有机质对S1nm锰矿相金属阳离子交换能力的影响

大洋多金属结核问题长期以来一直受到人们的关注[1～3].大量的研究结果表明,多金属结核中最有经济价值的铜、钴、镍等有价金属元素,主要赋存于仅占整个结核约15%锰矿相中.我们曾对人工合成1 nm锰矿相(synthetic 1nm manganate,以下简称S1nm锰矿相)金属阳离子交换能力作过初步探讨[4,5],研究表明,Cu2+,Co2+,Ni2+,Zn2+等与S1nm锰矿相具有强烈的阳离子交换能力,证明了多金属结核成矿后期的离子交换是铜、钴、镍、锌等有价金属元素进入多金属结核的重要途径之一.     

1nm锰矿相结构稳定性的研究

对在潮湿状态和经室温干燥后的人工合成Slnm锰矿相进行X衍射测定结果显示:1nm锰矿相与0.7nm锰矿相之间存在某种相变关系,那些结构不稳定的S1nm锰矿相,由于干燥等原因而失去层间-OH-H₂O层,而使原先的1nm相“崩塌”成为0.7nm锰矿相.1nm锰矿相结构稳定性主要是由被结合进层间的Cu、Co、Ni等二价金属阳离子的特性与数量所决定的,其所含的金属阳离子的数量与其锰矿相的结构稳定性呈正相关,而不同的金属阳离子在稳定1nm锰矿相的结构的能力的大小可排列为:Ni>Cu>Co>Zn>Ca≥Mg>Na.     

南海多金属结壳(核)铁锰矿物/海水界面效应与成矿元素的富集

海底铁锰结壳和结核是重要的海底矿产资源,蕴含着丰富的金属元素并且具有巨大的经济价值。本文主要以南海多金属结壳（核）为研究对象,采用X射线粉晶衍射（XRD）、激光拉曼光谱、红外光谱分析（FTIR）以及X射线光电子能谱对铁锰矿物的矿物学和谱学特征进行了系统的分析和研究。粉晶衍射和拉曼光谱分析结果表明,南海多金属结壳的矿物组成为水羟锰矿、石英和长石,结核的矿物组成为钡镁锰矿、水羟锰矿、石英和长石,铁相矿物均为无定形铁氧化物/氢氧化物,并且锰相矿物和铁相矿物的结晶程度均较差。红外光谱分析结果显示多金属结核和结壳中的铁锰矿物具有大量表面羟基,这些含质子表面羟基官能团,可为海水中各成矿元素的络合提供丰富的活性位点。XPS分析表明多金属结核和结壳中铁锰矿物表面以Fe、Mn和O元素为主,其中Fe呈正三价态,Mn以正四、正三价为主,可能还含有少部分正二价态。对比南海多金属结壳（核）与太平海山结壳,南海多金属结壳（核）具有更为显著的表面羟基氧（-OH）含量,而太平洋海山结壳则以晶格氧（O^2-）为主,表明太平洋海山结壳铁锰矿物结晶程度较南海多金属结壳（核）高。综合研究表明,在海底铁锰结壳和结核中（氢）氧化锰/铁矿物与海水之间界面效应对金属离子的富集机理主要有：（1）金属离子与矿物表面羟基进行络合反应,形成以配位键相连的羟基络合物,或与表面的质子交换生成稳定的内层络合物;（2）矿物的带电表面与金属离子通过静电作用形成双电层,生成外层络合物;（3）金属离子与矿物结构中的Mn、Fe离子同晶置换而成为结构阳离子。     

我国开发国际海底矿物资源的必要性和可行性

1 海底蕴藏着丰富的、具开采价值的多金属结核资源海底矿物资源种类繁多。目前所说的国际海底矿物资源主要指的是国家管辖范围以外的深海底的多金属结核、富钴的锰结壳和金属硫化物热液矿床。其中,海底多金属结核目前尤其引人瞩目。世界各大洋的深海底蕴藏有通称为锰结核的富含镍、铜、钴、锰等76种元素的多金属结核资源约3万亿吨,其     

东太平洋多金属结核中稀土元素的测试及其地球化学特征

本文研究了大洋多金属结核中稀土元素的测试方法.多金属结核这种特殊地质样品,含铁、锰一般在20%～40%左右,而铁、锰属富线光谱元素,对稀土元素谱线均有干扰.本文根据样品特性,仅取250mg多金属结核样品,碱熔后,通过小型阳离子树脂交换柱,采用不同类型酸和不同酸度,洗脱交换柱上的杂质和稀土元素,使稀土元素与杂质元素分离.采用此方法测试国家一级多金属结核标准物质GBW07249中的稀土元素,取得了满意结果.同时利用本法测试了东太平洋多金属结核中稀土元素,并对其地球化学特征进行了初步研究.     

太平洋多金属结核中铁锰矿物分析及成因研究

铁锰矿物是大详多金属结核的重要组成,了解不同类型结核中主要铁锰矿物种类、形态、分布特点和结晶程度等,不仅有助于对锰矿物乃至多金属结核成因的研究,而且对选矿冶炼和资源的综合利用也具有现实意义.本文通过透射电子显微镜等多种手段综合分析与鉴定,指出多金属结核中主要铁锰矿物有钙锰矿、水羟锰矿、水钠锰矿、方锰矿、锰铁矿和针铁矿等.结晶程度普遍较差,钙锰矿结晶相对好于其他矿物,并在粗糙型结核中含量高,外层至核心含量稳定,变化小.水羟锰矿广为分布,但结晶差.铁矿物含量东区低于西区,结核外壳铁含量高于内核.锰矿物分布在叠层石柱体和纹层内,呈束状、纤维状和树枝状,与建造多金属结核的超微生物菌丝体形态一致.粗糙型结核是选冶的主要对象.     

深海多金属结核开采系统中的计算机系统

深海多金属结核开采系统中的计算机系统华克强，朱齐丹，赵连惠（哈尔滨工程大学）１深海多金属结核开采系统介绍深海矿产资源的开发是人类利用海洋资源的一个重要部分，世界大洋底沉积着极为丰富的多金属结核，其中含有几十种元素，尤以铜、铁、钴、锰含量最高，也是最有...     

世界大洋金属矿产资源勘查开发现状及问题

世界大洋底蕴藏着丰富的金属矿产资源,其所含的锰、钴、镍、稀土等矿产是陆地含量的数十倍乃至数百倍或更高,因此是未来矿产资源的接替区。本文介绍了世界大洋多金属结核、富钴结壳、多金属硫化物及深海稀土等资源现状、分布及潜力,分析总结了21世纪以来国际海底区金属矿产勘查合同现状,并介绍了俄罗斯、巴布亚新几内亚、日本、中国等国家在其专属经济区内进行多金属结核、多金属硫化物开采实验的情况。由于世界大洋金属矿产资源丰富,潜力巨大,其勘查开发日益受到世界各国的重视,国际海底勘探合同不断增加,商业开发提上日程,但国际海底区的金属矿产资源开发仍面临技术、规章、环境等方面的制约和挑战。     

中国多金属结核开辟区间隙水中铜、锰、镍的分布规律

通过对东北太平洋海域中国多金属结核开辟区沉积物间隙水中铜、锰、镍等微量元素的详细研究表明,锰主要受沉积环境的影响,其含量的变化范围在0.16～8.61μg/dm3之间;铜和镍则主要与表层海水的初级生产力有关,研究区内间隙水中铜和镍含量的变化范围分别为0.16～20.8和0.80～3.12μg/dm3,且这些元素在沉积物—水界面处均存在最大浓度梯度.利用“Fick扩散定律”计算表明,锰在研究区主要是从上覆海水向沉积物扩散,是沉积物中锰的主要来源之一;而铜和镍则是从沉积物向上覆海水扩散,是底层海水中铜和镍的主要来源。与表层海水中铜和镍向底层海水的输送通量计算结果相比,底层海水中铜和镍的含量主要受沉积物的控制.     

重金属对扁额细首纽虫金属硫蛋白的影响

生物体内金属硫蛋白含量变化,可作为环境中重金属污染的生物标志物.通过暴露实验研究了扁额细首纽虫Cephalothrix simula暴露在不同浓度的铜,锌和镉溶液96 h,其体内金属硫蛋白含量的变化规律.结果表明3种重金属离子的胁迫作用均导致金属硫蛋白含量增加,在实验初期(6～24 h),金属硫蛋白含量达到高峰;金属硫蛋白含量与暴露溶液金属浓度具有明显的剂量～效应关系,金属离子浓度越高,金属硫蛋白含量越高;锌离子诱导金属硫蛋白合成的作用大于铜、镉离子.     

中国开辟区多金属结核覆盖率分布特征

利用深拖系统多金属结核光学图像所计算的覆盖率数据,在对东太平洋中国开辟区东、西区多金属结核覆盖率大小分相的基础上,研究了各相覆盖率的连续分布总长度、平均连续分布长度和相与相之间的过渡变化,表明中国多金属结核开辟区东区与西区之间结核覆盖率连续分布特征存在明显的差别.     

多金属结核微层中元素的富集系数特征及其成因

作者定义元素富集系数（Ｋ）为结核样品中元素的含量与太平洋多金属结核的平均值的比值，并按Ｋ值大小将元素的富集程度分成六级。本文研究表明：多金属结核壳层中元素的富集系数是波动的；Ｋ＿（Ｍｎ）与Ｋ＿（Ｆｅ）呈负相关性，而与Ｋ＿（Ｎｉ）、Ｋ＿（ｃｕ）呈正相关性；按Ｍｎ／Ｆｅ和生长速率，多金属结核ＣＣＡ３３、ＣＣＢ２９、ＣＣＣ５０、ＣＣＣ１４的壳层，分别划分为８、７、１４、２４个微层；微层中元素富集程度与成因相关，结核生长间断面中，锰呈弱亏损至极亏损，铁弱亏损至较富集，铜弱亏损至较亏损，镍较亏损至极亏损，而由强缺氧性成岩作用为主所形成的微层中，锰、镍呈较富集至极富集，铜极富集，而铁极亏损。     

大洋多金属结核资源量计算和资源评价方法探讨

本文对大洋多金属结核资源量计算中所涉及到的各种参数,包括矿区面积、结核丰度、结核品位、结核含水率和海底障碍物进行了较详细的论述;确定了多金属结核资源量计算方法及其选择依据,并对算术平均法和加权平均法的计算结果进行了对比;针对太平洋CC区(Clarion-Clipperton Zone)两种不同成因的多金属结核矿区,着重对结核水平分布连续性、单位面积资源量、结核丰度和品位的稳定性作了定量分析,并利用标准差对结核丰度和品位的变化作了统计分析.最后根据这些分析结果对多金属结核矿区进行了综合性资源评价.文中尚强调镍等量在多金属结核资源评价中的重要作用.     

东太平洋多金属结核富钡镁锰矿细脉蛋白石层的成因机制

为探讨东太平洋CC区多金属结核中富钡镁锰矿细脉蛋白石层的成因机制,利用矿相显微镜、电子探针和ICP-OES,对蛋白石层及其周围铁锰氧化物进行了显微结构特征和化学成分特征的研究。结果表明:高反射率矿物结晶程度较好,主要由MnO组成,具有高Mn低Fe的特征,为成岩成因的钡镁锰矿。中反射率矿物结晶程度较差,主要由MnO和FeO组成,为水成成因的水羟锰矿。低反射率矿物为一种半透明矿物,主要由SiO₂组成,为生物成因的蛋白石。根据钡镁锰矿、水羟锰矿和蛋白石的成因机制,为蛋白石层及其内部钡镁锰矿细脉的形成过程建立了一个模型,共分为5个生长阶段:第1阶段,结核呈半埋藏状态在氧化环境中形成水羟锰矿;第2阶段,结核呈半埋藏状态接受SiO₂胶体的沉淀作用形成蛋白石层;第3阶段,结核呈半埋藏状态在氧化环境中形成水羟锰矿的同时,其成岩作用和蛋白石的脱水作用使蛋白石层中产生大量的裂缝;第4阶段,结核呈埋藏状态在弱氧化-还原环境中发生交代作用和重结晶作用形成钡镁锰矿;第5阶段,结核呈半埋藏状态形成水羟锰矿。     

浅谈大洋富钴铁锰结壳拖网作业

富钴铁锰结壳富舍重要金属元素铜、钴、镍等，是海洋最重要的金属矿产资源之一，已引起世界各国尤其是发达国家的日益关注。结壳拖网是目前调查富钴结壳最主要的手段，但调查难度大，危险系数高。本文对结壳拖网作业需要考虑的几个因素进行探讨，并结合实际作业的典型例子进行说明。     

试论大洋多金属结核的金属物质来源

研究多金属结核的金属物质来源对认识多金属结核的生成和分布具有重要意义.本文初步认为:大陆径流、洋底热液活动为深海多金属结核提供的金属物质可能是有限的,而玄武岩类火山物质的海解作用则可能是深海多金属结核的主要物质来源.     

克立格法在大洋多金属结核资源量计算和资源评价中应用

本文对太平洋CC区(Clarion-Clipperton Zone)两种主要的多金属结核矿区应用二维克立格法作了多金属结核资源量计算和资源评价,并与传统的算术平均法相比较.计算结果表明两种矿区的结核资源量和结核丰度、品位的变差函数存在较大差异,其中S型矿区干结核量和镍等量金属量分别比R型矿区的高约60%和30%;两种计算方法得出的结核资源量只相差±5%,但克立格法具有插值更合理、精度高并能提供变量空间分布结构方面信息的优点;文中建立镍等量-吨位曲线、镍等量-面积曲线,利用这些曲线可灵活确定矿区镍等量边界指标及相应的资源量和矿区面积;文中还提出应把镍等量作为矿区资源评价中丰度与品位的一个综合性指标.     

中太平洋海山区富钴结壳地质特征

应用 X射线衍射分析、穆斯堡尔谱分析、X荧光光谱分析以及超微生物化石定年等方法对 1 998年和 1 999年“大洋一号”调查船 DY95 - 8和 DY95 - 1 0航次采集的富钴结壳样品进行了地质特征综合研究与分析 ,结果表明 :( 1 )该区富钴结壳可划分为板状结壳、砾状结壳和钴结核三类 ,均具有微晶质结构。 ( 2 )该区富钴结壳宏观构造主要呈板层状和圈层状构造 ;显微构造在形态上可大体分为柱状构造、平行纹理状构造和致密块状构造三种基本类型。 ( 3)该区富钴结壳主要由三类矿物组成 :锰矿物、铁矿物和杂质矿物。其中锰矿物为水羟锰矿和少量的钡镁锰矿 ,铁矿物主要为 β-羟铁矿 ,偶见赤铁矿和磁铁矿等 ,杂质矿物有石英、斜长石等。( 4 )该区富钴结壳主要成矿元素含量 :Fe为 1 6.86% ,Mn为 2 1 .2 6% ,Cu为 1 1 0 2 .0 9× 1 0 - 6 ,Co为 62 5 2 .72× 1 0 - 6 ,Ni为 40 64.62× 1 0 - 6 。 ( 5 )该区东部海山 ( N1～ N4海山 )比西部海山( N5、 N6海山 ) Fe元素含量高 ,Mn、 Cu、 Co、 Ni元素含量则低 ,这一差异源于海水中 Fe、 Mn等成矿元素的分离作用 ,其分离程度与海底火山作用时代以及相应的玄武岩海解风化时间长短有密切关系。 ( 6)结壳形成于第三纪古新世至第四纪更新世 :第一阶段从第三纪古新世到中新世 ,     

国际海底矿产资源勘查与研究进展

随着调查和研究的深入,世界各国对国际海底区域分布的多金属结核、富钴结壳、多金属硫化物和深海稀土几种深海固体矿产资源的关注程度日益增高,越来越多的国家为占有国际海底资源,加快了资源调查和评价的步伐,国际海底区域矿产资源的竞争形势愈加紧迫。通过调研的方式收集了大量资料,对国际海底区域多金属结核、富钴结壳、多金属硫化物和深海稀土几种深海矿产资源的分布和勘察现状进行评述,从而对国际海底矿产资源的研究趋势有所了解和把握。     

大洋铁锰矿床形成过程中的生物作用

生物在大洋多金属结核形成过程中的重要作用早已引起了学者们的关注。Ｇｒｅｅｎｓｌａｔｅ１９７４年；Ｄｕｇｏｌｉｎｓｋｙ等１９７７年已注意到生物参与了多金属结核的生长。在大洋铁锰矿床形成过程中 ,生物起着至关重要的作用。死亡浮游生物在下沉过程中的氧化分解为海底铁锰成矿作用提供了物质基础 ,是成矿金属元素向海底富集的重要机制。生物的有机分解作用不仅向海底沉积物提供大量的微量金属元素 ,从而改变沉积物及孔隙水中微量元素的组成和浓度 ,而且改变了海底的沉积环境 ,特别是氧化还原环境 ［１］。好氧和厌氧细菌的活动营造…