结核-表层沉积物地球化学分析,揭示关键金属元素在结核、沉积物中的富集和分馏过程,探讨沉积过程与环境对多金属结核生长的影响。研究区多金属结核具有相对高的Co、REY含量,低的Mn/Fe比值,显示为典型的水成成因。主成分分析及相关性分析结果指示结核的成矿过程是在水成作用、成岩作用以及陆地碎屑、生物碎屑输入的作用下,Fe-Mn氧化物对海水及孔隙水中各类金属元素的选择性富集。研究区表层沉积物主要为深海黏土,相较于多金属结核富集大部分金属元素,深海黏土更为富集Si、Al、Na、K等元素。沉积物中Co、Ni、Cu等金属元素的富集与Fe-Mn微结核的含量相关,而REY与磷酸盐组分更为密切。Fe-Mn氧化物组分对海水中金属元素选择性吸附形成多元素的富集及显著的Ce正异常、Y负异常,而磷酸盐组分主要继承海水的稀土特征,它们的含量决定了沉积物中金属元素及稀土元素的含量和模式。结核及沉积物在关键元素富集的过程中有相似的过程,Fe-Mn氧化物组分是二者元素富集过程的载体。研究区的低生物生产力和低沉积速...     

渤海海峡表层沉积物常量元素分布特征及其地质意义

对采自渤海海峡北部海域35个站位表层沉积物进行常量元素分析,结果表明,研究区内表层沉积物常量元素主要由SiO_2、Al_2O_3、Fe_2O_3、CaO、K_2O、Na_2O和MgO组成,约占沉积物总量的94.85%;其中SiO_2、Al_2O_3和CaO的含量最高,平均含量分别达到70.44%、10.03%和3.96%,表明沉积物主要来源于陆源碎屑和黏土组分,其次是生物碎屑组分。SiO_2与Mz呈较强负相关关系,在空间上分布与粗粒沉积物分布区相一致;Al_2O_3、Fe_2O_3、MgO、P_2O_5、TiO_2在空间上分布相似,与细粒沉积物分布区相一致;此外,Al_2O_3、Fe_2O_3、MgO、Na_2O、TiO_2 5种常量元素之间呈明显的正相关关系,说明其分布受控因素较为相近。常量元素相关性和R型因子分析表明,研究区内常量元素可划分为3类,第1类包含了SiO_2、Al_2O_3、Fe_2O_3、MgO、MnO、P_2O_5、TiO_2组成,代表了陆源碎屑沉积;第2类主要由CaO、Na_2O组成,代表了海洋生物沉积作用;第3类K_2O可能代表了海洋化学作用。     

渤海海峡表层沉积物地球化学特征

通过对渤海海峡412个站位的表层沉积物粒度及123个站位的表层沉积物地球化学特征分析,探讨了其空间分布特征、元素相关性、元素组合特征、表层沉积物沉积动力环境及沉积物输运方式,揭示了沉积物地球化学特征的环境意义。结果表明:研究区表层沉积物常量元素以SiO_2和Al_2O_3为主,随着沉积物粒径变粗SiO_2含量逐渐增加,Al_2O_3含量逐渐减小。全区表层沉积物微量元素含量最高为Ba。各类型沉积物中元素的富集因子表明元素含量的变化服从粒度控制规律。采用聚类分析方法,将元素分布划分为5个分区:残留沉积区、老铁山水道区、水道东西两侧区、海峡中部区和海峡南部区。     

长江与黄河黏土粒级沉积物地球化学特征及其物源指示意义

本文对长江与黄河口黏土粒级沉积物主微量元素的地球化学特征进行了研究。结果表明:长江相对富集Al、K、Fe、Ti等常量元素以及Cr、V、Li、Zn、Ni和Rb等微量元素,黄河以高Ca、Sr和Ba为特征;长江沉积物中稀土元素含量高于黄河沉积物,长江与黄河黏土粒级沉积物中稀土元素的分馏程度相同,均具有轻稀土元素富集、重稀土元素亏损的右倾的球粒陨石标准化配分模式,上陆壳标准化配分模式为中稀土元素富集,黄河沉积物的Ce负异常和Eu正异常程度较长江沉积物偏弱。长江沉积物中元素含量变化较大,而黄河沉积物中元素含量较为稳定。黏土粒级沉积物的稀土元素更接近其物源区,2μm的黏土粒级沉积物中的REE可以作为判识长江与黄河沉积物的地球化学指标。ΣREE、δCe可以作为长江、黄河入海沉积物的判别指标。长江与黄河黏土粒级沉积物的地球化学特征受源区岩石类型、化学风化、水动力分选等因素的控制。化学风化引起河流沉积物相对其源岩发生地球化学分异,水动力分选使矿物在不同粒级沉积物中富集,从而引起地球化学组成在不同粒级沉积物中的分异。     

南海中部晚更新世以来沉积物常量元素组分含量分布特征及其影响因素

为研究南海中部沉积物中常量元素组分含量的分布特征及其影响因素,对南海中部中沙以南陆坡一深海盆区的表层沉积物和2根柱状样进行了Si02、A1：O。、Fe：03、TiO：、K：O、MnO、P：O,、CaCO,等常量元素组分及生物硅（BSi）含量的分析．结果显示,南海中部表层沉积物中SiO：、A1：03、Fe：O3、TiO小K：O等与陆源碎屑矿物有关的常量元素组分含量的变化主要受生源CaCO,含量的控制,而CaCO,的含量,则受水深的控制．CaCO,含量与水深的关系表明,研究区CaCO。临界补偿深度约为3800m．受底层洋流的控制,研究区海山附近硅质生物碎屑局部富集,并稀释其他元素含量．研究区表层沉积物中的MnO和P：O,含量的分布规律不同于其他常量元素组分,其中,Mn可能部分交代CaCO,中的Ca,P,O,部分可能为海底超基性岩海解来源的．2根柱样的地球化学变化特征显示,晚更新世以来,南海中部CaCO,临界补偿深度以浅海底沉积物中除Mn和P以外的其他各常量元素含量受生源CaCO,含量的影响,而在CaCO。临界补偿深度以深的海域,则受BSi含量的影响．南海中部沉积物柱样中的CaCO,和BSi含量变化与全球变化有关,可作为古气候环境变化研究的代用指标．摘要：为研究南海中部沉积物中常量元素组分含量的分布特征及其影响因素,对南海中部中沙以南陆坡一深海盆区的表层沉积物和2根柱状样进行了Si02、A120。、Fe20。、TiO：、K20、MnO、P20,、CaCO,等常量元素组分及生物硅（BSi）含量的分析．结果显示,南海中部表层沉积物中SiO：、A1：03、Fe20¨TiO小K：O等与陆源碎屑矿物有关的常量元素组分含量的变化主要受生源CaCO,含量的控制,而CaCO,的含量,则受水深的控制．CaCO,含量与水深的关系表明,研究区CaCO,临界补偿深度约为3800m．受底层洋流的控制,研究区海山附近硅质生物碎屑局部富集,并稀释其他元素含量．研究区表层沉积物中的MnO和P：O,含量的分布规律不同于其他常量元素组分,其中,Mn可能部分交代CaCO,中的Ca,P,O,部分可能为海底超基性岩海解来源的．2根柱样的地球化学变化特征显示,晚更新世以来,南海中部CaCO,临界补偿深度以浅海底沉积物中除Mn和P以外的其他各常量元素含量受生源CaCO,含量的影响,而在CaCO,临界补偿深度以深的海域,则受BSi含量的影响．南海中部沉积物柱样中的CaCO,和BSi含量变化与全球变化有关,可作为古气候环境变化研究的代用指标.     

三亚近岸海域表层沉积物常量元素地球化学特征及其物源指示

为充分了解三亚海岸带的状况,对三亚近岸海域的331个站位表层沉积物的常量元素进行了分析。结果表明,研究区内沉积物常量元素组分以SiO_2,Al_2O_3,CaO为主。除SiO_2,CaO外,其余各常量元素组分含量(质量分数)均低于其各自在我国浅海沉积物中的丰度值。空间分布上,三亚近海表层沉积物中的常量元素基本遵循"元素的粒度控制律",Al_2O_3和与其密切相关的常量组分显示陆源细粒沉积物特征,SiO_2则表现出相反的特征。除"粒控效应"外,K_2O,MnO和有机碳在空间的分布还受其他因素影响,CaO的空间分布则主要受控于海洋生物作用。研究区物质来源应以附近的陆源碎屑物质为主,另外还有海洋生物及自生作用等其他物质来源。     

太平洋东部深海沉积物稀土元素地球化学

通过对太平洋东部CC区深海沉积物的稀土元素研究发现:该区沉积物的REE含量较高,普遍具有较小的Eu正异常和较大的Ce负异常;不同类型沉积物中的稀土含量、比值和分布模式存在着差异,这种差异主要取决于沉积物组分的不同;沉积物的来源有自生源、火山源、生物源和陆源,稀土元素主要是通过自生组分富集的,区域上,Ce异常值低处,Eh值高,为强氧化环境区,也是南极底层流的流经路径,是多金属结核富集的有利地区。     

马里亚纳海沟挑战者深渊初期多金属氧化物的 矿物学、地球化学特征及其成因环境研究

对大洋27航次在西太平洋马里亚纳海沟挑战者深渊获取的3个多金属氧化物样品进行了X射线矿物衍射分析、穆斯堡尔谱分析及地球化学元素分析,研究其矿物、地球化学特征差异。结果表明,所取样品处于多金属氧化物发育的初始阶段,具有独特的矿物地球化学特征:(1)相较于太平洋CC区及中太平洋海盆获取的多金属结核样品,本研究样品的矿物组成中含有异常高的石英、斜长石以及黏土矿物,而水羟锰矿和钙锰矿含量较低。(2)样品中铁相矿物主要为正方针铁矿(91.6%),另含少量纤铁矿(8.4%),推测是纤铁矿向更加稳定的正方针铁矿衍变的结果。(3)由于样品中深海黏土组分以及氧化物核心物质的混入,加上吸附金属氧化物时间较短,导致SiO₂和Al₂O₃含量均高于正常结核,而Fe、Mn、Cu、Co、Ni等其余金属元素含量较低。(4)由于形成时间较短,样品中稀土元素含量相对较低,ΣREE仅约为0.4×10^-3(一般太平洋CC区及中太平洋结核中稀土含量均大于1.0×10^-3);加之海水氧化还原作用的降低以及研究区海底热液活动的影响,Ce元素未表现出多金属结核中常见的正异常。     

深海沉积物分类与命名的参数指标和主成分分析

对于南海中部(118个表层沉积物样,水深82~4 420 m)、东部(106个表层沉积物样,水深700~4 508 m)海域的表层沉积物的粒度资料按小于200 m,200~2 000 m,大于2 000 m水深段对水深、平均粒径、黏土含量进行统计分析,结果表明从陆架到陆坡再到深海,平均粒径和黏土含量随水深增加呈非常有规律的变化;把大于2 000 m水深区域再细分为大于2 500 m,大于3 000 m,大于3 500 m,结果表明平均粒径和黏土含量随水深增加几乎无变化,在南海中部水深大于2 000 m海域平均粒径为3.39~3.54μm,黏土平均含量为54.91%~55.47%;在南海东部水深大于2 000 m海域平均粒径为3.25~3.37μm,黏土平均含量为53.91%~54.56%。研究表明2 000 m水深具有划分深海沉积物的指示意义。南海中部水深大于2 000 m海域黏土平均含量为55.19%,平均粒径为3.39μm;在南海东部水深大于2 000 m海域黏土平均含量为53.91%,平均粒径为3.37μm;在南海中部、东部水深大于2 000 m海域平均粒径均小于4μm,黏土平均含量均大于50%,表明深海沉积物粒度特征是平均粒径小于4μm和黏土平均含量大于50%。黏土含量是非生物组分的代表和划分深海沉积物类型的一个独立参数,钙质生物和硅质生物组分是另外两个独立参数。南海东部海域表层沉积物中55种元素总含量为47.50%,硅、铝、钛、钠、钾、磷、钙、镁、铁、锰十种主元素含量为47.03%,其他45种元素含量为0.47%,虽然沉积物来源复杂、成因不同,但沉积物化学主成分并不复杂,主要由前10种主元素和氧元素组成。沉积物主元素铝、钙、硅分别富集于黏土、钙质沉积、硅质沉积中。通过建立沉积物生源组分与碳酸钙、三氧化二铝、二氧化硅的量化关系,可把碳酸钙、生物二氧化硅作为钙质生物和硅质生物的两个替代参数。     

太平洋东马里亚纳海盆多金属结核成因及品位控制因素

本文选取东马里亚纳海盆与CC区中国多金属结核合同区西区的多金属结核样品,采用ICP-OES、ICP-MS以及XRD等测试方法对结核表层进行了地球化学与矿物学分析,并探讨了东马里亚纳海盆结核成因以及其主要成矿元素含量的控制因素。结果表明,结核具备水成型结核的主、微量元素特征,并受到成岩作用的影响。结核上下表层各元素含量差异明显,上表层Fe、Co、P等多数主量元素及∑REYs含量均高于下表层,而Mn、Cu、Ni等元素含量在下表层明显增加。根据结核矿物学以及海洋环境特征,并结合前人数据统计分析认为,东马里亚纳海盆结核样品中Mn、Ni、Cu、Co、Fe、Ce的品位主要受控于Mn矿物组成、底层海水溶解氧和表层海水初级生产力,La、Y等稀土元素品位还受到洋中脊热液活动的制约。     

海底水－沉积物界面系统中稀土元素的变化及配分特征

本文利用”大洋多金属结核调查“期间”海洋4“号调查船HY₄-871、881航次在东太平洋海盆取得的底层水、沉积物、间隙水及多金属结核样品,对比研究了稀土元素(REE)在海底水-沉积物界面系统不同物质相中的分布变化及配分特征。结果表明,在大洋氧化性沉积物间隙水中REE相对于底层水亏损。除Ce外,沉积物与多金属结核REE含量较为接近。底层水、沉积物、间隙水REE配分特征极为相似,都表现出中稀土相对于轻、重稀土的轻度分离和富集,Ce表现为负异常。多金属结核中中稀土也有类似的富集倾向,但Ce主要表现为正异常。随深度的增加,沉积物REE含量增加,但其配分模式不变。     

渤海湾表层沉积物元素地球化学分布特征与影响因素

对取自渤海湾的307个表层沉积物进行了元素测试和粒度分析。渤海湾表层沉积物的常微量元素呈现4种组合:富集于粗粒沉积区的SiO_2、Na_2O亲碎屑元素组合;富集于细粒沉积区的以Al_2O_3和重金属元素为代表的亲黏土元素组合;与缺氧环境有关的MnO、V、TOC元素组合和与河流输入有关的陆源CaO、TiO_2元素组合。粒度粗细主导了渤海湾元素含量分布的整体格局;海域河流物源供应不同较大影响了渤海湾南部(富Na_2O、CaO和SiO_2)和北部(富Ba和P_2O_5)在元素含量上的差异;高流速潮流对海底的冲刷再分配导致曹妃甸南侧Sr、Ca元素的条带状富集异常;有机质在细粒沉积区的富集导致缺氧环境的形成和K_2O、Mn、V、自生黄铁矿的海洋自生化学沉积;人类活动导致以Pb为代表的重金属污染在河流入海口、港口及沿岸海域的元素分布异常;曹妃甸沙坝内侧的泻湖(海洋钙质生物沉积)与沙坝外侧水下岸坡(陆源碎屑沉积)的截然不同的物源,导致了独特地貌沉积环境下元素分布的局部差异。     

珠江口表层沉积物的地球化学特征

本文根据1983年9月箱式取样器采集的珠江口水下26个表层沉积样的化学成分分析数据和微量元素的分析资料,探讨了珠江口表层沉积物中主要元素氧化物和微元素含量的分布特征,影响因素,与其它地区的对比及其相互关系。主要元素氧化物Fe_2O_3、Al_2O_3、P_2O_5、MnO、TiO_2,有从河口向外海百分含量逐渐减少的趋势。CaO氧化物的百分含量则为河口区内低于开阔海域;MgO氧化物百分含量则变化不大。影响以上七种氧化物含量分布主要的因素有:物质来源、元素化学性质、生物作用、沉积物分布。珠江口表层沉积物中微量元素含量在平面上的分布也具有一定的规律性。     

中印度洋海盆富稀土沉积地球化学特征及富集机制研究

本文对中印度洋海盆深海富稀土沉积区两根柱样GC02和GC06开展了沉积物涂片观察,X-射线衍射分析,主量、微量和稀土元素分析,以及单矿物原位微区地球化学分析等,探讨了其地球化学特征、物质来源及稀土元素（REY）的富集机制。结果表明,GC02柱状沉积物类型为钙质黏土和沸石黏土,GC06柱状沉积物类型为钙质黏土、含沸石黏土和沸石黏土。稀土元素主要在含沸石黏土和沸石黏土中富集。北美页岩标准化（NASC）配分模式指示沉积物的REY主要来源于海水,矿物学和地球化学等特征表明该地区沉积物陆源组分可能主要源于澳大利亚的风尘物质。元素相关性和CaO/P₂O₅比值等指示了深海富稀土沉积中REY的主要赋存矿物为生物磷灰石（鱼牙/骨等）,其次为铁锰微结核。本文总结和探讨了深海富稀土沉积的形成机制,完善了深海富稀土沉积形成过程的概念模型。     

东太平洋多金属结核中铁、锰元素的分形演化及其意义

运用分形理论,通过建立不同的相空间,计算了东太平洋多金属结核中的铁、锰元素的时间序列在各相空间中的关联分维,并与其在沉积物岩心中的关联分维进行了对比.通过研究发现,多金属结核中铁、锰元素和沉积物中Fe₂O₃及MnO在分形演化过程中均存在分维吸引子,认为沉积物中的Fe₂O₃和MnO可以用3个变量来描述,它们可能代表了火山、生物和陆地的三种来源,而描述结核中的铁、锰元素却需要14个变量,反映多金属结核中铁、锰元素的来源和/或赋存非常复杂,至少有14个因素在起作用,可能暗示了结核在形成过程中存在复杂的生物化学作用,为多金属结核的生物成因提供了间接的数学证据,同时也合理解释了结核生长结构所具有的自相似韵律现象.     

南海南部沉积物中黏土矿物组成变化及其古沉积信息记录初探

通过对南海南部2个代表13万a以来柱状沉积样品高分辨率的黏土矿物组成分析,认为所研究的黏土矿物主要为陆源碎屑成因,埋藏过程中的成岩变化或黏土矿物自生特征不明显,而以采样点南面加里曼丹岛、菲律宾东、西两侧的火山群岛和湄公河流域为主要陆源的地质条件、风化环境及物质迁移途径的差异控制了南海南部沉积物中黏土矿物组成的空间和时间变化.研究发现,沉积物样品中较高的蒙皂石含量对应于地质历史上的暖期,而较低的蒙皂石含量对应于冷期.伊利石的行为及其古海洋指示意义则与蒙皂石相反.将柱状沉积物样品上高分辨率的黏土矿物组成分析作为一种研究方法,有助于研究晚第四纪以来南海陆源碎屑物的源区特征、迁移途径及海区古环境演变.     

南海东北部陆坡结核成因及对冷泉活动的指示

本文对2018年利用“海龙Ⅲ”ROV在南海东北部陆坡采集到的多金属结核样品进行了矿物学和地球化学分析。结果表明研究区结核以棒状为主,具有2层结构。结核外层的矿物学和元素组成特征与水成型多金属结核较为相似。结核内层多发育孔洞,以针铁矿为主,有黄铁矿残余,Fe、As元素含量高,Mn、REE等元素含量低。NH-2结核样品内部的碳酸盐组分的全岩δ¹³C为-30.91‰。所研究结核样品的早期形成过程与冷泉活动密切相关,结核生长后期冷泉活动停止或是减弱,在等深流作用下结核黄铁矿被氧化成针铁矿,之后锰铁氧化物继续在结核外部生长。     

太平洋CC区多金属结核成矿元素迁移规律的界面地球化学研究

本文通过对太平洋ＣＣ区东区上覆水,间隙水,沉积物,结核中的环境参数、元素含量进行分析,研究了成矿元素在界面间（上覆水－沉积物,间隙水－沉积物、上覆水－间隙水、沉积物－结核）的迁移变化规律,为了解和揭示大洋多金属结核成因及成矿规律提供了依据。     

太平洋CC区多金属结核成矿元素迁移规律的界面地球化学研究

本文通过对太平洋 Ｃ Ｃ 区东区上覆水、间隙水、沉积物、结核中的环境参数、元素含量进行分析,研究了成矿元素在界面间（上覆水沉积物、间隙水沉积物、上覆水间隙水、沉积物结核）的迁移变化规律,为了解和揭示大洋多金属结核成因及成矿规律提供了依据。     

太平洋北部铁锰结核富集区沉积物和间隙水中Fe,Mn,Ca,Mg的地球化学

本文利用太平洋北部铁锰结核富集区(富集度1.1—22.0kg/m~2)7个柱状样的沉积物和间隙水资料,详细探讨了其Fe,Mn,Ca,Mg的地球化学特征。结果表明:(1)沉积物中Mn明显的比河口、陆架及贫结核洋区富集,而Fe则与河口沉积物相接近;(2)沉积环境不同,沉积物和间隙水中元素的垂直分布和进入间隙水的途径不同;(3)沉积物中Fe,Mg主要来自粘土吸附,Ca来自生物化学作用沉积,而Mn则可能通过河口、陆架及半深海沉积物次表层Mn的迁移、生物化学及附近海底火山作用而富集;(4)由于钙、硅软泥区生物作用强烈,使间隙水中Mn~(2+)/Fe~(2+)比值明显的比钙质软泥和褐色粘土区大,这在某种程度上支持了结核中Mn组元素的沉积物来源。