中太平洋海区富钴结壳地球化学特征及成因机制

论文摘要

本文利用ICP-AES、EPMA、X-ray衍射等测试技术以及聚类分析和因子分析等多种数理统计方法,系统地对中太平洋海区富钴结壳的元素地球化学特征、矿物组成和微观组构进行了研究,并探讨了其成因机制,获得以下主要认识:1中太平洋海区富钴结壳类型多样,均为水成成因,其矿物相主要由锰矿物相、铁矿物相和非金属矿物相组成;富钴结壳壳层发育多种原生和次生构造类型。2磷酸盐化作用不仅强烈改变富钴结壳元素初始含量,而且造成富钴结壳某些元素间的相关性发生改变,这些敏感型元素对可用于指示富钴结壳是否发生磷酸盐化。在不同水深段内,未磷酸盐化型富钴结壳的主要元素随经向、纬向的变化趋势相似,表明其受水体化学障、表面生产力和物质来源等环境参数控制;而随水深的变化则具有区域一致性,表明水体化学具有区域成层性。3未磷酸盐化富钴结壳稀土元素含量和轻重稀土分馏程度随水深发生规律变化,这种变化不仅与它们在海洋中的含量和行为有关,也与海洋背景颗粒的吸附有关;铈（Ce）在富钴结壳中基本上呈4价,且动力学因素控制了其富集过程,因此Ce异常不能用于指示富钴结壳形成环境的氧化程度。4基于富钴结壳微层呈锯齿状且同一微层生长速率不同,提出了富钴结壳在各种基底表面生长以及后继发育过程受固液界面双电层控制的发育模式。在富钴结壳整个发育过程中,经历了从贫氧环境向富氧环境的转变,但微环境则呈富氧-低氧过程的交替。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 研究目的及意义
• 1.2 富钴结壳调查研究现状
• 1.2.1 国内外调查史
• 1.2.2 国内外研究现状
• 1.3 拟解决的科学问题和研究内容
• 1.3.1 拟解决的科学问题
• 1.3.2 研究内容
• 1.4 研究材料、思路与方法
• 1.4.1 研究材料
• 1.4.2 研究思路
• 1.4.3 研究方法
• 2 中太平洋海区富钴结壳成矿背景
• 2.1 区域地质背景
• 2.1.1 区域地层
• 2.1.2 构造特征
• 2.1.3 岩浆活动
• 2.2 海山地形地貌
• 2.2.1 中太平洋海山群（Mid-pacific mountains）海山地形地貌
• 2.2.2 莱恩群岛海山链（Line Island Chain）海山地形地貌
• 2.3 富钴结壳水环境特征
• 3 中太平洋海区富钴结壳矿体特征
• 3.1 富钴结壳的类型
• 3.2 富钴结壳的基岩/核心特征
• 3.3 富钴结壳的空间分布特征
• 3.4 富钴结壳构造特征
• 3.4.1 宏观构造特征
• 3.4.2 微观构造特征
• 3.5 富钴结壳矿物学特征
• 3.5.1 锰矿物相
• 3.5.2 铁矿物相
• 3.5.3 非金属矿物相
• 3.6 中太平洋海区富钴结壳地球化学特征
• 3.7 中太平洋富钴结壳的成因类型
• 3.8 小结
• 4 中太平洋海区富钴结壳主要元素地球化学
• 4.1 磷酸盐化作用对富钴结壳元素的影响
• 4.1.1 磷酸盐化作用的元素地球化学判别
• 4.1.2 两种类型富钴结壳元素丰度对比
• 4.1.3 两种类型富钴结壳中元素相关性分析
• 4.1.4 磷酸盐化作用对富钴结壳元素的影响
• 4.2 富钴结壳主要元素空间变化特征及影响因素
• 4.2.1 富钴结壳主要元素随经度的变化
• 4.2.2 富钴结壳主要元素随纬度的变化
• 4.2.3 富钴结壳成矿元素随水深的变化
• 4.2.4 富钴结壳空间变化影响因素
• 4.3 小结
• 5 中太平洋富钴结壳稀土元素地球化学
• 5.1 中太平洋海区富钴结壳稀土元素特征
• 5.1.1 富钴结壳稀土元素相关参数表达
• 5.1.2 中太平洋海区富钴结壳稀土元素组成
• 5.2 中太平洋海区稀土元素空间展布特征
• 5.2.1 富钴结壳稀土元素水平分布特征
• 5.2.2 富钴结壳稀土元素垂向分布特征
• 5.2.3 富钴结壳稀土元素水平分布的意义
• 5.2.4 富钴结壳稀土元素垂向分布的意义
• 5.3 富钴结壳中 Ce 丰度与 δC e
• 5.4 小结
• 6 富钴结壳成因机制
• 6.1 富钴结壳主要元素的富集特征
• 6.1.1 元素富集系数和分布系数
• 6.1.2 富钴结壳元素的富集物相
• 6.2 富钴结壳物质来源
• 6.3 富钴结壳的形成环境
• 6.3.1 富钴结壳形成期海水环境的变迁
• 6.3.2 富钴结壳微观环境演变
• 6.4 富钴结壳形成机制
• 6.5 小结
• 7 结论及问题
• 7.1 结论
• 7.2 问题
• 参考文献
• 在攻读博士学位期间发表的论文（包括已被录用待发表的）
• 致谢
• 图版Ⅰ