冲绳海槽沉积物中热液源组分的顺序淋滤萃取研究

摘要

本文针对冲绳海槽多种物源沉积作用混杂的特征，采用顺序淋滤萃取方法对海槽中部受热液活动影响的H9岩芯沉积物进行了分离，将沉积物中分为可交换态、碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态、有机结合态和残渣态五个部分，并对各个结合态中常量、微量和稀土元素组成进行了分析，确定了不同元素在不同结合态中分配的比例，分析了控制不同元素进入沉积物的主要机制。去除生源和陆源(火山源)沉积组分的影响，讨论了热液源组分在岩芯沉积物中的变化规律，简单估算了热液源组分中元素的堆积速率，并以稀土元素为例，初步探讨了热液流体扩散过程中受到的改造作用。 主要结论包括： (1)残渣态是冲绳海槽H9岩芯沉积物中元素的最主要赋存形态，典型碎屑源组分Al、Ti和K在该态中的含量随岩芯深度无明显变化，反映该区陆源(火山源)物质输入相对稳定，对该区沉积物起主要控制作用。 (2)可交换态、碳酸盐结合态和有机结合态不是冲绳海槽H9岩芯沉积物中元素的主要赋存形态。 (3)铁锰氧化物结合态是除残渣态外的又一元素主要赋存形态，是控制元素在非晶质结合态中赋存的主要因素，同时也是岩芯不同深度沉积物中元素含量和萃取比例变化最大的一个相态。热液源组分主要赋存于该形态之中，是控制该岩芯沉积物组成变化的关键因素。在铁锰氧化物结合态，金属元素Mn、Cu、Ni、Co、V在岩芯80cm以上层位沉积物中富集，并以元素Mn和Co的富集最为显著，其上段平均丰度是下段元素丰度的近14倍，清楚地记录了H9岩芯80cm以上层位沉积期间热液沉积作用的加强。 (4)文中简单估算了热液源金属元素和稀土元素的堆积速率，Mn和Fe元素堆积速率与洋中脊和Lau海盆等构造环境产出的热液影响沉积物相当或稍高，反映了边缘海盆地悬浮体含量和沉降速率相对其他地区要高，热液中的Mn、Fe等元素能被更有效的清扫进入沉积物。 (5)岩芯沉积物中热液源组分携带的稀土元素组成具有类似海水的分布模式，反映了热液流体喷出海底后与其它物源物质之间的复杂的相互作用：一方面大量生物和陆源碎屑物质的快速沉积导致溶解态的热液源物质(尤其是稀土元素)被快速清扫，无法向外扩散，快速堆积在热液喷口附近；另一方面，随热液羽状体向外扩散的颗粒态热液源物质也清扫海水中的元素共同进入沉积物。从这一角度来看，冲绳海槽中部热液活动对海水中的稀土元素表现为汇。

目录

文摘

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0前言

0.1选题依据和研究意义

0.2国内外研究现状

0.2.1冲绳海槽现代海底热液活动调查研究现状

0.2.2顺序淋滤萃取法研究现状

0.3本文研究工作

1冲绳海槽的自然地理及区域地质概况

1.1自然地理概况

1.2地形地貌

1.3构造特征

1.4岩浆、火山和热液活动

1.5沉积环境

2样品描述与研究方法

2.1样品描述

2.1.1岩芯位置

2.1.2岩芯的沉积特征

2.2研究方法

2.2.1顺序淋滤萃取分析方法

2.2.2元素总量分析方法

2.2.3元素浓度测试

3 H9岩芯沉积物顺序淋滤萃取分析结果

3.1顺序淋滤萃取分析结果

3.2回收率分析

3.3重复性分析

3.4小结

4冲绳海槽H9岩芯沉积物中元素的结合态

4.1元素在不同结合态中的分布

4.2不同结合态中元素组成

4.2.1可交换态

4.2.2碳酸盐结合态

4.2.3铁锰氧化物结合态

4.2.4有机结合态

4.2.5残渣态

4.3小结

5冲绳海槽热液活动对沉积物的元素地球化学贡献

5.1铁锰氧化结合态中金属元素分布特征

5.2 H9岩芯热液源元素堆积速率

5.3热液源稀土元素组成特征

5.3.1稀土元素丰度特征

5.3.2稀土元素配分模式

5.4小结

6结论

参考文献

致谢