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深海富REY泥中稀土元素赋存载体及其富集机制研究进展 总被引：1，自引：1，他引：0
综合前人发表的关于太平洋、大西洋以及印度洋等深海沉积物中稀土元素含量的数据,本文较为系统地阐述了全球深海富REY泥(REY-rich mud)的分布,分析了不同沉积环境下富REY泥中稀土元素的赋存载体及其控制因素,并进一步探讨了赋存载体中稀土元素的富集机制。研究发现深海富REY泥主要分布在太平洋和印度洋的深海盆地中,其中西北太平洋南鸟岛附近海域沉积物中稀土元素最为富集,是较为有利的稀土资源勘探潜力区。邻近热液区,深海沉积物中稀土元素含量受热液活动影响较大,稀土元素的主要赋存相是Fe-Mn水合(氢)氧化物,可能是热液流体扩散过程中,颗粒物中的Fe-Mn水合(氢)氧化物等吸附(scavenge)海水中的稀土元素所致。而在远离热液区的正常深海富REY泥中,高磷含量以及低沉积速率是导致其稀土含量相对较高的主要因素,赋存载体主要是生物成因磷灰石(鱼牙骨碎屑)。在磷灰石早期成岩阶段,海水和孔隙水中的REY进入磷灰石,在羟基磷灰石晶格中REE~(3+)与磷灰石中的Ca~(2+)发生类质同象替代:REE~(3+)+Na~+?2Ca~(2+)和REE~(3+)+Si~(4+)?Ca~(2+)+P~(5+),使其不断地富集稀土元素,但这还需要进一步研究。 相似文献
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铁锰结壳(又称富钴结壳、多金属结壳)富含Co、Cu、Mn、Ni、Ti、V、REE、Y和Zn等人类日常生活和高新技术产业亟需的关键金属,是一种重要的战略性矿产资源。本文对九州-帕劳海脊南段水深1 900～2 600 m处获得的9个站位铁锰结壳样品进行了矿物学和地球化学研究,分析了铁锰结壳的矿物组成、主微量元素和稀土元素含量,并进一步探讨了铁锰结壳的成因类型。结果表明,研究区铁锰结壳的矿物组成以水羟锰矿为主,同时含有大量非晶态铁氧/氢氧化物;Mn、Fe、Co、Ni、Cu平均含量分别为16.15%、15.38%、0.32%、0.33%、0.10%;CaO/P2O5均值为5.93,表明九州-帕劳海脊南段铁锰结壳样品均未发生磷酸盐化作用;铁锰结壳明显富集稀土元素(含Y,REYs),平均含量为1 194μg/g,轻稀土显著富集,稀土元素经后太古代澳大利亚页岩(PAAS)标准化后配分模式整体相对平坦,呈现Ce正异常而Eu无异常,与海水呈现镜像关系,说明铁锰结壳稀土元素主要来源于海水。铁锰结壳的矿物组成和元素判别图均表明九州-帕劳海脊南段铁锰结壳属于水成型,... 相似文献
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菲律宾海地理位置特殊,蕴含着丰富的前沿地球科学问题,是研究地球多圈层相互作用的天然实验室。近年来,菲律宾海中部九州-帕劳海脊南段已成为研究热点,但对其表层沉积物物质来源和沉积环境了解尚存在不足。本文通过对采集于九州-帕劳海脊南段水深为3 900～6 100 m的69个站位样品开展沉积地球化学研究,旨在判别沉积物的物质来源和沉积环境空间变化特征。结果表明：研究区底质类型为远洋黏土和硅质软泥,不同类型沉积物的碎屑组分化学风化程度均较低,受分选和再循环的影响较小,是亚洲风尘物质和岛弧火山物质的混合产物,且以亚洲风尘物质为主;研究区不同类型站位的沉积环境基本一致,整体处于氧化沉积环境,底层水体氧化还原条件不是研究区沉积物中过渡金属（如Mo）元素富集的控制因素,铁锰（氢）氧化物是连接水体-沉积物中过渡金属元素源-汇过程的重要纽带。此外,底部氧化还原条件可能不是该海域硅藻席沉积保存的必要条件。 相似文献
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西太平洋深海盆地同时发育多金属结核和富稀土沉积物,但针对多金属结核及其表层沉积物之间关系的研究较少。通过多金属结核-表层沉积物地球化学分析,揭示关键金属元素在结核、沉积物中的富集和分馏过程,探讨沉积过程与环境对多金属结核生长的影响。研究区多金属结核具有相对高的Co、REY含量,低的Mn/Fe比值,显示为典型的水成成因。主成分分析及相关性分析结果指示结核的成矿过程是在水成作用、成岩作用以及陆地碎屑、生物碎屑输入的作用下,Fe-Mn氧化物对海水及孔隙水中各类金属元素的选择性富集。研究区表层沉积物主要为深海黏土,相较于多金属结核富集大部分金属元素,深海黏土更为富集Si、Al、Na、K等元素。沉积物中Co、Ni、Cu等金属元素的富集与Fe-Mn微结核的含量相关,而REY与磷酸盐组分更为密切。Fe-Mn氧化物组分对海水中金属元素选择性吸附形成多元素的富集及显著的Ce正异常、Y负异常,而磷酸盐组分主要继承海水的稀土特征,它们的含量决定了沉积物中金属元素及稀土元素的含量和模式。结核及沉积物在关键元素富集的过程中有相似的过程,Fe-Mn氧化物组分是二者元素富集过程的载体。研究区的低生物生产力和低沉积速... 相似文献
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九州-帕劳海脊两侧深海盆地浅部地层结构特征与分析 总被引：2，自引：0，他引：2
由于欧亚板块、澳大利亚板块与太平洋板块运动的作用,菲律宾海盆形成了全球最为复杂的海底地形地貌.以九州-帕劳海脊为界,西菲律宾海盆与帕里西维拉海盆呈现不同的构造走向与地形特征,海脊两侧发育丰富的深海地质现象与地貌特征.参量阵浅地层剖面仪因其差频窄波束的发射特点,能够获得深海海底浅地层的高分辨率剖面.本文利用参量阵浅地层剖... 相似文献
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九州-帕劳海脊(KPR)位于菲律宾海中央,近南北走向.形成于太平洋板块向西的俯冲,裂离于帕里西维拉海盆和四国盆地的弧后扩张,是老的伊豆-小笠原-马里亚纳岛弧(IBM)的残留弧.裂离期间同时受到垂向旋转应力和水平挤压力的共同作用,这是形成九州-帕劳海脊现今狭长的几何形态的主要原因之一.九州-帕劳海脊南北部地壳结构可总结为P波波速为7.1～7.3 km/s下地壳;P波波速为6.1～6.3 km/s的中地壳;P波波速为4.5～5.5 km/s上地壳.九州帕劳海脊北段,30°N以北区和25°N以南区的地壳厚度普遍在10～15 km,25°～30°N之间的地壳厚度普遍大于15 km.九州-帕劳海脊的中段的地壳厚度变化较大,而且未识别出中地壳的存在,为不成熟的岛弧地壳.海脊南段与北段相似,具三层的地壳结构,但地壳厚度小于北侧,基本上大于10 km.整个九州-帕劳海脊处的地壳厚度普遍厚于两侧海盆的地壳厚度. 相似文献
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板块俯冲起始机制是板块构造理论发展的关键和新方向,九州-帕劳海脊是研究俯冲带起始机制的典型地区。在回顾板块俯冲起始机制研究历史的基础上,对九州-帕劳海脊及邻区研究现状和存在问题以及对板块俯冲起始机制的指示进行了概述。计划通过在九州-帕劳海脊南段及邻区开展海底地震仪为主的深地震探测,获得研究区高分辨率的岩石圈固体-流体结构,以了解古太平洋板块向西菲律宾海盆俯冲不同阶段的板块深部行为,并在动力学模拟实验及与实际对比的基础上,建立九州-帕劳海脊及邻区从俯冲起始-岛弧裂离-弧后伸展的完整演化历史,揭示板块俯冲起始机制、动力学过程及其控制因素。 相似文献
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菲律宾海发育了全球最典型的沟弧盆体系,新老俯冲系统众多,是研究大洋板块扩张过程的理想场所。本文主要利用2015年中科院海洋所在西菲律宾海采集的1400km地球物理大断面,并结合最新的重力数据,对比、分析了西菲律宾海内部古扩张中心(中央海盆裂谷)和残留弧(九州-帕劳海脊)的沉积地貌和地壳结构特征。研究表明:(1)中央海盆裂谷内部发育远洋沉积为主的沉积物,沉积层序分布不均,局部盆地内沉积物厚度可达300m。九州-帕劳海脊附近发育与火山碎屑物源有关的厚层沉积物;(2)以129°30′E处的转换断层为界,裂谷东西部洋壳结构分别体现"慢速"和"快速"扩张特征,东部洋壳岩浆供应较少,厚度较小,断裂较为发育,其附近可能发生水岩作用;西部洋壳岩浆供应较多,厚度较大,结构相对均一;盆地西部的小规模地幔柱可能控制了裂谷东西部不同洋壳结构的发育;(3)九州-帕劳海脊内的角度不整合面代表岛弧裂解事件,张裂与挤压构造共同发育反映了裂解过程的复杂性。 相似文献
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深海富稀土沉积物广泛分布在西太平洋、东太平洋、东南太平洋、印度洋等地区。本研究对东太平洋克拉里昂-克里珀顿断裂带(Clarion-Clipperton Fracture Zone,简称CC区)的两个站位富稀土沉积物的矿物学与地球化学特征进行了分析,并收集了太平洋92个站位深海富稀土沉积物元素地球化学数据,依据地球化学特征,结合矿物组成,将太平洋深海富稀土沉积物分为富Al型、富Fe型、富Ba型等三个类型。富Al型富稀土沉积物广泛布在西太平洋地区,沉积物类型以沸石黏土为主,全岩Al2O3平均含量可达14.9%。富Fe型富稀土沉积物位于东太平洋海隆附近的东南太平洋和东北太平洋区域,沉积物中TFe2O3平均含量高达18.8%,部分样品呈现明显的Eu正异常,热液活动可能为稀土元素的富集提供了丰富的稀土元素及载体矿物。富Ba型富稀土沉积物主要分布于东太平洋CC区,沉积物类型主要是(含)硅质黏土,Ba平均含量可达8 092×10-6。高Ba含量指示了沉积物形成时期所在海域可能具有很高的初级生... 相似文献
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为探究大洋富钴结壳的元素地球化学特征和赋存状态,以西太平洋麦哲伦海山群5个富钴结壳样品为研究对象,通过X射线衍射法、等离子体发射光谱法、等离子体质谱法及相态分析手段,分析了富钴结壳的矿物组成、主量元素和稀土元素含量。结果表明,富钴结壳样品主要结晶矿物为水羟锰矿,次要矿物包括石英、斜长石和钾长石,同时含有大量非晶态铁氧/氢氧化物。富钴结壳样品中Mn和Fe含量最高, Mn为16.87%～26.55%, Fe为14.34%～18.08%。富钴结壳明显富集稀土元素,其稀土总量为1 287～2 000μg/g,Ce含量为632～946μg/g,约占稀土总量的50%;轻稀土含量为1 037～1 604μg/g,重稀土含量为249～395μg/g,轻稀土元素明显高于重稀土元素。稀土元素配分模式呈现Ce正异常而Eu无异常,具有Ce富集特征。麦哲伦海山群富钴结壳是水成沉积成因,基本没有受到海底热液活动和成岩作用的影响。元素赋存状态与其矿物相密切相关, Na、K、Ca、Mg和Sr主要赋存于碳酸盐相, Mn、Ba、Co和Ni主要赋存于锰氧化物相, Fe、Al、P、Ti、Cu、Pb、V、Zn、Zr和REE主要... 相似文献
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Rare earth element geochemistry in cold-seep pore waters of Hydrate Ridge, northeast Pacific Ocean 总被引：2，自引：1，他引：1
Tobias Himmler Brian A. Haley Marta E. Torres Gary P. Klinkhammer Gerhard Bohrmann Jörn Peckmann 《Geo-Marine Letters》2013,33(5):369-379
The concentrations of rare earth elements (REEs), sulphate, hydrogen sulphide, total alkalinity, calcium, magnesium and phosphate were measured in shallow (<12 cm below seafloor) pore waters from cold-seep sediments on the northern and southern summits of Hydrate Ridge, offshore Oregon. Downward-decreasing sulphate and coevally increasing sulphide concentrations reveal sulphate reduction as dominant early diagenetic process from ~2 cm depth downwards. A strong increase of total dissolved REE (∑REE) concentrations is evident immediately below the sediment–water interface, which can be related to early diagenetic release of REEs into pore water resulting from the re-mineralization of particulate organic matter. The highest pore water ∑REE concentrations were measured close to the sediment–water interface at ~2 cm depth. Distinct shale-normalized REE patterns point to particulate organic matter and iron oxides as main REE sources in the upper ~2-cm depth interval. In general, the pore waters have shale-normalized patterns reflecting heavy REE (HREE) enrichment, which suggests preferential complexation of HREEs with carbonate ions. Below ~2 cm depth, a downward decrease in ∑REE correlates with a decrease in pore water calcium concentrations. At this depth, the anaerobic oxidation of methane (AOM) coupled to sulphate reduction increases carbonate alkalinity through the production of bicarbonate, which results in the precipitation of carbonate minerals. It seems therefore likely that the REEs and calcium are consumed during vast AOM-induced precipitation of carbonate in shallow Hydrate Ridge sediments. The analysis of pore waters from Hydrate Ridge shed new light on early diagenetic processes at cold seeps, corroborating the great potential of REEs to identify geochemical processes and to constrain environmental conditions. 相似文献
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ＲＥＥｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｉｎｗａｔｅｒ－ｓｅｄｉｍｅｎｔｉｎｔｅｒｆａｃｅｓｙｓｔｅｍａｔｄｅｅｐｏｃｅａｎｆｌｏｏｒ￥ＺｈａｎｇＬｉｊｉｅ；ＬｉｕＪｉｈｕａａｎｄＹａｏＤｅ（ＲｅｃｅｉｖｅｄＦｅｂｒｕａｒｙ１，１９９４；ａｃｃｅｐｔｅｄＭａｙ... 相似文献
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东海内陆架泥质区表层沉积物稀土元素的分布特征 总被引：3，自引：0，他引：3
通过对东海内陆架泥质区30个表层沉积物样品中的稀土元素、主微量元素、TOC、CaCO3、沉积物粒度进行了分析,讨论了影响稀土元素分布的原因。结果显示东海内陆架中ΣREEs为182.8～221μg/g,均值为206.5μg/g,明显高于黄土、黄河及雅鲁藏布江中稀土元素的含量,与长江、瓯江中稀土元素含量接近。稀土元素的球粒陨石标准化配分模式及(La/Yb)N比值显示,轻稀土显著富集,存在显著的δEu异常。稀土元素上地壳标准化配分模式显示稀土元素与上地壳之间不存在显著的分馏,稀土元素存在显著的"四分性"。稀土元素与粒径、有机质、CaCO3之间不存在相关性,表明研究区中稀土元素含量不受上述3个因素的控制。元素比值及稀土元素上地壳标准化配分模式显示研究区稀土元素主要源于长江。 相似文献
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沉积物中氧化还原敏感元素（Redox Sensitive Element,RSE）含量变化是上覆水体氧化还原环境良好的替代指标。本文通过冲绳海槽中南部两个柱状沉积物（深度:30 cm）粒度、总有机碳、总氮及其同位素含量和氧化还原敏感元素含量等指标,探究复杂环境背景下冲绳海槽柱状沉积物中RSE的赋存机理与环境指示意义。研究发现,柱状沉积物中除了Cr亏损,其他RSE均显示有不同程度的富集。“粒控效应”对冲绳海槽柱状沉积物的RSE含量影响较小;分析可知,海水表层生产力是影响沉积物氧化还原环境的主要因素,通过Mn（氢）氧化物的吸附或解吸附作用实现RSE的富集与亏损。δCe、V/Cr、Ni/Co和V/（V+Ni）等指标指示沉积物整体处于氧化?弱氧化环境。沉积物中Mn元素通过还原作用以Mn2+形式向上扩散,在25～30 cm处被含氧间隙水氧化富集形成锰峰,指示柱状沉积物0～25 cm处为氧化环境,25～30 cm处为弱氧化环境。 相似文献
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2006年4月17日北京特大降尘的地球化学特征 总被引：5，自引：0，他引：5
2006年4月17日北京遭遇了近年来最为严重的一次降尘天气。分析了降尘的主量、微量和稀土元素地球化学特征,并与洛川马兰黄土和几次北京降尘进行对比,结果显示本次北京降尘与洛川马兰黄土具有相似的元素分布模式,表明与黄土具有相似的物质组成,并在搬运过程中经历了充分的混合,同时,北京降尘与黄土相比具有一定程度的差异性,表现为北京降尘中Mg、Na相时富集,Ca明显亏损并含有较高的烧失量,降尘CIA值较低,表明降尘源区化学风化程度较弱,处于化学风化的初始阶段,降尘∑REE显著高于黄土,同时轻、重稀土分馏程度也较黄土高,4次北京降尘间稀土元素分布模式对比表明,粒度是影响重稀土元素间分馏程度不同的主要因素。 相似文献
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利用等离子体发射光谱法、等离子体质谱法以及相态分析手段,对太平洋徐福海山富钴结壳稀土和铂族元素地球化学特征、赋存状态及富集机制进行研究。结果表明,富钴结壳稀土和铂族元素明显富集,其稀土总量为1 842～2 854 μg/g,铂族总量为144～1 180 ng/g,老壳层中稀土和铂族元素含量明显高于新壳层,这可能与老壳层发生磷酸盐化作用有关。轻稀土元素含量明显高于重稀土元素含量,呈现Ce正异常而Eu无异常,具有明显Ce富集特征。铂族元素之间发生了明显分异作用,PPGE含量明显高于IPGE,表现出明显Pt正异常而Pd负异常,具有明显Pt富集而Pd亏损特征。稀土元素赋存状态显示,新壳层中稀土元素主要赋存于铁氧化物相,其富集比例为65.40%～70.05%,老壳层中稀土元素主要赋存于残渣态,富集比例为62.27%～65.77%,这可能与残渣态中磷酸盐有关。铂族元素赋存状态显示,新壳层和老壳层中铂族元素都主要赋存于铁氧化物相,其富集比例为63.66%～69.51%,残渣态(29.20%～34.68%)对铂族元素也有一定的富集能力。富钴结壳稀土和铂族元素的富集推测为铁氧化物胶体粒子的吸附作用,受海水氧化性环境影响,可溶性Ce3+和Pt2+分别被氧化成不溶性Ce4+和Pt4+,沉淀被吸附到铁氧化物相中,从而造成富钴结壳稀土和铂族元素的富集。 相似文献
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《Deep Sea Research Part I: Oceanographic Research Papers》1999,46(5):733-755
We analyzed the REE, Mn and Al concentrations and Nd isotopic ratios in marine suspensions collected on filters (0.65 μm porosity) with in situ pumping systems in the tropical northeastern Atlantic (20°N, 18–31°W). Previously we reported the same parameters on large sinking particles collected with moored sediment traps at the sites. Shale-normalized REE patterns of the filtered suspensions are characterized by a larger light REE (LREE) to heavy REE (HREE) enrichment compared to the trapped material and a Ce anomaly that evolves positively with depth. Depth profiles of REE/Al show maximum values at 50–100 m, where the Mn/Al ratio also reaches a maximum. The profile of the Nd isotopic ratios of the filtered suspensions shows variations similar to those of the seawater. These results suggest that the filtered suspensions preferentially scavenge the LREE, especially Ce, and that the particulate Mn oxides are potential REE carriers. The relationship between the Ce anomaly and the Ce/Al ratio demonstrates that the particulate Ce anomaly is formed by (1) the LREE adsorption onto the particulate Mn oxides in the surface water, (2) Ce(III) oxidation to insoluble Ce(IV)O2 and (3) preferential desorption of strict trivalent REE from the Mn oxides in deep water. Estimated authigenic Nd contents, using Nd isotopic ratios, decrease with depth. This is consistent with the adsorption of the REE in surface water and their desorption in deep water, suggested by the Ce anomaly formation. All the results show that the suspended particles record more clearly the authigenic REE contribution than the trapped material does. The suspended matter plays a key role in the scavenging of particle-reactive elements. 相似文献
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东菲律宾海表层沉积物中元素的赋存状态 总被引：2，自引：0，他引：2
为了解东菲律宾海不同类型表层沉积物中元素的赋存状态,采用化学提取方法对有无新型铁锰结壳发育站位表层沉积物样品进行了分级提取及测试,不同类型表层沉积物中成矿和稀土元素的赋存状态总体一致,表明研究区表层沉积物形成于相似的地质和海洋环境中。成矿元素中Fe绝大部分赋存在残渣态中,Mn、Cu、Co和Ni则主要赋存在铁锰氧化物结合态中,稀土元素也主要赋存在这两个相态中,碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态和有机结合态对重稀土元素优先吸附或具络合作用,引起重稀土元素的相对富集和铈的负异常,残渣态优先吸附轻稀土元素,导致轻稀土元素的富集和铈的正异常,火山物质则使表层沉积物残渣态表现出铕的正异常特征。同时,不同表层沉积物样品间也存在一定的差异,这与其局部形成条件——铁锰结壳发育与否有关。 相似文献
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Sediment geochemistry in coastal maritime Antarctica (Admiralty Bay, King George Island): Evidence from rare earths and other elements 总被引：1，自引：0，他引：1
Isaac R. Santos Dborah I.T. Fvaro Carlos E.G.R. Schaefer Emmanoel V. Silva-Filho 《Marine Chemistry》2007,107(4):464-474
We report the concentrations of 22 elements in short coastal sediment cores of Admiralty Bay (King George Island, Antarctica) determined by Neutron Activation Analysis. We focus the discussion on rare earth elements (REE) because their fractionation patterns in sediments relative to local sources may offer insights about weathering, transportation, deposition, and diagenetic processes. We found strong correlations between REE and Th, indicating detrital origin. Despite strong Eh gradients, the Th-normalized redox-sensitive elements (e.g., Eu, Ce, Fe, As, and others) showed little variability within the sedimentary environment. The exceptions were U (depleted in the upper few centimeters) and Br (enriched in the upper few centimeters). While U appears to be removed from seawater via uptake across the boundary of reducing sediments, the mechanisms driving Br accumulation are unclear, but perhaps related to increasing diatom production driven by regional warming. A comparison with published concentrations from rocks representing the regional eroding units showed that the characteristics of source rock could be recognized in the REE fractionation patterns in our sediments. These results imply no significant alteration during weathering and sediment transport in the coastal region of Admiralty Bay and the prevalence of strong periglacial erosion in ice-free areas of maritime Antarctica in spite of the relatively mild regional environmental setting (e.g., high moisture and high temperatures). 相似文献