海洋地质与环境重点实验室知识库

       本论文利用电子探针显微分析仪、电感耦合等离子质谱/光谱仪、X射线衍射分析仪等仪器对采集自西太平洋卡罗琳洋脊CM6海山的铁锰结壳样品进行构造特征、矿物学和元素地球化学分析，并与太平洋其他海山区结壳样品的相关研究结果进行对比，对结壳的成因机制和物质来源进行探讨研究；结合结壳形成年代和微区分析结果对其沉积地球化学特征所记录的古海洋、古环境信息进行初步分析。
       结果表明：（1）结壳样品在构造上可分为三层，从下层到上层表现为斑杂状、葡萄状和柱状构造。（2）结壳样品矿物相组成包括水羟锰矿相、Fe氢氧化物相、碎屑相和残余生物相，未见碳氟磷灰石相。水羟锰矿出现在结壳各个层，衍射峰层间距（d值）分别为1.42 Å和2.40 Å；针铁矿出现在结壳的中层和下层，d值为1.91 Å；石英（d=3.34 Å）和斜长石（d=3.21、2.90 Å）出现在结壳的上层，另外在该层还发现了硅酸盐矿物蛋白石-A；方解石出现在结壳的下层，发现d=3.03 Å和1.87 Å两个衍射峰特征值。（3）结壳样品主要组成元素为Fe和Mn，与太平洋其他海山结壳样品相比含量偏高，而Co、Ni等多数微量元素和总稀土元素含量均偏低。结壳样品自下层到上层，Mn、Co、Ni等元素的含量逐渐增加，而Fe、Si、Al等则逐渐减少。（4）稀土元素中轻重稀土比值平均为11.24，表现为明显的轻稀土富集，经北美页岩标准化后的配分曲线除明显的正Ce异常和负Y异常之外相对平坦。（5）Co计时法估算结壳样品下层最晚从11.1±0.4 Ma开始累积，中层从9.7±0.3 Ma，上层从8.5±0.2 Ma。
       研究认为：（1）构造特征显示结壳生长时期底层水活动强度由剧烈逐渐向平稳过渡。（2）结壳物源具有多源性，包括海水、碎屑源和生物源。（3）结壳中、下层较上层丰富硅酸盐矿物和生物碎屑的掺入是导致其元素含量曲线波动、微观结构和矿物组成存在差异的直接原因；稀土元素含量较低与海山赋存水深（-1366 m）较浅有很大关系。（4）推断结壳上层大约8.5 Ma的累积时间，蛋白石-A的埋藏和Mn、Co、Ni等元素的含量变化记录了CM6海山上覆海水中硅藻生物的爆发和最低含氧带的扩张。（5）结壳样品具有水成成因特征，较高的Mn、Fe含量和较低的Co、Ni、Cu含量使其三元图解位置靠近热液成因，认为结壳中层高反射率富Fe纹层很可能是附近火山活动的影响结果。

目  录

第1章  绪论 1

1.1  研究背景及意义 1

1.2  国内外铁锰结壳研究现状 2

1.2.1  国内外铁锰结壳调查史 2

1.2.2  国内外铁锰结壳研究现状 3

1.3  研究工作 11

1.3.1  研究目的及意义 11

1.3.2  研究思路及方法 12

1.3.3  主要完成工作量 12

第2章  研究区区域地质概况 13

2.1  地质背景 13

2.2  地形地貌 15

2.3  水文环境特征 15

第3章  材料与方法 17

3.1  研究样品 17

3.1.1  样品来源 17

3.1.2  样品特征 17

3.1.3  样品处理 18

3.2  分析方法 19

3.2.1  构造特征分析 19

3.2.2  矿物相分析 19

3.2.3  元素分析 19

3.2.4  微区分析 20

3.2.5  年代分析 20

第4章  铁锰结壳构造特征及矿物相组成 23

4.1  铁锰结壳分层构造特征及其意义 23

4.2  铁锰结壳分层矿物学特征 24

4.2.1  矿物相组成 24

4.2.2  矿物组成影响因素 26

4.3  本章小结 28

第5章  铁锰结壳元素地球化学特征 29

5.1  主、微量元素组成及含量特征 29

5.2  稀土元素组成及含量特征 36

5.3  元素地球化学特征影响因素 37

5.4  铁锰结壳资源潜力 39

5.5  本章小结 40

第6章  铁锰结壳成因类型及物质来源 41

6.1  铁锰结壳成因类型 41

6.1.1  元素比值依据 41

6.1.2  三元图解依据 42

6.2  铁锰结壳物质来源 43

6.3  本章小结 49

第7章  铁锰结壳地球化学特征地质意义 51

7.1  索罗尔海槽形成 51

7.2  古生产力爆发 52

7.3  本章小结 53

第8章  结论 55

参考文献 57

致  谢 67

作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 69