“距离-坡度”变差函数及海山结壳Kriging估计

<正>由于海山富钴结壳分布受控于水深,传统基于"距离-方向"的变差函数无法表达其空间自相似性或各向异性。为了利用地质统计学方法估计海山富钴结壳资源,本文提出一种全新的适合海山富钴结壳空间分布特征的变差函数方法。该方法包括:初步定义以海山富钴结壳数据为模型的3D表面随机变量;提出基于"距离-坡度"或"距离-相对水深"的实验变差函数方法;给出与之相匹配的理论变差函数模拟方法。将该方法示范应用于某海山富钴结壳厚度的空间估计,估计效果表明:这种新变差函     

海山富钴结壳空间分布的定量估计

<正>定量估计海山富钴结壳资源的空间分布,要解决两个关键问题:其一富钴结壳资源标量参数的空间分布,其二资源体积。前者如金属浓度等,后者归结为海山表面积和结壳厚度的空间分布。解决这些问题的方法又可归结为:矿产标量参数(金属元素浓度、结壳厚度等)的空间分布估计,海山表面面积拟合。为解决上述两个问题,本文给出下面解决方案:提出基于"距离-相对水深"或"距离-坡度"的实验变差函数方法,拟合海山矿产标量参数的变差函数,并利用Kriging估计海山富钴结壳资源空     

利用多波束回波强度进行中太平洋潜鱼海山底质分类

中、西太平洋海山区是富钴结壳的重要富集区,钙质远洋沉积、碳酸盐岩沉积及重力作用引起的滑塌沉积是海山山顶和斜坡的主要沉积类型,它们的空间分布规律对于富钴结壳的分布至关重要.在国内首次利用EM122多波束回波强度资料对中太平洋潜鱼海山进行了底质类型研究,对回波强度资料进行处理和统计分类,并与浅地层剖面和地质取样结果对比,分析得出了4种底质类型,即富钴结壳、钙质远洋沉积、碳酸盐岩基底及碎屑流沉积.这几种底质类型具有不同的回波强度特征,其中富钴结壳区表现为均一的回波强度高值特征;钙质远洋沉积区表现为均一的回波强度低值特征,二者回波强度值相差约20 dB.结果显示潜鱼海山山顶仅局部发育钙质远洋沉积,大部分为碳酸盐岩基底出露区,山顶边缘及侧翼山脊处为主要的富钴结壳分布区.此外,该海山存在3处较大规模的重力滑塌沉积区,主要为碎屑流沉积.      

莱恩海山链MP2海山富钴结壳Co元素的富集/亏损研究

富钴铁锰结壳(简称富钴结壳或海山结壳)是生长在大洋洋底地势较高处(如海山)硬质基岩上的富含铁、锰、钴、铂、稀土等金属元素的"壳状"沉积矿产.与其它深海铁锰沉积相比较,海山结壳的的最主要特征是富Co,其Co含量是大洋铁锰沉积中最高的.但是,同一富钴结壳样品的不同层位Co含量的差异是比较大的,到目前为止,人们并没有充分认识富钴结壳为什么"富钴",即Co发生富集/亏损的原因.本文通过对莱恩海山链MP2海山的一块典型富钴结壳样品电子探针原位化学成分数据的系统分析,对富钴结壳形成过程中Co富集/亏损的原因进行了系统研究,以揭示富钴结壳中的Co富集机制以及富钴结壳成矿作用是否具有时代的特殊性.     

中西太平洋海山富钴结壳中稀土元素分布特征

<正>中西太平洋海山是富钴结壳广泛分布的区域,大量文献报道了该区域富钴结壳中稀土元素特征。富钴结壳中稀土元素含量受控因素较多,其中磷酸盐化作用是影响富钴结壳中稀土元素含量的重要因素之一(王吉中,2005)。稀土元素Ce、REE3+和Y在富钴结壳中富集特征也不同。因此,未对富钴结壳及稀土元素进行分类,而简单的对其稀土元素总量取平均值进行比较,很难准确地反映不同海区内富钴结壳中稀土元素的     

太平洋海山成矿系统与成矿作用过程

文中初步探讨了太平洋海山富钴结壳成矿系统的结构与成矿作用过程。海山成矿系统的控矿要素主要包括地质要素和海洋要素,地质要素主要包括海山的形成、迁移、沉降和水道的开合等,海洋要素主要包括大洋温盐环流、最低含氧带(OMZ)、文石溶跃面、碳酸盐补偿深度和海山周围海水的动力情况等。重点分析了海山漂移和沉降、水道开合、最低含氧带变化、大洋环流以及气候变化等要素对富钴结壳成矿的控制作用。海山为富钴结壳成矿提供了一个容矿空间,稳定的基岩,即长期稳定的容矿空间,是富钴结壳成矿的基本条件;海山的形成年龄、海山的迁移和水道的开合决定并改变了富钴结壳的成矿背景条件,促使海山成矿系统发生演化。最低含氧带作为富钴结壳成矿的地球化学障,是直接的矿源层;而海山周边的地形旋涡沟通了最低含氧带与富氧、富铁的深层和底层水,使得最低含氧带中的成矿金属离子得到氧化,进而发生胶体凝聚沉淀,形成富钴结壳。以西太平洋海山成矿系统为例,将该区白垩纪以来富钴结壳成矿作用过程划分为5个阶段:(1)白垩纪—始新世,(2)始新世末—晚渐新世,(3)晚渐新世—中中新世早期,(4)中中新世早期—晚中新世早期,(5)晚中新世早期—现代,其中(2)、(3)阶段有利于发育富钴结壳。     

分形理论在富钴结壳资源量评价方面的应用研究

总结了已有富钴结壳资源量评价方法,分析了这些方法存在的问题,在此基础上提出将分形理论应用于富钴结壳资源量评价方面.根据我国太平洋海山的数据,研究了富钴结壳的丰度、厚度和金属等量品位(指钴等量品位,CEG)与水深、坡度、坡向的分形特征,结果显示富钴结壳的丰度、厚度和金属等量品位的多阶累计和呈多重分形分布.这一结果可以用在资源量评价时地质块段的划分上,为地质块段的划分提供定量依据.     

富钴结壳资源量评估参数的分形特征研究

概述了富钴结壳资源量评估参数及其分形特征;对中国太平洋调查区海山数据发现的研究表明,富钴结壳的丰度、厚度和钴等量品位(CEG)经过累计和的系列变换后与水深、坡度、坡向之间呈多重分形分布。这一结果为资源量计算时地质块段的划分提供了定量依据。     

西太平洋富钴结壳元素组合特征及其地质意义

海山富钴结壳是一种重要的海底固体矿产。对西太平洋海山的56个结壳样品进行了23种化学组分分析,并利用R型聚类分析和R型因子分析,分别提取四组元素组合和四个主因子。综合特征表明．富钴结壳在形成过程中,经历了一次强度较大的锰矿物相成矿作用,Co、Ni等元素的富集与此有关;铁矿物相的成矿作用强度较小,但表现出多期次的特点;锰、铁矿物是不同成矿作用的产物;结壳形成过程中,可能遭受了二次磷酸盐化作用,结壳中磷酸盐矿物的形成对铁矿物相的形成可能有抑制作用。     

大洋富钴结壳资源调查与研究进展

富钴结壳是继多金属结核资源之后被发现的又一深海沉积固体矿产资源,在太平洋、大西洋和印度洋的海底均有分布。据估算,全球三大洋海山富钴结壳干结壳资源量为(1081.1661~2162.3322)×108t。世界各国对富钴结壳的调查始于20世纪80年代初,截至目前,已有日本、中国、俄罗斯和巴西等4个国家与国际海底管理局签订了富钴结壳勘探合同,而韩国的矿区申请也于2016年获得核准。富钴结壳按形态可分为板状结壳,砾状结壳和钴结核3种类型。富钴结壳内部结构构造在宏观上通常表现为三层构造,即底部亮煤层、中部疏松层和顶部较致密层;在微观下主要表现为柱状构造、叠层构造、斑块状构造、纹层状构造等多种类型。富钴结壳的矿物成分主要为自生的铁锰矿物,包括水羟锰矿、钡镁锰矿、羟铁矿、四方纤铁矿、六方纤铁矿、针铁矿等。富钴结壳富含Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Pb、Zn等金属元素以及稀土元素和铂族元素,其中Co含量尤为显著。三大洋中,以太平洋富钴结壳的Co平均含量最高。富钴结壳的生长过程极其缓慢,平均仅几毫米每百万年。研究表明,西太平洋富钴结壳最早于始新世-早中新世开始生长。目前通常认为富钴结壳为水成成因,即Co、Fe、Mn等金属元素来源于海水。此外,有研究表明微生物在富钴结壳的形成过程中也起着非常重要的作用。富钴结壳的分布及特征受地形、水深、基岩类型、海水水文化学特征、经纬度等多种因素的影响,其主要分布于碳酸盐补偿深度以上、最低含氧带以下、水深800~2500 m的海山、岛屿斜坡和海底高地上,西、中太平洋海山区被认为是全球富钴结壳的最主要产出区。     

世界海底富钴结壳资源分布特征

大洋富钴结壳资源是潜在的海底金属资源。文章对富钴结壳资源在太平洋、大西洋和印度洋分布的数据进行收集、整理、筛选、建库,从全球角度出发,对富钴结壳的分布特征进行了分析和对比。研究发现,海山、洋脊、海盆和陆坡4种地貌的Co品位分别为0.70%、0.46%、0.50%和0.43%,海山地貌更有利于高Co品位结壳的产出。三大洋中,太平洋海山富钴结壳矿点的分布比例占到了已知总数的73.3%,说明太平洋海山区是世界海底富钴结壳资源主要的产出区。根据入库数据的分布特点,在全球划分出10个富钴结壳成矿区,结合结壳的厚度和分布水深,从各成矿区中划分出富集区,并按照2 cm厚度和4 cm厚度的标准分别对富集区的富钴结壳资源量进行了估算。计算结果显示,太平洋富矿区的富钴结壳质量最好,w（Mn）、w（Co）、w（Ni）、w（Cu）平均分别为23.00%、0.66%、0.44%、0.09%,干结壳资源量分别为2426.33 Mt、70.30 Mt、48.75 Mt、10.30 Mt;按4 cm厚度指标,w（Mn）、w（Co）、w（Ni）、w（Cu）平均分别为23.70%、0.58%、0.48%、0.11%,干结壳资源量分别为1184.53 Mt、29.76 Mt、24.53 Mt、5.01 Mt。     

中太平洋海山富钴结壳生长习性及控制因素

通过对"大洋一号"调查船DY95-10、DY105-11、DY105-12等航次结壳样品和海底摄像照相资料等综合观测分析,从不同角度对中太平洋海山富钴结壳的生长习性及控制因素进行了初步探讨.结果表明,富钴结壳可以在海山区的各种岩石上生长发育,对岩性没有明显的选择性,载壳岩石类型统计结果与岩石类型区域上的分布不均衡有关,而与岩性本身并没有必然的联系.结壳生长的厚度除受载壳岩石形成年代、物化环境影响外,与其所经受构造活动的强度和频率也有密切联系.水深可能对结壳的生长发育具有一定的控制作用,但由于海山在结壳生长后存在移动和升降运动,因此现在海山上的结壳并不存在截然的水深界限.地形对富钴结壳覆盖率、产状、形态具有明显的控制作用,海山坡度太缓、太陡均不利于结壳的生长发育;在海山坡度较大处生长的结壳多呈平板状,而在坡度较小处生长的结壳多呈波纹状或枕状;海山的斜坡上生长的多为板状结壳,而在平坦低洼处则有利于砾状结壳、钴结核的生长发育.     

富钴铁锰结壳的控矿要素和成矿过程:以西太平洋为例

富钴铁锰结壳(简称富钴结壳)是产出在海山、岛屿斜坡及海底高地上的一种潜在新型矿产资源,由铁锰氧化物和氢氧化物组成,富含Co、Ni、Zn、Pb、Ce、Pt、REE等金属元素,其中Co的平均含量较陆地原生钴矿高几十倍.     

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。     

富钴铁锰结壳的控矿要素和成矿过程——以西太平洋为例

以西太平洋海山的麦哲伦海山群和马尔库斯-威克海山群为例,研究了富钴铁锰结壳（富钴结壳）形成过程中地质要素和海洋要素的作用,重点分析了海山漂移和沉降、水道开合、最小含氧带（OMZ）、大洋环流,以及气候变化等要素对富钴结壳形成的控制作用。基于对麦哲伦海山和马尔库斯-威克海山结壳样品剖面Mn／Fe值曲线的综合研究,结合控矿要素和成矿背景分析,将该区白垩纪以来富钴结壳的成矿过程划分为五个阶段：（1）自垩纪-始新世,（2）始新世末-晚渐新期,（3）晚渐新期-中中新期早期,（4）中中新期早期晚中新期早期,（5）晚中新期早期-现代,其中（2）、（3）阶段有利于发育富钴结壳。     

大洋中脊热液硫化物矿床分布及矿物组成

海底热液硫化物是继大洋多金属结核、富钴结壳外的又一种新型海底多金属矿物资源，富含Cu，Zn，Fe，Mn，Pb，Ba，Ag，Au，Co，Mo等金属和稀有金属。多金属硫化物矿床是热液活动的产物，主要分布在大洋中脊、年轻和成熟的弧后盆地、岛弧以及海山等。本文总结了热液硫化物矿床在大洋中脊的分布特征及矿物组成，探讨不同扩张速度条件下的热液硫化物矿床的差异，有助于我们今后在大洋中脊环境中勘查和寻找新的大型热液硫化物矿床。     

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.      

浅地层剖面测量和海底摄像联合应用确定平顶海山富钴结壳分布界线

平顶海山富钴结壳分布上界的确定对准确估算结壳资源量至关重要.长期以来, 这一问题未能有效解决.通过浅地层剖面测量和海底摄像的首次联合应用, 发现浅地层剖面测量揭示的海山浅部地层结构与海山结壳的分布具有明显的相关性, 沉积物分布的上界往往与结壳分布下界对应.通过对浅剖测量结果的分析, 并对比海底摄像资料, 可以确定沉积物分布的下界, 进而推断结壳分布的上界, 据此判断西太平洋某海山结壳分布的上界水深为1560m左右.      

富钴结壳中钛的元素地球化学特征

钛在地壳中,其丰度居第九位,常以TiO2形式产出;而富钴结壳(以下简称结壳,它是一种赋存在海山表面的海洋自生铁锰矿物)中Ti的质量分数也可达1. 21%.     

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