大洋富钴结壳成因机制的探讨——水成因证据

根据对大洋富钴结壳的分层与年龄、分层与生长速率、生长间断等观测事实,以及大洋富钴结壳主量元素锰、铁元素及钴元素、铂元素、稀土元素、氦同位素、锇同位素等的水成富集,指出大洋富钴结壳是水成因的,进而指出富钴结壳的形成与基岩无关,水动力条件、最低含氧带、生物作用等可能对富钴结壳的形成有控制作用。同时,富钴结壳不一定只生长在岩石裸露的海山上,在沉积物覆盖的海山区也有可能找到富钴结壳。     

富钴结壳资源量评估方法

富钴结壳是一种重要的海底矿产资源,对其进行资源量评估有着十分重要的意义。主要探讨了当前富钴结壳资源量评估的几种主要方法,并对其进行了分析比较。     

富钴结壳定年简介

富钴结壳生长通常十分缓慢,其速率一般为几mm/Ma。因此这些结壳提供了成矿环境(海水、沉积物等)的长期历史记录。然而,富钴结壳完整、精细定年的可靠性仍然是一个问题。为此,国外学者采用了多种方法对结壳进行定年,井得到其生长速率。以下分别介绍这些方法的原理、应用及其优、缺     

海山富钴结壳的圈矿方法

对海山富钴结壳的圈矿方法进行了分析和探讨,指出海山富钴结壳圈矿的主要方法和步骤为:(1)挑选富钴结壳发育良好的海山。除大片连续厚层板状分布的结壳发育良好的大型平顶海山是重点调查的目标海山外,规模较小的尖顶海山是近年来新的圈矿目标海山。(2)确定矿块的边界位置。对选定的海山进行深海摄像、电视抓斗、拖网和浅钻等多种手段的调查,通过所取得的综合结果对矿块边界进行判断,确定准确的矿块边界。(3)计算结壳的覆盖率。利用调查所获得的矿块相关的数据和信息对矿块内结壳厚度和结壳覆盖率以及矿区资源量进行评估。     

中太平洋海山区富钴结壳构造与地球化学特征及意义

为了释读蕴藏在富钴结壳中的环境变化信息,运用电子探针技术对中太平洋海山CXD05结壳进行了详细的构造和地球化学研究.结果表明:1)CXD05结壳约从19.4 Ma BP(早中新世)开始发育,从基部至顶部依次发育了斑杂构造、柱状构造和纹层构造;2)结壳中亲氧元素和碎屑组分从老至新发生规律性变化.结壳构造序列反映了其生长过程中海洋动力环境能量由高到低的变化;而壳层亲氧元素和碎屑组分的变化则记录了海水的氧化程度和风尘影响强度的变化.     

富钴结壳分布的分形特征

利用我国在西太平洋国际海底两个海山获得的富钴结壳资料进行分形研究后发现，富钴结壳的分布具有变维分形分布的特点，结壳丰度呈二阶累计和分形分布，结壳厚度呈多阶不定累计和分形分布，通过计算得到了它们各自的分维数，进而对两个海山的结壳资源进行了初步评价。     

基于连续沥取的富钴结壳成因机制的探讨

根据连续沥取实验结果及相关文献,富钴结壳的生长可用一个双阶段胶体-化学吸附模型来说明.第一阶段是混合胶体的形成及元素的清除与富集,富氧的底层水与缺氧、富Mn2＋的中层水体混合,Mn2＋被氧化而形成MnO2胶体,并与水柱中的Fe（OH）3、Al（OH）3、SiO2、Ti（OH）4等胶体形成多种混合胶体[MnO2-Fe（OH）3、Fe（OH）3-Ti（OH）4和Fe（OH）3-Al（OH）3-SiO2],后者根据各自的表面物理化学特征吸附和富集不同的元素;第二阶段是混合胶体的沉积及富钴结壳的生长,第一阶段形成的混合胶体在海山基岩上以氧化物或氢氧化物的形式沉积,吸附的元素结合进矿物点阵,然后通过自催化或自反馈的方式生长.在富钴结壳生长中,生物起着重要的作用,包括为富钴结壳的生长提供大量的成矿物质、对Mn2＋的催化氧化作用及在铁锰胶体的沉淀及富钴结壳壳层的生长过程中的媒介作用.     

浅谈大洋富钴铁锰结壳拖网作业

富钴铁锰结壳富舍重要金属元素铜、钴、镍等，是海洋最重要的金属矿产资源之一，已引起世界各国尤其是发达国家的日益关注。结壳拖网是目前调查富钴结壳最主要的手段，但调查难度大，危险系数高。本文对结壳拖网作业需要考虑的几个因素进行探讨，并结合实际作业的典型例子进行说明。     

浅地层剖面在富钴结壳调查研究中的应用

文中以Topas PS018系统为例简要介绍浅地层剖面仪的工作原理和系统组成,重点介绍浅地层剖面在大洋富钴结壳资源调查研究中的应用情况。浅地层剖面资料与联合作业的海底视像、岩芯取样等资料进行对比和分析,发现浅地层剖面能够有效识别基岩、板状结壳、砾状结壳、砂、沉积物等不同底质类型,对浅地层剖面资料进行深入挖掘能够提取出富钴结壳矿区界线信息。     

中太平洋海山演化史及与富钴结壳的关系

中太平洋海山区是海山富钴结壳广泛分布的一个重点地区，目前我国正在该区进行富钴结壳资源调查，了解该区海山形成演化史对研究富钴结壳的成因及其分布规律有重要意义。根据大量的文献资料，对该区海山演化史进行了综述，并对海山与其上生长的富钴结壳的关系进行了探讨。     

Biomineralization of organic matter in cobalt-rich crusts from the Marcus–Wake Seamounts of the western Pacific Ocean

Organic matter in cobalt-rich crust(CRC) from the Marcus–Wake Seamounts of the western Pacific Ocean, Sample CM1D03, has been analyzed to understand the source, geochemistry and mineralization of organic matter, and the mineralization environment. Biomarkers, including n-alkanes, isoprenoids, terpanes and sterols, have been detected in various layers of the CRC sample, using gas chromatography(GC) and gas chromatography–mass spectrometry(GC–MS). The content of organic carbon(OC) and its stable isotope(δ13C), and the combined features of the biomarkers show that the mineralized organic matter in CM1D03 CRC was mainly derived from microorganisms and lower plankton(e.g., bacteria and algae, respectively) from marine surface water, with some terrestrial higher plant components. The ratio of chloroform bitumen "A": OC was high in the CRC, between 10.51 and 20.66, showing significant migration characteristics of n-alkanes. Four mineralization categories of organic matter were recognized based on GC chromatograms of n-alkane molecules:(1) primitive type(bacteria and algae), which is characterized by moderately mature of n-alkanes preserving the original characteristics of the organic matter from microorganisms and lower plankton;(2) microbial degradation type, which is characterized by low contents of n-alkanes and rising baseline in the chromatogram, with the "bulge" being the products of organic matter by biodegradation;(3) organic matter migration type, which is characterized by low carbon number of n-alkanes with n C18 as the main peak carbon, without odd even predominance, and low concentrations of isoprenoids and hydrocarbons with high carbon number; and(4) organic matter hydrothermal type, which is characterized by relatively low concentration of small molecular weight n-alkanes, pristane, and phytane, accompanied by higher concentration of n-alkanes with carbon number greater than n C18. This study shows that biomarkers can record controlling factors of mineralization and their variation.     

太平洋海山富钴结壳中铂族元素赋存状态与富集机理

通过选择性化学提取法,对太平洋采薇海山富钴结壳样品中铂族元素进行分级提取实验,利用电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)测定了铂族元素含量。赋存状态结果显示,富钴结壳中铂族元素在各个化学相态中富集比例从大到小依次为:铁氧化物相、残渣态、锰氧化物相、碳酸盐相、吸附态,未磷酸盐化新壳层和磷酸盐化老壳层中铂族元素都主要赋存于铁氧化物相中,其富集比例为59.26%～82.19%,残渣态中磷酸盐对铂族元素具有一定的富集能力,其富集比例为17.23%～35.37%。不同类型地质体中铂族元素的赋存状态结果,也证实了富钴结壳和海山结核中铂族元素富集主要受到铁氧化物相和残渣态的影响。太平洋海山富钴结壳中铂族元素的富集机理推测为铁氧/氢氧化物胶体粒子的吸附作用,使海水中PtC l24-离子被吸附到铁氧化物相中,从而使富钴结壳中铂族元素富集。     

Resources calculation of cobalt-rich crusts with the grid subdivision and integral method

On the basis of three geological models and several orebody boundaries,a method of grid subdivision and integral has been proposed to calculate and evaluate the resources of cobalt-rich crusts on the seamounts in the central Pacific Ocean.The formulas of this method are deduced and the interface of program module is designed.The method is carried out in the software "Auto mapping system of submarine topography and geomorphology MBChart".This method and program will possibly become a potential tool to calculate the resources of seamounts and determine the target diggings for China's next Five-year Plan.     

中太平洋海山富钴结壳成矿的空间分布规律研究

海山是富钴结壳主要的成矿载体,结壳成矿分布不仅受到海洋最低含氧带、碳酸盐补偿深度、生物生产力、物质来源、海水氧含量等大尺度宏观因素的影响,同时也受到海山地形、沉积作用和底层海流冲刷等小尺度微观因素的控制。通过对以中太平洋R海山为主的水下结壳成矿与分布的深入研究,发现结壳富集区以海山浅水区域为主;地形地貌上的尖顶高地区、顶坡过渡带、山体鞍部、山脊、斜坡上部等区域结壳质量较好,覆盖率高;下斜坡、山谷、山顶平坦区和斜坡区平缓台地是结壳贫乏区,结壳厚度小、覆盖率也低;15°以下的小坡度地形结壳成矿较好,3°~7°最佳,15°以上的大坡度区质量有所下降,陡崖区最差。地形对结壳分布和成矿起基础性影响作用,沉积作用和底流冲刷分别起到阻滞和促进作用,海流是保持低坡度区结壳长期稳定生长的关键因素,地形控矿本质上是和底层流联合对抗沉积堆积作用的过程。     

海山富钴结壳标准物质研制

报道了我国与俄罗斯合作研制的三个海山富钴结壳标准物质GSMC-1,2,3.这三个标准物质的原样分别取自西太平洋麦哲伦海山和中太平洋海山.样品经风干、选配、球磨制备成均匀的粉体样品,其均匀性采用高精度的X-射线荧光光谱法检验.样品的化学组分采用国内外多实验室协同分析方式定值,有八个国内实验室和八个国外实验室参加了合作分析.测试组分均为57个,其中GSMC-1,2有43个组分定为保证值,10个组分作为参考值;GSMC-3有45个组分定为保证值,8个组分作为参考值.经2a多的试用,三个标准物质已于2005年被国家计量部门批准为国家一级标准物质,其编号分别为GBW07337,GBW07338和GBW07339.     

富钴结壳多维数据模型及矿区圈定研究

通过对各种矿区圈定数据的分析,运用地理信息系统(GIS)建立了地形、品位、厚度和矿区的多维数据模型,并根据国际海底管理局提出的矿区选取模型对某海山进行了矿区圈定,给出了一种矿区圈定结果,提出了矿区圈定优劣性评价参数并对结果进行了评价.研究结果表明,受数据量的限制,数据模型的效果不是非常理想,有必要结合地球物理数据进一步研究;在相同的勘探条件下,应用小块段模型比应用大块段模型可以获得更优的资源远景区;富钴结壳连续矿区中的斑状空白只有在面积大于一定值时才会对块段的放置和数量产生影响.     

富钴结壳资源评价和圈矿方法探讨

分析和讨论了我国现行富钴结壳资源评价所用的算术平均法在基础数据获取方面存在的问题,给出了相应的改进方案,并提出和引入了见矿率、成矿系数等新的评价参数,改进了现有方法的不足.围绕目前迫切需要解决的结壳圈矿工作中的界线问题,从调查方法、资料处理和界线确定等三方面进行了相应的理论探讨.这些工作将为当前我国富钴结壳申请矿区的选择、圈定以及资源评价提供技术支撑,也是后续矿区加密调查和钴结壳储量精细计算的重要依据.     

网格剖分积分法计算富钴结壳资源量

在矿区地质模型建立及边界条件限定的基础上,提出了基于网格剖分积分计算富钴结壳资源量的评估计算方法,推导了相应的计算公式,设计了相应的模块界面,并在"海底地形地貌自动成图系统"中实现了这种计算方法.这种资源量计算方法可应用于富钴结壳资源研究和评价计算.     

基于富钴结壳微地形采集头载荷波动性仿真研究

根据富钴结壳微地形的数字高程模型进行分类,得到某个特定高程差下9种地形模型。针对基于富钴结壳微地形的采集头切削过程,编制仿真程序进行模拟。仿真结果表明相同高程差地形模型(SS,MS,LS)、(SM,MM,LM)、(SL,ML,LL)的波动系数平均值对应为(0.35583,0.33142,0.32795)、(0.39355,0.41104,0.39326)、(0.48822,0.46608,0.50516),数据表明地形的高低对载荷波动性的影响不明显;不同类型地形模型(SS,SM,SL)、(MS,MM,ML)、(LS,LM,LL)的平均值对应为(0.35583,0.39355,0.48822)、(0.33142,0.411 04,0.466 08)(0.32795,0.39326,0.50516),数据表明地形起伏越大,对应的载荷波动系数也越大,采集头切削过程越不平稳。     

富钴结壳申请区块优选的模糊评判方法

选取申请区块内富钴结壳平均厚度、平均品位、矿区面积、平均坡度、平均水深和申请区块中的有效站位数等6个因素作为申请区块优劣性评判的指标,将申请区块的优劣性分为3级,建立了富钴结壳申请区块优劣性的模糊评判方法,并进行了实例研究。评判结果对于进行富钴结壳申请区块的优选提供基础。根据模糊评判结果与资源量大小排序两种区块保留结果中部分申请区块存在不一致,建议在后期对申请区块放弃工作时同时考虑模糊评判结果和资源量大小。研究结果可以为将来富钴结壳申请区块的放弃工作提供技术储备。