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。     

海洋放射年代学的若干问题

海洋放射年代学是同位素地质学的一门分支学科.它主要是应用天然放射性核素:230Th、231Pa、234U、238U、232Th、226Ra、210Pb、14C测定珊瑚礁、鲕岩、海泥、软体动物贝壳的年龄,测定锰结核和海洋沉积物积累的速度;研究放射性元素在海水、悬浮物和沉积物中垂直和空间分布的特征;讨论放射性元素和同位素存在形式和沉淀机理;阐述海洋物质来源;探讨锰结核成因等.     

关于锰结核的生长速度

关于锰结核的生长速度,人们估计,它“以每年1000万吨的速率增长着”。但是,对于单块锰结核,其生长速度有多快呢?用放射性测定年龄的方法可以确定锰结核的年龄,从而推     

中太平洋北部锰结核中的微量元素

中太平洋北部锰结核中的微量元素分析表明,调查区具有经济价值的金属元素Cu,Ni,Co,Zn,Pb以及Sr含量很高。尤其是Cu,Zn,Pb和Sr,比世界大洋锰结核中的平均含量高出一个数量级,其他微量元素与世界大洋和太平洋的数值接近。借助于聚类分析把相关强的元素分为三组。第一组为Co,Sr,V,Pb;第二组为Cu,Zn,Ni,Li;第三组为Cr和K。这种共生组合反映了结核的形成机制。研究表明,锰结核中大多数微量元素受到主要元素的支配,这些主要元素又与结核中的主要矿物有关。因此,锰结核中的一些微量元素的含量变化,能够反映出主要成矿元素丰度特征和形成时的环境条件。通过微量元素的研究和环境参数的测定,为评价矿物资源提供科学依据。     

太平洋深海沉积物的地球化学

作者测定了中太平洋北部与锰结核伴生的沉积物及其酸可溶部分Fe、Mn、Cu、Co、Ni、Pb和Zn等重金属的含量,分析了各组分之间以及它们与环境参数之间的相互关系,发现沉积物中Mn、Cu、Ni的含量比一般沉积物高约一个数量级,可能与锰结核一样,主要来源于海底.各微量金属的含量明显地受Fe-Mn氧化物和有机质等组分以及海水深度、沉积物颗粒大小和Eh等环境参数所控制,分别建立各微量金属的多元相关方程,沉积物酸可溶部分各微量金属所占的比例也比一般沉积物高得多,并与海水深度存在明显的负相关,估计这与碳酸盐的存在形式有关.     

中太平洋北部锰结核的主要元素化学

本文测定了中太平洋北部锰结核的主要化学元素的含量。研究表明,元素的含量分布与组成锰结核的主要矿物有关;与共生元素及渗入锰结核中的粘土矿物和其他碎屑矿物有关。文中还指出了锰结核中富Mn贫Ca,沉积物中富Ca贫Ti,而沉积物对Ca的富集又与海洋生物相关。同时说明,Mg在锰结核与沉积物之间的交换比例约为1∶1。锰结核区的海水深度、pH和Eh值的大小对锰结核的形成产生重要影响。     

铁锰结核中存在天然金属

苏联海洋工作者在南太平洋取到的铁锰结核中,借助于电子显微镜衍射和微型示波测量技术,在矿物和硅酸盐造岩相中发现了天然铝、夹带铜和铋混合物的金,以及铂的硒化物,而铂的硒化物却是在自然条件下从未发现过的,其组成可能接近于PtSe_(0.8)和PtSe_2。铂的硒化物的存在证实了铂在铁锰结核中的积聚原因是铂与硒的地球化学吸附过程造成的,铂在海水、沉积物和铁锰结核中的含量要比硒小3—4个数量级。     

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.     

南海铁锰结核(壳)的稀土元素地球化学

于1987年5—6月间,中、西德在南海进行地球科学调查,获得5个铁锰结壳、6个铁锰结核样品。本文在利用X荧光法测定15个稀土元素的基础上,对南海铁锰结核(壳)的稀土丰度、配分模式与伴生元素的关系以及稀土的来源作了较为详细的探讨。研究表明,南海铁锰结核(壳)的平均丰度为1625×10~(-6),铁锰结核为2167×10~(-6),分别要比太平洋结核高1—2倍,比太平洋北部沉积物高3—4倍,比南海沉积物高10—20倍;结核和结壳的稀土经球粒陨石标准化后的配分模式基本相同,Ce正异常,Eu亏损不明显;与伴生元素、沉积物及岩石稀土对比研究表明,结核(壳)中稀土主要来自南海中酸性岩类风化、淋漓后缓慢沉积。     

某滨海核电厂低放射性废水的海洋环境影响预评价

以某滨海核电厂为例,分析确定58 Co、60Co、90Sr、134 Cs、137 Cs和110m Ag等放射性核素为该核电厂低放射性废水中的主要海洋环境影响评价因子.根据国际原子能机构推荐的评估模式预测了上述放射性核素排海后对电厂排放口海域环境(海水水质和沉积物质量)的影响,预测结果表明该核电厂低放射性废水正常排放后,排放口附近海域海水中的58 Co、60Co、134Cs、1 10m Ag比活度低于放射性核素比活度背景值检测限2～3个数量级;90Sr低于背景值4个数量级;137Cs略高于背景值,对周围海水环境未造成放射性污染.但58 Co、60Co、134Cs、137Cs、110m Ag在排放口近岸海域沉积物中的沉积量分别比背景值检测限高2～5个数量级,其中60Co和110m Ag沉积量最大;90Sr沉积量低于放射性背景值2个数量级.最后提出可以从生物辐射评价和核素的迁移转化规律、联合效应(综合考虑温排水、低放射性废水和余氯)和选取合适的指示生物3个方面进行跟进研究的建议,以便更完善和全面地评价核电厂低放射性废水对排放口附近海域环境的影响.     

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。     

大洋锰结核中铅、镉催化示波极谱的连续测定

矿石、土壤、海水及环境污水中铅、镉的测定已列为重要项目之一,方法也很多,如氨性底液法;氯化钠-盐酸羟胺-盐酸底液法;碘化钾盐酸底液法;还有采用季铵盐碘化钾盐酸底液法等,其中有的方法已得到满意的结果。但大洋锰结核中铅、镉的催化示波极谱测定国内报道资料甚少。本文在上述资料的基础上做了探索性实验,拟定了大洋锰结核中铅、镉的催化示波极谱连续测定方法。此法溶样简单快速,灵敏度较高,简便可行。     

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。     

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.     

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.     

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.     

中太平洋北部锰结核的地球化学

本文测定了中太平北部锰结核及其伴生沉积物Fe,Mn,Cu,Co,Ni,Pb和Zn等金属的含量,分析了各元素之间以及它们与沉积环境之间的相互关系.发现锰结核中Cu,Ni和Zn富集于Mn相,Co平Pb富集于Fe相.同相各元素之间有很好的正相关,不同相各元素之间有一定的负相关.Fe相元素可能主要来源于海水的缓慢沉积,Mn相元素可能来源于间隙水.     

海洋磷块岩中的铼

第一次测定铼 ( Re)在底质中含量的是 O-laffson J和 JP Riley( 1 972 )。在 8个北大西洋钙质软泥样品中他们发现了 1 .7～ 6.8ng/ g铼 ,其中 1个样品中为 1 9.4ng/ g,而在 2个非钙质软泥样品中该元素的含量分别为 3 .7ng/ g和 1 1 .3 ng/ g。后来查明 ,这些结果被大大提高了。按现代的资料 ,除铁锰结核和结壳之外 ,氧化的海洋沉积物 (某些含矿沉积物除外 ) ,含铼 0 .0 2～ 0 .5ng/ g。而大陆边缘和一系列内陆海 ,包括黑海的还原沉积物含铼量要高出若干个数量级。此外 ,较高的铼含量还见于秘鲁陆架还原沉积物的磷块岩标本中。因此 ,查明…     

南海海盆和陆坡锰结核的特征及地球化学的初步研究

自1979年起,中国科学院南海海洋研究所沉积研究室在南海进行海洋沉积调查以来,多次在南海海盆及陆坡采到锰结核,虽曾作过报道,尚欠系统的分析研究.近几年来,我们对所采集的各种形态的锰结核,分别进行了较系统的显微镜下鉴定,配合扫描电镜观察、电子探针及能谱分析、矿物X射线衍射分析及生长速率的测定,进而对南海海盆及陆坡锰结核的特征、分布规律及形成机制进行分析研究,为进一步普查南海铁锰矿产资源提供资料。     

南海北部铁锰结核成因及元素的赋存状态

为了解南海北部不同海域铁锰结核中常微量、稀土元素的赋存特点及其富集机制,采用化学淋滤法提取南海北部上陆坡、下陆坡、深海盆3个区域铁锰结核的碳酸盐相、铁锰氧化相、残渣相组分,测定了常微量元素、稀土元素含量,揭示了不同相的元素赋存状态及其意义。Fe-Mn-(Cu+Co+Ni)判别图表明,上陆坡铁锰结核属于与冷泉流体相关的水成成因类型;下陆坡区和深海盆的铁锰结核形成环境相似,属于典型的水成成因类型。结核中K、Ca、Na、Mg、Sr主要富集在碳酸盐相,Fe、Mn、Ni、Cu、Zn、Pb主要赋存在铁锰氧化物相,Al、Ti和Mo主要出现在残渣相。常微量元素赋存状态变化受多种因素影响,钙质生物生产力的强弱和钙质生物碎屑的稀释作用是影响铁锰结核中碳酸盐相态元素变化的重要原因。铁锰结核的稀土元素主要富集在铁锰氧化物相,其次在碳酸盐相,而在残渣相的相对含量极少。不同海区铁锰结核稀土元素进入碳酸盐相的成因和机制基本相似,下陆坡和深海盆铁锰结核残渣相稀土元素配分模式相似,而与上陆坡铁锰结核的明显不同,残渣物质的来源、结核生长环境的氧化还原状态差异是主要影响因素。研究成果可为深入研究铁锰结核的元素迁移与转化、成矿作用与成矿物质来源及其相关的沉积环境、资源潜力评价等提供重要的基础资料。