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南海北部陆缘多金属结核地球化学特征及成矿意义

张振国  
【摘要】: 本研究以产出于南海北部陆缘西沙海台的多金属结核为主要对象,以太平洋、印度洋等海域的样品为参照,对南海结核进行了矿物学、地球化学及成矿环境等方面深入、系统的探讨。 在研究中应用了矿相显微镜、高倍电子显微镜、电子探针、X射线粉晶衍射(XRD)、等离子质谱仪(ICP-MS)和等离子光谱仪(ICP-AES)等观察仪器及测试分析设备;利用了钙质超微生物地层学的定年方法。研究内容包括结核的形态、矿物的组成、元素分布及含量、元素间的相关关系、多元图解和配分模式;结核的生长年代、生长速率及结核的赋存环境和成矿意义。主要取得了以下成果: 1.完成南海北缘西沙海台大型多金属结核基本特征的鉴定,确定南海结核与太平洋、印度洋等大洋结核,波罗的海、南海东北部陆坡等边缘海结核,地球化学特征存在明显差异,是一种边缘海环境条件下赋存的新型多金属结核。 2.根据南海多金属结核元素和矿物组成特征,确定南海结核样品为水成成因,并据此讨论了区域构造-沉积因素对结核形成和生长过程的控制作用。 3.根据南海结核化学元素的相关关系:Mn与Mg、Cu、Ni、Al、Ca呈较强的正相关;Fe与Co、Zn、Ti、Pb、Sr、∑REE呈较强的正相关;Mn+Fe与Mg+Al+Si为强负相关;Cu+Ni+Co与Fe+Mn较强负相关。认为Fe、REE等元素主要来源于陆源碎屑沉积物,Mn、Cu、Ni等来自深层海水;结核壳层金属含量的变化,与沉积环境的变化密切相关,陆源物质供应量的增加对Mn、Cu、Ni、Ca等元素的富集产生明显的稀释作用。 4.首次利用钙质超微化石地层学方法,将结核的初始生长年代限定在1.7Ma左右,据此推断结核的生长速率高达15.38mm/Ma。这一远远高于常速的快速生长的结核类型,可能是边缘海特定环境下物源供应条件充分的结核生长发育的特例。 5.综合探讨了南海多金属结核形成过程的构造地理环境特征及对其产生强烈制约相应的重大地质事件。认为独特的地理位置和海底地貌、充足的矿物供应、良好的古海洋条件是结核生长、发育的前提;其生长环境受青藏高原的隆升、末次冰期等重大地质事件的制约;其成长发育过程记录了大量古海洋、古气候、古环境的信息,对探讨南海区域环境的演化,乃至全球性环境演变都具有重要意义。


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