现代海底的成矿作用与矿产资源

迄今所发现的现代海底成矿作用主要分布在沿大西洋中脊、东太平洋海岭和西太平洋沟弧盆系的各热液田中。现代海底成矿作用形成了大量具有重大经济意义的矿产,它们主要是铁锰结核、富钴结壳、多金属硫化物和被称之为２１世纪能源的气体水合物。现代海底成矿作用及其所形成矿床的研究是矿床前研究的前沿课题,它对于矿床学的发展,揭示成矿作用的奥秘和海底资源的开发都具有重大意义。     

富钴结壳中有机碳同位素组成特征及其古海洋意义

富钴结壳组成与生长环境之间的关系研究对这种未来资源的准确评价和合理利用有重要意义 .研究了中太平洋海山区富钴结壳中有机碳同位素组成 ,探讨了它们的来源和古海洋的指示意义 .研究结果表明 ,δ13 Corg值位于 - 2 1.86× 10 -3 ～- 2 3.99× 10 -3 之间 ,表明它们来源于海洋表层浮游生物 .富钴结壳中有机物质的碳同位素组成的波动响应海洋环境和全球气候的变化 ,可以指示古海洋 .     

武汉黄棕壤铁锰氧化物胶膜的矿物学特征研究

铁锰氧化物矿物胶膜是我国黄棕壤中重要的铁锰元素富集载体,选取我国华中地区典型的铁锰氧化物矿物胶膜样品,采用电感耦合等离子体原子发射光谱(ICP-AES)、偏光显微镜(POM)、环境扫描电子显微镜(ESEM)、能谱仪(EDX)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)、高能量X射线粉末衍射(XRD)等研究方法,对原位和分离处理后的黄棕壤铁锰胶膜进行了详细的矿物学表征.结果表明,黄棕壤铁锰氧化物矿物胶膜由表及里,由外到内依次呈现富锰条带、富铁锰条带、富铁条带、富锰铁条带、富铁条带,并且锰铁元素含量之比不规则降低,其所含铁锰氧化物矿物主要为锰钡矿、针铁矿、水钠锰矿、六方水锰矿、水羟锰矿,粒度为纳米级,形貌多样.     

冷水坑矿田层状富铅锌矿赋矿围岩——铁锰碳酸岩角砾岩物质来源及成因分析

冷水坑矿田具有浅部斑岩型矿体与深部层状矿体的复杂组合,深部层状矿体赋存于上侏罗统打鼓顶组晶屑凝灰岩所夹的(铁锰)碳酸岩角砾岩层中。从(铁锰)碳酸岩角砾岩的基本地质特征入手,论述和分析了(铁锰)碳酸岩角砾岩的主要物质成分组成、分布、产状及与矿体关系等特点,结合矿物X-射线粉晶分析、碳-氧同位素和氢-氧同位素佐证,认为(铁锰)碳酸岩角砾岩为深水湖泊相火山-沉积成因,与层状矿体形成密切相关,后期斑岩岩浆就位及其流体活动对早期火山沉积碳酸岩层叠加改造,从而形成了与斑岩具有成因联系的层状富铅锌银矿床。     

元素活动态提取条件和分析方法的应用研究

元素活动态分析作为深穿透地球化学的新方法,得到了广泛的应用。实验对水提取态、黏土吸附态、有机结合态和铁锰氧化物结合态四种元素活动态的提取条件进行了系统研究,分别考察了提取时间、液固比、离心转速、提取液放置时间对提取效果的影响,确定了元素活动态的最佳提取条件:提取时间为24h,液固比为10:1,离心转速4000rpm;提取液采用新型的高分辨率等离子体质谱法(HR-ICP-MS)测定,该仪器具有强大的动态线性范围(10-12~1012)和高灵敏度,使可同时测定的元素拓展至50余种,可以大大提高工作效率。对HR-ICPMS的主要工作条件:辅助气流量、样品气流量和采样深度等利用响应面法进行了优化。本法将传统的过滤法改为离心法,避免了滤纸或穿滤引入的误差;将新型的高分辨率等离子体质谱法(HR-ICP-MS)应用到提取液的测定,提升了多元素同时分析能力,大大提高工作效率,同时也降低了该方法的检出限,改善了测定结果的精密度。依据实验结果,建立了HR-ICP-MS对四种元素活动态的分析方法,分别得到了四种活动态中各元素的方法检出限和方法精密度,水提取态、黏土吸附态、有机结合态和铁锰氧化物结合态中各元素的精密度范围依次为3.4%~38.1%、3.78%~35.7%、2.41%~35.9%、2.26%~32.5%;通过顺序提取,将四个相态中提取到的元素量和残渣中残留进行加和,得到50个元素的加和结果,验证了该方法的准确度(RE)为-29%^-1.3%,满足当前元素活动态的分析测试需求。     

潜力巨大的海洋矿产资源

该文简要论述了铁锰结核、富钴结壳及海底气体水合物矿产的地质特征、分布、巨大的蕴藏量以及开发研究的意义。     

基于富钴结壳微地形采集头载荷波动性仿真研究

根据富钴结壳微地形的数字高程模型进行分类,得到某个特定高程差下9种地形模型。针对基于富钴结壳微地形的采集头切削过程,编制仿真程序进行模拟。仿真结果表明相同高程差地形模型(SS,MS,LS)、(SM,MM,LM)、(SL,ML,LL)的波动系数平均值对应为(0.35583,0.33142,0.32795)、(0.39355,0.41104,0.39326)、(0.48822,0.46608,0.50516),数据表明地形的高低对载荷波动性的影响不明显;不同类型地形模型(SS,SM,SL)、(MS,MM,ML)、(LS,LM,LL)的平均值对应为(0.35583,0.39355,0.48822)、(0.33142,0.411 04,0.466 08)(0.32795,0.39326,0.50516),数据表明地形起伏越大,对应的载荷波动系数也越大,采集头切削过程越不平稳。     

富钴结壳地球化学与古海洋学研究进展

本文综述了近年来国内外富钴结壳地球化学与古海洋学研究的新进展，概述了富钴结壳地球化学的研究成果，阐述了富钴结壳中元素的扩散及与周围海水的交换，基岩和磷酸盐化事件对富钴结壳组成的影响，分别介绍了稳定同位素（Pb,Nd和Hf的稳定同位素），放射性同位素（Be,U和Th的放射性同位素）及元素（常量和微量元素，稀土元素）在富钴结壳古海洋学研究上的应用。     

80 Ma以来海水Os同位素组成曲线的精细特征:中、西太平洋多金属结壳的记录

80 Ma以来的海水Os同位素标准曲线具有K/T（白垩纪/第三纪）界线低值、E/O（始新世/渐新世）界线低值和中新世“挠曲”3个特征形态，这可以解释为陨击事件或超基性岩风化事件造成的陆、幔源物质供给关系的变化。将海水Os同位素标准曲线与多金属结壳Os同位素组成曲线进行对比，根据形态和取值的贴合程度可以为结壳进行年代厘定。由于取样精度的限制和生长间断的广泛存在，仅以此3个特征比对曲线存在不确定性。本研究综合对比中、西太平洋6块结壳的Os同位素组成曲线，总结出了4种记录在结壳中的海水Os同位素曲线的特征规律：K/T界线之前的“早期异常（波动）”；E/O界线之后曲线上升过程中的“小停顿”；E/O界线之后曲线上升过程末尾的“异常偏高点”；“中新世‘挠曲’错后”至10 Ma左右。这些新的特征形态可作为年代控制点，使得结壳年代框架的厘定可以更准确可靠。这4种特征形态可以初步解释为地质历史时期海洋中、幔源物质的供应关系变化或是看作随着数据的积累而对标准曲线的细化和校正。     

Progress in Research on Metallogenic Environment of Ferromanganese Crusts

大洋铁锰结壳是继大洋多金属结核之后出现的又一极具潜在经济价值的水下固体矿产(王毅民，1992)，富含Mn、Fe、Cu、Co、Ni和Pt多种金属元素及非金属元素P，Co含量最高可达2.5%，是大陆含Co矿床的数倍到数十倍，铂的平均含量也是上地壳的80倍。据众多科学家的初步估计，仅太平洋西部火山构造隆起带上，铁锰结壳矿床的潜在资源量就达10亿t，其中Co金属含量可达600万～700万t，经济总价值超过1000亿美元(Klinkhammer et al.，1980；Halbach et al.，1984；DeCarlo et al.，1987；何高文等，2001)。这与全球陆地已探明Co资源总量仅为1 500万t相比，数量极为可观，并且结壳的产出水深多小于3000 m， 易于进行系统的、大量的样品采集，开采风险及开采时对环境的影响也较小。因此，近年来，随着世界经济的蓬勃发展和高新技术的开发， 对Mn、Cu、Co、Ni等元素的需求日益增大及由此所导致的陆地上这些资源的迅速枯竭，使人们纷纷将目光转向深海底矿产，加大了对海底铁锰结壳资源的研究力度和深度，其资源的经济地位也相应进一步提高。据专家预测，大洋铁锰结壳很可能会比大洋的金属结核率先实现商业性开采，并成为21世纪新兴的海洋矿产产业(Hein et al.，1998；潘家华等，1995)。 此外，结壳还有净化空气中SO2与NO2的氧化催化剂等用途，并且铁锰结壳成矿环境的研究，还具有较高的科学价值，可使科学家进一步深入了解和认识地内深部物源、海底水-岩反应、金属成矿富集过程及其中的微生物成矿作用乃至古海洋环境演变等问题，而这些问题迄今仍未得到完善解决，是当前地学和海洋学领域的研究热点。这就使铁锰结壳成矿环境的研究显得尤为重要。