太平洋富钴结壳中碲元素的地球化学特征及其富集机制探讨

文章通过对采自太平洋海域不同海山上68个结壳样品中Te元素地球化学特征的研究,探讨了富钴结壳中控制Te元素富集的古海洋氧化还原环境及其富集机制。分析表明,太平洋海域中大多数结壳的w(Te)变化于13.4×10-6~115.8×10-6,平均50×10-6,是海水w(Te)的109倍;结壳中w(Te)与Mn/Fe比值呈正相关,相关系数为0.51;与Fe呈负相关,相关系数为-0.61,显示结壳中Te与Co有类似的地球化学特征。古海水氧化还原环境的改变是控制结壳中Te元素含量变化的重要因素;能反映古海水氧化还原环境的Ce异常与结壳中Te含量基本呈同步变化趋势,Te含量具有随古海水氧化程度减弱而降低的特征。结壳中Te元素的富集主要受控于其内的Mn/Fe比值。Te元素的富集机制除被海水中带微弱正电荷的FeOOH胶体以库伦静电吸附外,还可能与δ-MnO2表面上以一种表面络合物方式的富集机制有关。Te进入结壳的存在形式及其在不同古海洋环境中的富集机制还有待进一步研究和探讨。     

云南金平地区Au、Cu、Pb、Zn、Ag成矿元素时空分布特征及找矿预测

云南金平地区是哀牢山南段重要的Au、Cu多金属矿集区,而Au、Cu为该区主成矿元素的论断和依据缺乏,Au、Cu等成矿元素时空富集配分规律、约束机制尚无论断,该区找矿方向及靶区需进一步明确。本文通过开展1:5万金平县幅水系沉积物测量工作,统计分析全区及各主要地质单元元素含量平均值（X）和相对富集系数（K）等,结合金平地区的地球化学参数特征和元素间组合关系、元素异常与成矿相关性,确定了 Au、Cu、Pb、Zn、Ag为金平地区主成矿元素。通过分析元素地球化学时空分布富集规律,可知金平地区元素地球化学富集配分受时间、空间限制,该地区Au、Cu、Pb、Zn、Ag主成矿元素富集峰期为两个阶段（300～400 Ma、470～485 Ma）,进而确定了奥陶系、志留系、泥盆系、石炭系、二叠系为该地区最具找矿潜力的时代及地层。通过系统研究元素异常与构造、岩浆和成矿的关系,发现区内三家河断裂、马过河断裂、甜竹山断裂对元素富集有明显的影响和控制作用,金平地区元素异常与成矿具有密切相关性。结合金平地区成矿规律和控矿因素等,圈定了12处综合异常,划定了2个找矿预测区,对2个找矿预测区进行找矿潜力分析,指明了找矿方向,提出了进一步工作建议。     

西太平洋某区水下海山上的富钴结壳

通过对西太平洋某区水下海山上富钴结壳的类型、物质组分、主要成矿元素地球化学特征及其在空间分布规律的首次初步研究,阐述古地质、古地球化学、古海洋环境对富钴结壳形成富集的影响,对进一步开展工作和找矿勘探有重要指导意义。     

太平洋富钴结壳中碲元素的地球化学特征及其富集机制探讨

文章通过对采自太平洋海域不同海山上68个结壳样品中Te元素地球化学特征的研究,探讨了富钴结壳中控制Te元素富集的古海洋氧化还原环境及其富集机制。分析表明,太平洋海域中大多数结壳的w（Te）变化于13.4×10^-6~115.8×10^-6,平均50×10^-6,是海水w（Te）的10⁹倍;结壳中w（Te）与Mn/Fe比值呈正相关,相关系数为0.51;与Fe呈负相关,相关系数为-0.61,显示结壳中Te与Co有类似的地球化学特征。古海水氧化还原环境的改变是控制结壳中Te元素含量变化的重要因素;能反映古海水氧化还原环境的Ce异常与结壳中Te含量基本呈同步变化趋势,Te含量具有随古海水氧化程度减弱而降低的特征。结壳中Te元素的富集主要受控于其内的Mn/Fe比值。Te元素的富集机制除被海水中带微弱正电荷的FeOOH胶体以库伦静电吸附外,还可能与δ-MnO₂表面上以一种表面络合物方式的富集机制有关。Te进入结壳的存在形式及其在不同古海洋环境中的富集机制还有待进一步研究和探讨。     

大洋铁锰结壳不同赋存状态Sr的同位素组成特征

<正>广泛产出于大洋海山的铁锰结壳富含Co、Ce、Pt等多种金属元素,是一种潜在的战略资源(Hein et al.,2013)。铁锰结壳具有典型的层状构造,最常见的为水成成因,也有热液成因及水成–热液混合成因等类型(Halbach and Puteanus,1984;Hein,2008;Hein and Koschinsky,2013)。水成铁锰结壳生长速率缓慢(10mm/Ma),在其形成过程中从海水中不断吸收Co、Ni等多种金属元素,因此铁锰结壳不仅能够记录自身成矿机制与成矿物质来源的信息,而且能够记录其生长历史中的海洋化学、大洋环流、古气候等演化信息     

厚结壳的形成条件及控制因素分析

当前对于大洋厚结壳的研究较少,而厚结壳是未来开发利用的重点,同时它记录的地质历史长,控制和影响结壳生长发育的各种因素必然能在厚结壳上充分体现出来。因此,开展厚结壳的形成条件及控制因素的研究,具有重要的理论与现实意义。文章利用GIS空间分析技术与地质统计方法,对厚结壳的定义、结壳厚度与水深、结壳厚度与基岩、结壳生长与构造活动、结壳厚度与沉积速率、结壳厚度与经纬度、结壳厚度与主成矿元素之间的关系进行了分析,结果表明,结壳的厚度变化受控于水深、基岩、构造活动、沉积速率、经纬度等因素,同时结壳厚度与主成矿元素之间存在明显的相关性。     

桂西大新-钦甲地区辉绿岩脉地球化学与锆石U-Pb同位素年代学及对碳硅泥岩型铀矿床成因的启示

碳硅泥岩型铀矿床是我国铀矿地质工作者建立的铀矿床类型,是我国四大铀矿工业类型之一。桂西地区是我国华南地区一个重要的碳硅泥岩型铀矿床产出区域,包括大新(373)铀矿床等多个典型铀矿床(点)。研究辉绿岩与矿床成因的联系,对重新认识矿床成因有重要意义。本文在对桂西大新-钦甲地区碳硅泥岩型铀矿床和辉绿岩脉野外地质研究的基础上,系统研究了辉绿岩的地质特征、岩石学、地球化学特征以及其中锆石的U-Pb同位素年代学特征,在此基础上,探讨了辉绿岩的成岩与碳硅泥岩型铀矿床成矿间的关系。元素地球化学特征显示Rb、U、Th、Ba等大离子亲石元素的含量都高于MORB值,高场强元素Ta、Nb、Zr、Hf等均相对于MORB有所富集,而HREE元素中等亏损,表明本区辉绿岩属于富集地幔特征的板内碱性玄武岩系列(WPB),属于华南陆内伸展构造背景下软流圈上涌导致富集岩石圈地幔部分熔融形成的铁镁质岩浆发生侵位的产物。辉绿岩脉3个样品的锆石LA-ICP-MS U-Pb年龄为86. 7±0. 9Ma、89. 05±0. 96Ma、91. 6±8. 3Ma,表明形成于晚白垩纪早期,与华南地区与中基性岩脉有关的铀矿床成矿时代具有较好的对应关系,也与华南地区广泛分布的中生代基性岩脉时代一致,对应于华南白垩纪构造应力场中四次重要的拉张活动时代中的一期。辉绿岩脉锆石特征指示了辉绿岩成岩过程对矿源层中铀的活化所产生的重要作用以及成岩与成矿之间的热动力联系;结合元素地球化学、矿床成矿年龄和辉绿岩锆石UPb同位素年龄研究结果表明,区内铀矿床具有多期成矿特点,即"沉积期铀预富集、辉绿岩作用下二次预富集、后期热液再次富集成矿",可能是该类型矿床成矿作用的重要形式。     

松辽盆地徐家围子断陷边界断裂生长过程的定量 分析

徐家围子断陷位于松辽盆地中部,受徐西和宋西两条边界断裂控制。基于地震反射剖面地质解译成果,应用断层沿走向位移 长度曲线形态分析方法和沿倾向生长速率分析方法,对两条断裂的生长演化过程进行了初步的研究。结果表明,沙河子期(136~144 Ma)为最主要的生长期,徐西断层的平均生长速率为35 m/Ma, 宋西断层的平均生长速率为71 m/Ma,断陷边界断裂总体平均生长速率大于60 m/Ma,两条断层主要呈现独立生长状态,只在重叠的部位发生微弱的软连接;营城期(126~136 Ma)也是主要的生长期,徐西断层的平均生长速率为18 m/Ma,宋西断层的平均生长速率为85 m/Ma,二者发生硬连接,并基本结束了硬连接过程,以重叠处宋西断层的强烈活动为特征,断陷盆地的规模逐渐扩大,沉积厚度随之增加;营城期后断层只在局部连接地点发生微弱活动。断层生长过程中伴生构造的位置基本与油气田的分布相吻合,对它的深入研究将有助于油气勘探。     

西太平洋富钴结壳的分布、组分及元素地球化学

本文以富钴结壳的研究意义,趋势、西太平洋的地区域地质特征为背景,较为详细地阐述了西太平洋富钴结壳的区域分布特征、局部富集规律及其在水下平顶海山上的产出形态;论述了富钴结壳的物质组分,探讨了其含量变化与古海洋环境的关系;研究了富钴结壳的化学成分特征及其在空间上的变化规律,指出西太平洋富钴结壳成矿的良好前景,这对进一步开展富钴结壳成矿规律以及找矿勘探都有重要指导意义。     

甘肃党河南山地区美丽沟岩体地球化学特征、锆石年代学及地质意义

为进一步研究党河南山地区构造运动和金成矿关系,对党河南山地区美丽沟岩体地质特征进行研究.结果表明,该岩体沿北西向断裂构造侵入,由石英闪长玢岩和闪长玢岩构成,以岩株状产出.地球化学特征显示,美丽沟岩体中岩浆岩属于富钠贫钾准铝质岩石,大离子亲石元素Rb、Ba、K、Sr相对富集,稀土元素配分曲线表现为明显的右倾型,Eu元素表现为弱的负异常.根据锆石LA-ICP-MSU-Pb同位素年龄测定结果,该岩体为中三叠世(235±5 Ma)岩浆活动产物,表明该区于三叠纪期间岩浆活动较为频繁,构造运动强烈,其可能为该区金元素的再富集提供有利的物理化学条件.     

西太平洋海山富钴结壳的稀土和铂族元素特征及其意义

为了探讨富钴结壳的稀土和铂族元素是否有相似的形成机制,对西太平洋海山富钴结壳稀土和铂族元素进行了类比研究.结果表明:富钴结壳的∑REY范围为1 433.7×10-6~2 888.0×10-6,其中Ce占到近50%,北美页岩标准化后显示较平坦的稀土模式和显著的Ce正异常特征.根据稀土配分模式及已有的Nd同位素结果,富钴结壳具有亲陆壳属性.富钴结壳具有极高的Pt (115.5×10-9~1 132.0×10-9)、(Pt/Pd)_N和 (Pt/Os)_N值,Ir与Pt及Rh与Pt显示良好相关性.经球粒陨石标准化后显示较一致PGE (platinum-group elements) 配分模式,从Os到Pt逐渐富集,Pd元素强烈亏损.已有的Os同位素研究结果显示物源在地质历史时期从幔源属性向陆源属性变化,但富钴结壳PGE元素内部相对含量仍在一定程度上保持稳定.研究认为:富钴结壳对海水中的稀土清扫具有选择性,Ce的正异常恰恰是结壳对海水稀土中Ce的优先选择造成的,从而导致海水亏损Ce.然而海水中Ce的亏损并未改变新形成富钴结壳的稀土模式,原因是在海洋中存在适量的具有亏损Ce特征的磷酸盐等组分,理论上只需要氧化物类稀土与磷酸盐类稀土消耗的稀土与海水中的补给平衡即可.只是在相关过程中,海洋中氧化物类对稀土的选择更具有主动性,而磷酸盐类表现更多的继承关系.尽管Os同位素显示物源供给发生变化,然而富钴结壳PGE模式相对稳定.因此富钴结壳PGE模式同样可以用富钴结壳对PGE的选择性吸收解释,因富钴结壳优先选择Pt与Ir以及相对排斥Pd和Os,形成了现有独特的PGE模式.      

Role of Hydrology in the Formation of Co-rich Mn Crusts from the Equatorial N Pacific,Equatorial S Indian Ocean and the NE Atlantic Ocean

Co-rich Mn crusts from four different locations of the world ocean have been studied to understand the role of dissolved oxygen of the ambient seawater in the formation of Co-rich Mn crusts. WOCE (World Ocean Circulation Experiment) oxygen profiles of modern seawater in the Equatorial North Pacific Ocean, Equatorial South Indian Ocean and the North East Atlantic Ocean have been evaluated with respect to the occurrence of Co-rich Mn crusts at depths ranging from 1500 to 3200 m. The oxygen content at these depths varied from ∼90–240 µmol/kg. The oxygen minimum zone (OMZ), with oxygen contents in the range ∼45–100 µmol/kg, is located in the depth range 800–900 m in these regions. The age of the ocean crust on which seamounts formed is in the range 80.3–180 Ma. Profiles of the oxygen contents of seawater with depth in the oceans are shown to be extremely useful in establishing the optimum conditions for the formation of Co-rich Mn crusts. The use of WOCE oxygen profiles to study geochemical processes in the oceans is highly recommended.     

富钴结壳中的磷酸盐岩及其古环境指示意义

磷酸盐岩是富钴结壳老壳层的主要组分之一。本文对来自中太平洋海山的三块富钴结壳样品中的磷酸盐岩进行了研究,以期对富钻结壳形成环境的变化有所了解。通过扫描电镜发现结壳中磷酸盐岩的形态有六种,磷酸盐岩主要分布在老壳层,新壳层中偶见。结壳中的磷酸盐岩为碳氟磷灰石(CFA),经成分分析及电镜中反射色的差异可以区分出两种成因的CFA：一种为交代碳酸盐岩型的,相对富Si、Al、Fe;另一种为从结壳孔隙水中直接沉淀而成的,基本不含Si、Al、Fe。对CB12样品中磷酸盐岩脉进行生物地层学鉴定,得出其老壳层下部火焰状磷酸盐岩的形成年代为晚渐新世一早中新世(23.2-29．9Ma),而其上部充填脉状磷酸盐岩的形成年代为中中新世(10.8-16Ma)。老壳层中富集磷酸盐岩说明在结壳形成早期,结壳形成环境条件尚不够稳定,底部存在富磷深层储库,当底流突然增强时,可携带磷在海山上交代结壳中的碳酸盐岩或在结壳内部合适条件下直接沉淀形成磷酸盐岩充填脉。新壳层形成时底流已相对髂定,富磷深层储库已消失,不再有广泛磷酸盐化形成。     

Effect of Phosphatization on Element Concentration of Cobalt-Rich Ferromanganese Crusts

1 Introduction Co-rich ferromanganese crusts occurring on submarine guyots have received much attention from scientists since the beginning of the 1980’s because they are enriched in Co, Mn, Pt, and rare earth elements (REEs), and have large potential mineral resources, occurring as they do on topographic highs relative to polymetallic nodules in the C-C (Clarion-Clipperton) zone (Halbach et al., 1982, 1989; Hein et al., 1992, 1999; Usui and Someya, 1997; Yamazaki and Sharma, 1998, 2000…     

我国深海矿产研究:进展与发现(2011-2020)

深海矿产是地球上尚未被人类充分认识和利用的最大潜在战略矿产资源,近十年我国在该领域的研究取得了重要进展.在太平洋国际海底区域申请到2块多金属结核勘探区、1块富钴结壳勘探区,在西南印度洋中脊申请到1块多金属硫化物勘探区.研究阐明了我国多金属结核和富钴结壳勘探区小尺度成矿规律,揭示了其成矿作用过程及古海洋古气候记录,探讨了...     

Incorporation of Transition and Platinum Group Elements (PGE) in Co-rich Mn Crusts at Afanasiy-Nikitin Seamount (AFS) in the Equatorial S Indian Ocean

Of the 12 elements enriched in Co-rich Mn crusts from the Afanasiy-Nikitin Seamount in the Equatorial S Indian Ocean, Mn, Fe and Co are enriched by a factor of ~10⁹ compared to their concentrations in seawater whereas Ni and Cu are enriched by a factor of ~10⁷ and the PGE and Au by a factor of ~10⁵ to 10⁷ compared to their concentrations in seawater. The relatively high concentration of Pt in the crusts reflects its occurrence as fine-grained particles in the crusts rather than adsorption of the elements from seawater.     

60 Myr records of major elements and Pb–Nd isotopes from hydrogenous ferromanganese crusts: reconstruction of seawater paleochemistry

We compare the time series of major element geochemical and Pb- and Nd-isotopic composition obtained for seven hydrogenous ferromanganese crusts from the Atlantic, Indian, and Pacific Oceans which cover the last 60 Myr.Average crust growth rates and age–depth relationships were determined directly for the last about 10 Myr using ¹⁰Be/⁹Be profiles. In the absence of other information these were extrapolated to the base of the crusts assuming constant growth rates and constant initial ¹⁰Be/⁹Be ratios due to the lack of additional information. Co contents have also been used previously to estimate growth rates in Co-rich Pacific and Atlantic seamount crusts (Puteanus and Halbach, 1988). A comparison of ¹⁰Be/⁹Be- and Co-based dating of three Co-rich crusts supports the validity of this approach and confirms the earlier chronologies derived from extrapolated ¹⁰Be/⁹Be-based growth rates back to 60 Ma. Our data show that the flux of Co into Co-poor crusts has been considerably lower. The relationship between growth rate and Co content for the Co-poor crusts developed from these data is in good agreement with a previous study of a wider range of marine deposits (Manheim, 1986). The results suggest that the Co content provides detailed information on the growth history of ferromanganese crusts, particularly prior to 10–12 Ma where the ¹⁰Be-based method is not applicable.The distributions of Pb and Nd isotopes in the deep oceans over the last 60 Myr are expected to be controlled by two main factors: (a) variations of oceanic mixing patterns and flow paths of water masses with distinct isotopic signatures related to major paleogeographic changes and (b) variability of supply rates or provenance of detrital material delivered to the ocean, linked to climate change (glaciations) or major tectonic uplift. The major element profiles of crusts in this study show neither systematic features which are common to crusts with similar isotope records nor do they generally show coherent relationships to the isotope records within a single crust. Consequently, any interpretation of time series of major element concentrations of a single crust in terms of paleoceanographic variations must be considered with caution. This is because local processes appear to have dominated over more basin-wide paleoceanographic effects. In this study Co is the only element which shows a relationship to Pb and Nd isotopes in Pacific crusts. A possible link to changes of Pacific deep water properties associated with an enhanced northward advection of Antarctic bottom water from about 14 Ma is consistent with the Pb but not with the Nd isotopic results. The self-consistent profiles of the Pb and Nd isotopes suggest that postdepositional diagenetic processes in hydrogenous crusts, including phosphatization events, have been insignificant for particle reactive elements such as Pb, Be, and Nd. Isotope time series of Pb and Nd show no systematic relationships with major element contents of the crusts, which supports their use as tracers of paleo-seawater isotopic composition.     

Noble Gas Isotopic Compositions of Cobalt-rich Ferromanganese Crusts from the Western Pacific Ocean and Their Geological Implications

1 Introduction Submarine metallic mineral resources consist mainly of polymetallic nodules and cobalt-rich ferromanganese crusts. Despite being discovered much later than the former, the latter are becoming one of the most important submarine polymetallic ore resources, because they containmany valuable metallic elements such as Co, platinum group elements (PGE), rare earth elements (REE), Ni and Cu, besides high contents of Fe and Mn (He et al., 2001). The Co-rich crusts are widely distr…