麦哲伦海山群MK海山富钴结壳钙质超微化石生物地层学研究

富钴结壳是发育在深海海山之上的一种重要沉积矿产资源,建立准确可靠的年代学格架,无论对富钴结壳成矿作用研究还是对古海洋环境研究,都具有重要意义。但迄今为止,由于定年技术的限制,可靠的富钴结壳年代学框架资料并不多。文中以钙质超微化石生物地层学方法为主要手段,并结合Co经验公式法、样品的结构特征和磷酸盐化作用时代等资料,对麦哲伦海山群MK海山MKD13-3号富钴结壳样品的年代学框架进行了综合限定。研究结果如下。(1)该样品剖面从下到上可以分4层,分别为:磷块岩基岩,其中包括R层(残留层)结壳,时代为112.0~70.6Ma B.P.;I层,进一步划分为I-1和I-2层,其时代分别为55.0~48.0Ma B.P.和44.0~23.0Ma B.P.;Ⅱ层,时代为23.0~14.0Ma B.P.;Ⅲ层,时代为5.0~0Ma B.P.。(2)该富钴结壳样品在生长过程中发育了3个生长间断,分别为:基岩与I-1层之间的生长间断,时代为70.6~55.0Ma B.P.;I-1层与I-2层之间的生长间断,时代为48.0~44.0Ma B.P.;Ⅱ层与Ⅲ层之间的生长间断,时代为14.0~5.0Ma B.P.。     

西北太平洋富钴结壳的钙质超微化石地层学研究及意义

本文对采自西北太平洋某海山的CHA56富钴结壳样品进行了钙质超微化石及生物地层学的研究与分析,并对其所折射的时代意义进行了探讨.该结壳从构造上分为3层:致密型上层、疏松型中层和致密型下层.在研究中对各构造层和各分层有颜色或细微构造变化的层位都进行了取样分析.在识别化石的基础上,确定了该结壳的疏松型中层为晚中新世到晚上新世(0.5～11.9 Ma)沉积;致密型下层为晚古新世到晚渐新世(56.3～23.2Ma)沉积.研究发现,在致密型下层和疏松型中层之间存在沉积间断.研究认为,新生代渐新世/中新世(O/M)时太平洋深水海洋环境的变化,可能是导致西北太平洋海山上3层构造结壳下、中层间显微构造、色泽和成分发生变化和沉积间断产生的主要原因,下、中层间的界面成为结壳生长过程中一个特定的时间标识.     

中太平洋海山区富钴结壳的钙质超微化石地层学研究

对“大洋一号”调查船在中太平洋采集的N1-15和N5E-06 2个富钴结壳样品进行了钙质超微化石及其生物地层学的研究与分析.这2个结壳从结构上分为3层: 致密型上层、疏松型中层和致密型下层.在研究中对各结构层和各层中有颜色或细微结构变化的层位都进行了详细的取样和分析.在识别了12个新生代钙质超微化石事件的基础上, 确定了2个结壳致密型上层结壳都为晚更新世以来的沉积, 它们的疏松型中层结壳为上新世到中更新世的沉积.对N5E-06富钴结壳来说, 其致密型下层结壳下部形成于中晚古新世到早渐新世的59.7~ 32.8 Ma期间.N1-15富钴结壳致密型下层的形成时代目前暂时定为中新世.研究注意到在2个结壳中都没有发现可信的晚渐新世到中新世的化石记录, 在个别层位之间存在着沉积间断.      

南海北部第三纪钙质超微化石生物地层学研究

本文根据40口钻井剖面的钙质超微化石分析和研究成果,将南海北部海相第三系,划分出上渐新统至上新统18个超微化石带和始新统1个未命名组合。始新统未命名组合仅见于珠江口盆地东北缘。上渐新统至上新统18个超微化石带为连续沉积,但各带的发育程度不尽相同。其中相当于E.Martini(1971)划分的NN4—NN5带,NN11带和NN13—NN15带发育良好,横向稳定,分布广。它们是南海北部上第三系划分和对比的重要标志。结合部分有孔虫分带和岩性资料,探讨了全区海相第三系的沉积特征及沉积间断分布发育情况。文中还讨论了下、上第三系,第三系与第四系的超微化石划分标志以及再沉积超微化石的特点和地质意义。     

中太平洋YJC海山富钴结壳矿物组成与元素地球化学

运用等离子光谱、等离子质谱、X射线衍射、红外光谱和场发射电镜等分析测试方法,对太平洋威克(Wake)海岭YJC海山中的富钴结壳中不同构造层的矿物组成和元素地球化学研究表明:矿石矿物是水羟锰矿和少量的钙锰矿,脉石矿物是磷灰石、石英和方解石等,微量矿物有蒙脱石、高岭石、钠沸石、斜发沸石、伊利石、水黑云母、磁铁矿和角闪石等。老结壳磷灰石的质量分数>10%,P>1%;新结壳磷灰石<10%,P<1%。老结壳相对富集Cu、Ca、P等元素,新结壳相对富集TMn、TFe、Co、Ni、Ba、Zn、Pb、Mo等元素。结壳内部纹层构造的不同位置及包体内的微区成分变化较大,TMn和TFe呈同消长关系,但TMn/TFe值相对稳定。结壳的稀土元素总量为1761.88×10-6,Ce具明显的正异常。老结壳相对富集稀土元素,新结壳略富Eu。     

中太平洋海山富钴结壳中水羟锰矿的超结构

采自中太平洋海山富钴结壳主要由水羟锰矿组成,在XRD衍射图谱上,该矿物缺少(001)和(002)底面衍射,其原因是水羟锰矿包含了两种对称型的八面体层,即三斜对称和六方对称的八面体层,它们沿c轴方向无序排列。部分样品中的水羟锰矿在低角度区具有d>2.0nm的超结构衍射峰,它在实质上反映了矿物结构层的长程有序性,即两种层片的排列具有某种周期性或规律性。部分样品原先没有,但在加热后出现超结构衍射峰,可能是因为样品在空气中加热,使三斜层片中的Mn(III)被氧化成Mn(IV),从而转变为六方层片,继而改变了水羟锰矿的有序性。富钴结壳中水羟锰矿的超结构,在一定程度上反映了矿物形成环境的变化。     

太平洋海山钴结壳资源量估算

为合理地估算出太平洋海山钴结壳资源量, 基于我国西太平洋海山钴结壳拖网采样调查资料以及对太平洋海山钴结壳资源分布规律和钴结壳矿区圈定参数指标的深入研究, 创造性地按海山不同高度、不同洋壳年龄赋予不同结壳厚度, 进而首次计算出太平洋海山干结壳资源量为(507.06~1 014.11)×108 t, 锰为(111.15~222.29)×108 t, 钴为(3.04~6.08)×108 t, 镍为(2.23~4.46)×108 t, 铜为(0.66~1.32)×108 t, 结壳分布面积为2 062 862 km2.通过Co通量与结壳Co沉积量、结壳厚度的相关分析表明, 赋予不同洋壳年龄段的结壳厚度是理论厚度的6.10%~12.20%, 这与Ku et al.得出"结壳生长时间只占其整个生命史4%"的认识非常相近, 说明所赋结壳厚度基本合理, 得出的结壳资源量基本正确.为整个大洋海盆内海山钴结壳资源量的估算提供了新方法.      

中太平洋YJA海山富钴结壳矿物组成与元素地球化学

研究样品采自马尔库斯（MARCUS）海脊YJA海山。利用等离子光谱、等离子质谱、X-射线衍射、红外光谱、场发射电镜等分析测试方法,对富钴结壳中不同构造层的矿物组成和元素地球化学进行了研究。该结壳为一大型板状新结壳,矿石矿物是水羟锰矿,脉石矿物是石英、斜长石、磷灰石等,微量矿物有蒙脱石、高岭石、钠沸石、水黑云母、片沸石等。从结壳的底部构造层到顶部构造层,TMn,Ni,Cu, Ba,Zn等元素的质量分数逐渐减少,TFe逐渐增加,Co变化不大;在相对疏松的构造层中,Si,Al,K,Na,Ca,Mg,Ti,P,Li,Rb等元素相对富集;结壳的稀土元素总量是1 982.27×10^-6,Ce具明显的正异常。不同构造层稀土元素的演化趋势是：Ce与Mn等元素相同,其他稀土元素（Y除外）与Fe等相似。     

麦哲伦海山区MA,MC海山富钴结壳元素间关系及成因意义

为探讨富钴结壳中元素的成因,采用了化学容量法、原子吸收、Ｘ－射线衍射分析、电子探针、等离子光谱等技术,对太平洋麦哲伦海山区曲ＭＡ海山、ＭＣ海山上的富钴结壳分老世代和年青世代层进行了矿物成分与元素万分分析。据分析结果,区内主要赋存水成富钴结壳,富钴结壳中的矿物组分以锰相矿物的水羟锰矿为主,其次为铁相矿物（针铁矿等）,还有磷灰石和少量次要矿物（钙十字石、石英等）。老世代富钴结壳,磷酸盐化明显,个别层内     

钙质超微化石在第四纪年代地层学中的应用

钙质超微化石是海洋沉积中最重要的微体化石之一,一直是海相地层划分与对比、进行年代地层学研究的重要手段,在第四纪地层及其年代学研究中发挥着重要作用。第四纪钙质超微化石记录中共存在10个主要生物事件和10个次要生物事件,据此可划分为6个化石带和7个亚带。通过与有孔虫稳定氧同位素地层学与磁性地层学对比,可以获得每个钙质超微化石生物事件的绝对年龄,从而提高生物地层学的年代分辨率。除了生物事件外,钙质超微化石定量分析也可为年代地层学的建立提供依据,如全新世的Emiliania huxleyi高峰带和晚更新世中布容期的Gephyrocapsa caribbeanica高峰带,等等。钙质超微化石的稳定同位素与有孔虫稳定同位素一样,可用来进行地层划分与对比,还可以用于古海洋、古气候研究。

     

Cenozoic Calcareous Nannofossil Biostratigraphy of Sediments from Lingfeng Well in East China Sea

In the past15 years,the Cenozoic calcareous nannofossilsin the East China Sea were biostratigraphically studied duringthe extensive offshore petroleum exploration in a number ofbasins on the shelf of the East China Sea.A number of Pale-ocene to Quaternary nannofossil zones were recognized basedon the nannofossils from m any offshore wells (SBMGS,1989,1985 ) .These previous studies indicated a lot of biostratigraphicproblems,resulting in difficulties in the understanding of afurther detail…     

Tertiary Calcareous Nannofossil Biostratigraphy in the North Part of the South China Sea

The marine Tertiary sequence in the north part of the South China Sea may be divided into 18 LateOligocene to Pliocene calcareous nannofossil zones and one unnamed Eocene assemblage based on an analysisof calcareous nannofossils from 40 offshore boreholes. The unnamed Eocene assemblage has been found onlyon the northeast margin of the Zhujiangkou basin. The 18 cakareous nannofossil zones of the Late Oligoceneto Pliocene were deposited in succession, but their development degrees are different. Among the 18 calcareousnannofossil zones, those corresponding to Martini's (1971) NN4- NN5 zones, NN11 zone and NN13-NN15zones are well developed, relatively persistent laterally and also widely distributed. They are the importantmarkers for the stratigraphical subdivision and correlation of the Upper Tertiary between the various basins inthe north part of the South China Sea. Based on the calcareous nannofossils and the sedimentsry features coup-led with the foraminifer zonation in certain basins, the present paper discusses the sedimentary characteristicsof the marine Tertiary and as well as the distribution and development of the sedimentary hiatus in the region.The calcareous nannofossil markers for the Upper / Lower Tertiary and the Quaternary / Tertiary boundaries,and the characteristics and geological significance of the reworked calcareous nannofossils are also discussed inthe paper.     

Comparison in Mineralization between Ferromanganese Nodules and Co-Rich Manganese Crusts in Pacific Ocean

The ferromanganese deposits in the deep- sea floor of thePacific Ocean are classified as two types:polymetallic nodule(hereafter shortened as nodule) and Co- rich crust(hereaftershortened as crust) . The comparative research between thenodule and the crust shows that several similarities and differ-ences are present geochemically between them.Both the nod-ule and the crust consisting of manganese and iron oxide andhydroxide that contain some of transitional and divalent metalelements such as …     

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.      

南海神狐海域水合物钻探区钙质超微化石生物地层与沉积速率

2007年我国首次在南海北部陆坡神狐海域实施了天然气水合物钻探, 并钻取水合物实物样品.为了解钻区地层、水合物产出带(the zone of gas hydrate occurrence)或水合物储层的地层时代以及沉积速率特征, 对其中4口钻孔(SH1B、SH2B、SH5C和SH7B)岩心沉积物进行钙质超微化石年代地层学和沉积速率变化的研究.本次工作识别出17个新近纪钙质超微化石事件, 确定了神狐钻探所钻达最老地层为新近系上中新统; 水合物产出带的地层为上中新统-上新统.这4个钻井地层沉积速率的变化特征因站位和时期而异.中新世以来各地质时期沉积速率差异较大, 全新世最高(20~34.16 cm/ka之间), 其次为更新世和晚中新世(3.14~5.74 cm/ka), 上新世最低(1.88~3.27 cm/ka).此外, 水合物产出带地层的沉积速率在各钻孔也有差异, SH2B孔为4.18 cm/ka, SH7B孔为1.88 m/ka.表明南海水合物产出层位沉积速率差异较大, 沉积速率与水合物成藏的关系可能比前期的认识更为复杂.      

大洋锰结核(壳)中南极底流活动的矿物学与地球化学记录

总结了大洋锰结核(壳)的形态、构造、矿物组合、元素富集特点,以及区域分布和南极底流活动的关系,采用ICP-MS测试手段对中太平洋海山区17个锰结壳样品和1个基岩样品的稀土元素进行测试,结果表明,富钴结壳的REE含量很高,平均为1716.66×10-6,轻稀土明显富集,LREE/HREE平均为4.82,锰结壳样品中除MID06样品有轻微的Ce负异常外,其余样品均具明显的Ce正异常,基岩MKD01呈明显的Ce负异常。不同区域锰结核(壳)中稀土元素的对比研究表明,南极底流活动区和非活动区Ce/La值有显著差异,但不能通过Ce/La值确定底流的迁移路径。这一成果将有助于全面认识大洋成矿作用与海洋环境变迁的内在联系。