东北太平洋热液活动模式初探

继大洋多金属结核被发现之后,海底热液矿床又成为重要的大洋多金属矿产之一海底热液活动向大洋输送物质的通量及海洋物质收支平衡的研究成为当前海底热液活动研究的热点.东北太平洋是大洋多金属结核的主要分布区.     

大洋多金属结核矿区沉积物土工性质

利用1994年大洋多金属结核调查所获得的土工资料,结合以往有关资料进行了综合分析。研究了大洋沉积物类型、沉积物土工性质、土质强度等,为未来海底工程设施和多金属结核开采设备的设计与制造提供依据。     

大洋多金属结核成因认识的重大突破

大洋多金属结核成因认识的重大突破大洋多金属结核（锰结核）已成为当今世界上一些大国开发海洋的重要“黑色资源”。１９８５年起我国在东太平洋已成功地进行了数次多金属结核勘查,并于１９９１年成为世界上第五个被联合国批准的大洋矿产先驱投资者。现已基本上探明了在...     

用镍等量丰度和镍等量品位圈定和评价大洋多金属结核矿区

为大洋多金属结核矿区圈定、资源量计算和矿区评价建立一个统一标准和采用公正合理定量的方法,为使我国留下的矿区确是已在联合国登记注册的15×104km2多金属结核勘探矿区中质量最好的矿区,本文对利用丰度和品位资料圈定和评价多金属结核矿区的各种传统方法作了全面深入的剖析,认为传统方法存在许多不足之外,从而提出用镍等量丰度和镍等量品位作为圈定和评价大洋多金属结核矿区的最佳指标。     

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.     

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.     

南海西北陆缘新型多金属结核的发现及意义

近年南海西北陆缘西沙东北海域发现大型多金属结核,尽管其外观与大洋结核别无二致,具有个体大、外部形态规整、层状结构清晰的特点,但其地球化学组成与大洋多金属结核存在明显差别:TMn/TFe的比值小,仅为0.73,富Fe、Si、Al、稀土元素而贫Mn、Cu、Co、Ni。Be同位素质谱法测年和钙质超微生物地层学方法研究表明,结核生长速度达7.41～15.38 mm/Ma,远大于大洋多金属结核的平均生长速率和以前发现于南海北部的多金属结核。依据其综合特征,初步认定其为边缘海区域赋存的一种新型多金属结核。该类型结核所蕴含丰富的边缘海区域古海洋、古气候、古环境信息,有助于探讨新生代末期青藏高原隆升、东亚季风加强、北半球冰期发生等重大地质事件所引起的区域沉积响应。     

大洋多金属结核成因研究的进展

近年来,大洋多金属结核成因特别是超微生物成因研究取得了很大进展。它对于重新认识多金属结构的成矿环境、作用机理及多金属资源的勘探具有重要意义。     

EM122多波束测深系统在大洋多金属结核资源调查中的应用

大洋多金属结核作为潜在的战略资源,日益得到人们的重视。依据海洋六号船的EM122多波束测深系统在太平洋海盆的实测背散射强度数据,证实多波束测深系统的背散射强度数据与多金属结核分布存在一定的联系,从而可以为大洋资源调查中多金属结核矿区的圈定提供前期数据参考。     

深海“多金属结核富矿区”的喧嚣

世界洋底约有15%的面积被多金属结核覆盖,其中太平洋约23×106平方千米、印度洋约15×106平方千米、大西洋约8×106平方千米,总储量约3万亿吨。根据世界大洋底的地貌特征和构造位置以及多金属结核丰度、成分、地球化学特征,将世界大洋划分为15个多金属结核富集区,其中太平洋8个     

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.     

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。     

西北太平洋多金属结核铂族元素地球化学特征

Polymetallic nodules and cobalt (Co)-rich crusts are enriched in platinum-group elements (PGEs),especially platinum (Pt) and may be important sinks of PGEs.At present,little information is available on PGEs in polymetallic nodules,and their geochemical characteristics and the causes of PGEs enrichment are unclear.Here PGEs of polymetallic nodules from abyssal basin in the Marcus-Wake Seamount area of the Northwest Pacific Ocean are reported and compared with the published PGEs data of polymetallic nodules and Co-rich crusts in the Pacific.The total PGEs (ΣPGE) content of polymetallic nodules in study area is 258×10~(–9) in average,markedly higher than that of Clarion-Clipperton Zone (CCZ) nodules (ΣPGE=127×10~(–9)) and lower than that of Co-rich crusts in the Marcus-Wake Seamount (ΣPGE=653×10~(–9)),similar to that of Co-rich crusts in the South China Sea(ΣPGE=252×10~(–9)).The CI chondrite-normalized PGEs patterns in different regions of polymetallic nodules and cobalt-rich crusts are highly consistent,with all being characterized by positive Pt and negative Pd anomalies These results,together with those of previous studies,indicate that PGEs in polymetallic nodules and Co-rich crusts are mainly derived directly from seawater.Pt contents of polymetallic nodules from the study area are negatively correlated with water depth,and Pt/ΣPGE ratios in nodules there are also lower than those of the Corich crusts in the adjacent area,indicating that sedimentary water depth and oxygen fugacity of ambient seawater are the possible important controlling factors for Pt accumulation in crusts and nodules.     

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.     

REE distribution in water-sediment interface system at deep ocean floor

ＲＥＥｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｉｎｗａｔｅｒ－ｓｅｄｉｍｅｎｔｉｎｔｅｒｆａｃｅｓｙｓｔｅｍａｔｄｅｅｐｏｃｅａｎｆｌｏｏｒ￥ＺｈａｎｇＬｉｊｉｅ；ＬｉｕＪｉｈｕａａｎｄＹａｏＤｅ（ＲｅｃｅｉｖｅｄＦｅｂｒｕａｒｙ１，１９９４；ａｃｃｅｐｔｅｄＭａｙ...     

两个大洋多金属结核标准物质中27种元素的等离子体质谱法测定

从样品制备、仪器操作参数最佳化、内标补偿等几方面着手,利用两个标准物质(GSPN-2,GSPN-3)发展了大洋多金属结核中27种元素的等离子体质谱(ICP-MS)测定方法.这27种元素包括Ba,Ce,Co,Cu,Dy,Er,Eu,Gd,Ho,La,Li,Lu,Mo,Nd,Pr,Sb,Sc,Sm,Tb,Th,Tm,U,V,W,Y,Yb和Zn.各元素测定值与保证值相当吻合.对GSPN-2和GSPN-3,Ba,Sb,Sc,Y,Zn等5种元素可用外标校准法准确测定,其平均回收率(n=3)在91.4%～106.9%之间;可用内标(103Rh)校准法准确测定其他22种元素,其平均回收率(n=3)在89.4%～110.2%之间;各元素3次测定的相对标准偏差(RSD)为0.0%～11.0%.     

中国多金属结核西示范区的结核小尺度分布特征

利用在中国多金属结核西示范区加密调查中获取的海底视像资料,通过水下定位数据处理和结核覆盖率计算,并结合多波束地形测量数据,从结核覆盖率分布角度对多金属结核的小尺度分布特征进行研究。研究结果表明:多金属结核分布与地形有一定的对应关系,在地形平缓区域,结核覆盖率变化较平缓,而在某些地形陡峭区域,由于块状结壳的形成,结核/结壳覆盖率出现明显的跃升;西示范区为结核高覆盖率分布区,结核覆盖率沿东西方向变化不大,由北向南呈增高趋势;地形坡度对结核分布有明显的影响,在区内0°~3.6°的坡度范围内,坡度越大,结核覆盖率越高。     

东太平洋多金属结核的形成年代及生长速率研究

用铀系法、氨基酸法和锶同位素法对取自东太平洋的数个多金属结核进行了年代测定。在参考其他测年数据并综合地质、气候、环境等资料后, 发现东太平洋多金属的形成与南极底层流有密切关系。大多数结核自渐新世后逐渐生成发育, 早中新世、中中新世及晚上新世是结核发育的最有利时期。多金属结核的生长速率为１０－ ６ ｍ ｍ ／ａ 数量级。由于在不同地质时期受到不同的环境因素的影响, 结核的整个生长发育过程呈阶段性与多变性等特征。     

Determination of Precious Metal Concentrations in a Polymetallic Nodule Reference Sample from the Indian Ocean by ICP-MS

A polymetallic nodule reference sample (No. 2388)collected from the Indian Ocean, and seven other samples, two from the United States Geological Survey, USA (Nod-A-1 and Nod-P-1), three from Russia (OOPE 601, OOPE 602, and OOPE 603), and two from China (GSPN-2 and GSPN-3), collected from different loca tions, are available for calibration purposes and as control samples in the analytical programs for polymetallic nodules and associated sediments to ensure accurate measurements. They are not certified for precious metal concentrations, however, and the data available are very scanty. An attempt has been made to provide working values for platinum, palladium, gold, and silver and indicative values for osmium, iridium, and ruthenium in these eight ferromanganese nodule reference samples, using inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS). To assess the accuracy of the method, certified reference materials, WPR-1, WMS-1, WMG-1, and WGB-1 Canadian Certified Materials Project (CCRMP, Canada) were analyzed, and the data obtained were compared with the certified values. The estimate of analytical reproducibility was found to be better than 15 % RSD for most elements with comparable accuracy. The data presented for this set of manganese nodule reference samples may be useful in geochemical studies of manganese nodules and associated sediments.     

利用微区XRF技术的大洋固体矿产成分快速无损检测

深海固体矿产主要由铁锰结核、富钴结壳和多金属热液硫化物组成,元素在矿产中原位的分布和含量,对了解矿物成因、品位以及评估其经济价值有重要指示作用。本研究利用微区XRF分析技术对铁锰结核、富钴结壳、热液硫化物3种大洋类型矿产样品,进行高分辨、原位和无损的多元素空间分布检测,结果显示了不同元素在3种类型矿物中的空间分布特征。通过对测试数据进一步处理和优化成图流程,可以获得特定元素在矿物中半定量分布图,并对不同元素在矿物空间分布的差异性和相关性进行对比分析,从而建立一种肉眼可见的测试大洋矿产资源样品中元素原位分布的新方法。