东太平洋CC区与东马里亚纳海盆多金属结核特征对比及控矿要素研究

摘要

本文以东太平洋CC区和东马里亚纳海盆的多金属结核为研究对象，从结核上下表层，不同区域结核和同一结核内部三个角度进行对比，依托结核表层壳层的地球化学、矿物学等特征，研究在现代海洋环境下，不同结核之间及同一结核表层间的异同点，研究多金属结核形成、元素分布的主要控制因素。
　　在研究中使用X射线衍射(XRD)、等离子质谱(ICP-MS)、等离子光谱仪(ICP-OES)与电子探针(EPMA)等仪器进行研究样品的分析测试;研究内容包括多金属结核表层样品矿物学与元素地球化学特征分析，元素相关性分析，以及结核特征差异的控制因素研究。获得成果如下:
　　1.完成多金属结核表层元素含量测试与矿物鉴定，上下表层差异主要体现为Fe、Co、Al、∑REY等元素以及δCe值等表现为上高下低，Mn、Cu、Ni、Zn、Rb等元素以及Mn/Fe表现为下高上低;研究区对比，CC区Mn、Cu、Ni、Mn/Fe值以及稀土元素明显高于东马里亚纳海盆区，而Fe、Co、Al、P、δCe值值以及大多数微量元素相对较低;矿物学方面，鉴定结核主要结晶矿物相为水羟锰矿和1nm锰矿相，并且结核表层中水羟锰矿表现为上高下低，而1nm锰矿含量则与之相反。不同研究区内，东马里亚纳海盆结核中的水羟锰矿含量要高于CC区，而1nm锰矿含量低于CC区。
　　2.多金属结核内部元素Fe、Mn随上下部分形成差异分布，但特征并不明显。Cu、Ni在边界致密区含量相对较高，Co分布均匀。整体来看，结核内部元素的分布具有一定周期性旋回，但未呈现与外表层相同的上下差异规律。
　　3.根据稀土元素Ce异常分别与YSN/HoSN和Nd的比值判定研究对象均为水成型结核，其形成是多种因素共同作用的结果，并不仅是由某一种因素造成，结核内不同的微观结构元素含量差异明显，除受到结构特点影响外，主要受到其中矿物相的控制。
　　4.综合探讨结核品位的控制因素，在南极底流、表层初级生产力等因素的影响下，溶解氧含量以及溶液离子浓度一方面直接控制结核上下表层矿物分布，另一方面也影响矿物在结核中的分布，而矿物的差异又进一步控制着其中元素的分布，所以多金属结核成矿品位受到南极底流、表层初级生产力和环境参数直接和间接两方面控制。

目录

声明

摘要

1．1 本文的研究意义

1．2 多金属结核的研究历史和现状

1．2．1 国内外调查历史

1．2．2 国内外研究现状

1．3 存在的主要问题

1．4 本文研究工作

1．4．1 研究目标

1．4．2 研究内容

1．4．3 论文工作量

第二章 材料与方法

2．1 样品采集

2．2 分析方法

2．2．1 样品预处理

2．2．2 主微量及稀土元素测试

2．2．3 X射线衍射矿物测试

2．2．4 电子探针分析测试

第三章 太平洋CC区及EMB区多金属结核成矿背景

3．1．1 基本地质概况

3．1．2 表层沉积物

3．2 多金属结核成矿海洋学背景

3．2．1 海洋化学环境

3．2．2 太平洋底流

第四章 多金属结核表层地球化学及矿物学特征

4．1 主量元素特征

4．1．1 主量元素含量

4．1．2 元素相关性

4．2 微量元素特征

4．3 稀土元素特征

4．4 矿物学特征

4．4．1 多金属结核中常见锰矿相特征

4．4．2 多金属结核中锰矿物含量特征

4．4．3 元素与矿物相关性分析

4．5 小结

第五章 多金属结核形态特征及电子探针分析

5．1 多金属结核内部形态特征

5．2 面扫分析

5．3 线扫分析

5．4 点分析

5．4 小结

第六章 成因及控制因素分析

6．1 多金属结核成因

6．3 成矿品位控制因素分析

6．3．1 南极底流

6．3．2 表层初级生产力

6．3．3 环境参数

6．4 小结

第七章 结论及展望

7．1 主要结论

7．2 存在的问题及后期工作展望

参考文献

致谢

个人简历及发表论文