太平洋多金属结核中铁锰矿物分析及成因研究

铁锰矿物是大详多金属结核的重要组成,了解不同类型结核中主要铁锰矿物种类、形态、分布特点和结晶程度等,不仅有助于对锰矿物乃至多金属结核成因的研究,而且对选矿冶炼和资源的综合利用也具有现实意义.本文通过透射电子显微镜等多种手段综合分析与鉴定,指出多金属结核中主要铁锰矿物有钙锰矿、水羟锰矿、水钠锰矿、方锰矿、锰铁矿和针铁矿等.结晶程度普遍较差,钙锰矿结晶相对好于其他矿物,并在粗糙型结核中含量高,外层至核心含量稳定,变化小.水羟锰矿广为分布,但结晶差.铁矿物含量东区低于西区,结核外壳铁含量高于内核.锰矿物分布在叠层石柱体和纹层内,呈束状、纤维状和树枝状,与建造多金属结核的超微生物菌丝体形态一致.粗糙型结核是选冶的主要对象.     

东太平洋1787站柱芯碎屑组分的分布及其古海洋学意义

对太平洋1787站柱状沉积物进行了碎屑组分分布和来源的研究,并根据碎屑组分的分布特征对火山活动和南极底流活动状况进行探讨.结果表明,沉积物中的碎屑组分主要是生物来源、海洋自生来源和火山源,并推测本柱芯沉积期曾有11次火山活动期和9次南极底流入侵.在火山活动期,沉积物中火山来源矿物含量显著增加;在南极底流活动期,沉积物中褐铁矿和微结核等形成于氧化环境的矿物含量较高,生物扰动构造发育.所推测的底流活动期在氧同位素曲线上均有明显反映,并与古地磁资料得出的沉积间断基本吻合,表明沉积物的碎屑组分分布特征能间接指示古海洋事件.     

东太平洋1787柱碎屑组分组合与沉积环境

对太平洋 １７８７ 柱沉积物样品进行了碎屑组分、分布、来源及组合的研究。结果表明,沉积物中的碎屑组分主要是生物来源、海洋自生来源和岩源。重组分以铁锰微结核、生物磷灰石、褐铁矿、磁铁矿、辉石类为主, 轻组分主要是生物蛋白石 （放射虫、海绵骨针等硅质生物壳体或骨骼）、粘土团集物和火山玻璃。根据各碎屑组分在整个柱芯的分布特点及其组合类型的不同, 把 １７８７ 柱分为 ６ 层, 并大致反映沉积环境的氧化还原条件、火山活动特点及底层流活动状况。研究结果能与磁性地层资料、地球化学资料和沉积物构造相互印证, 表明碎屑组分及其组合研究能为恢复沉积环境提供矿物学证据。     

南海北部陆坡九龙甲烷礁冷泉碳酸盐岩沉积岩石学特征

本文对南海北部陆坡九龙甲烷礁采集的两个冷泉碳酸盐岩样品TVG-1和TVG-11进行了矿物学、岩石学和碳氧同位素分析研究。X射线衍射分析（XRD）结果表明,自生矿物主要为文石、白云石和高镁方解石等,碎屑矿物含量较少。TVG-11中存在大量的文石,而TVG-1只保留了已转化为方解石的文石假象,据此可以推断TVG-1的形成要早于TVG-11。扫描电镜（SEM）显微结构特征显示,自生矿物主要是通过细菌的厌氧氧化作用,直接从冷泉中沉淀出来的。碳、氧同位素测试结果显示,碳酸盐岩具有强δ^13C亏损和一定程度的δ^18O富集的特征,TVG-1和TVG-11的δ^13C值分别为-46．22％。和-52．88％,均低于-40%,表明碳源于微生物作用的甲烷厌氧氧化,是指示该海域存在冷泉的重要证据;TVG-1和TVG-11的δ^18O值分别为3．19‰和4．07‰,存在一定程度的δ^18O富集。碳氧同位素和矿物的显微结构特征都说明九龙甲烷礁碳酸盐岩是烃类渗漏微生物作用而形成的自生碳酸盐岩,可能是天然气水合物分解引起的沉积,显示该区存在水合物的可能性很大。     

海啸预警与第四纪古海啸沉积记录研究进展

海啸对人类的生命和财产安全构成巨大的威胁,2004年12月26日苏门答腊特大海啸的发生,引起了国际社会对海啸预警问题的重视,并进一步认识到古海啸沉积研究的重要性.介绍了国际上对海啸预警和古海啸沉积研究的进展,重点综述古海啸沉积的研究现状、研究方法与识别标志.最近20年来,研究者们着重对滨岸、浅海或陆地上的现代海啸沉积和古海啸堆积物进行研究,而对深水区域的古海啸记录研究很少.笔者认为在海啸多发海域的深水区进行长柱状沉积物取样,通过沉积学和地球化学分析研究,把古海啸沉积从海底正常沉积中识别出来,再结合定年,有助于恢复古海啸史,明确长期的灾害风险.     

俯冲循环组分对大洋地幔不均一性的定量约束

大洋地幔内部存在广泛的不均一性,其成因可有多种模式,其中俯冲循环作用对地幔组成的变化具有重要影响. 为明确各循环组分对亏损地幔的改造作用及其在富集源区中的相对贡献,系统总结了不同循环组分（远洋沉积物、俯冲洋壳、陆壳）的平均微量元素特征,计算了各循环组分在俯冲过程中经历的化学变化. 基于改造后的循环组分,开展与亏损地幔源区的混合和熔融模拟. 结果表明,HIMU型玄武岩可以由纯俯冲洋壳（≤10%）与亏损地幔（≥90%）混合形成的源区,经较低程度熔融（0.5%~1.5%）形成;而EMI型玄武岩可以由俯冲洋壳（≤10%）、俯冲剥蚀的下陆壳物质（≤3%）、亏损地幔（≥90%）混合形成的源区,经较低程度熔融（1%~2%）形成;EMII型玄武岩可以由俯冲洋壳（≤10%）、GLOSS-II（全球俯冲沉积物）或上陆壳物质（≤0.8%）与亏损地幔（≥90%）混合形成的源区,经较低程度熔融（1%~1.5%）形成.      

中印度洋脊Edmond区热液硫化物的形成——来自铅和硫同位素的约束

位于中印度洋脊23°52’S的Edmond热液区发现于2000年,属于典型的以玄武岩为宿主的活动热液区。首次测得了Edmond热液区9件硫化物的铅同位素和6件样品的硫同位素组成,结果表明:硫化物矿石的206Pb/204Pb为17.879～17.970,207Pb/204Pb为15.433～15.550,208Pb/204Pb为37.743～38.130。Pb-Pb图解表明,Edmond热液区硫化物的铅同位素数据与中印度洋脊玄武岩的铅同位素组成较一致,与印度洋沉积物和锰结壳相比具较低放射性成因铅的特征,说明硫化物中的铅主要来源于地幔(玄武岩),海水的贡献微弱。硫化物的δ34S为5.7‰～7.2‰,明显高于玄武岩的硫同位素组成(δ34S≈0‰),认为Edmond热液区硫化物中的硫除地幔的贡献外,海水中硫酸盐还原作用产生的硫的贡献可能超过30%。中印度洋脊Edmond热液区存在非常活跃的浅循环系统,可能是造成硫化物中硫同位素组成偏重的主要原因。     

南海北部烟囱状冷泉碳酸盐岩的沉积环境分析

对南海北部陆坡具有圈层结构的烟囱状冷泉碳酸盐岩的岩石学、矿物学和地球化学特征进行了研究,结果表明:烟囱内外层具有明显不同的特征,内层碳酸盐含量比外层高,内层的碳酸盐矿物也更富含MgCO3,并且矿物颗粒较大,结晶程度较高;外层的铝、硅等陆源碎屑元素比内层含量高。内外层的碳、氧同位素也具有明显差别。对于研究的两个样品,内层的δ13 C分别为-40.80×10-3和-31.27×10-3,δ18 O分别为2.67×10-3和2.00×10-3,而外层的δ13 C分别为-31.26×10-3和-30.99×10-3,δ18 O分别为0.48×10-3和1.85×10-3。结合前人在该区域附近的研究结果认为,烟囱状碳酸盐岩具有内层比外层相对较负δ13C和较为富集δ18 O的特征。1mm间隔取样的δ13C和δ18 O剖面变化与烟囱状碳酸盐岩的圈层结构吻合较好,由外层至内层δ13C的变化范围为-27.50×10-3～-32.05×10-3,δ18 O的变化范围为0.78×10-3～2.34×10-3。外层6mm的δ13 C和δ18 O具有明显的负线性相关,相关系数r2为0.996 7。根据上述特征,讨论了渗漏甲烷流体的性质、扩散机制及对沉积环境的影响,推测具有圈层结构的烟囱状碳酸盐岩是由单一渗漏通道形成的,生长顺序有待进一步定年证实。烟囱外部6mm受海水影响较大。研究结果对于恢复南海北部陆坡甲烷渗漏系统、建立冷泉和热泉之间的联系具有一定意义。     

印度洋卡尔斯伯格脊6°48′N附近热液羽状流水化学参数异常和颗粒物成分特征

2015年中国大洋33航次在西北印度洋卡尔斯伯格脊6°48′N附近进行了热液异常探测,成功发现了大糦热液区。本文对该热液区附近采集的CTD水样开展了水化学与颗粒物分析。结果表明,在3 150~3 400 m水深范围内水体存在Cl、Br、Mg负异常以及DFe和DMn正异常。其中Cl、Br、Mg的浓度较研究区海水背景值分别亏损2.87%~5.27%、3.21%~4.53%和2.52%~3.82%,Cl和Br的亏损指示海底释放的热液流体曾经发生了相分离。根据Mg的亏损情况,可以估算热液羽状流中热液流体的贡献约3.90%。DFe和DMn的浓度峰值分别为127 nmol/L和29.0 nmol/L,均出现在水深3 150 m层位。颗粒物的电镜观察和能谱分析结果显示,在2 900~3 400 m深度范围内存在热液成因的富铁氧化物(FeO占49.1%~95.2%),与海水样品中发现的高浓度DFe和DMn相印证。根据实测底层流流速与Fe(Ⅱ)扩散半径对研究区的Fe(Ⅱ)氧化半衰期进行了估算,得到大糦热液区Fe(Ⅱ)氧化半衰期为0.56~2.22 h。     

中太平洋铁锰结壳灰度序列中米兰柯维奇周期的识别及结壳生长速率的演化

利用数字图像处理方法提取中太平洋海山铁锰结壳（CB14）生长剖面的灰度序列,运用功率谱分析方法揭示出结壳由表及里5个亚层中分别存在多级序的显著周期,它们均能够分别与地球轨道周期（偏心率周期、黄赤交角周期和岁差周期）的级序很好匹配,根据匹配结果获得CB14第1至第5亚层的生长速率分别为2.15、2.70、2.43、2.75、2.67 mm/Ma,各亚层的界面年龄分别为1.3、2.5、5.9、6.7、7.5 Ma。表明晚中新世以来,结壳的生长速率呈现波动变化,最近1.3 Ma以来,结壳的生长速率明显减慢。认为通过识别结壳灰度序列中存在的米兰柯维奇周期可以有效获得结壳各生长阶段的高分辨率生长速率,可以为研究中新世以来古海洋环境的演化提供重要信息。