中印度洋海盆富稀土沉积地球化学特征及富集机制研究

本文对中印度洋海盆深海富稀土沉积区两根柱样GC02和GC06开展了沉积物涂片观察,X-射线衍射分析,主量、微量和稀土元素分析,以及单矿物原位微区地球化学分析等,探讨了其地球化学特征、物质来源及稀土元素(REY)的富集机制。结果表明,GC02柱状沉积物类型为钙质黏土和沸石黏土,GC06柱状沉积物类型为钙质黏土、含沸石黏土和沸石黏土。稀土元素主要在含沸石黏土和沸石黏土中富集。北美页岩标准化(NASC)配分模式指示沉积物的REY主要来源于海水,矿物学和地球化学等特征表明该地区沉积物陆源组分可能主要源于澳大利亚的风尘物质。元素相关性和CaO/P₂O₅比值等指示了深海富稀土沉积中REY的主要赋存矿物为生物磷灰石(鱼牙/骨等),其次为铁锰微结核。本文总结和探讨了深海富稀土沉积的形成机制,完善了深海富稀土沉积形成过程的概念模型。     

西太平洋采薇海山和徐福海山富钴结壳稀土元素地球化学特征及来源

利用X射线衍射法、等离子体发射光谱法和等离子体质谱法分析了西太平洋采薇海山和徐福海山富钴结壳矿物相组成以及常微量元素含量,探讨稀土元素地球化学特征和物质来源。研究表明,富钴结壳样品主要结晶矿物为水羟锰矿,次要矿物包括石英、斜长石、钾长石和碳氟磷灰石,同时含有大量非晶态铁氧/氢氧化物。富钴结壳的Mn和Fe含量最高,Mn含量为16.20%～26.62%,Fe含量为8.56%～18.19%,老壳层（IV和V）发生了磷酸盐化作用。富钴结壳的稀土元素明显富集,轻稀土元素明显高于重稀土元素,稀土总量为1 842～2 854μg/g,其中,Ce约占50%。老壳层中稀土元素含量明显高于新壳层,这可能与老壳层发生磷酸盐化作用有关。稀土元素配分模式呈现Ce正异常、Eu无异常,具有明显Ce富集特征。富钴结壳的稀土元素与Ce、Y、CaO、P₂O₅、Ba和Sr具有正相关性关系,与Fe、Al₂O₃、Na₂O、K₂O、MgO、TiO₂、Pb和V具有负相关性关系,与...     

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。     

北极东西伯利亚陆架沉积物物源:来自黏土矿物和化学元素的证据

本文对北极东西伯利亚陆架表层沉积物进行了粒度、黏土矿物以及常微量元素测定,阐述了粒度、黏土矿物和常微量元素的分布特征。利用因子分析与聚类分析划分了不同的沉积区,并探讨了各区沉积物的主要来源。结果表明,研究区可以划分为4个沉积区:(1)东西伯利亚海近岸河口区(Ⅰ区),沉积物以粉砂和砂质粉砂为主,TiO₂、Zr、SiO₂含量较高,其他元素在该区都处于低值,La/Th与Zr/Hf比值在4个沉积区中为最大值,黏土矿物中伊利石含量占绝对优势,约为70%,该区受到河流与海岸侵蚀物质输入的强烈影响;(2)东西伯利亚海中部(Ⅱ区),沉积物以粉砂和泥为主,MnO、Ba与Ni等元素在该区含量较高,黏土矿物组合与Ⅰ区类似,La/Th和Zr/Hf比值比Ⅰ区略低,该区沉积物以河流输入的细粒沉积物为主,受海冰等过程的影响发生了混合,随着离岸距离的增加,海洋自生组分开始增多;(3)东西伯利亚海北部深水区(Ⅲ区),沉积物以泥为主,Al₂O₃、K₂O、V、Li等在该区达到最大值,La/Th和Rb/Th比值与Ⅱ区极其类似,伊利石含量在该区为最低值,蒙皂石与高岭石含量在该区达到最大值(>10%),该区细粒沉积物很可能受大西洋水体以及波弗特环流的影响;(4)楚科奇海(Ⅳ区),该区沉积物主要由粉砂和砂质粉砂组成,CaO、P₂O₅等在该区含量较高,Rb/Th、La/Th与Zr/Hf均为4个沉积区的最小值,绿泥石在该区最为富集,该区沉积物受太平洋入流水的影响强烈。     

长江与黄河黏土粒级沉积物地球化学特征及其物源指示意义

本文对长江与黄河口黏土粒级沉积物主微量元素的地球化学特征进行了研究。结果表明:长江相对富集Al、K、Fe、Ti等常量元素以及Cr、V、Li、Zn、Ni和Rb等微量元素,黄河以高Ca、Sr和Ba为特征;长江沉积物中稀土元素含量高于黄河沉积物,长江与黄河黏土粒级沉积物中稀土元素的分馏程度相同,均具有轻稀土元素富集、重稀土元素亏损的右倾的球粒陨石标准化配分模式,上陆壳标准化配分模式为中稀土元素富集,黄河沉积物的Ce负异常和Eu正异常程度较长江沉积物偏弱。长江沉积物中元素含量变化较大,而黄河沉积物中元素含量较为稳定。黏土粒级沉积物的稀土元素更接近其物源区,2μm的黏土粒级沉积物中的REE可以作为判识长江与黄河沉积物的地球化学指标。ΣREE、δCe可以作为长江、黄河入海沉积物的判别指标。长江与黄河黏土粒级沉积物的地球化学特征受源区岩石类型、化学风化、水动力分选等因素的控制。化学风化引起河流沉积物相对其源岩发生地球化学分异,水动力分选使矿物在不同粒级沉积物中富集,从而引起地球化学组成在不同粒级沉积物中的分异。     

麦哲伦海山群富钴结壳元素地球化学特征及赋存状态

为探究大洋富钴结壳的元素地球化学特征和赋存状态,以西太平洋麦哲伦海山群5个富钴结壳样品为研究对象,通过X射线衍射法、等离子体发射光谱法、等离子体质谱法及相态分析手段,分析了富钴结壳的矿物组成、主量元素和稀土元素含量。结果表明,富钴结壳样品主要结晶矿物为水羟锰矿,次要矿物包括石英、斜长石和钾长石,同时含有大量非晶态铁氧/氢氧化物。富钴结壳样品中Mn和Fe含量最高, Mn为16.87%～26.55%, Fe为14.34%～18.08%。富钴结壳明显富集稀土元素,其稀土总量为1 287～2 000μg/g,Ce含量为632～946μg/g,约占稀土总量的50%;轻稀土含量为1 037～1 604μg/g,重稀土含量为249～395μg/g,轻稀土元素明显高于重稀土元素。稀土元素配分模式呈现Ce正异常而Eu无异常,具有Ce富集特征。麦哲伦海山群富钴结壳是水成沉积成因,基本没有受到海底热液活动和成岩作用的影响。元素赋存状态与其矿物相密切相关, Na、K、Ca、Mg和Sr主要赋存于碳酸盐相, Mn、Ba、Co和Ni主要赋存于锰氧化物相, Fe、Al、P、Ti、Cu、Pb、V、Zn、Zr和REE主要...     

庙岛群岛西部海域表层沉积物常量和稀土元素的分布特征及其物源指示意义

通过对庙岛群岛西部海域表层沉积物常量、稀土元素的系统研究,探讨了表层沉积物元素地球化学特征、控制因素及其物质来源。结果表明,庙岛群岛西部海域表层沉积物常量元素以SiO₂和A1₂O₃为主,SiO₂含量随着沉积物粒径变粗逐渐增大,Al₂O₃含量随着沉积物粒径变细逐渐增大。稀土元素(Rare Earth Element,REE)呈现轻稀土元素(Light Rare Earth Element,LREE)富集、重稀土元素(Heavy Rare Earth Element,HREE)平坦以及中等程度的Eu负异常等特征,轻重稀土分异明显,稀土元素球粒陨石配分曲线与黄河沉积物类似。通过因子分析和相关性分析发现研究区沉积物的元素含量主要取决于陆源碎屑,海洋生物沉积和化学作用对沉积物元素含量有一定的影响,元素含量基本服从粒度控制规律。物源判别结果显示,庙岛群岛西部海域沉积物主要来源于黄河物质和辽河物质,并且从南到北辽河物质的混合比例逐渐升高,黄河物质的混合比例逐渐降低。     

东太平洋CC区西区表层沉积物黏土矿物和地球化学特征

本文以太平洋CC区西区12个表层沉积物样品作为研究对象,对其粒度、化学组分和矿物成分进行分析,讨论其沉积环境和物质来源。研究区地处深海,主要以深海黏土和硅钙质黏土为主,含有少量的硅质黏土、黏土质硅质软泥和黏土质钙质软泥。黏土矿物成分主要是蒙皂石和伊利石,含有部分的高岭石和绿泥石。黏土矿物组成表明,区内沉积物主要是陆源,由高空气流携带而来,南极底流和热液活动对其物源的来源有一定影响。沉积物地球化学特征也表明,物源以陆源为主,稀土元素分布曲线和北太平洋表层海水稀土曲线类似,且表现出强的Ce亏损,表明生物活动导致的生物沉降对表层沉积物也有一定的影响。     

长江口外表层沉积物黏土矿物分布特征

依据对长江口外表层沉积物187个站位沉积物样品的黏土矿物含量分析,研究了长江口外表层沉积物黏土矿物的组合特征和分布规律.长江口外表层沉积物伊利石为优势矿物,平均含量为60.3％;次之为蒙脱石,平均为14.9％;高岭石平均含量13.5％,绿泥石平均含量为12.3％.黏土矿物的组合类型以伊利石—蒙脱石—高岭石—绿泥石型为主...     

九州-帕劳海脊南段铁锰结壳物质组成特征及成因机制

铁锰结壳(又称富钴结壳、多金属结壳)富含Co、Cu、Mn、Ni、Ti、V、REE、Y和Zn等人类日常生活和高新技术产业亟需的关键金属,是一种重要的战略性矿产资源。本文对九州-帕劳海脊南段水深1 900～2 600 m处获得的9个站位铁锰结壳样品进行了矿物学和地球化学研究,分析了铁锰结壳的矿物组成、主微量元素和稀土元素含量,并进一步探讨了铁锰结壳的成因类型。结果表明,研究区铁锰结壳的矿物组成以水羟锰矿为主,同时含有大量非晶态铁氧/氢氧化物;Mn、Fe、Co、Ni、Cu平均含量分别为16.15%、15.38%、0.32%、0.33%、0.10%;CaO/P₂O₅均值为5.93,表明九州-帕劳海脊南段铁锰结壳样品均未发生磷酸盐化作用;铁锰结壳明显富集稀土元素(含Y,REYs),平均含量为1 194μg/g,轻稀土显著富集,稀土元素经后太古代澳大利亚页岩(PAAS)标准化后配分模式整体相对平坦,呈现Ce正异常而Eu无异常,与海水呈现镜像关系,说明铁锰结壳稀土元素主要来源于海水。铁锰结壳的矿物组成和元素判别图均表明九州-帕劳海脊南段铁锰结壳属于水成型,...     

印度洋钙质软泥和硅质软泥稀土元素组成和富集机制

本文针对采自印度洋深海中最常见的两类生物成因沉积物——钙质软泥和硅质软泥,开展了全岩样和不同粒级组分中常微量元素、稀土元素和Y（REY）含量的系统分析,探讨了两类沉积物中REY的组成特征、物质来源和富集机制。研究表明,钙质软泥以富含CaO和Sr为主要特征,硅质软泥则富集SiO₂、Al₂O₃、Fe₂O₃等。钙质软泥中∑REY平均含量为40.56×10-6,轻稀土元素（LREE）略有富集,REY有向细粒沉积物中富集的特征,PAAS标准化后全岩样和不同粒级组分均表现为Ce负异常、Eu和Y正异常;REY以自生来源为主,继承了海水的组成特征,同时也受到了热液流体物质和洋底玄武岩风化产物的影响。硅质软泥中∑REY的含量为248.54×10-6,LREE相对富集,REY在4φ以细的沉积物中富集;研究站位沉积物中∑REY含量处于边界品位附近,但在细粒级沉积物中重稀土元素（HREY）含量则达到了工业品位;该类沉积物细粒组分中REY主要来自陆源或火山碎屑组分中黏土矿物和铁锰氧化物吸附作用,粗粒组分中REY来源则主要与生物作用相关;硅质软泥中REY的富集与沉积物中磷灰石等矿物相关,部分不同来源的REY可能是在沉积之后的成岩过程中再次分配向磷灰石、钙十字沸石等矿物中富集。     

长江口外海域表层沉积物稀土元素的含量分布与物质来源分析

对长江口外海域187个表层沉积物样品稀土元素的电感耦合等离子体质谱法分析,研究了稀土总量分布特征及与Fe2 O3 TiO2、Cr、Co等元素含量和沉积物粒径的相关性,对长江口外海域沉积物物质来源进行了探讨.结果表明,长江口外海域沉积物稀土元素总量(CREE)平均含量为186.5 μg/g,最大值为307.2 μg/g,最小值为126.7μg/g,标准差系数为0.15,反映不同站位CREE差异较小;稀土富集与重矿物有密切关系;稀土元素的球粒陨石配分模式均呈现Eu负异常,模式具负斜率,表明表层沉积物物质主要来源于大陆地壳.相关分析表明,CREE与CFe203、CTiO2、CCr和CCo有较为明显的正相关关系,其中CREE与CTiO2的线性相关较好(r=0.90).从稀土元素地球化学特征的区域变化来看,长江口外海域中北部沉积物主要来源于黄河物质;西部沉积物主要来源于长江及浙江沿岸物质输入,局部有黄河物质存在;中部区域沉积物主要与长江及黄河物质东南、西南方向扩散有关;南部区域主要为长江物质输入.     

长江口外表层沉积物黏土矿物分布特征（英文）

依据对长江口外表层沉积物187个站位沉积物样品的黏土矿物含量分析,研究了长江口外表层沉积物黏土矿物的组合特征和分布规律。长江口外表层沉积物伊利石为优势矿物,平均含量为60.3%;次之为蒙脱石,平均为14.9%;高龄石平均含量13.5%,绿泥石平均含量为12.3%。黏土矿物的组合类型以伊利石-蒙脱石-高岭石-绿泥石型为主,伊利石-高岭石-绿泥石-蒙脱石型次之;长江口外表层沉积物黏土矿物主要为陆源成因,物质主要来源于黄河和长江的供给。Q型聚类分析显示,现代黄河物质及老黄河物质主要沉积于研究区东北部北纬29°30′以北地区,长江物质主要在研究区西部及中部区域沉积。     

南黄海表层沉积物黏土矿物分布及物源

通过对南黄海表层沉积物295个站位的黏土矿物含量分析,研究了南黄海表层沉积物黏土矿物的组合特征、分布规律及与物质来源的关系.南黄海表层沉积物中伊利石含量最高,蒙脱石和高岭石含量次之,绿泥石含量最低;黏土矿物的组合类型以伊利石-蒙脱石-高岭石-绿泥石型为主,伊利石-高岭石-蒙脱石-绿泥石型次之;南黄海表层沉积物黏土矿物主...     

马来半岛彭亨河和吉兰丹河沉积物稀土元素特征及其物源示踪

通过对马来半岛东部彭亨河28个站位和吉兰丹河22个站位表层沉积物进行稀土元素（REE）测试,对比分析了稀土元素的组成特征和分布规律,探讨了稀土元素组成的控制因素和物源示踪意义。结果表明,彭亨河沉积物稀土元素含量介于24.88～304.29 μg/g之间,平均含量为165.22 μg/g,吉兰丹河沉积物中稀土元素含量介于126.02～281.40 μg/g之间,平均值为181.15 μg/g。彭亨河大部分沉积物上陆壳(UCC)标准化模式为重稀土相对轻稀土富集,吉兰丹河沉积物轻重稀土无明显分异。沉积物源岩和矿物组成对两条河流的REE组成起到了重要的控制作用,化学风化对彭亨河REE组成的影响大于吉兰丹河,而彭亨河沉积物粒度组成显著差异也导致了其REE含量变化范围更大。δEu_UCC-(Gd/Yb)_UCC关系图中彭亨河和吉兰丹河沉积物分区明显,表明其可作为定性判别两条河流来源的有效指标,并可用于海区沉积物来源的示踪和定量识别。     

南海表层沉积物中Ba/Cu比值与海底扩张关系

对南海海底扩张区44个不同类型的表层沉积物中Ba、Cu含量变化及其与粘土、火山碎屑矿物之间关系进行了探讨及对沉积物Ba/Cu比值等值线平面分布趋势与海底扩张轴和转换断层的相关性进行了详细的分析,并计算了南海海底扩张区沉积物中Fe、Mn、Cu、Co、Ni、Pb和Al的沉积通量,将计算结果与劳海盆(Law Basin)等海隆沉积物中这些元素的沉积通量相比较。分析对比结果表明,南海海底扩张区沉积物中Ba、Cu含量与火山矿物密切相关,沉积物Ba/Cu等值线分布趋向与海底扩张轴和转换断层走向相吻合,从而表明南海海底扩张区沉积物中Ba、Cu等金属元素的分布与富集主要受海底扩张、海底断裂及由此而产生的海底火山活动所控制,沉积物的Ba/Cu比值可考虑作为研究南海海底扩张和海底火山活动的一个重要地球化学标志。     

长江河口及邻近海域表层沉积物中铁溶解和磷释放活性的动力学表征

运用溶解动力学实验及活性连续体模型表征了长江河口至东海邻近海域表层沉积物中铁(Fe)和磷(P)的活性。通过动力学数据拟合得到了活性组分的理论含量m₀和表观速率常数k。结果表明,Fe(Ⅱ)普遍存在于表层沉积物中,这应是高活性有机络合态Fe(Ⅲ)絮凝/沉淀到沉积物中后快速还原的结果。沉积物中黏土及总有机碳（TOC）含量对Fe(Ⅱ)的m₀及其k值起重要控制作用。从长江河口至邻近海域沉积物中Fe(Ⅱ)均以FeCO₃形态为主,FeCO₃的溶解及与之相结合磷(主要为交换态P和自生P)的释放导致Fe(Ⅱ)和P具有相似的溶解动力学特征。与吸附于Fe(Ⅱ)矿物相的P相比,与Fe(Ⅱ)矿物相共沉淀的P的m₀较高,但k较低。与TOC含量较低的粗粒沉积物中的Fe(Ⅲ)相比,TOC含量较高的细粒沉积物中Fe(Ⅲ)的m₀值较小,但k值较大。以上特征是Fe不同的氧化还原过程导致的。Fe(Ⅲ)氧化物的含量(m₀)和活性(k)总体上控制着与之相结合P的含量(m₀)及溶解活性(k)。虽然传统活性Fe形态分析未能揭示出长江河口沉积物中活性Fe的富集作用,但溶解动力学表征结果表明,Fe的絮凝/沉淀导致河口沉积物中活性Fe的明显富集,且该过程主要发生在盐度明显增加的低盐度河口区。     

中印度洋洋盆GC11岩心富稀土深海沉积的元素地球化学特征

对中印度洋洋盆的沉积GC11岩心开展了主量元素、微量元素和稀土元素分析研究,根据主微量元素相关性特征、稀土元素富集程度以及澳大利亚后太古代平均页岩归一化模式特征,初步探讨了GC11岩心的沉积地球化学特征,以及影响稀土元素富集的可能因素。研究表明,GC11岩心稀土元素总量在400.64×10?6～742.74×10?6,平均值为658.41×10?6,略低于邻近海域的GC02岩心,与沃顿海盆DSDP213岩心中含沸石型深海粘土层位中的稀土元素含量相当。δCe负异常明显,(La/Yb)_N为0.42,显示重稀土相对富集的特点。稀土元素与P₂O₅呈显著正相关性,CaO/P₂O₅的平均值为2.3,表明生物钙磷灰石可能是稀土元素的主要载体矿物,而铁锰水合物可能对富集稀土元素有一定的促进作用,但影响不大;GC11岩心中δCe负异常程度远低于GC02岩心,略低于DSDP213岩心,中稀土富集特征与GC02和DSDP213岩心基本一致。不同程度陆源物质的混入可能是导致以上不同岩心中稀土元素富集程度和分馏特征的主要原因。     

中太平洋深海沉积物中元素组合特征及地质意义

深海沉积物中稀土(REY,包括Y)是继多金属结核、富钴结壳和热液硫化物之后又一有潜力的深海矿产资源。对中太平洋46个富稀土的沉积物样品(∑REY=(730~1 596)×10-6)和53个相对贫稀土的沉积物样品(∑REY=(324~487)×10-6)进行主微量和稀土地球化学分析,利用聚类分析和因子分析法,对元素组合特征进行了分析,划分元素组合和4个主因子。综合特征表明,2类沉积物REY的富集均与磷酸盐有关,REY含量高低取决于磷酸盐含量,但沉积物的形成具有多源多期的特点,富REY沉积物中铝硅酸岩(黏土矿物和沸石)对沉积物中磷酸盐富集REY的过程具有重要的促进作用,而在贫REY沉积物中铝硅酸岩对REY的富集意义不明显。     

中太平洋(CC区)海底沉积物中稀土元素的测试及其分布模式研究

本文研究了中太平洋(CC区)海底沉积物中稀土元素的测试方法。样品经碱熔生成氢氧化物沉淀分离后溶于盐酸介质,再经阳离子交换树脂分离富集15个稀土元素;并根据淋洗稀土元素溶液中所残存的杂质元素量,在人工合成稀土标准溶液中加入适量杂质元素进行补偿,用感耦等离子体直读光谱仪测试沉积物中稀土元素,取得满意结果。采用本文方法分析了中太平洋(CC区)不同类型沉积物中的稀土元素,并对其分布模式进行了研究。