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。     

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.     

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。     

大洋多金属结核化学分析方法标准的研究

依据大洋多金属结核分析测试方法标准研究的总体设计 ,完成了 36个分析项目的 2 1份验证报告 ,进行了实验室间精密度协作性检验工作。在 H2 O-,TFe,Al2 O3 ,P2 O5等分析方法研究中取得新进展 ,并建立了 ICP- AES法测定大洋多金属结核中常量、微量、稀土元素分析方法标准。     

深海浅地层剖面特征及其与多金属结核富集度的关系

对东太平洋 Ｃ Ｃ 区内 １ 万多公里的浅地层剖面探测资料进行了统计分析, 并对深海浅地层剖面特征及其与多金属结核丰度的关系作了研究, 结果表明： 多金属结核的富集度与海底声反射率呈正比关系, 影响和控制结核丰度的主要因素是海底地形。一般透明层愈厚, 结核愈富集, 但不是对应关系; 层状层或散射层发育, 则多金属结核富集, 反之则不富集     

Resource Assessment of Polymetallic Nodules Using Acoustic Backscatter Intensity Data from the Korean Exploration Area,Northeastern Equatorial Pacific

A high level of confidence in resource data is a key prerequisite for conducting a reliable economic feasibility study in deep water seafloor mining. However, the acquisition of accurate resource data is difficult when employing traditional point-sampling methods to assess the resource potential of polymetallic nodules, given the vast size of the survey area and high spatial variability in nodule distribution. In this study, we analyzed high-resolution acoustic backscatter intensity images to estimate nodule abundance and increase confidence levels in nodule abundance data. We operated a 120 kHz deep-towed sidescan sonar (DSL-120) system (1×1 m resolution) across a 75 km² representative area in the Korean Exploration Area for polymetallic nodules in the Northeastern Equatorial Pacific. A deep-towed camera system was also run along two tracks in the same area to estimate the abundance of polymetallic nodules on the seafloor. Backscatter data were classified into four facies based on intensity. The facies with the weakest and strongest backscatter intensities occurred in areas of high slope gradient and basement outcrops, respectively. The backscatter intensities of the two other facies correlated well with the nodule abundances estimated from still-camera images. A linear fit between backscatter intensity and mean nodule abundance for 10 zones in the study area yielded an excellent correlation (r² = 0.97). This allowed us to compile a map of polymetallic nodule abundance that shows greater resolution than a map derived from the extrapolation of point-sampling data. Our preliminary analyses indicate that it is possible to greatly increase the confidence level of nodule resource data if the relationship between backscatter intensity and nodule abundance is reliably established. This approach has another key advantage over point sampling and image analyses in that detailed maps of mining obstacles along the seafloor are produced when acquiring data on the abundance of polymetallic nodules. The key limitation of this work is a poor correlation between nodule coverage, as observed from photographs, and nodule abundance. Significant additional ground truth sampling using well located box cores should be completed to determine whether or not there is a real correlation between the backscatter and abundance.     

深海多金属结核物理特性及其对采输过程的影响概述

文章旨在确定深海多金属结核的物理特性,并分析其对采输过程的影响,以指导工程应用。总结了深海多金属结核开采的最新研究进展,通过对数据进行统计整理、回归分析,确定了结核形成机理及主要成分、在海底的分布特性、结核形态及构造、结核尺寸与重量关系、含水量、密度、孔隙特性及结核强度等关键物理特性。研究表明：结核形状多样,质松多孔隙,含水率高,近似均匀分布在海床上或浅泥层中。颗粒质量和尺寸联合概率分布具有长右尾特性,需使用更广义的联合概率密度函数copula才能准确建模。结核抗拉强度随结核直径增大按对数函数递减。此外,深海高压环境下结核的开采需更多能耗,且结核表现出更高的延性。结合固液两相流分析和颗粒沉降理论,分析了结核形状、尺寸、密度等主要参数对水力举升过程的影响,确定了颗粒破碎的主要方式和规律,总结了不同粒径级配输运造成堵塞的可能原因。     

地形坡度对多金属结核分布的控制作用

选取我国东太平洋多金属结核开辟区内的一个区域作为研究区,利用人工神经网络中应用最为广泛的BP网络,建立控制多金属结核分布的地质因素与多金属结核分布之间的映射关系,探讨地形坡度对多金属结核分布的控制作用.结果表明,在经度、纬度、水深、坡度四个因素中,坡度对结核分布影响程度最大;多金属结核主要分布于坡度小于5°的地方;当坡度小于5°时,丰度与地形坡度呈正相关,品位与地形坡度呈负相关,丰度与品位呈负相关;品位与坡度似呈指数关系,坡度增大,品位降低.     

太平洋中部多金属结核生物地层学研究

本文利用钙质超微化生物地质学研究方法，分析鉴定了多金属结核中的钙质超微化石，建立了多金属结核生长层柱状剖面图，确定了多金属结核形成的三个生长阶段及其年代，为揭示多金属结核的成矿规律和分布规律提供了必要的地质资料。     

中国开辟区多金属结核覆盖率分布特征

利用深拖系统多金属结核光学图像所计算的覆盖率数据,在对东太平洋中国开辟区东、西区多金属结核覆盖率大小分相的基础上,研究了各相覆盖率的连续分布总长度、平均连续分布长度和相与相之间的过渡变化,表明中国多金属结核开辟区东区与西区之间结核覆盖率连续分布特征存在明显的差别.     

太平洋CC区多金属结核的分类问题

本文论述了多金属结核分类的目的及应遵循的原则，结合DY85－4航次对结核的调查研究，依据结核的表面构造特征将结核分为：光滑型、粗糙型及光滑十粗糙型。详细地叙述了不同类型多金属结核的特征及形成环境。通过对前人关于多金属结核分类的回顾和评述，指出了前人分类的某些缺点和不足，并着重强调了我们采用分类的优点和可行性。     

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.     

10Be--加速器质谱法测定深海多金属结核的生长速率

采用加速器质谱法测定了东太平洋海盆ＣＣ区３个多金属结核和中太平洋海盆北部１个多金属结核中(１０)Ｂｅ的质量活度（比活度,下同）随径向深度的分布。论述了(１０)Ｂｅ－加速器质谱法测定生长速率的步骤。使用该法测得这４个多金属结核的生长速率分别为７．５,２．７,９．６和１．５ｍｍ·Ｍａ(－１),这些数据接近其他作者利用(１０)Ｂｅ法测定的世界各大洋多金属结核的生长速率。还研究了(１０)Ｂｅ法测定的生长速率与多金属结核ｍ(Ｍｎ)／ｍ(Ｆｅ)比值的关系。     

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。     

东太平洋不同海域多金属结核差异的主控因素

本文以ＤＹ８５－４ 航次在东太平洋的调查为基础,概述了多金属结核在东西两海区的差异;分析了影响这种差异的因素;着重探讨了多金属结核的丰度、品位、覆盖率、Ｍｎ／Ｆｅ、与伴生沉积物、断裂带、火山、侵入岩的关系。发现造成两区结核差异的因素很多,但起主控作用的是断块、火山、岩浆、热液等活动所带来的物质及对海底物理化学环境的影响。     

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。     

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....     

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

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

多金属结核生长过程中元素通量的变化规律

本文主要研究太平洋ＣＣ区多金属结核ＣＣＡ３３，ＣＣＢ２９，ＣＣＣ５０，ＣＣＣ１４生长过程中锰、铁、镍、铜的通量（ＦＭｎ），ＦＦｅ，ＦＮｉ，ＦＣｕ）的变化规律．研究表明：１．结核生长过程中Ｍｎ，Ｆｅ，Ｎｉ和Ｃｕ的通量都是波动性的；２．ＦＭｎ与ＦＦｅ，ＦＮｉ，ＦＣｕ均呈正相关性；３．结核的元素通量与结核的成因类型和生长阶段密切相关，并记录了海底缺氧事件；４．结核的元素通量存在区域性差异，是沉积环境不同的反映。     

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。