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南海北部陆缘大型多金属结核的生长及元素地球化学特征研究

吴长航  
【摘要】: 本文以南海北部陆缘大型多金属结核为主要研究对象,通过对结核的显微构造、矿物组成、生长年代学、元素地球化学特征等的深入研究分析及与太平洋、印度洋等海域多金属结核的对比,探讨了南海多金属结核生长与古海洋环境事件之间的对应关系,取得以下认识: 1.南海北部陆缘大型多金属结核的结构构造与海洋底流活动及结核生长速率存在较好的对应。在底流活跃期,形成的结核壳层疏松,陆源物质含量较高,构造类型以斑杂状、树枝状等为主,生长速度较快;而底流活动减弱时,结核壳层致密,碎屑物质较少,主要为纹层状及柱状构造等,局部出现韵律状构造,生长速率较低。 2.测年结果表明,结核的平均生长速率为7.41mm/Ma,远高于其它海域多金属结核的生长速率;在不同阶段结核生长速率波动较大,阶段性、跳跃性的生长特征明显,说明南海的边缘海环境对结核生长有着显著的影响。 3.南海北部陆缘大型多金属结核较太平洋、印度洋结核明显富Fe贫Mn。锰相矿物以水羟锰矿为主,属水成成因。结核中Fe、Co、Si等元素含量较高,Cu、Ni含量较低。Mn、Fe间具强负相关关系,稀土元素(REE)含量较高,且轻稀土元素(LREE)富集、重稀土元素(HREE)亏损,Ce含量占稀土元素总量(∑REE)的70%以上,Ce正异常,说明结核中稀土元素(REE)主要来自海水。稀土元素与Fe具强正相关关系,与Mn呈负相关,表明Fe相矿物为稀土元素的主要赋存场所。不同结核中的Co、Mn含量及Mn/Fe值随着远离大陆而逐渐升高,Si、Al含量逐渐降低,说明南海北部多金属结核的生长受边缘海环境的控制,输入到南海的陆源物质对结核化学组分具有明显的稀释作用。 4.结核生长与古海洋环境变化有着良好的对应关系。结核开始生长的晚上新世(3.29Ma)是北极冰盖扩展,全球气候转冷,洋流活动加强的剧烈动荡期。南海结核与太平洋海域结核晚上新世的主要成矿期时间接近,具有相同的区域成矿背景。同时,上新世又是南海沉积演化史上的低沉积速率期,成矿物质供应充分,具备多金属结核生长发育的有利条件;而结核生长速率发生剧烈变化(0.73-0.69Ma)的时期也是南海古海洋环境发生重大改变的时期。


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