富钴结壳标准物质研制完成

富钴结壳（cobalt－richcrusts）是继大洋多金属结核之后又一储量巨大的深海矿产资源。与多金属结核相比，由于它的经济价值更高（富含Co和Pt），分布更集中（生长在海山表面），产出水深较浅，由开采带来的环境影响较小，而倍受重视。人们普遍认为，富钴结壳有可能更早地投入商业性开发，从而成为当今深海矿产资源研究的重点。在“大洋矿产资源研究开发”国家专项“九五”计划的支持下，国家地质实验测试中心、国家海洋局第二海洋研究所、广州海洋地质调查局、矿产资源研究所和俄罗斯大洋地质与矿产研究所按照国际标准化组织（ISO）和国…     

证据权法在CC区潜在多金属结核资源预测中的应用

运用证据权法,根据东北太平洋Clarion-Clipperton地区(简称CC区)的海底断裂构造、海底沉积物类型、初级生物生产力、水深等主要控矿地质证据资料,对该地区潜在多金属结核资源进行了预测。地质证据与多金属结核矿床的空间相关性研究表明,控制多金属结核的地质证据依次为:海底沉积物类型、初级生物生产力、海底断裂构造和水深。预测结果表明,已发现的多金属结核矿床分布的后验概率区间为0.29~0.73,说明证据权法在大洋多金属结核潜在资源预测中具有良好的应用效果。多金属结核矿床形成的有利后验概率区间表明,在研究区的西南部和南部存在寻找多金属结核资源的潜力地段。     

世界海底多金属结核调查与研究进展

随着全球经济的发展,世界各国都面临着严峻的资源危机,而开发利用深海固体矿产资源已成为许多国家的重要选择。人们越来越意识到,海洋已经成为实现新世纪人类社会经济可持续发展的重要空间。随着中国大洋调查的进展,有必要系统梳理世界国际海域深海多金属结核资源调查历程、研究现状及进展。深海多金属结核资源作为可能是海底分布最广、储量最大的金属资源,历来得到国际和国内学者的广泛关注。近几十年的调查和估算表明,全球海洋中大约覆盖了54×106km2的多金属结核,有商业开采潜力的资源量达75×109t。但是很多海域涉及到具体区域性的资源调查工作还有待开展,同时在新的理论认识如热液成因和生物化学作用在多金属结核形成过程中的影响以及如何使金属提取过程更加绿色环保和科学高效等学科已经逐渐成为各国学者关注的新方向。中国应该合理有效开展具有针对性的多金属结核调查,争取使中国在深海海域矿产资源的调查和开发工作中走在国际前列。     

深海沉积物中的碲异常

碲在地球上是一种稀有分散元素,碲在地壳中的丰度很低,仅为1.0ng/g;但碲在富钴结壳、海底多金属结核、深海沉积物和陨石中的丰度异常高。为了查明深海沉积物中碲异常的原因,我们对比分析了深海沉积物中磁性部分与全岩的碲含量和氦同位素组成。结果显示磁性部分的He含量和3He/4He比值及Te含量较全岩的值明显偏高;3He含量与Te含量同步变化;在3He-Te关系图上,二者具明显的正相关关系。首次提出深海沉积物中的碲异常与氦同位素异常一样可能是由宇宙尘注入引起的;海底多金属结核和富钴结壳中的碲异常可能也与宇宙尘有关。深海沉积物中的碲异…     

复杂深海工程地质原位长期监测系统研发与应用

海底滑坡、浊流等深海底地质灾害严重威胁海洋工程安全,是国家深海开发亟待解决的风险问题。为避免深海海底地质灾害对海底工程造成危害,解决深海海底地质灾害监测预警的难题,我们研发了一套复杂深海工程地质原位长期监测系统。该系统通过声学、电阻率、超孔隙水压力等方法监测深海海底沉积物的物理力学性质变化,实现了对深海海底地质灾害的监测和预警。该系统主要包括海床基搭载平台、监测系统、通信控制系统、供电系统等。其中监测系统主要通过原位长期监测海底沉积物的电阻率、声学、超孔隙水压力等的变化来获取海底沉积物的物理力学性质变化;通信控制系统可以实现海底到海面,再到陆地的双向通信和数据传输。其中供电系统通过独特设计的海水电池工艺,可以满足该系统在海底长期工作一年的电量需求。复杂深海工程地质原位长期监测系统已完成了近海测试,并搭载“海洋地质六号”“东方红三号” “张謇号”等科考船在南海进行了多次远海海试,获取了丰富的实测数据。电阻率监测系统采用温纳法滚动测量,测得的水土界面位置平均电阻率为0.207 Ω·m。超孔隙水压力监测系统采用开放式结构的压差式光纤光栅孔压测量方法,监测到孔压观测的4个标志性阶段:(1)贯入过程引起的超孔隙水压力累计,峰值为34.942 kPa,历时0.182 h;(2)贯入完成后累积的超孔隙水压力衰减,衰减到9.973 kPa,历时为0.810 h;(3)环境应力引起的超孔隙水压力实时响应,超孔隙水压力的变化范围为8.327~14.384 kPa;(4)残余孔隙水压力平均值为11.150 kPa。声学监测系统采用两个一发三收模式,测量的海水平均声速为1 533 m/s,测量的海底沉积物自上而下的平均声速依次为1 586、1 587、1 784、1 735、1 831 m/s。复杂深海工程地质原位长期监测系统的成功研制将显著提升目前海洋工程地质原位长期观测的技术能力,解决复杂深海工程地质评价及地质灾害监测预警的技术难题。     

深海沉积物中稀土元素的富集成矿作用

我国虽是稀土大国,但重稀土仍是十分紧缺的关键金属资源。2011年日本学者Kato等在太平洋深海盆地中发现了大规模富含稀土元素的沉积物,引起世界各国高度重视。深海富稀土沉积物广泛分布于海底,其富集稀土元素尤其是相对富集重稀土元素等关键金属,是继大洋结核结壳、洋中脊热液硫化物、天然气水合物之后一种重要的海洋矿产资源。目前太平洋和印度洋中都证实有大面积富稀土沉积物的存在,我国科学家将深海稀土资源分为4个主要成矿远景区,其中太平洋3个,印度洋1个。富稀土沉积物的矿物组分主要包括生物成因磷灰石（鱼牙和鱼骨）、微结核（铁锰氧化物或氢氧化物）、沸石、黏土矿物等,其中生物磷灰石是最重要的稀土载体。稀土元素直接来源于上覆海水和孔隙水,热液和火山活动可能也有贡献。水深、沉积速率和氧化还原环境等是控制深海稀土元素富集的重要因素,强底流、海底火山和热液活动以及气候事件所导致的陆源输入的变化也会对深海稀土富集产生重要影响。深海稀土成矿作用仍然存在一些尚未解决的科学问题,需进一步加强深海富稀土沉积物成因及超常富集机制等的研究,以丰富和完善深海稀土的成矿模型,为我国在深海稀土富集区的勘探研究与实践提供重要借鉴。     

深海沉积物中碲异常的成因

碲在地球上是一种稀有分散元素，碲在地壳中的丰度很低，仅为1.0ng/g；但碲在富钴结壳、海底多金属结核、党海沉积物和陨石中的丰度异常高。为了查明深海沉积物中碲异常的原因，笔者对比分析了深海沉积物中磁性部分与全岩的碲含量和氦同位素组成。结果显示磁性部分的He含量和3He/4He比值及Te含量较全岩的值明显偏高；3He含量与Te含量同步变化；在3He－Te关系图上，二者具明显的正相关关系。本文首次提出深海沉积物中的碲异常与氦同位素异常一样可能是由宇宙尘注入引起的；海底多金属结核和富钴结壳中的碲异常可能也与宇尘有关。     

西太平洋深水盆地海水及孔隙水的微量元素地球化学特征

关于西太平洋海山区深水盆地海水和孔隙水的地球化学特征,及其对该海域多金属结核生成的影响的研究至今仍比较缺乏.对西太平洋海山区的深海盆地进行海水和孔隙水的系统采样,分析了海水的化学特征以及海水和孔隙水的微量元素特征.结果显示:海水的DO和pH随水深增加呈逐渐下降再上升的趋势,而SiO₃2-、NO₃-和PO₄3-的变化特征与其相反;微量元素在海水中的变化特征与上述营养盐相似,海水-沉积物界面表现出溶解态微量元素含量的极大富集,而在3~5 cm处的微弱上升可能与自生物质分解有关.以上表明大洋底层海水金属元素的富集与生物作用相关,是导致普遍氧化的表层沉积物之上多金属结核富集的主控因素;相对于其他海域,研究区域碎屑物质溶解产生的Sc、Cr、Ni、Pb以及大量的Cu、Co等金属元素可能对结核的生长起到重要的促进作用.      

基于高斯混合模型的太平洋深海盆地多金属结核成因分类

多金属结核类型成因分类是海底矿产资源关注的重要地质问题,诸多学者一直探索利用多金属结核地球化学特征进行多金属结核成因判别。近年来,随着大数据分析方法的应用,为探索利用机器学习技术进行多金属结核地球化学特征进行成因分类提供了很好的思路和方法。本文基于多年调查研究获取的太平洋多金属结核地球化学数据,利用高斯混合模型聚类分析技术,实现了太平洋深海盆地多金属结核成因分类,并对水成型结核进行了进一步判别分析,共划分出成岩型、混合型、水成Ⅰ型和水成Ⅱ型四类成因多金属结核,为太平洋深海找矿突破和资源评价提供重要依据。同时,不同成因类型结核空间预测结果显示,西北太平洋海域是水成Ⅰ型富钴多金属结核的主要分布区域之一,主要分布在马尔库斯—威克海山群、麦哲伦海山群北部、马绍尔海山群和中太平洋海山群西南部的山间盆地,以及附近的皮嘉费他海盆和中太平洋海盆西北部,是未来西太平洋富钴多金属结核资源找矿突破需要关注的关键海域。     

印度洋多金属结核地质特征与资源潜力

通过在中印度洋海盆结核区外的印度洋其他海域内收集到的298处多金属结核站位的分布、成分和赋存环境等地质特征,圈定了5处资源潜力区.文章对这些区域内海洋长周期沉积速率、底层水含氧量、底质类型、夏季海面平均生物生产力、底栖宏生物量密度、海底地形地貌特征和海底表层沉积物有机碳含量等数据信息进行加权评估,揭示各区域结核分布密度的高低状况,辅以结核主要有用组分含量的分类,确定了印度洋内各结核区资源潜力的划分标准.笔者认为加斯科因平原结核区为印度洋多金属结核高资源潜力区,马达加斯加海盆结核区和南澳大利亚海盆西部结核区为中等资源潜力区,克洛泽海盆结核区和南澳大利亚海盆东部结核区为低资源潜力区.未来在这些区域内,尤其是加斯科因平原结核区中有希望通过进一步调查研究,精确锁定具有更高资源潜力的次级面积结核勘探区,检验和完善资源潜力评估方法,精细量化揭示这些区域的资源潜力.     

太平洋调查区多金属结核的地球化学特征和成因

东太结核主要为半埋藏和埋藏型,发育于以黏土和硅质组分为主的沉积环境。东太结核的锰相矿物主要有水羟锰矿和钡镁锰矿,具有较高的REY、Cu、Ni含量和Mn/Fe比值,显示遭受间隙水的影响,落入水成成因和成岩成因两个区间范围。西太结核主体暴露在海水中,周围沉积物主要由深海黏土组成。西太结核的锰相矿物几乎只有水羟锰矿,具有较高的REY、Co含量和低Mn/Fe比值,属于典型的水成成因型。两个区域的多金属结核的稀土北美页岩标准化模式均显示Ce正异常、Y负异常和无或弱Eu异常,与海水稀土特征构成良好的耦合关系,是多金属结核对海水稀土选择性富集的结果。西太结核相对东太结核具有更高的Ce含量和δCe,Co、Ti与Ce具有良好的正相关关系。研究认为海水中溶解氧并不一定是控制结核Ce正异常程度的关键因素,Co、Ti等元素及其相关组分能够引起Ce与其他稀土元素的强烈分馏,也可能是影响多金属结核Ce正异常程度的控制因素。研究区多金属结核和富钴结壳表层样的ε_Nd范围为-6.6~-2.5,是全球最富放射性成因Nd的海洋铁锰壳层。结合稀土模式以及Eu异常特征,本研究认为多金属结核的稀土主要来自ε_Nd相对较高的周围陆壳,可以通过河流或者大气沉降等方式输送到大洋,而研究区广泛分布的海山玄武岩释放的放射性成因Nd同位素对海水的影响微弱。     

单道扫描电感耦合等离子体发射光谱法测定大洋标准物质中稀土元素

采用单道扫描等离子体发射光谱法测定了大洋多金属结核及深海沉积物中的稀土元素与钪，比较了不同功率下各稀土元素的检测限，研究了低功率下的稳定性，拟定了可靠的样品处理方法。方法经多金属结核及深海沉积物国家标准ＧＢＷ０７３１３、ＧＢＷ０７２４９分析验证，结果与标准值相符。测定精度（ＲＳＤ）在１３％～５３％。已用此法为第２批多金属结核和深海沉积物标准物质提供了定值数据，其结果无剔除值     

加速器质谱分析超痕量铍同位素研究深海沉积物沉积速率和多金属结核生长速率

用加速器质谱测定１０Ｂｅ同位素，研究深海沉积物和多金属结核中１０Ｂｅ同位素的含量分布，获得相关的地质年代、沉积速率和生长速率。     

海洋微塑料源汇搬运过程的研究进展

海洋微塑料是全球性的环境问题和挑战,受到了国际社会的广泛关注。然而,现阶段研究主要集中在调查海洋表层微塑料丰度及生态效应,对深海环境中微塑料的分布和沉积搬运过程认识不足。通过总结近10年海洋微塑料的相关研究,综述了海洋微塑料来源、分布以及从源到汇的搬运过程。实地调查表明,海洋表层和水柱都是海洋微塑料的重要聚集区,而深海表层沉积物却是海洋微塑料最终沉积聚集的汇。海洋微塑料搬运到深海沉积汇的过程包括2种方式:垂向沉降和侧向搬运。实验室模拟表明,海洋中微塑料颗粒沉降速率为300～1 000 m/d,沉降过程除了受控于颗粒密度等物理学性质外,还受海洋动力过程、生物作用和海洋雪聚集等因素的影响。沉积在海底的微塑料则可以随再悬浮沉积物向深海侧向运移,该过程与内波、深海浊流或气候事件等因素有关。但是,微塑料向深海搬运的速率和数量等问题远未解决,不利于全面理解海洋微塑料从源到汇的搬运和沉积过程。因此,建议利用分层沉积物捕集器原位观测微塑料的沉降通量,以便开展深海微塑料源汇搬运过程研究。     

大鹏湾海洋地质环境与地质灾害综合分析

广州海洋地质调查局在大鹏湾深圳海域开展了海洋地质环境与地质灾害综合调查研究。笔者根据调查所取得的海水化学、海底表层沉积物和海底工程地质条件(包括潜在地质灾害)等方面的资料，结合实测的海底地形地貌背景，对大鹏湾海域的海洋地质环境进行了单因子评价和多因子综合评价，认为大鹏湾的海洋地质环境总体呈良好状况，并对大鹏湾的海洋开发工程建设提出了有益建议。     

加速器质谱分析超痕量铍同位素研究深海沉积物沉积速率和多金属结核生长速率

用加速器质谱测定＾１０Ｂｅ同位素，研究深海沉积物和多金属结核中＾１０Ｂｅ同位素的含量分布，获得相关的地质年代、沉积速率和生长速率。     

正构烷烃在海湾沉积物与悬浮颗粒物中的粒径分布及其环境行为

为初步探讨粒径大小对污染物迁移循环机制的影响,分析了广东省海陵湾水体中的悬浮颗粒与表层沉积物中不同粒径颗粒的质量分布特征和正构烷烃的空间分布。结果表明,此区域水体中的悬浮物的絮凝临界粒径约在细颗粒(Φ30μm)范围内。悬浮颗粒与表层沉积物中的正构烷烃的富集能力受多种因素作用,其中不同粒径组分的有机质的组成与类型及污染物的来源是重要的影响因素。水体底层细粒径中nC31的浓度增加说明水流作用与颗粒物粒径大小是影响海底沉积物再悬浮的重要参数。     

深海海底边界层原位观测系统研发与应用

为进一步研究南海北部陆坡海洋动力过程对深海海底边界层的影响,研发了“深海海底边界层原位观测系统(In-situ Observation System for Bottom Boundary Layer in Abyssal Sea)”,ABBLOS。观测系统主体为坐底式深海运载平台,最大工作水深可达6 700 m(实际工作水深取决于搭载设备的耐压水深),是研究深海海底边界层问题的重要技术创新。观测平台由上下两部分框架结构组成,上部框架用于搭载和回收观测设备,下部支撑架为配重,并且用于提供距离海底1 m的观测空间;同时创新性地设计了“卡槽定位-螺栓紧固”的连接方式连接上下两部分,连接方式简单可靠,保证了平台回收成功率。ABBLOS集成了75 k-ADCP、高频ADCP、ADV、高精度压力计、海底摄像机等设备,以及甲烷、温盐深、浊度、溶解氧、氧化还原电位等传感器,首次实现了内波、中尺度涡等海洋动力过程与海底边界层物理化学参数的动态变化同步观测,特别是可以观测距离海底1 m高度范围的水体流速剖面,并且达到7 mm一层的垂向空间分辨率。研制完成后,2020年在南海北部陆坡神狐海域655 m和1 405 m水深处分别成功布放并回收,观测时间共计34天,采集到观测站位上覆海水的流速剖面结构,捕捉到了平均周期为1天1次的内波作用过程,以及海底边界层的多种物理化学参数。初步分析655 m水深处的观测数据后,发现深海海底边界层的温度、压力、溶解氧、密度和盐度等参数受控于海洋潮汐过程,尤其是温度和压力的变化基本与潮汐周期同步。海底边界层氧化环境较为稳定,甲烷浓度由高变低,但是基本在海洋溶解甲烷平均浓度范围内。与潮汐相比,内孤立波对深海海底边界层水体的影响程度较小,但是明显可以引起沉积物的再悬浮,引起的海底边界层的海水浊度从背景值的0.01 NTU增大到48 NTU,海底摄像机也记录到了内孤立波期间深海底层海水突然变浑浊的过程,说明南海内孤立波可以影响海底沉积物的输运。     

内孤立波悬浮海底沉积物研究进展

内孤立波是存在于层结海洋内部的非线性、大振幅波动,其强劲的垂向和水平运动以及破碎导致的涡旋和湍流作用,对海洋环境、海底沉积物和海洋工程产生重要的影响。围绕内孤立波作用下沉积物再悬浮的发生过程,对前人开展的大量研究工作及取得的研究成果进行了系统分析与总结,从内孤立波向岸传播的破碎机制、悬浮沉积物模式以及引起的海床动力响应进行评述,并分析内孤立波悬浮沉积物判定理论和对海底的作用,对目前研究工作中尚未解决的问题进行总结。该工作对于系统深入认识内孤立波引起的海底沉积物再悬浮发生过程,以及对海底底形的改造能力具有重要价值,为进一步研究内孤立波对海洋生态环境动力过程及深海沉积过程提供借鉴。     

四川省拉拉铜矿矿床地球化学特征

1 矿区地质背景拉拉铜矿矿区位于川滇交接的会理县南部,是我国著名的大型露天开采的多金属硫化物矿床,有用组分种类较多,储量较大,现已开采的包括铜,铁,钴,钼,金,银等金属.