过渡金属元素Cu、Co、Ni在铁锰结核(壳)中富集的控制因素

在不同生成环境下生成的铁锰结核(壳)吸收不同的过渡金属元素。在成岩作用形成的铁锰结核中,Cu、Ni主要以锰相形式存在,而Co则以铁相的形式存在;在水成作用形成的铁锰结核(壳)中Cu、Co、Ni均以锰相的形式存在。这些过渡金属元素在成岩作用形成的结核中的存在与铁锰结核(壳)中锰矿物和铁的氧化物、氢氧化物的晶体化学特征密切相关,而在水成作用形成的铁锰结核(壳)中的富集与锰矿物和铁的氧化物、氢氧化物的晶体化。学特征关系不大。同时铁锰结核(壳)中锰矿物和铁的氧化物、氢氧化物又严格地受结核(壳)的生成环境的制约,因此,过渡金属元素Cu、Co、Ni在铁锰结核(壳)中的富集在一定程度上受结核(壳)生成环境的控制。     

Cu、Co、Ni、Ti和Mg在成岩型铁锰结核中的地球化学特征

选择了东太平洋赤道附近的系列成岩型铁锰结核(壳)样品,根据其中的矿物相的种类,利用化学上的相分析手段——选择性提取实验,借助晶体化学和矿物学手段对过渡金属元素Cu、Co、Ni、Ti和碱土金属元素Mg在成岩型铁锰结核中的地球化学特征进行了研究。结果显示,元素Cu、Co、Ni、Ti和Mg等元素在成岩型铁锰结核中的富集受这些元素在海水中的存在状态和结核中组成矿物这两方面因素的制约。成岩型结核中10-水锰矿结构的稳定性并不完全是由于其充分吸收了Cu、Co、Ni等过渡金属元素,碱土金属Mg对于10-水锰矿结构的稳定性起到了重要作用。     

南海东北陆坡区铁锰结核的特征和成因

对取自南海东北陆坡区的铁锰结核成分进行了X射线衍射，中子活化和电子探针研究，结核的组成矿物有δMnO2、针铁矿，水针铁矿，石英，斜长石，角闪石，钾长石，伊利石和白云母等。铁锰成分变化较大:Fe为7．1％－16．0％；Mn为5．8％－7．7％。Cu,Co,Ni,Pb含量低，分别为0．04％－0．06％、0．11％－0．15％、0．02％－0．03％和0．05％－0．07％，Mn/Fe比值为0．7。铁锰结核从内壳层向外壳层含铁量逐渐增加，Cu,Ni含量波动降低，反映在其形成过程中受到沉积环境波动，陆源碎屑物供给增加和Mn,Cu,Ni,Co元素来量变化的影响，具有典型边缘海水沉积成因铁锰结核的特征。     

铁锰结核的红外光谱分析及其意义

由于大洋铁锰结核含有30多种有用的金属元素,是潜在的矿产资源,因而越来越受到人们所重视.关于铁锰结核的矿物组成,国内外学者已有大量的报道.尤其是Piper(1984),Usui(1979)、Burns(1977)等,他们根据各自的分析结果,指出了大洋铁锰结核中的锰矿物主要由1×109m水锰矿δ-MnO₂、7×10-10m钠水锰矿及针铁矿组成.并从地球化学、沉积地球化学角度指出了上述矿物的可能成因.然而,由于铁锰结核中锰矿物结晶程度很差和无定形性,用一般手工方法和仪器对单矿物很难分离和辨认.因此,用单一方法来确定某种结核的矿物组成及其相对含量就有一定的困难.为此,我们试用红外光谱分析结合X衍射、电子探针及化学分析结果,探讨红外光谱分析法应用于分析太平洋铁锰结核的矿物组成及结核中Mn含量的可能性.     

太平洋铁锰结核与富Co结壳的矿物地球化学比较研究

本文对采自东太平洋CC区的2块不同类型的铁锰结核及中太平洋麦哲伦海山的1块富Co结壳,采用XRD和ICP-MS(AES)等分析研究方法,进行了矿物地球化学的比较研究。结果表明:铁锰结核主要由水羟锰矿及钡镁锰矿组成,富Co结壳主要以水羟锰矿为主。与2块铁锰结核相比,富Co结壳总体上Cu、Al、Na含量较低而Co含量较高;两块不同类型的结核相比较,水成型铁锰结核的P、Ti含量较高,而成岩型铁锰结核的Cu、Ni含量较高。3块样品的稀土元素含量均较高,为(521.8~1 424.15)×10-6。REE分布型式总体呈平缓型,(La/Yb)N为0.72~1.01,并具程度不同的Ce、Eu正异常。经估算,富Co结壳的生长速率为1.92~4.24mm/Ma,水成型铁锰结核的生长速率为1.31~14.29 mm/Ma,成岩型铁锰结核的生长速率为11.24~76.32mm/Ma。并根据铁锰结核的化学成分变化推测了其生长环境的变化。     

赤道太平洋东北部充氧深海沉积环境中成岩铁锰结核的生长

深海矿物沉积物,如铁锰结核和结壳,热液沉积物等,由于具有较高的经济潜力（尤其是出现于Ｃ—Ｃ区的铁锰结核）人们对其进行了最广泛的研究。Ｃ—Ｃ区中的成岩铁锰结核与水成结核相比富集１０Ａ°－水锰矿、Ｃｕ和Ｎｉ。然而,Ｃ—Ｃ区沉积物的孔隙水中富含溶解氧（有数十个μＭ）,其氧化还原条件不适合于过渡金属的再活化作用。ＫｌｉｎＲｈａｍｍｅｒ等（１９８２）断定中赤道太平洋的成岩铁锰结核中的Ｍｎ不是通过孔隙水向上扩散来供给的。Ｇｒａｙｂｅａｌ和Ｈｅａｔｈ（１９８４）根据沉积物的淋滤顺序,也报道了在目前的充氧深海…     

海底铁锰结核和结壳物质组成特征及其形成控制因素

比较研究了铁锰结核和结壳矿物及其元素组成。结核的锰矿物主要有δ-MnO2、钡镁锰矿和钠水锰矿，结壳则主要是δ-MnO2。相对结核，磷灰石含量在结壳中明显增加。矿物组成的变化造成了结核和结壳元素组成的差异。最明显的是Co和稀土元素含量在结壳中显著升高，Mn、Ni和Cu等降低。这与其形成环境及所经受的海底地球化学作用性质的强度不同有关。     

大洋锰结核中矿物对过渡金属分布的控制

大洋锰结核中矿物对过渡金属分布的控制ＧｕｏｂｉｎＬｅｉ等关于大洋锰结核、结壳中Ｃｏ、Ｎｉ和Ｃｕ在１０Ａ锰酸盐、水羟锰矿及铁的氧氢氧化物（简称为铁相）之间分布的讨论主要是在全样分析数据的基础上进行的。我们通过分层取样，对锰结核不同的微层同时进行了化学及...     

东海北部铁质结核的研究

大洋的铁锰结核由于它具有巨大的潜在的经济意义，已成为各国科学工作者研究的热门课题。在浅海和一些湖泊内也发现过特征不同的铁锰结核，对它们的研究有助于阐明大洋铁锰结核的成因；而且不同价态的铁锰自生矿物是划分地球化学相的重要标志，搞清它们的分布和形成条件对恢复古地理环境有一定意义。     

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。     

东南太平洋秘鲁海盆DEA区浅层埋藏型铁锰结核的矿物学和地球化学特征及成因类型

本文通过对秘鲁海盆DEA区浅层埋藏型铁锰结核开展地球化学和矿物学研究,探讨了埋藏型大洋锰结核的有用组分的富集、清扫机制及成因类型。该区铁锰结核致密层和疏松层互层具有明显的多孔树状微结构,结核主要由10?锰矿相、7?锰矿相(水钠锰矿)和δ-MnO₂(水羟锰矿)等锰相矿物组成,成分上具有高Mn、低Fe和中等Ni+Cu、Mo(分别为44.79%、0.55%、0.46%、0.05%)的亚氧化成岩型特征和低的Co、Ti、Zn和REY元素(REY_SN均小于1)含量。铁锰结核中低含量的Mo和大部分的Ni与Mn氧化物清扫有关,其中Mo与Mn相关系数R=0.65,高Mn/Fe(>300)中Ni含量同样很高(0.34%),其他元素如Cu、Ti和REY均与Fe的羟基氧化物及铝硅酸盐相关性较高(R>0.8)。铁锰结核Fe、Ni+Cu、Mo、REY元素含量和Mn/Fe比值在分层上呈现规律性变化,致密层的Ce_SN负异常和疏松层的Ce_SN正异常进一步表明,铁锰结核的生长过程经历亚氧化-氧化成岩作用的环境条件变化,该变...     

大洋铁锰结核的微生物成矿过程及其研究进展

深海铁锰结核作为世界上潜在的巨大金属宝库已成为当今开发海底矿藏的热点，因而深入了解铁锰结核成矿过程成为其开发利用的先决条件。研究发现多金属铁锰结核中的铁锰矿物不仅仅是由单纯的物理作用形成的，同时也包含了海洋生物驱动的生物矿化的过程。本文介绍了运用分子生物学、矿物学和地球化学等多学科的研究方法对大洋中铁锰的生物成矿过程和成矿特征的研究。深海铁锰结核的生长速率缓慢且其生长演化伴随着微生物群落的活动，因此结核的生长过程同时也记录着不同时期微生物群落结构的变化并生成了大量的微生物化石。在铁和锰的生物矿化过程中，细菌可以通过酶促反应氧化Fe（Ⅱ）和Mn（Ⅱ），同时可能伴随生物能量的生成，此外微生物还可以通过非酶促反应的方式促进Fe和Mn的富集沉淀。这些研究表明生物矿化作用在大洋铁锰结核成矿过程中有巨大贡献，对大洋铁锰结核的生物成因过程提供更加全面准确的理解，从而为今后进一步充实大洋铁锰结核的生物矿化理论及其开发利用提供依据。     

雅浦海沟南缘铁锰结核矿物与地球化学特征及其成因研究

本文采用X射线衍射、全岩地球化学和电子探针等测试方法,对雅浦海沟南部附近海域获得的铁锰结核样品进行了显微构造、矿物和地球化学分析,并探讨了其成因。结果表明:铁锰结核的显微构造主要包括平行纹层构造、柱状构造、叠层状构造和同心环状构造;显微构造和探针结果显示铁锰结核在生长初期处于底部海洋动力比较强烈的环境,后期生长环境逐渐趋于稳定;铁锰结核的矿物组分以水羟锰矿、钠水锰矿、石英和钙十字石为主;样品中Fe、Mn元素含量较高且含量比较接近,Cu、Co、Ni和REE相对富集,REE分布模式整体比较平缓并都出现较强的Ce正异常和重稀土元素亏损现象;文中两块铁锰结核都为水成成因,成矿物质主要来自同期的海水沉淀,同时也受一定海底火山物质和陆源风尘物质的影响。     

论海洋底铁锰结核（壳）核心物质的起源

本文论述了海洋底铁锰结核（壳）核心物质的起源。不仅剖析了铁锰结核（壳）核心物质的研究历史与现状，时空分布及其属性，而且揭示了铁锰结核（壳）核心物质的起源、演化、现今性状与内在的规律性联系；同时还建立了铁锰结核（壳）五元核心物质分类模式；并且提出了铁锰结核的积成、裂解、再生和再造等一系列观点，指出了在铁锰结核（壳）矿床学研究领域的理论和实际意义。     

太平洋西南部铁锰矿化的地球化学特征

太平洋西南部铁锰矿化的地球化学特征Ａ．Ｈ等对克马德克和新赫布里底岛弧－海沟系不同地貌构造采集了海底样品（１９９０年科学考察船“Ａ．Ｈ”院士号第１７航次），在一系列测站上采集到不同的铁锰形成物（жＭＯ）。在采自８个测站的３８个样品分析资料的基础上研究了...     

大洋锰结核锰矿物的晶体结构及晶体化学研究现状

本文主要概述了80年代以来锰结核中锰矿物的研究状况，重点介绍了主要锰矿物的晶体结构及晶体化学方面所取得的研究成果．     

东北太平洋海盆铁锰结核分布规律

地我国东北太平洋海盆铁锰结核开辟区（ＤＹ８５－１、ＤＹ８５－３航次调查区）的系统取样和对铁锰结核富集的沉积环境条件的分析研究结果表明，研究区的呼种沉积环境中的铁锰结核分布是不均匀的，具有较高经济价值的铁锰结核分布在水深５０００－５２００ｍ、硅质粘土分布的海底丘陵地区。     

北冰洋喀拉海的铁锰结核

在喀拉海薄饼状铁锰结核中主要由钠水锰矿（布塞尔矿－１）组成的含铁层和主要由似细菌状原生氢氧化铁颗粒形成的含铁层互层。在研究这些浅海成岩结核的矿物学，结晶化学和化学成分的基础上可以推测，它们形成于度层水活动性的周期性变化，妈海底沉积物堆积及其被底流冲刷交替出现的条件下。     

稀土元素在成岩型海洋铁锰结核中的富集特征及机制

借助相分析中的偏提取方法对取自东太平洋深海平原上的成岩型铁锰结核进行了选择性提取实验以研究稀土元素在其中各矿物或氧化物相中的分布模式以及铁氧化物和锰氧化物对稀土元素的吸附机制.结果显示,尽管1 nm-水锰矿相对无定形铁的氧化物/氢氧化物而言是成岩型结核中的优势矿物,但是稀土元素主要富集在无定形铁的氧化物/氢氧化物中.虽然稀土元素在海水中主要是以碳酸盐络合物的形式存在,但是无定形铁的氧化物/氢氧化物则是从海水中获得自由稀土元素离子来络合,而1 nm-水锰矿则直接吸附稀土元素的碳酸盐络合物.因此,无定形铁的氧化物/氢氧化物对稀土元素来说具有比1 nm-水锰矿更强的络合能力.成岩型结核的Ce负异常是由于成岩型结核形成于缺氧微环境中,该环境不能把可溶性的Ce~(3+)氧化成不溶性的Ce~(4+)发生沉淀.     

西太平洋某海域锰结核的矿物学及矿物化学研究

锰结核中的矿物是对结核生长环境反映。对结核进行X射线衍射分析表明:结核中锰矿物主要为水羟锰矿,并含有石英、钙十字沸石、斜长石、以及绿脱石、辉石、方解石和少量的蒙脱石、伊利石、角闪石、绿泥石、白云石、锐钛矿等。锰矿物表明该区为氧化环境,且受到火山、热液活动的影响。定量分析结果表明结核各矿物的含量变化很大,说明结核的生长过程中环境发生了变化。电子探针分析结果表明:结核锰矿物的组分含量变化较大,表明结核的元素来源的不稳定性。