中太平洋北部第四系硅藻组合及其地质意义

国家海洋局“向阳红16”调查船于1983年5月至7月对中太平洋北部进行了锰结核调查,以期了解太平洋锰结核资源的分布情况及寻找富矿区,取得研究锰结核形成机制和富集规律的第一手资料,同时开展调查区沉积物物源、分布规律、沉积物类型、沉积速率以及沉积物与锰结核的关系的研究.本文系统分析了这次锰结核调查时所采集的表层和柱状样品,除少数几个外,所有样品均见到丰富的硅藻化石,为该区第四系地层的划分及其古气候、古地理研究提供了依据.     

深海锰结核中元素的扩散及深度分布特征的研究

本文用电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP—AES)测量了从中太平洋北部海底采集的锰结核样品的元素组成并用铀系测年法测定了它们的生长速率,结果表明,锰结核中元素的深度分布有随深度增加、减少和起伏不定三种特征,这些锰结核内部的元素组成的变化,一般被认为是由于锰结核中元素的扩散和迁移以及锰结核的不均匀性所致。 本文用扩散模型解释了锰结核中元素含量向内增加的分布,据此模型计算,锰结核中Ni、V和Zn的有效扩散系数为10-9cm2/a数量级——小于对放射性核素所报道的数值。     

中太平洋北部锰结核沉积化学的研究

七十年代后期,“向阳红09”号船,从中太平洋西北部海底取得了少量锰结核样品,并进行了初步研究。本文研究的样品是1983年5—6月份,“向阳红16”号船对中太平洋北部进行专业性锰结核调查获取的(图1)。     

中太平洋北部锰结核生长速率的测定

本文论述了锰结核样品中U,Th同位素的溶剂萃取—阴离子交换—电沉积制源的分析方法及其在中太平洋北部锰结核生长速率测定中的应用。利用~(230)Th法测得两个站位中三个锰结核的生长速率分别为2.9,4.3和1.9mm/Ma。这些结果与其他研究者对采自北太平洋的另一些锰结核测得的数据相比,非常一致。     

中太平洋海盆锰结核某些金属元素的地球化学特征

并非所有大洋锰结核都具有开采价值,不同海区、不同类型的锰结核,其含矿性大不相同.本文根据中平洋海盆181个站位的锰结核样品化学分析数据和其他有关资料,通过概率统计和相关分析,讨论了锰结核中金属元素Mn、Fe、Cu、Co、Ni、Pb、Zn的概率分布和各元素的相关关系以及Mn/Fe比率的变化规律等地球化学特征,并在此基础上对锰结核的含矿性地球化学标志和物质来源进行了初步探讨. 资料分析表明,Mn/Fe比率参数可作为锰结核含矿性的地球化学标志,锰结核含矿物质的来源随赋存状况不同而不同.     

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。     

深海锰结核中铀、钍分离与测定新方法的研究

本文研究了铀和钍在HNO₃-NH₄NO₃体系中的阴离子交换分离,提出了仅用一根离子交换柱就能从深海锰结核这种复杂体系中有效地分离出微量的放射化学纯的铀和钍的新方法。结果表明HNO₃-NH₄NO₃体系阴离子交换分离铀和钍具有较高的选择性,而且体系的酸度下降或硝酸铵浓度提高均有利于铀或钍在树脂相的吸附。该分离方法可定量回收锰结核样品中的铀和钍,且流程简短、操作方便,特别适用于成批的海洋环境样品的分析。     

深海锰结核的放射化学研究

本文采用单柱的阴离子交换技术和α能谱测定法测量了取自中太平洋北部海域的深海锰结核样品中铀、钍同位素的放射性.结果表明,锰结核表层的231Pa和230Th放射性比它们的母体高2-3个数量级,并且由表及里换指数关系衰减.锰结核的生长速率测定为0.8-7.4mm/106a,这与锰结核本身的Fe、Mn含量及下覆沉积物的类型有关.锰结核的翻转时间测定为104-105年数量级.     

锰结核形态的地球化学特征

本文根据1983年锰结核调查航次中所取得的结核样品资料,探讨了各种形态锰结核中Mn、Fe、Cu、Co、Ni等金属含量,认为锰结核表面特征对于其金属含量的影响较之锰结核形状差别的影响更加重要,粗糙型结核或结核的粗糙面中Mn、Cu、Ni含量较高,而光滑型结核或结核的光滑面中Co、Fe较富。此外,还探讨了金属成分和矿物成分的联系。     

几个不同产地铁锰结核的研究

自1872—1876年间英国《挑战者》号调查船从大洋底打捞到铁锰结核之后,美国、西德、法国、日本、苏联、加拿大、比利时、荷兰、挪威、瑞典、新西兰等国出于对后备资源的关切,也先后对各大洋的铁锰结核进行了调查研究.与此同时,许多外国学者对铁锰结核的形态、内部特征、矿物和化学成分及其成因等进行了详细的研究.1978—1979年间我国首次由《向阳红09》号调查船从中太平洋西部海底打捞到部分锰结核样品,并由国家海洋局第一海洋研究所进行了研究.笔者自1981年以来,先后收集到六个不同产地的八个铁锰结核样品.它们分别采自太平洋、大西洋、冲绳海槽、日本陆地第四纪沉积物中和我国胶县与峻山县第四纪沉积物中.为了对这些不同产地的结核进行比较,以及进一步探索它们的形成机制,运用光片、薄片鉴定,化学分析、差热分析,红外光谱分析和电子探针分析等方法进行研究.     

中太平洋海盆锰结核之初步研究

国家海洋局于1986年在中太平洋海盆东北部(美国夏威夷群岛西南)进行了深海锰结核资源调查,整个测区面积约6×102km2,获得一定数量锰结核.本文仅从不同形态类型锰结核中选出若干个样品作如下分析:油浸反光显微镜、X光射线衍射、红外光谱、电子探针、中子活化及常规化学分析等.重点了解深海锰结核的主要矿物相分布特点及与Fe、Mn、Cu、Co、Ni之关系,为圈定锰结核富集区和深入研究锰结核的生成机制打下基础.     

铁锰结核中锰矿物的相变研究

铁锰结核由于其潜在的经济价值，近年来研究的程度日益提高．至今为止，虽然有许多学者对其矿物组分进行了测试分析（如Easton1986；Boldton等，1988；Meanceau1992），但铁锰结核中锰矿物相类型、化学成分、晶体结构等均未研究清楚．本项研究分析了在海洋环境下形成的初始锰矿物相和铁锰结核矿物的相变及其成因解释，以期为了解铁锰结核的形成和矿物相的变化提供更进一步的参考资料．研究的天然铁锰结核样品是《海洋四号）｝HY4－861、871、881H个航次从太平洋中部7”N－12”N，176”E一178”E采集的．根据结核的形态和产出特征，将其…     

“向阳红16号”船调查太平洋锰结核

去年七月、国家海洋局所属“向阳红16”号船,在西北太平洋对深海锰结核进行了大面积的调查,并采集了一定数量的锰结核样品。这艘船是从上海港起航在远离我国4,000多海里,水深5,000多米洋区进行调查和取样的。调查活动历时两个月。采集到的锰结核。在我国是最多的一次。此外并获得大量研究资料。调查是由国家海洋局组织。所使用的船及所有设备,仪器均为我国设计制造。     

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。     

太平洋北部锰结核区沉积物中Fe,Mn,Al和CaCO3的含量分布特征

1985年12月至1986年4月对西太平洋锰结核进行了调查并对所获沉积物样品进行了分析,研完了锰结核区域沉积物中Fe,Mn,Al和CaCO_3的含量分布特征及其相关关系,说明沉积物中Fe,Mn,Al和caCO_3的含量分布特征主要受水深的制约。     

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。     

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。     

盐场海芽孢杆菌与大洋铁锰结核相互作用

本文研究了盐场海芽孢杆菌(Marinibacilluscampisalis)与大洋铁锰结核的相互作用过程,以及海洋微生物在铁锰结核形成中的作用。实验选取从深海沉积物中分离培养的盐场海芽孢杆菌(Marinibacillus campisalis)和大洋铁锰结核样品进行相互作用实验,设置有菌组和无菌组,培养过程中间隔取样分析。运用X射线荧光光谱(XRF)分析测定大洋铁锰结核元素组成,通过电感耦合等离子体发射光谱(ICP-OES)和电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)测定反应过程中Fe、Mn、Co、Ni、Cu等离子浓度的变化,通过透射电镜(TEM)、扫描电镜(SEM)和能谱仪(EDS)观察并分析微生物表面情况,利用X射线衍射(XRD)分析手段测定铁锰结核矿物组成的变化。实验进行1天内细菌处于对数生长期,有菌组的Fe、Mn等离子浓度增加; 2—7天内细菌处于稳定期, Fe、Mn等离子浓度有一定程度降低,但总体浓度均大于无菌组的离子浓度,金属离子被吸附在菌体表面,新形成了简单的含Fe化合物和矿物;实验结束后,XRD分析结果显示样品的矿物含量,如菱铁矿、赤铁矿和针铁矿等有轻微程度的增加。研究表明盐场海芽孢杆菌(Marinibacilluscampisalis)能够促进释放铁锰结核中的Fe、Mn等元素,同时对释放出的金属离子又有富集作用,并能够诱导新矿物的形成。本研究为深入了解铁锰结核的生物成因提供了新的依据。     

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。     

东太平洋中部始新世末期的微锰结核研究

深海钻探573B孔始新世末与渐新世初地层界线处有一层含金属黏土，其底部有一微锰结核富集层。研究了这些微锰结核的形态特征、化学成分及形成,总体看来始新世末期微锰结核中锰的含量比太平洋CC区的大锰结核、微锰结核含量明显高，但铁含量则明显低，属亚氧化成岩类型。始新世末期该区丰富的金属元素和微量元素的供给、沉积间断或缓慢 的沉积速率等条件利于该时期微锰结核的形成。