东太平洋CC区多金属结核矿物学特征及物源

通过对东太平洋CC区洋底地质取样及实验测试分析,运用洋底照相、多频探测等多种地球物理方法手段,进一步阐明了CC区多金属结核的形态、主要类型、化学成分及分布特征.通过对CC区沉积作用、生物作用、洋底火山作用、海水化学成分、南极底流等因素的综合研究分析, 进一步揭示了多金属结核形成的物质来源.通过对CC区区域地质背景及地形地貌的综合研究分析, 进一步探讨了多金属结核的形成环境,并建立了成矿模式.     

大洋锰结核(壳)中南极底流活动的矿物学与地球化学记录

总结了大洋锰结核(壳)的形态、构造、矿物组合、元素富集特点,以及区域分布和南极底流活动的关系,采用ICP-MS测试手段对中太平洋海山区17个锰结壳样品和1个基岩样品的稀土元素进行测试,结果表明,富钴结壳的REE含量很高,平均为1716.66×10-6,轻稀土明显富集,LREE/HREE平均为4.82,锰结壳样品中除MID06样品有轻微的Ce负异常外,其余样品均具明显的Ce正异常,基岩MKD01呈明显的Ce负异常。不同区域锰结核(壳)中稀土元素的对比研究表明,南极底流活动区和非活动区Ce/La值有显著差异,但不能通过Ce/La值确定底流的迁移路径。这一成果将有助于全面认识大洋成矿作用与海洋环境变迁的内在联系。     

东太平洋1787站柱芯碎屑组分的分布及其古海洋学意义

对太平洋1787站柱状沉积物进行了碎屑组分分布和来源的研究,并根据碎屑组分的分布特征对火山活动和南极底流活动状况进行探讨.结果表明,沉积物中的碎屑组分主要是生物来源、海洋自生来源和火山源,并推测本柱芯沉积期曾有11次火山活动期和9次南极底流入侵.在火山活动期,沉积物中火山来源矿物含量显著增加;在南极底流活动期,沉积物中褐铁矿和微结核等形成于氧化环境的矿物含量较高,生物扰动构造发育.所推测的底流活动期在氧同位素曲线上均有明显反映,并与古地磁资料得出的沉积间断基本吻合,表明沉积物的碎屑组分分布特征能间接指示古海洋事件.     

太平洋中部多金属结核中锰矿物的电镜研究

利用电子显微术,研究太平洋中部多金属结核中的锰矿物。主要锰矿物为水羟锰矿和钡镁锰矿,它们显示不同的电子衍射花样特征和形貌特征。钡镁锰矿根据形态特征分为三个相:纤维状、片状和板条状。水羟锰矿和钡镁锰矿都是自生矿物,水羟锰矿主要是通过微生物氧化直接从溶液中沉淀生成。而钡镁锰矿则是在没有微生物参加下由溶液中分离出来的。两种矿物之间有着密切的生长关系。     

大洋多金属结核中铁锰质矿物拉曼光谱特征初探

拉曼光谱是一种快速无损的分析手段,它既可观察样品的显微结构构造,也可分析样品的成分和结构。为了丰富多金属结核的岩石矿物学特征,文章对西太平洋某海山区的多金属结核样品进行了X射线粉末衍射分析和拉曼光谱分析。X射线分析结果显示该区域样品主要含有水羟锰矿、钡镁锰矿、斜长石、钙十字沸石和石英,显微构造主要有纹层状构造、柱状构造、树枝状构造、充填构造等。通过分析对比潮湿样品和烘干样品铁锰质矿物的拉曼特征谱峰,得出结核中水羟锰矿的特征谱峰位于490 cm~(-1)、570 cm~(-1)和626 cm~(-1)附近,钡镁锰矿的特征谱峰则位于640 cm~(-1)附近,与陆地上对应矿物的特征拉曼谱峰不同。结核中的钡镁锰矿结构不稳定,经过风干或者抛磨后部分产生相变,不同显微结构中,相变情况不同。经与RRUFF数据库比对,识别出钙十字沸石、斜长石等自形晶,多分布于结核最内层,往结核外层总体减少。矿物微晶多见铁锰质矿物微晶和钙十字沸石微晶,铁锰质矿物绕其向外生长。     

南海边缘海多金属结核与大洋多金属结核对比

本文通过系统对比分析前人研究成果,研究了南海边缘海多金属结核的成矿特征,结果表明：南海边缘海结核的矿物组成与大洋结核相似,均主要由锰相矿物和铁相矿物组成,其中锰相矿物主要为水羟锰矿和钡镁锰矿,铁相矿物主要以无定型铁氧化/氢氧化物形式存在,另外南海边缘海结核中含有大量硅酸盐矿物,表明在南海结核成矿过程中受到大量的陆源碎屑矿物混杂;相对于大洋主要经济成矿区的多金属结核,南海边缘海多金属结核中主要的经济元素如Mn、Cu、Co、Ni和Zn质量分数较低,而亲陆源性元素如Fe、Ti、P、Nb、Pb、Rb、Sc、Ta、Sr、Th和REY（REE和Y）等质量分数较高;南海边缘海多金属结核的元素地球化学特征和REE配分模式显示其为水成成因,并呈现更低的Mn/Fe值;同时南海边缘海结核也具有较快的平均生长速率及较高的δCe正异常,表明其生长在更为氧化的海水环境。虽然较快的沉积物沉积速率和动荡的海水环境影响了南海边缘海结核的成矿,但大量陆源物质进入海洋也为南海边缘海结核提供了丰富的成矿物质来源,便于南海边缘海结核的快速生长成矿。南海边缘海结核富集有Fe、Ti、Pb、Rb、Th和REY等金属元素,同样可以作为极具潜力的海洋矿产资源。南海边缘海多金属结核具有其独特的地球化学特征,与大洋多金属结核存在着明显差异。     

太平洋多金属结核中的锰矿物及其相变

从太平洋多金属结核中鉴定出的锰矿物有水羟锰矿、钙锰矿、水钠锰矿、布塞尔矿、布塞尔矿－锰钴土混层矿物及纤锌锰矿。锰矿物的分布特点是，太平洋中部ＣＰ区以水羟锰矿为主，钙锰矿次之；ＣＣ区以片状钙锰矿为主，水羟锰矿次之；东太平洋海盆以片状钙锰矿和布塞尔矿为主，水羟锰矿较少。通过锰矿物相变实验，探讨了水羟锰矿－钙锰矿、水钠锰矿－布塞尔矿、钙锰矿－布塞尔矿、布塞尔矿与水羟锰矿的关系     

大洋多金属结核锰矿物相变实验研究

大洋多金属结核的锰钼矿物经测试研究主要由具2.4埃（水羟锰矿）与10埃（布赛尔矿工型、钴土矿-布赛尔矿混层矿物、钴土矿）衍射峰的锰矿物组成。为探讨2.4埃与10埃锰矿物相间的关系,作者分别以富含2.4埃与10埃锰矿物的样品为初始物质,在不同温度(室温、70℃、150℃、270℃)、不同介质溶液（不同阳离子、不同浓度、不同pH值）、不同氧化还原条件下进行了相变实验。实验结果表明;在大洋多金属结核中,10埃与2.4埃锰矿物相间不存在相变关系,两者都属原生沉积的产物。     

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。     

东太平洋CC区多金属结核的物质组构及形成环境意义

运用反光显微镜、电子探针对东太平洋CC区多金属结核中壳层构造及鲕粒的韵律环带进行的初步的研究结果表明,多金属结核构造有原生沉积成因和成岩成因的,也有后期次生成因的,不同构造反映不同的深海环境。平行纹层构造代表深海底流周期性强弱变化特征,叠层构造和斑杂构造则反映了成岩早期外力作用使结核变形的特征。结核中鲕粒的环带是结核形成时在一个较短时间段内底层海水氧化-还原条件和ph、Eh值发生周期变化的结果。鲕粒环带截面反射率的强弱(明暗带)与环带中的铁锰相对含量有关,而这又取决于环带形成时环境的Eh、pH值和海水的含氧性。     

广西下雷晚泥盆世锰矿床沉积学研究

本文着重研究和探讨下雷层状锰矿床喷气热液沉积的特征和成因。热液沉积锰矿层产于浅海深水台沟沉积相中,分布面积小,但规模大,矿层由一系列热液硅酸盐矿物、碳酸锰矿物、氧化矿物及硫化物等组成,碳同位素组成表明碳酸锰矿物中的碳来自岩浆,热液矿物形成层状、豆鲕状同生沉积构造,在剖面上呈韵律层,在平面上以热液沉积为中心,往外逐渐变为分布较广的冷水沉积碳酸锰矿,滑坡重力流使锰矿再沉积富集。     

北太平洋几块锰结核的初步研究

锰结核,也有人称作多金属结核、锰团块、锰矿球、锰瘤(或锰结瘤)等,即是以锰或铁、锰为主兼赋存有铜、钴、镍等多种稀贵金属的结核状矿石。深海(大洋)底锰结核分布范围广,世界几个大洋中3000—6000米海底多有分布。其中以太平洋底最为富饶,蕴藏量巨     

大洋多金属结核中几种常见锰矿相的特征及其相关性

大洋多金属结核中的1 nm锰矿相常以陆上钡镁锰矿命名,但两者在晶体结构等方面有很大的差别,并不属同一种矿物,1 nm锰矿相与人工合成的布塞尔矿却有更多的相似性。1 nm锰矿相会因干燥失水而相变成0.7 nm锰矿相,因此结核中的大多数0.7 nm锰矿相很可能不是原生矿物,而仅仅是1 nm锰矿相的相变产物。水羟锰矿和1 nm锰矿相是多金属结核中最主要的两种锰矿物,它们两者均有0.24 nm和0.14 nm这两条特征X射线衍射峰,因此在对结核进行锰矿物相的鉴定中要注意把它们区分开。     

铁锰结壳中底层洋流活动的地球化学研究

文章以大洋海山铁锰结壳与南极底层流(AABW)之间关系的角度,从铁锰结壳的结构构造、矿物组合,特别是结壳新壳层的Ce异常和Ce/La比值的区域分布来探讨AABW的活动在铁锰结壳中留下的证据。主要对中太平洋和西北太平洋5座海山的17个铁锰结壳新壳层样品进行了结构构造分析和REE含量测定。结果表明,铁锰结壳的REE含量很高,平均为1716.66×10-6,且轻稀土元素明显富集,LREE/HREE平均值为4.82,除MID06样品具微弱的Ce负异常外,其他铁锰结壳样品均具明显的Ce正异常。为了对比研究AABW的影响,除铁锰结壳外,还引用了不同区域的多金属结核的稀土元素平均值资料按不同区域进行了对比研究,结果发现,AABW活动区和非活动区的δCe值和Ce/La比值有显著差异。一般来说,沿AABW流路,从南向北,δCe值和Ce/La比值有逐渐减小的趋势,但在局部地区,如地形复杂的海山区,AABW的强度会发生变化,其Ce正异常和Ce/La比值可能会局部增大。本项研究成果将有助于全面认识大洋成矿作用与海洋环境变迁的内在联系。     

对大洋多金属结核10A锰矿物相的研究

对大洋多金属结核中１０Ａ锰矿物的研究、认识长期以来众说纷纭。为探索我国研究区１０Ａ锰矿物的种类,本文从１００多个结核样品中,选出具代表性的以１０Ａ锰矿物为主的１３个样品,进行了热稳定性研究,且归纳总结为３种情况：有７Ａ衍射峰生成,且１０Ａ衍射峰向高角度移动,说明原样中有布赛尔矿Ⅰ型,钴土矿布赛尔矿混层矿物;无７Ａ衍射峰生成,但１０Ａ衍射峰也向高角度移动,说明原样中没有布赛尔矿Ⅰ型,而有钴土矿布赛尔矿混层矿物;无７Ａ衍射峰生成,且１０Ａ衍射峰基本消失,表明原样中有钴土矿。作者尚运用晶体结构理论对上述３种不同情况进行了解释;并得出,我国研究区结核１０Ａ锰矿物相中主要矿物种为布赛尔矿Ⅰ型、钴土矿布赛尔矿混层矿物及钴土矿,不存在或几乎不存在钡镁锰矿。     

太平洋中部锰结核的稀土元素

太平洋中部CP区和CC区锰结核中含有丰富的稀土元素。CP区结核较CC区结核富含REE,海山区结核较平原丘陵区结核富含REE。结核内部REE呈带状分布。结核和沉积物的稀土分布模式相同,与海水的模式曲线为镜像关系。三价稀土元素自海水进入结核时没有产生明显分异。造成结核和沉积物中REE丰度差别的主要原因是氧化还原条件。太平洋地区洋底的氧化还原强度主要受南极底流控制。结核中含铁相是REE的主要富集场所。     

钙锰矿的研究进展

钙锰矿是土壤、沉积物及海洋锰结核中常见的以3×3结构为主的一族大隧道构造氧化锰矿物.隧道中存在水分子和阳离子,形貌以片状、针状或纤维状为主.水钠锰矿→布塞尔矿→钙锰矿的转化是钙锰矿形成的一个重要途径.这种转化在常压条件下受体系温度、pH、共存粘土矿物、转化时间以及前驱物布塞尔矿亚结构特点,如层间交换离子类型、浓度、以水合离子形态或与MnO6八面体空穴上方键合的强弱、结晶度、Mn(Ⅲ)的含量与迁移特点等因素影响.钙锰矿独特的结构使其所具有的离子吸附、氧化与催化特性及分子级的隧道空间等有望作为特异的分子筛、二次电池正极材料、有机反应催化荆等在环境科学和材料科学等领域具有广阔的应用前景.     

大洋富钴结壳资源调查与研究进展

富钴结壳是继多金属结核资源之后被发现的又一深海沉积固体矿产资源,在太平洋、大西洋和印度洋的海底均有分布。据估算,全球三大洋海山富钴结壳干结壳资源量为(1081.1661~2162.3322)×108t。世界各国对富钴结壳的调查始于20世纪80年代初,截至目前,已有日本、中国、俄罗斯和巴西等4个国家与国际海底管理局签订了富钴结壳勘探合同,而韩国的矿区申请也于2016年获得核准。富钴结壳按形态可分为板状结壳,砾状结壳和钴结核3种类型。富钴结壳内部结构构造在宏观上通常表现为三层构造,即底部亮煤层、中部疏松层和顶部较致密层;在微观下主要表现为柱状构造、叠层构造、斑块状构造、纹层状构造等多种类型。富钴结壳的矿物成分主要为自生的铁锰矿物,包括水羟锰矿、钡镁锰矿、羟铁矿、四方纤铁矿、六方纤铁矿、针铁矿等。富钴结壳富含Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Pb、Zn等金属元素以及稀土元素和铂族元素,其中Co含量尤为显著。三大洋中,以太平洋富钴结壳的Co平均含量最高。富钴结壳的生长过程极其缓慢,平均仅几毫米每百万年。研究表明,西太平洋富钴结壳最早于始新世-早中新世开始生长。目前通常认为富钴结壳为水成成因,即Co、Fe、Mn等金属元素来源于海水。此外,有研究表明微生物在富钴结壳的形成过程中也起着非常重要的作用。富钴结壳的分布及特征受地形、水深、基岩类型、海水水文化学特征、经纬度等多种因素的影响,其主要分布于碳酸盐补偿深度以上、最低含氧带以下、水深800~2500 m的海山、岛屿斜坡和海底高地上,西、中太平洋海山区被认为是全球富钴结壳的最主要产出区。     

南海东部次海盆海山链多金属结核(壳)地球化学特征及成因

为了进一步解释南海不同区域内多金属结核（壳）的地球化学特征与成因,对东部次海盆黄岩?珍贝海山链上新获取的多金属结核（壳）样品进行了X光衍射、X荧光光谱测试、SEM-EDS分析和X Series2 ICP-MS测试,详细分析了样品的矿物组成、地球化学成分特征. 结果表明,矿物组成为水羟锰矿、石英、斜长石等;主要造岩元素中Si、Al含量较高,与陆缘碎屑物影响较大有关;富含Mn、Fe、Co、Ti、Ni、Pb、Sr等多种金属元素,相比南海其他区域,具有中等的Fe、Mn含量特征,地化元素特征与南海西北陆坡发现的铁锰结核（壳）相似;稀土元素具有总量高（平均2 070.01×10-6）的特点,高于南海北部其他样品,与西太平洋结壳稀土含量接近（接近工业品位）,指示了重要的稀土资源前景. 结核Be同位素结果指示该区铁锰结核生长时代为1.17~8.51 Ma,形成于晚中新世大量火山喷发之后,因此水成作用是南海东部次海盆海山链结核（壳）的主要控制作用,而陆源物质的输入、火山作用和高压富氢离子海水的浸取作用都为结核（壳）的形成提供了有利的沉积环境.      

深海多金属结核分布与有价元素提取工艺进展

深海多金属结核主要分布在CP区和CC区等不同海域,表层沉积物均以硅质粘土为主,CP区多金属结核丰度一般大于15 kg/m~2,Cu+Co+Ni品位较低,一般小于1.8%;CC区区内丰度大于5 kg/m~2的占45%,主要集中在本区的中部和南部,其对应的品位高于2.5%,基本呈纬向带状分布。外部结核层、内部结核层与核心层w(Fe_2O_3)、w(MnO)分别为9.4%～12.8%、39.7%～46.5%,不同结核层中钠水锰矿、钡镁锰矿、δ-Mn_2等主要矿物的XRD衍射峰强度呈现一定差异。外部结核层较薄,内部结核层较厚表面布满规则裂纹,核心层至少具有一个形核核心。多金属结核中所含金属元素种类丰富、多矿物紧密混杂,难以提取其中的Mn、Fe、Cu、Co和Ni等有价金属元素。火法冶炼有熔炼法与直接还原法,其产品一般为富锰渣与合金,酸/碱法浸出可得到Mn、Fe、Cu、Co和Ni等的金属,其浸出率基本能达到85%以上,甚至可以达到95%以上。生物法可通过微生物浸出多金属结核的Mn、Fe、Cu、Co和Ni等元素。此外,熔炼-锈蚀法、电解法等处理多金属结核同样效果显著。