深海沉积物中稀土元素的富集成矿作用

我国虽是稀土大国,但重稀土仍是十分紧缺的关键金属资源。2011年日本学者Kato等在太平洋深海盆地中发现了大规模富含稀土元素的沉积物,引起世界各国高度重视。深海富稀土沉积物广泛分布于海底,其富集稀土元素尤其是相对富集重稀土元素等关键金属,是继大洋结核结壳、洋中脊热液硫化物、天然气水合物之后一种重要的海洋矿产资源。目前太平洋和印度洋中都证实有大面积富稀土沉积物的存在,我国科学家将深海稀土资源分为4个主要成矿远景区,其中太平洋3个,印度洋1个。富稀土沉积物的矿物组分主要包括生物成因磷灰石（鱼牙和鱼骨）、微结核（铁锰氧化物或氢氧化物）、沸石、黏土矿物等,其中生物磷灰石是最重要的稀土载体。稀土元素直接来源于上覆海水和孔隙水,热液和火山活动可能也有贡献。水深、沉积速率和氧化还原环境等是控制深海稀土元素富集的重要因素,强底流、海底火山和热液活动以及气候事件所导致的陆源输入的变化也会对深海稀土富集产生重要影响。深海稀土成矿作用仍然存在一些尚未解决的科学问题,需进一步加强深海富稀土沉积物成因及超常富集机制等的研究,以丰富和完善深海稀土的成矿模型,为我国在深海稀土富集区的勘探研究与实践提供重要借鉴。     

基于激光诱导击穿光谱技术的深海稀土元素识别与定量分析探索

深海稀土在世界大洋中广泛分布，其资源潜力巨大。我国是最早开展深海稀土调查的国家之一，引入新技术、新方法有助于未来海洋稀土资源的开发与利用。激光诱导击穿光谱(LIBS)作为一种新型的海洋原位探测技术，具备深海稀土原位分析的能力。本文将LIBS技术引入深海沉积物稀土元素的探测与分析中，以富稀土深海沉积物标准物质(GBW07586～GBW07590)为研究对象，识别出16种稀土元素(Pm除外)的LIBS特征光谱峰，并以此验证了LIBS用于La等6种稀土元素的定量分析能力，可实现ppm量级的灵敏检测。本文阐述了LIBS技术面向深海稀土矿检测的适用性，研究结果将为未来LIBS深海稀土原位探测提供重要依据，为深海稀土资源评估与开采提供支撑。     

富稀土磷酸盐的认识及其启示

正中国大洋科学考察对中北太平洋的深海泥开展了系统调查,在中太平洋海盆新发现了稀土含量极高的深海沉积泥。最近,日本科学家在南鸟岛附近也发现了稀土含量接近7000×10~(-6)的富稀土泥(Ohta et al.,2016)。沉积泥样品显示稀土(REY)与P_2O_5含量良好的相关性,样品淋洗实验获得的磷酸盐溶液及其稀土特征,富稀土泥样品的稀土模式与海洋磷酸盐的稀土模式极其相似,以及从沉积泥中挑选出来的磷酸盐生物碎屑的富稀土含量和模     

太平洋富稀土深海沉积物标准物质研制

深海稀土被认为是继多金属结核、富钴结壳和多金属硫化物之后发现的第四种深海矿产资源,以富含中-重稀土元素为显著特征。中国目前深海沉积物标准物质数量较少,不成系列,而且现有海洋沉积物标准物质中稀土元素总量最高为475.9μg/g,远未达到富稀土深海沉积物中的稀土元素总量(>1000μg/g)。目前国内外尚未有富稀土深海沉积物成分分析标准物质,为满足深海稀土资源勘查需要,本文报道了国家一级标准物质太平洋富稀土深海沉积物(GBW07590)研制过程。该标准物质候选物实物样品采集自4300m东南太平洋海底,经过自然风干、粉碎、混匀和灭活加工制备后,对沉积物成分进行均匀性和稳定性检验,各成分统计结果显示样品具有良好的均匀性和稳定性。国内外11家实验室采用多种分析方法对该标准物质的62种成分进行定值,确定各项成分的标准值和不确定度,稀土总量达到2103μg/g。该标准物质的研制进一步丰富了国内外深海沉积物标准物质品类,为科学研究、深海资源开发评价和地球化学分析测试等提供科技支撑。     

太平洋中部富REY深海粘土的地球化学特征及REY富集机制

深海沉积物中的稀土资源是一种新发现的、潜在的海底稀土资源.对太平洋中部重力活塞取样获得的90个深海粘土样品的矿物组分、常量和稀土化学分析结果进行了系统分析,并与中北太平洋以及西北太平洋南鸟岛附近海域深海沉积物稀土元素地球化学特征进行了对比.研究结果表明:太平洋中部深海粘土以富含沸石、富P及富REY为特征,其碎屑矿物中含有较多的鱼牙骨,其P₂O₅与CaO之间、P₂O₅、CaO与∑REY之间呈良好的正相关关系;其稀土分布模式表现为明显的Ce负异常、一定程度的重稀土元素富集和Y正异常.太平洋中部深海粘土REY富集的主要原因是深海粘土中含有过量的磷酸盐组分,推测过量的磷酸盐组分是由于深海粘土中鱼牙骨碎屑的加入引起的.在北太平洋海域,未受到热液活动影响的条件下,富REY的深海沉积物的稀土元素富集机制具有统一性和普遍性,可以归纳为深海沉积物中高REY磷酸盐的混入作用.      

中印度洋洋盆深海沉积泥的稀土元素载体和来源

<正>深海沉积泥中蕴含了大量的稀土元素,是继大洋结核和结壳之后最具有稀土潜在资源的深海地质体(Kato et al.,2011)。前人关于富稀土深海泥的研究范围多限于太平洋,而在印度洋范围内关于富稀土深海泥的报道颇少(Yasukawa et al.,2014),此外关于深海泥富集稀土的机制仍然不明,这些都进一     

太平洋中部富REY的深海沉积物的地球化学特征及化学分类

<正>深海沉积物中的稀土资源是潜在的海底稀土资源。本文对太平洋中部重力柱取样获得的1275个深海沉积物样品的矿物组分、常量、稀土化学分析结果进行了系统分析,并与中北太平洋海域990个深海沉积物样品的稀土元素地球化学特征进行了对比。分析研究结果表明太平洋中部深海沉积物样品的富REY的地球化学特征与中北太平洋相似。首先太平洋中部深海沉积物样品根据Ca O含量可分为两类:⑴Ca O≥10%,代表了富含钙质生物组分的沉积物类型,与沉积物分类中的钙质软泥相当,其ΣREY     

太平洋中部富REY深海沉积物的地球化学特征及化学分类

赋存于深海沉积物中的稀土资源是一种潜在的稀土资源。对太平洋中部30个重力活塞柱状样中的1 275个深海沉积物样品的常量、稀土化学分析数据进行了系统研究。在涂片鉴定的基础上,采用Ca O和Al2O3含量把太平洋中部深海沉积物划分为钙质软泥类沉积物、硅质软泥类沉积物、深海黏土类沉积物三种成因类型;这三种类型沉积物的稀土分布模式相似,表现为明显的Ce负异常,一定程度的重稀土元素富集和Y正异常,深海黏土类沉积物的ΣREY明显偏高。采用主要元素(包括Ca O/P2O5比值)与REY的关系图可以有效地判别不同成因类型沉积物的混合状况。太平洋中部富P、富含沸石的深海黏土类沉积物是最有利的富REY的深海沉积物类型。太平洋中部深海沉积物REY富集的主要原因是由于深海沉积物中混入了过量的(鱼牙骨碎屑状)磷灰石组分,而钙质生物组分和硅质生物组分的加入对REY含量起了明显的稀释作用。     

深海沉积物中的稀土矿产资源研究进展

近年发现,太平洋和印度洋的深海盆地中存在大量富含稀土的深海沉积物。主要类型为多金属软泥、沸石黏土和远洋黏土,其中的全稀土含量(∑REY,∑REE+Y)为400×10-6~2000×10-6,最高可达6600×10-6,重稀土含量(HREE)已达到或超过中国南方离子吸附型矿床的重稀土品位两倍以上,是潜在的新型稀土资源,具有重要的经济价值。目前不少学者对富稀土的深海沉积物进行了大量地球化学及部分矿物学的工作,认为多金属软泥中的稀土元素多赋存于与海底热液作用有关的铁锰氧化物和氢氧化物中,而沸石黏土和远洋黏土中稀土元素的富集则与磷酸盐的混入密切相关,其稀土元素主要存在于与磷灰石成分相当的生物鱼骨屑中。深海黏土的北美页岩标准化稀土配分模式与海水相似,表明其中的稀土元素主要来自于海水,REY富集成矿可能主要受控于磷灰石早期成岩阶段,期间稀土元素未发生分异。尽管近些年对深海沉积物中的稀土元素研究取得了不少成果,但是,对于沉积物中的稀土富集机制及影响因素等问题仍然需要更加深入的研究。作为稀土资源大国,为了争取我国在国际海底稀土资源竞争中的话语权,维护中国的稀土利益,中国应加紧开展相关的稀土资源勘查和潜力评价。     

西太平洋深层西边界流研究进展

中国科学院西太平洋科学观测网实现了对西太平洋深层西边界流的长期连续和组网观测。基于观测网获取的数据并结合模式数据,逐步摸清了深层西边界流在雅浦—马里亚纳海沟连接区季节性入侵西太平洋的路径、流量和动力机制,揭示了地形罗斯贝波引起的深层季节内振荡特征和能量来源,发现了深海与上层海洋和气候变化联系的“高速公路”,改变了以往“深海是死水、杂乱无章和非常缓慢变化”的传统认知,就该方面的创新进展进行了总结,并讨论了下一步太平洋深层环流的观测和研究设想。     

富稀土磷酸盐及其在深海成矿作用中的贡献

中国最近几年对中北太平洋海域开展了系统调查,在中太平洋海盆新发现了稀土含量高达2000×10~(-6)的富稀土泥。深海泥样品稀土与各主要氧化物相关图解中,∑REY与P_2O_5含量始终保持良好的相关性。在太平洋各沉积物柱状样中,∑REY随着P2O5变化非常敏感。如果将P_2O_5含量高于0.25%的样品剔除,深海泥的∑REY不高于400×10~(-6),指示了磷对稀土元素的控制。海洋磷酸盐能够继承海水的负Ce异常及高Y/Ho比值特征,深海泥样品具有相似特征,且表现为稀土含量越高,其稀土配分模式越接近磷酸盐。酸淋滤实验显示,滤液中萃取出大部分的P及∑REY,且∑REY与P含量具有良好的正相关关系。无论∑REY高低,滤液稀土配分均呈现出显著的负Ce异常;而难溶残留物的∑REY普遍较低,且无负Ce异常特征。根据12组滤液中PO_4~(3-)与∑REY,估算出深海泥中的磷酸盐具有的∑REY含量范围为9495×10~(-6)~28287×10~(-6),这与深海泥中生物磷灰石的稀土含量和稀土模式均吻合。综上所述,我们认为深海泥中的磷酸盐主要以富稀土磷酸盐的形式存在,其稀土含量远高于深海泥中的铁锰氧化物和铝硅酸,因此磷含量的变化对于深海泥的稀土含量和模式影响至关重要。相较于碳酸盐沉积环境下容易形成贫稀土的磷块岩,深海环境下的化学沉积以及有机P的成岩作用容易形成富稀土磷酸盐。     

稀土元素及钇在东太平洋CC区深海泥中的富集特征与机制

东太平洋CC区深海泥具有高的REY(REE+Y)含量,理解其富集机制对于寻找深海稀土资源具有重要意义。本文对WPC1101站位的沉积物柱状样开展了沉积物类型、粒度、黏土矿物和元素组成分析,结合已有资料探讨研究区深海泥的稀土元素富集特征及其形成机制。研究区深海泥主要以远洋黏土和硅质生物组分为主,其∑REY范围主要为400~1 000 μg/g。深海泥北美页岩标准化后的REY配分模式具有显著的负Ce异常,指示富稀土深海泥中海相自生组分贡献较大。根据统计发现,研究区深海泥的∑REY与Al2O3、MnO、P2O5均具有良好的相关性,黏土组分、铁锰氧化物和磷酸盐对REY都有贡献。通过综合分析,提出研究区富稀土泥中高P含量是高∑REY重要的控制因素。     

未熟油气分布

<正> 1963年 R.L.Mastin 对北美采自8个油田的40个样品进行了正烷烃分布的特征分析,首次提出扰他盆地的油为未熟油;1969年开始的深海钻探计划先后在墨西哥湾、西太平洋和西地中海的中生界和更新统沉积物岩心中发现未成熟的运移石油、沥青和烃类气体;70年代在世界许多国家和地区又不断发现低熟烃类资源。目前已统计出全球未熟油气     

古老俯冲带改造成矿作用是钦杭成矿带的主要成矿机制

<正>地质历史时期,华南地区的主要构造格局曾是"两陆一线牵",即扬子板块和华夏板块及置于两者之间的钦杭结合带(古洋盆),钦杭结合带至少在中晚元古时期曾是一条板块俯冲、碰撞带。这与今天整个华南地区作为西太平洋造域的重要组成部分十分不同。尽管钦杭结合带主要成矿时期是中生代燕山期,但基于整体分析发现,古老俯冲带改造成矿作用是钦杭成矿带的重要成矿机制,其在整体钦杭成矿带均有一定的显示。钦杭成矿带中生代地质事件对古老地质体的改造叠加作用广泛存在,突出表现在岩浆作用改造上,并     

大陆铀成矿带（区）大地构造区划探讨

大陆铀成矿带(区)大地构造区划是铀成矿学的核心内容之一,文章从大地构造控矿角度,对大陆铀成矿带(区)进行区划。采用以大地构造单元为基础,结合常规铀矿床产出位置,探索用铀矿床数量和常规铀资源量的量化标准,对大陆铀成矿带(区)划采用三级划分方案。文章共划分出5个洲际铀成矿带(域),即亚欧东西向构造铀成矿带、阿尔卑斯-喜马拉雅铀成矿带、科迪勒拉-安第斯山铀成矿带、滨西太平洋铀成矿带和非洲-阿拉伯铀成矿域;21个铀成矿省,如天山铀成矿省、中西欧中间地块铀成矿省、加拿大地盾铀成矿省、东欧地台铀成矿省等;73个铀成矿区(带),如阿萨巴斯铀成矿区、伊犁铀成矿区、中克兹尔库姆铀成矿带等;含盖1 068处铀矿床,总铀资源量约1 300×10~4t。这种铀成矿带(区)的大地构造区划,似乎较适合在产学研中使用,有助于铀区域成矿对比和区域铀成矿评价,并为今后新发现铀成矿省区留有空间。     

深圳湾和大鹏湾近代沉积物中稀土元素的分布

用中子活化(INAA)方法,测定了深圳湾和大鹏湾近代沉积物8个层心的40个层位样品的稀土元素含量。阐明了稀±元素在两个海湾近代沉积物中的分布特征,在近200年来的变化规律。发现两海湾中稀土元素平均值为313和210 ppm,大于东海大陆架和黄海沉积物中稀上含量175ppm,Ce和Yb两元素在两海湾中有显著差异。作出了两海湾中稀土模式,并与太平洋深海粘土和我国壳型花岗岩的稀土模式进行了比较,还讨论了两海湾沉积物源问题。     

深海稀土元素成矿机理初探

<正>海底矿产作为REY(稀土元素和钇)的重要来源,吸引大量研究人员的兴趣。针对稀土元素在深海软泥和结核结壳的分布和性质进行的众多调查结果显示稀土资源异常丰富。然而,目前针对其成因仍有很多争议。Bernat(1975)发现锰结核样品显示为Ce正异常且稀土丰度是鱼残骸的1/10。钙十字沸石的稀土含量比鱼残骸低两到三个数量级。Toyoda和Tokonami(1990)对鱼残骸和磷灰石颗粒的赋存状态     

富稀土深海沉积物中稀土元素载体矿物的研究进展与展望

广泛分布于太平洋与印度洋的深海富稀土沉积物是一种重要的稀土资源,其储量远超陆地稀土资源的储量,并具有富含中-重稀土元素、易于浸出等优点。已有研究表明,稀土元素的含量、赋存状态和成矿机制与载体矿物的类型、结构和性质之间的关系密切,且载体矿物本身是未来勘探开采深海稀土资源和进行稀土选冶的直接对象。本文回顾了深海富稀土沉积物中的主要载体矿物类型及其稀土元素赋存机制等方面的研究结果,并展望了未来富稀土沉积物中载体矿物的研究方向。太平洋和印度洋深海沉积物中最主要的载体矿物包括磷灰石、铁锰（氢）氧化物、粘（黏）土矿物以及钙十字沸石。稀土元素以耦合替代的形式进入磷灰石结构中,在铁锰结核中,稀土元素主要通过表面络合吸附的形式赋存,而有关钙十字沸石与粘土矿物对稀土元素的富集作用仍有待通过深入的微区矿物学分析厘清。未来相关研究的重点应是海洋沉积物中稀土元素载体矿物的定量分析,以及稀土元素载体矿物溶解-重结晶过程对稀土元素富集迁移的影响等。     

苏禄海深海沉积物古菌群落结构多样性研究

为了研究热带西太平洋深海沉积物中古菌群落结构的多样性,应用16S rDNA文库技术,对IMAGES ⅪⅤ航次采集的岩芯MD3 059进行基因文库的构建和分析,选取得到543个克隆,处理获得137个OTUs(Operational Taxonomic Units).基于16s rRNA序列的同源性比较,绘制系统进化树,进行统计学分析.研究结果显示,热带西太平洋苏禄海沉积物中有丰富多样的古菌群落,在不足5 m的沉积物中垂直分布着11种古菌类群.古菌序列归属于泉古菌(Crenarchaeota)和广古菌(Euryarchaeota),其中,前者主要由Miscellaneous Crenarchaeotic Group(MCG)构成(占总古菌克隆序列的50%以上),而后者主要由Marine Benthic Group D(MBG-D)、South Africa Gold Mine Euryarchaeotic Group(SAGMEG)和Marine Benthic Group B(MBG-B)等种属构成(占总古菌克隆序列的30%以上).研究结果对于理解热带西太平洋深海沉积物中微生物多样性和未来开发利用微生物资源具有重要意义.     

滇西和台湾地区喜马拉雅期成矿作用对比初析

滇西和台湾地区喜马拉雅期成矿作用分属西太平洋成矿带和特提斯－喜马拉雅成矿带的重要组成部分。通过两地区喜马拉雅期斑岩、火山岩型金铜矿床的综合分析对比之后,认为其成矿作用在本质上是相似的,但由于所处大地构造位置不同而又有其差异。初步归纳出９个方面的相似之处与７个方面的差异。经运用近几年兴起的顺磁共振法测定成矿年龄,不仅滇西喜马拉雅期斑岩类金铜成矿作用发生于喜马拉雅期是无可置疑的,而其它时期斑岩类及喜马