西太平洋富钴结壳矿物学和地球化学特征——以麦哲伦海山和马尔库斯-威克海山富钴结壳为例.pdf

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1、第46卷第2期2016年2月中国海洋大学学报PERl0DICAL0F0CEANUNIVERSITY0FCHINA46(2)：105～116Feb．，2016西太平洋富钴结壳矿物学和地球化学特征。——以麦哲伦海山和马尔库斯一威克海山富钴结壳为例杨胜雄1，龙晓军2，祁奇2，冷传旭2，崔尚公2，郝娅楠2，赵广涛2(1国土资源部广州海洋地质调查局，海底矿产资源重点实验室，广东广州510075；2中国海洋大学海洋地球科学学院，海底科学与探测技术教育部重点实验室，山东青岛266100)摘要：本文对分别取自西太平洋麦哲伦海山和马尔库斯一威克海山的两块富钴结壳进行了系统的

2、矿物学和地球化学特征的研究，运用Ⅺ如、IcP-AES(MS)等测试技术分析了结壳的矿物物相组成、主微量元素和稀土元素的组成和赋存相态，并在此基础上探讨了结壳的成因类型及成矿物质来源。研究表明，结壳主要由锰、铁相矿物组成，其中锰相矿物主要为水羟锰矿，含少量钡镁锰矿及钠水锰矿，铁相矿物为针铁矿及隐品质一非晶质相；两结壳样品的Mn、Fe、Co、Cu、Ni平均值与中太平洋及西北太平洋富钴结壳相比基本相当，分别是20．08％和19．ol％、16．28％和16．52、O．68％和0．64％、O．15％和o．09％、o．34％和o．39％，但Mn／Fe比值均偏低；∑RE

3、E平均值分别为2182．89×10川和1367．29×10～，其中，麦哲伦海山结壳的稀土元素平均值明显比中太平洋及西北太平洋结壳高，而马尔库斯一威克海山结壳则略低；LREE／HREE平均值分别为10．14和7．67，均富集轻稀土，同时具有不同程度的Ce，Gd，Ho正异常和Y的负异常。相态分析结果显示，样品中Mn、Ni、Ba、Co、Cu、Zn、Sr、Ti、REE等元素主要赋存在锰相中，Fe、Al、Pb等元素则主要赋存在非晶质和结晶质铁相中；两结壳样品均属于水成成因，未受明显成岩作用和磷酸盐化作用的影响。关键词：富钴结壳；矿物学；地球化学；成因；西太平洋中图法

4、分类号：P591+．1文献标志码：A文章编号：1672—5174(2016)02—105—12DOI：10．16441／j．cnki．hdxb．20140380引用格式：杨胜雄，龙晓军，祁奇，等．西太平洋富钴结壳矿物学和地球化学特征[J]．中国海洋大学学报(自然科学版)，2016，46(2)：105—116．YANGSheng_Xiollg，LONGXia旷Jun，QIQi，eta1．Themineralogicalandgeochemicalcharacteristicsofco'richcrustsfromthewestemPacificjJ1．Per

5、iodicalofOceanUniversityo{(mina，2016，46(2)：105—116．大洋富钴结壳是一种生长于大洋高地硬质基岩上的黑色层状铁锰沉积物，分布于碳酸盐补偿深度(CCD)以上，最低含氧带(OMZ)以下水深500～3500m(有的甚至超过4000m[1])的海山、海岭和海底台地的顶部和斜坡上。长期以来对结壳的研究主要集中在它的分布特点及基本特征[2≈]、矿物学及地球化学组成[4-10]、成因及物质来源[1l。17I、磷酸盐化对结壳的影响[埔屯03及其在古海洋学应用等多个方面[21。28I。目前普遍认为：富钴结壳富含钴、镍、铜、锌、铅

6、、铂族元素(PGE)和稀土元素(REE)等，且采样相对方便，成本相对较低，因此具有良好的开采前景；富钴结壳的生长明显受南极底流的侵蚀和溶蚀作用的影响，其发育期往往为海山上的沉积缺失期[29。30。。因而研究结壳的矿物学及地球化学特征，不仅对资源潜力评估有重要意义，同时也是阐明其生长环境及形成机制的必要条件。本文选取了分别采自西太平洋麦哲伦海山区及马尔库斯一威克海山区的2件富钴结壳样品(编号分别为MKD30和CM2D08)，运用现代分析测试技术X射线衍射分析(XRD)、等离子光谱和质谱(ICP—AES及MS)，对其进行了系统的矿物学与地球化学分析，同时根据相

7、关数学分析方法，探讨本区富钴结壳矿物学和地球化学基本特征、物质来源及形成机制，为该区海底资源评价及开采提供科学依据，同时也为本区富钴结壳的古海洋古环境研究提供基础资料。1样品及分析方法1．1样品概况本文研究的两块样品由广州海洋地质调查局提供，分别采自西太平洋麦哲伦海山区的MK海山和马尔库斯一威克海山群中的CM2N海山(见图1)。样品概况见表1。*基金项目：中国大洋矿产资源研究开发协会一富钴结壳成矿演化模型研究课题(DYl25—13一R5)资助SuppDrtcdbyMetallogenicEvoluti。nModel。fCo_ric}lCrusts(DYl2

8、5—13R一5)收稿日期：201412一01；修订日期：2015一