對公開發(fā)表的有關(guān)北極海域鐵錳結(jié)核和結(jié)殼的分布區(qū)域、化學成分,礦物類型以及年代學等數(shù)據(jù)資料進行搜集整理后發(fā)現(xiàn),目前已知的淺水鐵錳樣品主要分布在喀拉海和楚科奇海域內(nèi),而深水鐵錳樣品主要位于楚科奇海臺、加拿大海盆、門捷列夫海嶺和阿爾法海嶺內(nèi)。深水鐵錳樣品主要為水生成因,除Mn外,主要有用金屬含量均遠高于淺水樣品,且多種金屬與全球重要結(jié)核和結(jié)殼成礦帶內(nèi)的樣品含量相當,展示出一定的資源潛力。深水鐵錳樣品生長時間長達1 500萬a,對應(yīng)著中新世弗拉姆海峽開啟,北冰洋開始與北大西洋進行深水交換時期。淺水鐵錳樣品主要為成巖成因,周邊陸源非金屬物質(zhì)的供給量較大,資源潛力低。 

【文章來源】：海洋地質(zhì)前沿. 2020,36(07)CSCD

【文章頁數(shù)】：6 頁

【部分圖文】：

北極海域內(nèi)鐵錳結(jié)核和結(jié)殼的分布

圖3 北極海域內(nèi)鐵錳結(jié)核和結(jié)殼的稀土元素標準化配分特征（海水數(shù)據(jù)引自[29])通常情況下，成巖成因型結(jié)核比水生成因型結(jié)核更容易富集諸如Cu、Ni等有用金屬，且形成速度可比水生成因型結(jié)核高數(shù)倍到數(shù)百倍[1-2]。雖然喀拉海中分布的以鐵錳結(jié)核為主的樣品主要為成巖成因型，但離陸地太近，陸源非金屬物質(zhì)的供給量過大，生長速度相對過快，來不及從周邊水體中攝取足夠量的有用元素，因而無法像楚科奇海臺、加拿大海盆、門捷列夫海嶺、阿爾法海嶺等深水區(qū)域內(nèi)的結(jié)殼和結(jié)核樣品一樣展示出頗為誘人的資源潛力。

海底鐵錳結(jié)核和結(jié)殼內(nèi)的稀土元素不僅是未來開發(fā)利用的重要有用金屬，還可有效指示鐵錳結(jié)核和結(jié)殼的生長環(huán)境和生長過程[24-26]。北極海域內(nèi)鐵錳結(jié)核和結(jié)殼樣品的ΣREY以輕稀土為主，在ΣREY中的比例為62%～81%，平均值為71%[8,13,16,20]。ΣREY出現(xiàn)以上分布特征主要源自鐵錳結(jié)核和結(jié)殼對海水和孔隙水內(nèi)輕稀土元素的優(yōu)先清掃[25,27]。其中，深水環(huán)境下以鐵錳結(jié)殼為主的樣品ΣREY含量遠高于淺水環(huán)境下以鐵錳結(jié)核為主的樣品。輕稀土在深水樣品ΣREY中的比例為75%～81%，平均值為78%，略高于輕稀土在淺水樣品中的比例（輕稀土在淺水樣品ΣREY中的比例為62%～73%，平均值為68%)[8,13,16,20]。這2類不同水深環(huán)境樣品的稀土元素后太古界澳大利亞頁巖（PAAS）標準化配分特征也差異極大（圖3），深水樣品展示出明顯的Ce正異常和微弱的Y負異常特征，而淺水樣品的Ce負異常則較為微弱。深水樣品的Ce強正異常主要來自于樣品內(nèi)Ce3+向難溶、難解吸Ce4+的氧化轉(zhuǎn)變累積和對海水內(nèi)Ce4+的直接清掃，而Y弱負異常則是因為其在鐵錳結(jié)核和結(jié)殼內(nèi)穩(wěn)定性較差，相對其他稀土元素容易發(fā)生解吸所致[25,28]。淺水樣品的Ce呈現(xiàn)出弱負異常，這表明其生長的物理化學環(huán)境無法促使Ce的氧化累積。除了這2種元素外，其他稀土元素的分布特征較為一致，展示出相似的鐵錳結(jié)核和結(jié)殼與海水的交換平衡過程。海底鐵錳結(jié)核和結(jié)殼一般可分為水生成因型、成巖成因型、熱液成因型及以上諸類型的混合，利用稀土元素還可以有效地將其成因類型區(qū)分開來[24]（圖4）。北極海域內(nèi)深水鐵錳結(jié)核和結(jié)殼以高Nd含量，高Ce正異常為典型特征，基本位于水生成因型的范疇。而主要分布在喀拉海內(nèi)的淺水鐵錳結(jié)核和結(jié)殼則以低Nd含量，弱Ce負異常為特征，基本落入成巖成因型區(qū)域內(nèi)。以上成因類型也與其礦物組成特征十分吻合。此外，楚科奇海域淺水型鐵錳結(jié)核雖然可能有熱液組分的供給，但主要為成巖成因[19]。北極海域內(nèi)結(jié)核結(jié)殼樣品的成分特征還顯示它們與太平洋等開闊海域中的樣品存在明顯差異，北極海域的鐵錳結(jié)核和結(jié)殼普遍生長速率較快，樣品內(nèi)存在大量陸源碎屑物質(zhì)，即使分布在北極深水區(qū)域內(nèi)的樣品也不例外[13-14,16]。這可能反映了北美和西伯利亞克拉通遭受侵蝕，河流、冰川以及洋流將這些侵蝕產(chǎn)物向北極海域各處運移[13]。相對于全球其他海域內(nèi)的鐵錳結(jié)核和結(jié)殼，北極深水樣品還異常富集Sc,Sc被鐵羥基氧化物吸附和富Sc陸源碎屑的存在是Sc含量異常高的主要原因，也是陸源物質(zhì)大量供給結(jié)殼和結(jié)核的證據(jù)[1-2,13]。年代學測定工作顯示相當數(shù)量的北極深水鐵錳結(jié)殼的生長起始于1 000萬a前，最古老樣品的年齡約為1 480萬a，這指示出中新世時期弗拉姆海峽開啟，北冰洋得以與北大西洋進行深水交換，由此驅(qū)動了深水鐵錳結(jié)殼和結(jié)核在約1 500萬a前開始生長[13]。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]中國第九次北極科學考察中的意外發(fā)現(xiàn)——多金屬結(jié)核[J]. 陳紅霞,魏澤勛,于曉果,宋普慶,沈權(quán).  海洋學報. 2018(12)



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