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.     

多金属结核粒径分形特征初步研究

通过对东太平洋中国开辟区东、西两区的多金属结核进行粒径分析,发现其粒径分布有分形特征。无缆取样结核粒径分形有着上、下限,虽然在小粒径上没有分形关系,但却存在着另一种确定的线性关系。说明东、西区结核在粒径、重量等分布上有着客观的一致性。通过分形分析得到了结核空间分布、粒径和重量分布的线性方程,对多金属结核矿藏储量和集矿机设计具有一定的意义。     

中太平洋海盆多金属结核分布及其与CC区中国多金属结核开辟区多金属结核特征对比

在综合分析航次调查资料的基础上,总结了中太平洋海盆多金属结核的矿产资源特征与分布规律,并与CC区中国多金属结核开辟区结核特征进行对比。结果发现:CP区多金属结核以S型水成成因为主,具有较高的丰度与覆盖率,但品位较低;而CC区结核S型(西区)、S+R型、R型(东区)三者均有,以混合成因和成岩成因为主,尽管丰度、覆盖率稍低,但品位较高。多金属结核中锰相矿物差异、表层沉积物类型及南极底流的影响是造成两区多金属结核差异的主要因素。     

中国多金属结核开辟区的深海环境

阐述了中国多金属结核开辟区深海环境的水文、生物和化学特征。开辟区海域水柱由表层混合层、温跃层、海底温跃层和海底边界层等不同水层构成，整个海域水动力条件总体上较为缓慢，但也存在着周期性的水流速度大于15cm/s的海底风暴；区内海底生态系统的显著特点是极低的生产力和生物过程速率，但生物多样性极高；整个区域内表层沉积物分布较均一，以低有机含量的硅质粘土、深海软泥为主，其化学组成上受沉积环境和早期成岩作用的影响和控制。     

中国多金属结核开辟区沉积物地球化学特征

对中国多金属结核开辟区沉积物的详细研究表明,研究区内沉积物处于氧化至弱氧化环境,两种色调的沉积物在粒度分布特征以及化学组成上都存在着显著的差异,它们是不同沉积环境的反应.不同色调之间的界面为一沉积间断面.沉积物中的铁和锰具有不同的来源,铁可能以岩源碎屑为主,而锰则更可能是自生成因.钙和镁以生物成因为主.     

深拖系统光学图像多金属结核粒径和丰度的计算

针对Simrad深拖系统和上海交通大学与美国DOE联合研制的深拖系统,开发光学图像多金属结核覆盖率、粒径和丰度计算软件.提出了深拖系统光学图像拖体高度校正处理、粒径计算方法,分析了我国太平洋多金属结核矿区东、西区结核丰度与覆盖率和粒径的相关性,建立了深拖系统光学图像多金属结核丰度计算的数学模式.     

中国多金属结核开辟区仔稚鱼的分布特征

利用 1 997年～ 1 999年“大洋一号”调查船在中国多金属结核开辟区用邦哥网所采集的样品 ,对仔稚鱼的种类组成、密度的平面分布和年间变化及其与环境因子的关系进行了研究。结果表明 :中国开辟区共有 2 2科 6 1种仔稚鱼 ,其中大洋性发光鱼类灯笼鱼科的种类最多 ,达1 7种 ,约占总种类数的 2 8% ,其次是钻光鱼科 (6种 )、金枪鱼科 (6种 )和拟白鲑科 (5种 ) ,分别约占总种类数的 1 0 %、 1 0 %和 8%。东、西两区的种类组成有较大的差异 ,共有种仅为 1 7种 ,东区种类数 (48种 )明显多于西区种类数 (3 0种 )。仔稚鱼的密度有明显的空间和时间变化 ,东区仔稚鱼的密度高于西区 ,东区 1 999年仔稚鱼的密度约为 1 997年的 5倍 ,西区 1 999年仔稚鱼的密度约为 1 998年的 3倍。仔稚鱼密度的年间变化可能与 El Nino事件有关     

多金属结核生长波动率及古环境意义

本文采用生长波动率这个新的概念和指标，研究多金属结核生长过程中生长速率的变化规律，提取结核壳层中的古环境信息，重建结核生长历史。研究结果表明：多金属结核生长具有多阶段，多成因的特点，生长速率的波动是古环境变化的反映。     

试论大洋多金属结核的金属物质来源

研究多金属结核的金属物质来源对认识多金属结核的生成和分布具有重要意义.本文初步认为:大陆径流、洋底热液活动为深海多金属结核提供的金属物质可能是有限的,而玄武岩类火山物质的海解作用则可能是深海多金属结核的主要物质来源.     

多金属结核瞬时生长速率及其意义

本文用Ｘ射线荧光光谱分析，沿结核壳层的生长方向逐点扫描测定铁锰含量，计算结核壳层的瞬时生长速率，划分结核壳层的生长阶段，计算各生长阶段的生长速率，并在结构壳层中建立高分辨率的时间标尺，重建多金属结核生长历史。     

A comparison between manganese nodules and cobalt crust economics in a scenario of mutual exclusivity

The past 20 years have been characterised by limited interest in the economic viability of deep seabed mining with the exception of those mineral ores rich in precious metals such as polymetallic sulphides. This paper goes against the tide. After reviewing the most significant literature, it compares the economic feasibility of mining polymetallic manganese nodules and cobalt-rich ferromanganese crusts in a scenario of mutual exclusivity. It uses a new indicator, the cobalt-nickel price ratio, whose aim is to verify at what metal prices the net present value of the two mining projects equalises. Previous research has shown that the turning margin between manganese nodules and cobalt crusts is a cobalt price of $50/kg. The present paper revises this by showing that the choice between mining crust and nodules depends on fluctuations in the price of nickel. A Monte Carlo simulation proves that cobalt crust mining could be reasonably preferred to manganese nodules at cobalt prices of $40-60/kg if the price of nickel fell below $11/kg. Within this condition, investors would receive the minimum acceptable internal rate of return of 15%, which is at a level of risk closer to the land-based mining. However, when the price of nickel passes the $11/kg threshold, the equilibrium between the two ventures can be reached only at a cobalt price greater than $100/kg, causing cobalt crust to become uncompetitive. Finally, the paper, recognising that prices are not unique drivers, introduces legal, political, technological and environmental concerns to show that the final choice between the two mining ventures cannot be merely driven by economic issues.     

东太平洋多金属结核的叠层石包壳及其沉积环境意义

对东太平洋C-C区深海多金属结核的叠层石包壳、多金属结核的表面类型及其分布规律进行了详细研究和合理解释,认为叠层石的形态学特征既是建造叠层石的微生物种类差异的表现,也是环境水动力条件和溶解氧含量不同的反映,这些因素共同决定了多金属结核的表面类型,而南极底流是造成海底水体能量环境、氧化还原电位和微生物种类变化的根本原因.为多金属结核的分布规律和成矿预测提供科学依据.     

深海采矿锰结核泵的试验研究

锰结核泵是深海采矿扬矿系统中的关键设备,为了研究泵结核矿浆工作性能,在实验室构建了一套高30 m、内径204 mm,可提供最大管网阻力2.5 MPa的泵矿浆性能试验系统,采用不同模拟结核粒径进行了泵矿浆工作特性试验。试验结果表明,锰结核泵基本上达到了预期设计指标,分析了模拟结核粒径d≤50 mm矿浆回流试验泵流道堵塞的原因,初步讨论了锰结核泵的环形格栅通道和泵流道问题,可作为我国中试多级锰结核泵的设计依据。     

The economics of mining seabed manganese nodules: A case study of the Indian Ocean nodule field

Abstract

Because of ever-growing demand for strategic metals, the focus of the international community has fallen on deep sea manganese nodules occurring at a water depth of more than 4500?m. We present an economic appraisal and strategy for mining of nodules from the Indian Ocean Nodule Field- one of the four economically potential areas in the world oceans. In contrast to the prevailing perception of non-viability of nodule mining, our analysis indicates a fair degree of economic feasibility and commercial sustainability to mine the deep-sea manganese nodules.     

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.     

Geochemical types of pacific polymetallic nodules: An application of multivariate analysis

A total of 843 samples of Pacific Ocean polymetallic nodules (PNs) from five survey areas have been studied (metals analyzed: Mn, Fe, Ni, Cu, Co, Zn, Pb). The statistical analysis included the following techniques: factor R analysis, quick cluster Q analysis into 50 preclasses, various hierarchical cluster Q analyses (HCAs) using the preclasses (application of different HCAs to an identical set of data and of an identical HCA to two different subsets of the data), comparison of the HCA. The PNs of the survey areas can be grouped into five geochemical types (I‐V). The genesis of the PNs was interpreted as early diagenetic, hydrogenetic, and mixed (early diagenetic/hydrogenetic and hydrogenetic/hydrothermal. In addition, some further conclusions regarding the applicability of various HCA techniques depending on the structure of the data set have been drawn.     

Production key figures for planning the mining of manganese nodules

Under the impression of decreasing ore grades and increasing production costs in conventional mining, seafloor minerals came into focus. Having gained a basic understanding of geological settings, there is still a lack of tools to assess and plan future mining projects in the deep-sea. This paper contributes to a mining concept which is inspired by the high-tech farming industry: strip mining. Potential mining fields are identified using image filters in conjunction with hydroacoustic backscatter data and slope angles and are portioned into long, narrow strips. In the framework of the EU-funded Blue Mining project, these methods were applied to a part of the eastern German exploration area, located in the manganese nodule belt of the Clarion Clipperton Zone, Pacific Ocean. Both, the mapping technique and the mining concept presented in this paper can be used in early-stage feasibility studies to derive estimates on production key figures for seafloor manganese nodule mining.     

西盘古海盆锰结核的元素地球化学特征及生长机制

通过对西盘古海盆(Cipangu Basin)15个锰结核样品开展系统的形态结构、显微构造、矿物组成、常微量元素和稀土元素含量特征差异性研究,进而探讨该区锰结核的成因类型和生长机制。西盘古海盆锰结核外观为椭球状或连生体状,表面光滑,组成矿物主要有水羟锰矿、石英、钙长石和石盐;其稀土元素配分模式图表现出明显的Ce正异常、Y负异常和轻稀土富集特征。样品Mn/Fe比值均<2.5,与Ni、Cu正相关,且Mn与Cu、Co和Ni高度正相关,这表明因Cu2+、Ni2+、Co2+更易占据层板结构锰氧八面体MnO6的空位而在锰矿物表面富集。锰结核显微构造区域可划分为Type-Ⅰ型和Type-Ⅱ型,其中Type-Ⅰ型为结构致密高反射率的层纹状、柱状、叠层状构造的显微构造区域,Type-Ⅱ型为结构疏松低反射率的掌状、混杂状、环状构造的显微构造区域;Type-Ⅰ型区域的Mn/Fe比值和Ni、Ni + Cu、Co含量均高于Type-Ⅱ型区域。构造致密的Type-Ⅰ型区域代表沉积环境变化较小,生长速率较小;构造疏松的Type-Ⅱ型区域代表沉积环境剧烈变化、结核生长速率较大。西盘古海盆锰结核具有典型的水成型成因特征,通过常微量元素测试数据估算得出西盘古海盆锰结核样品的形成时间为1.48 Ma。据微区分析数据估算得出其生长年龄为2.44 Ma。