西南印度洋中脊富鈷結(jié)殼礦物學及地球化學研究.pdf

1、富鈷結(jié)殼因其富含多種金屬和生長速率緩慢而成為兼具應(yīng)用開發(fā)和理論研究價值的海底礦產(chǎn)資源。本文對采自西南印度洋中脊的富鈷結(jié)殼進行了礦物學、地球化學組成的系統(tǒng)研究，利用XRD方法、ICP-MS（AES）、電子探針等測試技術(shù)分析了結(jié)殼的物相組成、主微量元素和稀土元素的組成和賦存相態(tài)、結(jié)殼微區(qū)元素組成，并使用主成分分析、EMD等數(shù)學方法對數(shù)據(jù)進行處理，在此基礎(chǔ)上探討結(jié)殼的成因類型、物質(zhì)來源及形成機制，解讀結(jié)殼中的古海洋學信息。
　　本區(qū)富鈷

2、結(jié)殼厚度1～3mm，為單層菜花狀、乳突狀結(jié)皮，鏡下顯微構(gòu)造觀察表明其同時具有平行紋層構(gòu)造、柱狀構(gòu)造、疊層構(gòu)造、斑雜構(gòu)造等多種構(gòu)造類型，差異較大的構(gòu)造類型在同一樣品中同時出現(xiàn)，表明水動力作用局部變化大。
　　礦物學分析表明本區(qū)富鈷結(jié)殼中錳相礦物以水羥錳礦為主，含少量鋇鎂錳礦，但在其中兩個樣品出現(xiàn)較多，表明存在局部亞氧化環(huán)境。鐵相礦物具有微弱的針鐵礦峰值，其余皆以X射線衍射條件下隱晶質(zhì)形式存在。本區(qū)結(jié)殼還含有石英、斜長石、粘土礦物等碎

3、屑礦物和方解石等生源組成礦物。
　　元素地球化學分析表明本區(qū)富鈷結(jié)殼的Mn/Fe變化在0.802～2.340之間，平均為1.247，體現(xiàn)水成成因特征。對比其他區(qū)域結(jié)殼的元素組成，表明本區(qū)結(jié)殼中碎屑物質(zhì)供應(yīng)與遠洋海山有所區(qū)別，接近大陸邊緣區(qū)域的特點。富鈷結(jié)殼對微量元素的富集以高Pb、高Mo為特征，這種富集作用主要受鐵相礦物的控制。富鈷結(jié)殼中富集稀土元素，平均含量為1261×10-6；輕重稀土分離平均值為8.3，配分模式為右傾型，穩(wěn)定

4、富集輕稀土；δCe正異常，變化范圍為1.031～1.998，顯示氧化環(huán)境，同海水Ce虧損對應(yīng)，反映稀土元素來源于海水。同時本區(qū)結(jié)殼還具有弱而穩(wěn)定的δGd、δHo正異常。
　　元素相態(tài)分析結(jié)果顯示，鐵相礦物對微量元素（除Co、Ni之外）的吸附作用大于錳相礦物；稀土元素具有多相組成的特點，其中50％～60%賦存在鐵錳相中。鐵相富集重稀土，錳相富集輕稀土，是引起δCe、δGd及δHo正異常的主要因素。依據(jù)賦存相態(tài)劃分元素組合如下：

5、>　?。?）可交換陽離子及碳酸鹽相：Ca、Mg、Sr、U、Rb、Tl、Cd、Be；
　?。?）錳相：Mn、Co、Ni、Ba、Tl、Ga、La、Ce；
　?。?）鐵相：Fe、Ti、Mo、Al、As、Zr、Hf、W、Pb、Bi、Th、B、V、HREE；
　?。?）殘渣相：Al、Fe、Rb。
　　研究表明本區(qū)富鈷結(jié)殼屬于水成成因類型，以富含水羥錳礦、δCe正異常為特點，結(jié)殼中的元素組成依次受控于鐵相礦物的成礦吸附、錳相

6、礦物的成礦吸附及生源碎屑、陸源碎屑物質(zhì)混入等作用。該結(jié)殼的形成未受到該處熱液活動的明顯影響。
　　運用電子探針微區(qū)分析得到的Mn、Fe組成并利用經(jīng)驗公式估算了該區(qū)結(jié)殼生長速率，所研究的兩塊本區(qū)結(jié)殼的生長速率分別為1.129mm/Ma和1.921mm/Ma，初始生長于中晚更新世，年齡分別為773.4Ka和650.4Ka。
　　結(jié)殼中Al、Ca、Fe、Mn、P元素記錄具有明顯的周期性波動規(guī)律，其周期分別為13～19Kyr、30～