西太平洋Kocebu海山铁锰结壳稀土元素地球化学特征

西太平洋麦哲伦海山区是全球重要的铁锰结壳资源分布区,具有丰富的稀土元素资源潜力。本文对采自麦哲伦海山区Kocebu海山的11个铁锰结壳表层样（＜1 mm）进行稀土元素地球化学研究,探讨其含量特征、成因和影响稀土元素富集的环境因素。结果表明：Kocebu海山铁锰结壳表层样品ΣREY（Rare earth elements and yttrium）平均含量为1 366 mg/kg,低于前人在麦哲伦海山区其他海山以及邻近的马尔库斯–威克海山区的分析结果;样品轻稀土富集和Ce正异常（平均值为1.45）特征以及稀土元素成因图解、配分曲线和分配系数曲线等均表明该海山结壳属于水成成因;海水中稀土元素含量和溶解氧含量是控制结壳生长的关键环境参数,二者在Kocebu海山所在海区的浅水环境中含量较低;结壳ΣREY含量偏低与采样点水深较浅导致的海水稀土元素含量和溶解氧含量较低密切相关,受碎屑矿物的稀释作用影响较小。在开展铁锰结壳地球化学特征研究和资源勘探评价时应充分考虑采样水深的分布范围,局部水深样品的分析结果可能导致研究结果出现较大偏差。     

西太平洋麦哲伦海山铁锰结壳生物地层、生长年代及沉积环境

通过对西太平洋麦哲伦海山M11,M2-1铁锰结壳样品超微化石的分析,在Ⅱ＋Ⅲ层结壳层中发现了中新世以来的超微化石种类H．carteri,C．leptoporus和G．oceanica。据此,把Ⅱ＋Ⅲ层结壳归属于第3个形成期中新世一更新世发育的结壳,相当于Halbach等人提出的年青世代层。Ⅰ层内钙质超微化石的缺失可能与白垩纪末期碳酸盐补偿深度的骤然变化有关。冷的、富氧的南极底层水不仅为结壳的形成提供了良好的氧化环境,而且造成了广阔的区域性的沉积间断,从而为结壳提供了生长场所。     

中太平洋铁锰结壳元素间的关系及其对结壳成因的意义

海洋铁锰氧化物作为潜在的海洋资源在过去20年中得到了很大的重视，因为它们富集Co、Cu、Ni、Mn和Pt．在海洋环境中，Fe～Mn．氧化物可分成3种沉积类型：成岩成因型、水成成因型和热液成因型（Halbach，1986）．这些类型当中，水成成因的结完在中太平洋海山中为最重要的沉积物．最近的研究表明Fe－Mn氧化物不仅是重要的矿物资源，而且还是潜在的古海洋记录（McMurtfy等，1994）。最近水成成因结壳测年方法的提高使Fe－Mn结壳中的古海洋记录与大范围的地质事件联系起来成为可能（McMurtry，1994）．进而，Fe－Mn结亮一般的生长速率（…     

中太平洋铁锰结壳碘分布及磷酸盐化对其影响

In the present paper, iodine(I), iron(Fe), manganese(Mn), cobalt(Co), phosphorus(P) and calcium(Ca)contents in three ferromanganese crusts from the Pacific Ocean are measured by spectrophotometric method and inductively coupled plasma atomic emission spectrometers(ICP-AES) to investigate the contents and distribution of iodine in ferromanganese crusts. The results show that iodine contents in three crusts vary between 27.1 and 836 mg/kg, with an average of 172 mg/kg, and the profile of iodine in the three crusts all exhibits a two-stage distribution zone: a young non-phosphatized zone and an old phosphatized zone that is rich in I, P and Ca. The iodine content ratios of old to young zone in MP5D44, CXD62–1 and CXD08–1 are 2.3, 3.4 and 13.7, respectively.The boundary depths of two-stage zone in MP5D44, CXD62–1 and CXD08–1 locate at 4.0 cm, 2.5 cm and 3.75 cm,respectively, and the time of iodine mutation in three crusts ranges from 17–37 Ma derived from 129 I dating and Co empirical formula, which is consistent with the times of Cenozoic phosphatization events. The present study shows that the intensity of phosphatization is the main responsible for the distribution pattern of iodine in the crusts on the basis of the correlation analysis. Consequently, iodine is a sensitive indicator for phosphatization.     

西太平洋卡罗琳洋脊CM4海山铁锰结壳矿物学和地球化学特征

2017年8月中国科学院海洋研究所在西太平洋低纬度海区的卡罗琳洋脊CM4海山开展了多学科综合调查,发现该海山山体表面分布着大量的铁锰结壳。本文对该海山的5个铁锰结壳样品进行了矿物学和地球化学研究,利用X射线衍射(XRD)、电感耦合等离子光谱及质谱(ICP-OES、ICP-MS)等测试技术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,该海山铁锰结壳的矿物组成以水羟锰矿为主,含有少量钡镁锰矿、水钠锰矿、针铁矿、纤铁矿、石英和方解石。该海山铁锰结壳的Mn、Fe、Co、Ni、Cu元素平均含量分别为24.24%、15.14%、0.16%、0.34%、0.01%。与全球各大洋海山区铁锰结壳相比,该海山样品的Cu含量很低。该海山铁锰结壳的稀土元素(REY)含量相对偏低,总体为轻稀土(LREE)富集;稀土(REY)配分模式显示相对平坦的特征,呈明显的Ce正异常,轻微的Y负异常和Ho正异常。样品的矿物组成、元素比值、元素组合等都表明该海山铁锰结壳属于水成成因,未受明显的成岩作用影响。     

东菲律宾海深水铁锰结壳发育站位沉积物的粒度及黏土矿物学特征

大洋铁锰结壳是潜在的重要海洋资源,多年来世界各国对此已作了大量调查.传统意义上的铁锰结壳均分布于3000m水深以浅的海山基岩上.中国科学院海洋研究所在对东菲律宾海的地质调查中采集到大量褐黑色深水铁锰结壳.在300多个站位的取样中,在44个站位采集到结壳样品,可见结壳在研究区的分布较为广泛.该结壳发育于4000~5000m水深的致密至半固结沉积物的表层,厚度一般为2~3cm,最厚可达7cm.结壳为板(层)状.     

南海东部管事海山铁锰结壳的矿物组成和地球化学特征

对于开阔大洋海山结壳的矿物组成和地球化学特征研究已经比较深入,但对边缘海海山铁锰结壳的研究却较少。以在南海东部管事海山上采集的两块铁锰结壳为研究材料,对其进行了X射线衍射、扫描电镜及电子探针微区的分析,结果显示结壳矿物以水羟锰矿为主,含有少量针铁矿,碎屑矿物主要是石英和长石。结壳的显微结构呈现条带状分布,有10~15μm长的空隙和0.5μm直径大小的孔洞。相对于大洋结壳,结壳的Mn含量较高,与马尼拉海沟附近火山喷发物质有关,但Cu、Co和Ni含量更低,可能与边缘海沉积速率高或有机络合物吸附有关。矿物组成及元素比值表明结壳主要是水成的,但未发生明显磷酸盐化作用。元素比值和相关性表明,Mn主要来源于南海扩张停止后火山喷发、玄武岩风化形成溶解Mn;Fe与Si元素均来自火山碎屑、生源物质和陆源物质,还受到管状蠕虫吸附的影响。南海管事海山结壳是在富氧环境中上升流作用下选择性吸附水体中溶解化学元素缓慢沉积而成。结壳中元素含量随时间变化趋势反映了南海的古环境变化。     

中太平洋铁锰结壳铅同位素研究

已有研究表明大洋中溶解的铅(Pb)来源于陆源物质，但是，对Pb进入大洋的途径争议很大。为此分析了取自中太平洋两块铁锰结壳样品的Pb同位素组成，获得了整个新生代的中太平洋Pb同位素演化历史。结果表明这两块结壳的Pb同位素随时间的演化曲线与中北太平洋沉积物岩心LL44-GPC3中风成碎屑的Pb同位素演化曲线相似。证实该区深水中的天然溶解铅主要来自风成粉尘，并且50Ma之前中太平洋中溶解Pb同位素组成主要取决于源自美洲的风成粉尘的输入，40Ma之后主要取决于源自亚洲的风成粉尘的输入。     

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1900～2600 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1194 μg/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,未受明显的成岩作用影响。     

九州-帕劳海脊13°20′N海山铁锰结壳生长过程中Si、Al、Ca的含量变化及对碎屑物质供给的指示

作为深海铁锰结壳的重要组成部分,碎屑物质类型多样,不仅影响关键金属富集成矿,而且还可以指示结壳形成过程中的古海洋环境和重大地质历史事件。本文对九州-帕劳海脊13°20′N海山铁锰结壳样品进行了扫描电镜和激光剥蚀微区分析,并结合前期研究工作,发现大颗粒的碎屑物质主要由亚洲大陆风尘来源的石英、长石或两者的聚集体,以及主要分布在结壳外层的有孔虫壳体所组成,而细颗粒的碎屑物质包括陆源风尘沉降和周边岛弧物质风化搬运共同带入的黏土矿物,以及各种形态的生物体及其残片。结壳形成的早期其碎屑物质的供给量处于高峰阶段,晚期则降低到谷底,该趋势与Si、Al在结壳各层位中的含量分布特征一致,且可能有相当数量的细颗粒生物硅进入了铁锰氧化物纹层。结壳内早期被动增生的钙质生物体在中后期会遭受破碎和溶解,但其中的Ca并没有完全从结壳内迁移出去,而是大量被铁锰氧化物所吸附。结壳中的Ca主要赋存在细颗粒碎屑物质中,使得Ca在各层位全样样品和铁锰氧化物微区纹层中的含量极为相近,这与Si、Al的特征完全不同。研究区结壳样品属于典型开阔大洋海山型结壳,但因为受亚洲大陆风尘物质和硅藻供给的影响,其内部关键金属的富集在一定程度上受...     

Classification of seamount morphology and its evaluating significance of ferromanganese crust in the central Pacific Ocean

1 IntroductionCobalt-richcrust, alsoknownasferrom anganesecrustormanganesecrust, isdefined astheferroman-ganesedepositiondistributingontheseamountandoc-curringinlayer,crustandgravelornoduleinpart.Itisrich inthemetalofhigh economicvalue(cobalt,nick-el,plat…     

西太平洋富钴结壳中钙质超微化石和分子化石研究

本文对西太平洋麦哲伦海山CM3D06富钴结壳进行了钙质超微化石生物地层学研究,发现结壳中有代表白垩纪(晚期)、古新世(晚期)、始新世(早、中、晚期)、中新世(中期)、上新世(晚期)和更新世等各时代的标准钙质超微化石,表明结壳的形成始于白垩纪(晚期);在富钴结壳中检出正构烷烃、类异戊二烯烃、甾烷类等众多分子化石,分子化石组合特征指数、主峰碳、ΣC-23/C+24、CPI、Pr/Ph、Pr/nC17、Ph/nC18和nC31/nC17显示有机质生物母源主要为海洋浮游植物、浮游动物和底栖非光合作用的菌类,而甾烷类的C29、C28和C27含量分布的变化则说明生物种群具有快速演变的特征。此外,还探讨了CM3D06结壳中Pr/Ph和有机碳同位素组成变化与结壳生长过程中的海洋环境演化的关联程度。     

北太平洋西部和印度洋东部及其邻近海域表层水体中137Cs的分布

对北太平洋西部海域、苏禄海及印尼海、中国南海、印度洋东部海域、孟加拉湾及安达曼海等表层水体中放射性核素137Cs的活度进行了测定。结果表明,上述海域表层水体中137Cs活度显示了较大的变化范围,最低值出现在南极附近的南大洋(1.1Bqm-3),较高的活度值则出现在北太平洋西部海域及中国南海(3Bqm-3)。在所研究水域范围内,137Cs活度的纬度分布特征并没有完全有效地反映出137Cs的全球理论大气沉降趋势及其纬度效应。综合本研究及Miyake等人(1988)的测定结果,我们计算出137Cs自表层海水中的析出速率在苏禄海及印尼海约为0.016/a,在孟加拉湾及安达曼海约为0.033/a,在中国南海约为0.029/a,这一结果明显低于西北太平洋日本沿海表层水体中137Cs的析出速率。这可能是因为在这些海域,横向及纵向的水体混合过程相对都较慢,而且颗粒物对137Cs的吸附析出过程也比较弱所致。     

Geochemical characteristics and geological implication of ferromanganese crust from CM6 Seamount of the Caroline Ridge in the Western Pacific

Ferromanganese crusts (Fe-Mn crusts) grow very slow and can be treated as condensed stratigraphic sections recording paleo-oceanographic environmental informati...     

Geochemical variation in ferromanganese nodules and associated sediments from the Pacific Ocean

The major and minor element compositions of a suite of abyssal sea-floor ferromanganese nodules and associated sediments from the eastern central Pacific have been used to examine inter-element relationships and the mineralogy of the nodules, the relationship between the composition of nodules and their associated sediments and regional variations in composition with respect to likely modes of formation of such deposits. Apart from Mn and Fe, significant proportions of the total Ti, Ca, Mg, K, Ba, Sr, Th and Y and almost all the P, As, Ce, Co, Cu, Mo, Ni, Pb, Zn and Zr are present in the oxide fractions of the nodules. The Mg, Ba, Cu, Mo, Ni and Zn contents are significantly correlated with the Mn content, while Ti, P, As, Pb, Sr, Y and Zr are similarly correlated with the total Fe content.Nodules from the northeastern tropical Pacific have Mn/Fe ratios higher than those in the oxide fractions of their associated sediments, todorokite as the principal Mn phase and relatively high concentrations of minor elements associated with Mn. Nodules from the south central Pacific have Mn/Fe ratios similar to those in the oxide fractions of the associated sediments, δ-MnO₂ as the only Mn-phase, and relatively high concentrations of minor elements associated with Fe. There appears to be a smooth gradation in composition in the tropical Pacific between these two end members.The regional compositional variation is interpreted as a reflection of different sources of metals for, and different growth mechanisms of, sea-floor nodules. The oxide precipitate from sea water consists of δ-MnO₂, has a relatively low Mn/Fe ratio and minor element contents related to the total Fe and Mn(δ-MnO₂) content. The oxide precipitate forming in areas of very low sedimentation as a result of diagenetic remobilisation in the surface sediment consists of todorokite, and has a high Mn/Fe ratio and enhanced metal content in the Mn-(todorokite)phase. Available information on the morphology and compositional variation of individual nodules from the tropical Pacific corroborates these contrasting metal sources and suggests that they can be resolved on the scale of an individual oxide concretion.     

中太平洋富钴结壳Co元素地球化学特征

对在中太平洋研究区5座海山调查时获取的38个富钴结壳样品中主要金属元素的含量进行了化学分析,探讨了不同海山富钴结壳中Co元素含量的变化规律及结壳中元素间的相关关系,结果表明:(1)5座海山富钴结壳中的各主要金属元素含量相近,38个富钴结壳样品中Co元素的平均含量为0.67%,具有一定的开发前景。(2)不同海山富钴结壳中Co元素含量有一定变化,其变化与富钴结壳的类型、海水水深、地形地貌以及成矿作用等有密切的关系。Co元素在板状结壳中的含量为最高,在钴结核中的含量次之,而在砾状结壳中的含量为最低;富钴结壳中Co元素含量与海水水深呈负相关,浅水区富钴结壳中Co元素的含量明显高于深水区;海山地形地貌对Co元素的含量及富钴结壳的发育有一定影响,海山的椭圆状分支、支脉及边缘部分,Co元素的含量相对较高,富钴结壳发育得较好;Co元素富集成矿作用还主要受锰、铁水成成矿作用的控制。(3)富钴结壳中金属元素之间存在不同程度的相关性。Mn元素分别与Co、Ni、Cu、Zn、Mg、Na、Ba、Ti等元素呈强烈的正相关,而分别与Al、Si、Ca、P、Fe、Sr等元素呈负相关;Co元素分别与Cu、Al、P、Ca等元素呈负相关;Ca元素与P元素呈强烈正相关。     

西太平洋新不列颠海沟表层沉积物的地球化学特征及其物源指示

海沟通常拥有全球最深的区域——深渊,由于地理位置、地形地貌和气候等差异,海沟沉积物可能有不同的物质来源。因此,为进一步了解海沟深渊区的物质组成与来源,选取近陆的新不列颠海沟作为研究对象,通过分析其海底表层沉积物的地球化学特征,追踪新不列颠海沟不同水深与区域的沉积物来源。研究发现不论位于半深海、深海,乃至深渊区域,新不列颠“八字型”海沟的表层沉积物主要来自于周边岛屿的火山物质,但“八字型”海沟的西支和东支有差异,西支主要为新不列颠岛东部Rabaul火山和北部火山群及所罗门群岛的火山物质,其中在西支的最北站位新不列颠岛北部火山物质的比例最高。与西支相比,东支还受到了更多来源于TLTF(Tabar、Lihir、Tanga和Feni火山)火山链物质的影响,海沟东西支物源的差异与该地区复杂的洋流密切相关。此外,西支海沟轴部(最底端)站位更多来源于岛屿河流沉积物,受火山物质影响相对较小。     

Ophiuroid fauna of cobalt-rich crust seamounts in the Northwest Pacific Ocean

Seamounts are vulnerable ecosystems in the deep sea and can be heavily impacted by human activities, such as bottom fishing and deep-sea mining. The species composition and distribution patterns of benthic fauna is key information for the designation of marine protected areas and environmental management plans. Three contracts for cobalt-rich crust exploration have been granted to China, Japan and Korea in the Northwest Pacific Ocean by the International Seabed Authority. However, our knowledge ...     

Sedimentary characteristics and the implications of cobalt-rich crusts resources at Caiwei Guyot in the Western Pacific Ocean

Abstract

Cobalt-rich crust has attracted increased attention due to their economic value. Studies have indicated that seamounts in the Western Pacific Ocean are rich in cobalt-rich crust resources. The Caiwei Guyot in Western Pacific Ocean is one of the cobalt-rich crust exploration areas contracted between China and the International Seabed Authority. A large volume of research has been conducted to elucidate the tectonic evolution, basement type, sediment type, gravity and magnetic anomaly characteristics, and geochemical characteristics of shallow surface sediments at Caiwei Guyot. However, a research gap exists on the sedimentary strata below the pelagic deposits and above the volcanic basement of the Caiwei Guyot. This paper summarizes that two main types of sediments existing on the top of Caiwei Guyot. The deposition thickness on the top of Caiwei Guyot is characterized by three sedimentary centers and exposed periphery. Pelagic sediments are difficult to form at the northeastern portion and edge area of Caiwei Guyot due to the strong bottom current environment, which makes these areas suitable for crust growth. This paper delineated three cobalt-rich crust prospective areas at the Caiwei Guyot with of significant implications for exploration and mining-lease-block selections at Caiwei Guyot.     

西太平洋深海沉积物孔隙水稀土元素地球化学特征及意义

为探索深海孔隙水中稀土元素的生物地球化学循环过程,对太平洋菲律宾海九州-帕劳海脊东、西两侧的两个钻孔沉积物进行了高精度的孔隙水采样工作,分析了主、微量元素和稀土元素的地球化学特征,并对稀土元素的浓度、配分模式以及分馏特征进行了详细的讨论。结果表明：这两个钻孔沉积物均处于氧化环境,表现出海水-沉积物界面和浅层孔隙水（2.5～20 cm）中相对富集轻稀土和中稀土,而中层（25～60 cm）和深层沉积物（＞65 cm）孔隙水中则相对富集重稀土元素的特征。初步推断有机质和锰（氢）氧化物的分解和吸附作用是造成孔隙水中稀土元素分馏的主要因素。相比于九州-帕劳海脊的东、西两侧海域,孔隙水中的稀土元素浓度和分馏程度存在一定的差异,周围环境中的矿物组成和锰（氢）氧化物等是其主要的控制因素,但是研究区域深海孔隙流体并不能为海洋贡献稀土元素。