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“多金属结核和富钴结壳区基础地质研究”项目2010年进展

发布日期: 2013-10-22 10:07:39

2010年对富钴结壳的成矿背景、物质来源、测年方法、成矿模型等进行了系统研究,发表学术论文6篇,完成论文5篇。参加了2010年6月在圣彼得堡举办的第五届 “大洋矿产”国际海洋矿产学术会议和2010年10月在俄罗斯Gelendzhik举办的国际水下采矿学会(UMI)第39届年会,在会议上宣读了论文,与俄罗斯科学家开展了合作研究。2010年取得的主要成果如下:

1、对富钴结壳成矿背景进行了深入研究,阐述了太平洋海水溶解氧和pH值的空间分布特征;对西太平洋海山成矿系统进行了研究,总结了其成矿过程和控矿要素,初步建立了富钴结壳评价模型;利用系统动力学分析软件STELLA分析了海山沉降与海水水化学特征对金属Mn清扫的控制作用,初步建立了富钴结壳成矿作用过程的系统动力学模型。

2、进一步揭示了富钴结壳的物质来源,根据与黄土风沙元素和同位素的对比分析研究,认为海洋Pb主要来自风尘。 分析了结壳中碎屑物质的常量、稀土、微量元素和Sr、Nd同位素,并与中国黄土、海山玄武岩和马里亚纳岛弧火山物质进行对比,结果表明结壳中碎屑物质属于大陆来源的风成物质。根据结壳的10Be年龄,结合Co含量法的年龄结果,并把SiO2的含量作为亚洲内陆干旱化的指标,研究结果表明亚洲内陆干旱化的年龄最早起始于20-16Ma,与中国风成黄土、红粘土剖面开始发育的年龄相当。

3、富钴结壳U系测年研究,分层样品经消化后,用“单柱法”进行U、Th分离纯化,用a能谱仪测定样品中的234U、238U、230Th、232Th、231Pa等放射性核素的含量。根据已获得的测量结果,采用4种铀系年代学方法,即230Thex法、230Thex/232Th法、231Paex法和234Uex/238U法,获得太平洋若干块结壳的生长速率。结果表明,这些结壳的生长速率在距今~20万年时均发生变化,且生长速率由20万年前的较快生长逐渐变慢,这可能暗示了某个海洋学事件的发生,也可能是由于生长间断所致。

4、建立了综合的富钴结壳地层学剖面,包括结构、矿物学、微量稀土元素、铂族元素和Au以及Os同位素比值,系统揭示了富钴结壳生长过程中的古海洋环境和地质事件历史信息。

5、分析了结核、结壳金属元素的赋存状态,揭示金属结合机制和铁锰沉积中造成某些主要成矿元素间存在分异的内在原因;确定了常压条件下铁锰氧化物矿物对成矿元素的富集作用。从分子水平上揭示了水成铁锰沉积Fe的赋存状态。低温常压条件下,水羟锰矿对成矿元素Co的吸附动力学模型符合动力学一级方程、Elovish方程、抛物线扩散方程和Ho的一级动力学方程;低温常压条件下,水羟锰矿对成矿元素Co、REE吸附曲线为非线性的,符合Languir吸附等温式。揭示了海水pH对水羟锰矿吸附Co、REE的影响。

6、发现晚第四纪和中更新世冰消期的SST变化在时间上与代表冰盖体积的氧同位素变化同步,说明了高、低纬度古气候变化的耦合性质。揭示了南海南部末次冰消期次表层海水种P. obliquiloculata 低值事件的古海洋学意义。

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