中太平洋富钴结壳的Os同位素组成及其物质来源意义

深海化学沉积物富钴结壳富含多种有用元素,是重要的海底矿产资源,其沉积速率缓慢(1～10 mm/Ma),几个毫米的厚度就经历了百万年的海洋历史,储存了丰富的古海洋信息,如富钴结壳生长的物质来源、古海洋物理化学条件、古气候变迁、重大的古海洋事件等.因此,富钴结壳是一种重要的古海洋记录(Hein,2000).由于海洋环境中Os同位素能够提供一些其它同位素如Pb、Nd、sr所无法给出的重要信息,在示踪物源、古海洋环境及古大陆风化等方面,具有明显的优势.因此,作者通过测定中太平洋一富钴结壳样品各壳层的锇同位素组成,来了解富钴结壳不同生长时期的Os同位素组成特征,揭示其所蕴含的物质来源信息和古大陆风化情况.     

太平洋海山富钴结壳铂族元素（PGE）和Os同位素地球化学及其成因意义

本文分析了中西太平洋海山富钴结壳及其各主要层圈(外层、疏松层、亮煤层)和玄武岩基岩的铂族元素(PGE)和Au 含量以及 Os 同位素组成,发现富钴结壳中 PGE 和 Au 含量均较高,且变化很大,∑PGE 为(70.09～629.26)×10~(-9),平均289.48×10~(-9),Au 为(0.60～26900)×10~(-9).具三层结构的富钴结壳中,疏松层(∑PGE=(339.37～545.82)×10~(-9))和亮煤层(∑PGE=(280.09～629.26)×10~(-9))的∑PGE 明显高于外层((70.09～133.27)×10~(-9).单层结壳的∑PGE 为(83.94～479.75)×10~(-9),Au 含量普遍高于具三层结构者.结壳的∑PGE 和 Au 含量远高于太平洋多金属结核(分别为(101.57～155.83)×10~(-9)和(1～4)×10~(-9)。沉积深度和海水氧逸度的不同是导致结壳和结核中 PGE 含量明显差异的主导因素。富钴结壳∑PGE 和 Pt 与 Mn(%)之间呈明显的正相关关系,而与 Fe(%)具负相关性,与多金属结核正好相反,显示结壳中的 PGE主要赋存在水羟锰矿(δ-MnO_2)等锰矿物相中,与针铁矿(FeOOH·nH_2O)等铁矿物相关系不大,而结核中的 PGE 主要赋存在铁矿物相中。PGE 球粒陨石标准化曲线和各项参数显示富钴结壳的 PGE 和 Au 主要来自海底玄武岩的蚀变释放,部分来自铁陨石微粒等地外物质,而与海底热水活动无关。计算显示西太平洋结壳距今42.5Ma 左右开始生长,生长过程中分别在8.0Ma 和21.8Ma 处出现间断,相应形成外层、疏松层和亮煤层,其各自沉积速率为2.64mm/Ma,1.45mm/Ma 和1.06mm/Ma,相应海水的~(187)Os/~(188)Os 分别为0.948～0.953,0.599～0.673和0.425～0.536,显示外层含有较多的大陆风化尘,而疏松层和亮煤层的沉积物主要来自海底洋壳蚀变和陨石碎屑或宇宙尘等地外物质。     

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.      

控制北太平洋深水中 Pb、Nd 同位素演化的不同因素

近年研究表明，大洋中溶解的 Pb和 Nd 以陆源来源占主导。但对 Pb和Nd 进入大洋的途径存在很大争议。笔者研究了3块中北太平洋铁锰结壳（CJ01，CLD01，CB12）的元素含量和 Pb、Nd 同位素组成。根据 Co 含量经验公式法定年，结合几块结壳的剖面 Pb 同位素演化曲线与 Os 同位素演化曲线，确定所研究的中北太平洋铁锰结壳的底部年龄约为 75Ma。3块结壳不论磷酸盐化与否，其 Pi、Nd 同位素随时间的演变曲线均十分相似，且 Pb 同位素演化趋势与北太平洋岩心（LL44－GPC3）中的风沙的 Pb 同位素演化趋势相似。这些结壳的 Nd 同位素演化趋势也相似，但与岩心 LL44－GPC3 中风沙的 Nd 同位素的演化曲线完全不同。由此得到以下结论:(1)通过研究2块结壳，首次提出太平洋铁锰结壳的年龄超过70Ma，得到了白垩纪末及整个新生代中北太平洋深水 Pb、Nd 同位素的演化。并且揭示磷酸盐化不会明显改变结壳中的 Pb、Nd 同位素组成。（2）风沙是中太平洋深水溶解 Pb 的主要来源。太平洋中的 Pb 由来自大陆风沙富放射成因 Pb 和来自火山弧非放射性成因 Pb 之混合，二者的量随时间变化。60Ma 之前，北美大陆粉尘是太平洋 Pb 的主要来源，而从40 Ma 开始，亚洲大陆粉尘对 Pb 总量的贡献日益重要。在约55 Ma 期间是大陆粉尘对海水 Pb 贡献最小的时期，与温暖气候相吻合。（3）风成粉尘对中北太平洋深水中的 Nd 的贡献可以忽略。新生代太平洋边缘火山岩风化侵蚀作用加强，是中北太平洋ENd值升高的主要原因。     

东天山梅岭铜矿床黄铁矿Re-Os等时线年龄:Os同位素不均一的结果

金属硫化物Re-Os等时线年龄的合理解释是揭示金属矿床成矿时代的关键.通过对新疆东天山梅岭铜矿床开展Re-Os同位素定年研究,结果表明浸染状和脉状矿石中黄铁矿样品在Os浓度和Os同位素比值方面都有很大的变化,这两类样品定义了很好的Re-Os等时线年龄,分别为523±59 Ma和707±99 Ma.由于得到的等时线年龄明显老于它们的实际地质成矿年龄,且187Os/188Os与普通Os的倒数（以1/192Os为例）之间存在着很好的相关性（R2分别为0.997 3和0.994 5）,因此这些样品存在着初始Os同位素组成不均一的现象,这些Re-Os等时线是混合等时线,没有地质意义.理论和数学公式推导显示观测到的Re-Os等时相关性是在形成时期没有达到完全的同位素平衡的二元混合的结果,这种同位素扩散不平衡产生的原因主要是在矿床形成时期Os同位素在金属硫化物与硅酸盐矿物之间的同位素扩散存在限制性.回归得到的Os的初始值更偏向于地壳值,表明矿床形成时期的地壳混染可能造成金属硫化物体系中的这种初始Os同位素不均一.因此,将Re-Os同位素体系应用于金属硫化物样品定年时,187Os/188Os与1/192Os之间是否存在相关关系可以作为Re-Os等时线年龄是否具有地质意义的判断标准.      

吉林红旗岭铜镍硫化物矿床Re-Os同位素特征及其意义

吉林红旗岭铜镍硫化物矿床主要由1号、2号及7号含矿岩体组成,主要矿石类型为浸染状矿石。其Re-Os等时线年龄研究显示:2号岩体Re-Os等时线年龄((215.0±24.0)Ma)与岩体的锆石SHRIMP U-Pb年龄((212.2±2.6)Ma)一致;而1号岩体Re-Os等时线年龄((237.0±16.0)Ma)则明显老于岩体的锆石SHRIMP U-Pb年龄((216.0±5.0)Ma)。这表明浸染状矿石的Re-Os等时线年龄具有一定的不确定性,应慎重使用。浸染状矿石的Re-Os等时线年龄偏老原因多被解释为地壳混染引起的Os同位素不均一所致,但研究显示:红旗岭1号岩体和2号岩体均有一定量的地壳物质混入,浸染状矿石的187 Os与188 Os初始比值分别为0.215±0.043和0.302±0.089,γOs值分别为67.5~155.8和113.9~206.9;且2号岩体地壳物质混入量略高于1号岩体,混入的壳源Os所占比例为20%~30%。这说明地壳物质混染并非是导致Os同位素不均一的主要原因,其主要原因仍需在今后的工作中深入研究;而地壳物质的混入可能是促进熔离成矿的关键因素。     

太平洋莱恩海山富钴结壳剖面的锶同位素地球化学

对中太平洋莱恩海山富钴结壳MP5D17的各壳层样品进行了系统的锶同位素组成测定.结果表明,结壳具有很低的Rb/Sr值,结壳中87Sr/86Sr值变化较大,范围在0.7084～0.7092.从底部到顶部,结壳不同壳层的锶同位素组成在剖面上具有明显的变化规律,并与其结构构造的变化相对应,但其演化曲线与海水的锶同位素演化曲线变化趋势差异较大,以斑杂状构造为主的疏松层的87Sr/86Sr值明显偏高.由于铁锰结壳中元素锶的扩散速率较高,以斑杂状构造为主的高孔隙率的疏松层难以保存其生长时海水的锶同位素组成,因此锶同位素地层学不适合作为结壳的定年工具.     

深海沉积物中的碲异常

碲在地球上是一种稀有分散元素,碲在地壳中的丰度很低,仅为1.0ng/g;但碲在富钴结壳、海底多金属结核、深海沉积物和陨石中的丰度异常高。为了查明深海沉积物中碲异常的原因,我们对比分析了深海沉积物中磁性部分与全岩的碲含量和氦同位素组成。结果显示磁性部分的He含量和3He/4He比值及Te含量较全岩的值明显偏高;3He含量与Te含量同步变化;在3He-Te关系图上,二者具明显的正相关关系。首次提出深海沉积物中的碲异常与氦同位素异常一样可能是由宇宙尘注入引起的;海底多金属结核和富钴结壳中的碲异常可能也与宇宙尘有关。深海沉积物中的碲异…     

深海沉积物中碲异常的成因

碲在地球上是一种稀有分散元素，碲在地壳中的丰度很低，仅为1.0ng/g；但碲在富钴结壳、海底多金属结核、党海沉积物和陨石中的丰度异常高。为了查明深海沉积物中碲异常的原因，笔者对比分析了深海沉积物中磁性部分与全岩的碲含量和氦同位素组成。结果显示磁性部分的He含量和3He/4He比值及Te含量较全岩的值明显偏高；3He含量与Te含量同步变化；在3He－Te关系图上，二者具明显的正相关关系。本文首次提出深海沉积物中的碲异常与氦同位素异常一样可能是由宇宙尘注入引起的；海底多金属结核和富钴结壳中的碲异常可能也与宇尘有关。     

西藏当雄地区拉屋矿床磁黄铁矿Re-Os同位素测年 和成矿物质来源示踪

拉屋矿床位于西藏自治区当雄县境内,大地构造位置处于冈底斯成矿区申扎-旁多铜、银、铅、锌、金成矿带,为大型矽卡岩型铜铅多金属矿床。在系统研究拉屋矿床地质地球化学特征的基础上,以矿石的磁黄铁矿为对象,测定Re-Os同位素年龄,获得等时线年龄数据为(309±31)Ma,187Os/188Os的初始值为0.51±0.12,γOs值为306.90~880.29,Re/Os为20.46~80.46。上述结果,结合矿区野外地质特征和稳定同位素特征,证明拉屋矿床主要形成于晚石炭世来故期,其成矿物质来源于地幔,并在喷流过程中与地壳海底卤水汇合,遭受了壳源物质的混染,形成喷流成因矽卡岩型矿床。     

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.      

内蒙古红岭铅锌多金属矿床辉钼矿Re-Os同位素年龄及其意义

红岭铅锌多金属矿床为大兴安岭南段多金属成矿带的代表性矿床之一.区内发育斑岩型和矽卡岩型2种钼矿化,前者为产于花岗斑岩内呈斑点-浸染状产出的辉钼矿,后者为薄膜状辉钼矿.为确定红岭铅锌多金属矿床的成矿时代,对矿区2种类型的钼矿化进行系统研究和成矿年代测定.5件斑点状辉钼矿样品Re-Os模式年龄介于139.9±2.3 Ma~141.5±3.2 Ma之间,Re-Os等时线年龄为140.3±3.4 Ma(MSWD =0.082),模式年龄加权平均值为140.10±1.80 Ma,两者在同一误差范围完全一致,代表了该红岭矿区斑岩型钼矿化时代为晚侏罗世.1件薄膜状辉钼矿样品模式年龄为143.7±3.6 Ma,应为铅锌矿化阶段的成矿年代上限;其Re、187Os含量较其他样品高出1个数量级,揭示着2种类型钼矿化具有不同的成因,证实区内存在2期钼成矿作用.6件辉钼矿样品的Re含量特征指示其成矿物质的浅源性,应以壳源为主;极低的Re含量可能与其母岩和共生矿物组合有关.结合前人的研究成果,得出红岭铅锌多金属矿床的成岩、成矿物质均来源于增生地壳,成矿动力学背景为蒙古-鄂霍茨克造山带碰撞造山后陆壳伸展环境的认识.      

黑龙江省翠宏山钨钼多金属矿床辉钼矿Re-Os同位素定年及其地质意义

翠宏山钨钼多金属矿床是小兴安岭-张广才岭成矿带内一个重要的矽卡岩型矿床,钨、钼、锌均达大型规模。为确定该矿床的形成时代,对取自岩体内接触带钨钼矿体的7件辉钼矿样品进行了Re-Os同位素测年研究。结果表明:辉钼矿中Re质量分数为（0.376 9～0.973 7）×10^-6,Os质量分数为（1.272～3.234）×10^-9;获得的模式年龄为(199.0±3.1)～(203.9±3.8) Ma,加权平均年龄为（201.6±1.4）Ma(MSWD=0.80),等时线年龄为（198.9±3.7）Ma(MSWD=0.83)。结合区域成矿作用分析认为:翠宏山多金属矿床的形成时代为早侏罗世,与成矿带内的霍吉河和鹿鸣等斑岩型（细网脉型）钼矿床同属燕山早期大规模构造-岩浆-成矿事件的产物。根据本次辉钼矿Re-Os定年结果,结合前人在矿区内所测多个花岗岩体的锆石U-Pb年龄认为:与翠宏山多金属矿床具成因联系的岩体应为二长花岗岩、碱长花岗岩,成岩成矿作用与古太平洋板块俯冲有关。辉钼矿中Re质量分数、成矿岩体的物质源区综合研究表明,翠宏山多金属矿床的成岩成矿物质具有壳幔混源特征。     

Ferromanganese crusts as indicators for paleoceanographic events in the NE Atlantic

Hydrogenetic ferromanganese crusts reflect the chemical conditions of the sewater from which they formed. Fine-scale geochemical analysis of crust layers in combination with age determinations can therefore be used to investigate paleoceanographic changes which are recorded in geochemical gradients in the crusts. At Tropic seamount (off northwest Africa), uniform crust growth influenced by terrigenous input from the African continent occurred during approximately the past 12 Ma. Phosphatization of these crusts is minor. In contrast, crusts from Lion seamount, located between Madeira and the Portuguese coast, display a much more variable growth history. A pronounced increase in Ni, Cu, and Zn is observed in some intervals of the crusts, which probably reflects increased surface productivity. A thick older phosphatized generation occurs in many samples. Hydrographic profiles indicate that Mediterranean outflow water (MOW) may play an important role in the composition of these crusts.¹⁰Be dating of one sample confirms that the interruption of the MOW during the Messinian salinity crisis (6.2–5 Ma ago) resulted in changes in element composition. Sr-isotope dating of the apatite phase of the old crust generation has been carried out to obtain a minimum age for the older generation of Atlantic crusts and to determine whether crust phosphatization in the Atlantic can be related to phosphatization episodes recorded in Pacific crusts. The preliminary data show that the old phosphatized crust generation might be as old as approximately 30–40 Ma.     

On the origin of Tasmanian dolerites

The Tasmanian dolerites, part of the Ferrar Province of Australia and Antarctica, have some trace‐element and isotopic compositions that suggest continental contamination of mantle‐derived magmas. The debate has centred on whether the contamination occurred during intrusion into the crust, or if the mantle source itself was contaminated. The behaviour of Sr and O isotopes suggests that the mantle source had a δ¹⁸O composition of +6‰ and an initial ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr ratio of 0.709, which supports the latter contention. Recently published Re–Os data likewise dismiss upper crustal contamination: Re–Os isotopic compositions of magnetite‐rich mineral separates from seven Tasmanian dolerites yield an isochron that gives the same age, within uncertainties, as other dating techniques, namely 175 ± 5 Ma. Moreover, Re–Os data from a study of Antarctic Ferrar Province samples lie on the same isochron and the data together give an age of 177.3 ± 3.5 Ma. The initial ¹⁸⁷Os/¹⁸⁸Os of 0.125 ± 0.033 is the calculated mantle composition at the time. These results support previous models that attribute chemical features of the Ferrar magmas to re‐enrichment of a depleted mantle source region rather than processes involving assimilation of crust by basaltic magma.     

滇西北衙金多金属矿床辉钼矿Re-Os同位素年龄及其地质意义

北衙金多金属矿床产出于滇西北富碱斑岩-多金属成矿带内。矿床严格受富碱斑岩及其成生的深大断裂构造控制,并发育热液交代现象,且在围岩内以产出充填型矿脉(囊)、交代型条带矿(似层状)为主,构成斑岩-矽卡岩成矿系统,具超大型金矿床规模。本文利用Re-Os同位素定年方法首次对北衙铁金多金属矿床全矿段金属硫化物成矿年龄进行精确测定,获得5件辉钼矿样品的模式年龄为37.46~39.44 Ma,其加权平均年龄为(38.48±0.54)Ma,等时线年龄为(37.9±2.5)Ma,两者在误差范围内一致,与区域及区内富碱斑岩锆石U-Pb年龄基本保持一致;辉钼矿中Re含量主体26.84×10-6~43.15×10-6之间,指示其成矿物质来源于上地幔和下地壳,为壳幔混合源;两者均指示成矿作用与该时期具幔壳混合源性质的富碱岩浆浅成侵入关系密切。     

Depositional Age of a Fossil Whale Bone from São Paulo Ridge,South Atlantic Ocean,Based on Os Isotope Stratigraphy of a Ferromanganese Crust

Whale carcasses (whale falls) deposited on the deep seafloor are associated with a distinctive biotic community. A fossil whale bone recovered from São Paulo Ridge, South Atlantic Ocean, during cruise YK13–04 Leg 1 of R/V Yokosuka was covered by a ferromanganese (Fe–Mn) crust approximately 9 mm thick. Here, we report an age constraint for this fossil bone on the basis of Os isotopic stratigraphy (¹⁸⁷Os/¹⁸⁸Os ratio) of the Fe–Mn crust. Major‐ and trace‐element compositions of the crust are similar to those of Fe–Mn crusts of predominantly hydrogenous origin. Rare earth element concentrations in samples of the crust, normalized with respect to Post‐Archean average Australian Shale, exhibit flat patterns with positive Ce and negative Y anomalies. These results indicate that the Fe–Mn crust consists predominantly of hydrogenous components and that it preserves the Os isotope composition of seawater at the time of its deposition. ¹⁸⁷Os/¹⁸⁸Os ratios of three Fe–Mn crust samples increased from 0.904 to 1.068 in ascending stratigraphic order. The value of 1.068 from the surface slice (0–3 mm depth in the crust) was identical to that of present‐day seawater within error (~1.06). The value of 0.904 from the basal slice (6–9 mm) equaled seawater values from ca. 4–5 Ma. Because it is unknown how long the bone lay on the seafloor before the Fe–Mn crust was deposited, the Os stratigraphic age of ca. 5 Ma is a minimum age of the fossil. This is the first application, to our knowledge, of marine Os isotope stratigraphy for determining the age of a fossil whale bone. Such data may offer valuable insights into the evolution of the whale‐fall biotic community.     

新疆哈勒尕提铜铁矿床的成矿年代学研究

首次采用锆石SHRIMP微区U-Pb测年技术,对新疆西天山哈勒尕提铜铁多金属矿床成矿岩体进行了年代学研究,通过对角闪石黑云母二长花岗岩中单颗粒锆石12个样品点的分析,获得²⁰⁶Pb/²³⁸U年龄介于362.7~381.7 Ma,加权平均值为（367.3±2.2）Ma,表明岩体的结晶年龄为晚泥盆世。通过ICP-MS法测定了哈勒尕提铜铁多金属矿床中的辉钼矿Re-Os同位素年龄,获得其模式年龄的加权平均值为（370.1±2.4）Ma,等时线年龄为（371±12）Ma,代表了哈勒尕提铜铁多金属矿床的成矿年龄。两种测年方法获得的年龄在误差范围内基本一致,因此该测试结果表明哈勒尕提铜铁多金属矿床与晚泥盆世角闪石黑云母二长花岗岩侵入作用密切相关,角闪石黑云母二长花岗岩为哈勒尕提铜铁多金属矿床的形成提供了成矿物质和热源。     

西太平洋海山玄武岩的岩石学特征及与上覆富钴结壳的关系

通过对西太平洋海山玄武岩和玄武质火山角砾岩的岩石学特征及其气孔充填物成分变化的研究,讨论了海山玄武岩与上覆富钴结壳的关系。富钴结壳的基岩火山岩主要为碱性玄武岩和玄武质火山角砾岩。碱性玄武岩中气孔充填物为S型和C型,S型和C型气孔充填物不共存在同一个气孔中。S型气孔充填物的物质成分富Si、Fe、K、Mg、Al,Co含量一般为0.17%~0.46%,其成分与碱性玄武岩的组成类似,其物质来源可能与碱性玄武岩有关。C型气孔充填物为O、Ca、C及少量Si、Al、Mg、Fe、K等元素,C型气孔充填物可能与海水中物质的沉积有关。由Si、Al、Fe、Mg、K等元素变化曲线反映出的S型气孔充填物沉积过程与富钴结壳早期的沉积过程具有相似的趋势,说明富钴结壳早期沉积物的物质来源可能与碱性玄武岩有关,富钴结壳物质来源可能是碱性玄武岩和海水共同作用的结果。