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为了解海洋微生物的生物矿化作用在大洋铁锰结核形成过程中的意义,选取芽孢八叠球菌作为实验菌株,通过实验室模拟中性有氧环境下的生物矿化实验,测定了Fe生物矿化过程中Fe离子浓度与价态的变化、细菌表面形态与矿物成分的变化。反应过程中,通过与死菌对照组和空白对照组的对比研究,有菌实验组的总Fe浓度、Fe2+浓度和Fe3+浓度下降最快,尤其是在前24 h。TEM照片显示细菌表面有明显的矿物颗粒生成,对这些矿物颗粒进行EDS分析测定,推测为Fe的氧化物或氢氧化物。实验结果表明,以芽孢八叠球菌为代表的海洋微生物在中性有氧条件下,通过主被动相结合的过程,对Fe产生了明显的矿化作用,揭示了微生物矿化作用对大洋铁锰结核形成的贡献。 相似文献
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由于大洋铁锰结核含有30多种有用的金属元素,是潜在的矿产资源,因而越来越受到人们所重视.关于铁锰结核的矿物组成,国内外学者已有大量的报道.尤其是Piper(1984),Usui(1979)、Burns(1977)等,他们根据各自的分析结果,指出了大洋铁锰结核中的锰矿物主要由1×109m水锰矿δ-MnO2、7×10-10m钠水锰矿及针铁矿组成.并从地球化学、沉积地球化学角度指出了上述矿物的可能成因.然而,由于铁锰结核中锰矿物结晶程度很差和无定形性,用一般手工方法和仪器对单矿物很难分离和辨认.因此,用单一方法来确定某种结核的矿物组成及其相对含量就有一定的困难.为此,我们试用红外光谱分析结合X衍射、电子探针及化学分析结果,探讨红外光谱分析法应用于分析太平洋铁锰结核的矿物组成及结核中Mn含量的可能性. 相似文献
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大洋铁锰结核的微生物成矿过程及其研究进展 总被引：1，自引：1，他引：0
深海铁锰结核作为世界上潜在的巨大金属宝库已成为当今开发海底矿藏的热点，因而深入了解铁锰结核成矿过程成为其开发利用的先决条件。研究发现多金属铁锰结核中的铁锰矿物不仅仅是由单纯的物理作用形成的，同时也包含了海洋生物驱动的生物矿化的过程。本文介绍了运用分子生物学、矿物学和地球化学等多学科的研究方法对大洋中铁锰的生物成矿过程和成矿特征的研究。深海铁锰结核的生长速率缓慢且其生长演化伴随着微生物群落的活动，因此结核的生长过程同时也记录着不同时期微生物群落结构的变化并生成了大量的微生物化石。在铁和锰的生物矿化过程中，细菌可以通过酶促反应氧化Fe（Ⅱ）和Mn（Ⅱ），同时可能伴随生物能量的生成，此外微生物还可以通过非酶促反应的方式促进Fe和Mn的富集沉淀。这些研究表明生物矿化作用在大洋铁锰结核成矿过程中有巨大贡献，对大洋铁锰结核的生物成因过程提供更加全面准确的理解，从而为今后进一步充实大洋铁锰结核的生物矿化理论及其开发利用提供依据。 相似文献
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南海铁锰结核(壳)的元素地球化学研究 总被引：1，自引：0，他引：1
本文利用南海11个铁锰结核(壳)样品的化学分析资料,研究了铁锰结核(壳)中Fe,Mn,Cu,Co,Ni,Pb,Zn,Cr,K,Na,Ca,Mg,Si,P,Al,Ti,Sr,Ba及∑REE的元素地球化学特征。结果表明:(1)铁锰结核(壳)以高Fe,∑REE,低Mn,Cu,Co,Ni等元素为主要特征;(2)铁锰结核(壳)中Fe,Mn间无明显相关,而Fe与∑REE,∑Ce,∑Y呈弱的正相关,Mn与∑REE,∑Ce,∑Y呈明显的正相关,结壳中Fe,Mn与Si,Al,Cu Co Ni呈负相关;(3)结核(壳)中Mn/Fe与Cu/Ni,Ce/La呈负相关,Mn/Fe主要受Mn控制;(4)结核(壳)中Fe,∑REE等元素主要来自南海陆源中酸性岩类的风化、淋滤和沉积。 相似文献
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对海莲(Brugiera sexangula)幼苗进行不同浓度的铝盐处理,采用微波消解和电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)测定了海莲幼苗叶片,茎和根组分的Na、Mg、K、Ca、Mn、Fe、Cu、Zn和Al金属元素含量。结果显示,随培养液Al浓度的增加,海莲叶片、茎和根部Al的积累增加,其中根组分增加尤为显著。Al胁迫下,海莲根部对Na的吸收增强,但在叶和茎中的变化不显著;10 mmol/L的Al处理促进了根对K的吸收;Al显著抑制了Mn和Fe在海莲中的积累;Cu、Zn含量在海莲各器官中的变化不一致。此外,25 mmol/L和50 mmol/L Al处理的海莲幼苗根部对Ca的积累显著增加,有利于Al毒害的缓解作用。 相似文献
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本文根据1983年锰结核调查航次中所取得的结核样品资料,探讨了各种形态锰结核中Mn、Fe、Cu、Co、Ni等金属含量,认为锰结核表面特征对于其金属含量的影响较之锰结核形状差别的影响更加重要,粗糙型结核或结核的粗糙面中Mn、Cu、Ni含量较高,而光滑型结核或结核的光滑面中Co、Fe较富。此外,还探讨了金属成分和矿物成分的联系。 相似文献
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本文采用X射线衍射、全岩地球化学和电子探针等测试方法,对雅浦海沟南部附近海域获得的铁锰结核样品进行了显微构造、矿物和地球化学分析,并探讨了其成因。结果表明:铁锰结核的显微构造主要包括平行纹层构造、柱状构造、叠层状构造和同心环状构造;显微构造和探针结果显示铁锰结核在生长初期处于底部海洋动力比较强烈的环境,后期生长环境逐渐趋于稳定;铁锰结核的矿物组分以水羟锰矿、钠水锰矿、石英和钙十字石为主;样品中Fe、Mn元素含量较高且含量比较接近,Cu、Co、Ni和REE相对富集,REE分布模式整体比较平缓并都出现较强的Ce正异常和重稀土元素亏损现象;文中两块铁锰结核都为水成成因,成矿物质主要来自同期的海水沉淀,同时也受一定海底火山物质和陆源风尘物质的影响。 相似文献
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南海多金属结壳(核)铁锰矿物/海水界面效应与成矿元素的富集 总被引：1，自引：0，他引：1
海底铁锰结壳和结核是重要的海底矿产资源,蕴含着丰富的金属元素并且具有巨大的经济价值。本文主要以南海多金属结壳（核）为研究对象,采用X射线粉晶衍射（XRD）、激光拉曼光谱、红外光谱分析（FTIR）以及X射线光电子能谱对铁锰矿物的矿物学和谱学特征进行了系统的分析和研究。粉晶衍射和拉曼光谱分析结果表明,南海多金属结壳的矿物组成为水羟锰矿、石英和长石,结核的矿物组成为钡镁锰矿、水羟锰矿、石英和长石,铁相矿物均为无定形铁氧化物/氢氧化物,并且锰相矿物和铁相矿物的结晶程度均较差。红外光谱分析结果显示多金属结核和结壳中的铁锰矿物具有大量表面羟基,这些含质子表面羟基官能团,可为海水中各成矿元素的络合提供丰富的活性位点。XPS分析表明多金属结核和结壳中铁锰矿物表面以Fe、Mn和O元素为主,其中Fe呈正三价态,Mn以正四、正三价为主,可能还含有少部分正二价态。对比南海多金属结壳（核）与太平海山结壳,南海多金属结壳（核）具有更为显著的表面羟基氧（-OH）含量,而太平洋海山结壳则以晶格氧（O2-）为主,表明太平洋海山结壳铁锰矿物结晶程度较南海多金属结壳（核）高。综合研究表明,在海底铁锰结壳和结核中（氢）氧化锰/铁矿物与海水之间界面效应对金属离子的富集机理主要有：（1）金属离子与矿物表面羟基进行络合反应,形成以配位键相连的羟基络合物,或与表面的质子交换生成稳定的内层络合物;（2）矿物的带电表面与金属离子通过静电作用形成双电层,生成外层络合物;（3）金属离子与矿物结构中的Mn、Fe离子同晶置换而成为结构阳离子。 相似文献
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南海东北陆坡区铁锰结核的特征和成因 总被引：4，自引：3，他引：4
对取自南海东北陆坡区的铁锰结核成分进行了X射线衍射，中子活化和电子探针研究，结核的组成矿物有δMnO2、针铁矿，水针铁矿，石英，斜长石，角闪石，钾长石，伊利石和白云母等。铁锰成分变化较大:Fe为7．1％－16．0％；Mn为5．8％－7．7％。Cu,Co,Ni,Pb含量低，分别为0．04％－0．06％、0．11％－0．15％、0．02％－0．03％和0．05％－0．07％，Mn/Fe比值为0．7。铁锰结核从内壳层向外壳层含铁量逐渐增加，Cu,Ni含量波动降低，反映在其形成过程中受到沉积环境波动，陆源碎屑物供给增加和Mn,Cu,Ni,Co元素来量变化的影响，具有典型边缘海水沉积成因铁锰结核的特征。 相似文献
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国家海洋局于1986年在中太平洋海盆东北部(美国夏威夷群岛西南)进行了深海锰结核资源调查,整个测区面积约6×102km2,获得一定数量锰结核.本文仅从不同形态类型锰结核中选出若干个样品作如下分析:油浸反光显微镜、X光射线衍射、红外光谱、电子探针、中子活化及常规化学分析等.重点了解深海锰结核的主要矿物相分布特点及与Fe、Mn、Cu、Co、Ni之关系,为圈定锰结核富集区和深入研究锰结核的生成机制打下基础. 相似文献
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J. N. Pattan G. Parthiban Ankeeta Amonkar Sufiyan A. Shaikh S. Jai Sankar 《Marine Georesources & Geotechnology》2017,35(8):1147-1157
Thirty-three bulk ferromanganese nodules from the sediment–water interface of siliceous sediment domain from the Central Indian Ocean Basin were analyzed for 50 elements including 6 new (Be, As, Se, Sn, Sb, and Bi) using inductively coupled plasma–mass spectrometer. The Mn/Fe ratio and triangular plot (Fe-Mn-{Cu+Ni+Co?×?10}) suggest that ferromanganese nodules are of hydrogenetic, early diagenetic, and diagenetic origin. In the ferromanganese nodules, Mo, Sb, Bi, and As are highly enriched ～320, 160, 90, and 50 times compared with upper continental crust, respectively. A majority of the elements such as Be, Sc, Ti, V, Co, As, Se, Sr, Y, Zr, Nb, Sn, rare earth elements (REEs), Pb, Bi, P, Th, U, Hf, and Ta are associated with Fe, whereas, Cu, Ni, Zn, Mo, Li, Ga, Sb, Mg, and Cs are associated with Mn in the ferromanganese nodules. Redox proxies such as U/Th (0.14) and Mo/Mn (0.0019) ratio in the ferromanganese nodules suggest their formation under oxic conditions. 相似文献
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In an effort to elucidate the mechanism of formation and accretion of ferromanganese nodules, transverse sections of undisturbed botryoid surfaces of nodules from the abyssal central North Pacific were examined by X-ray analyses both by multiple replicate sample transects and mapping. Surface concentrations of Mn and Fe were found of the size and shape of microorganisms. Abundant microorganism-like objects covering the surface and the apparent absence of Si (i.e. no sediment) with the Mn and Fe concentrations suggests microorganisms may be involved either in the selective accretion or removal of these metals. If metal accretion was simply physicochemical, one would expect a more or less even distribution of Mn and Fe on the botryoid surfaces.The replicate X-ray sample transects showed that Mn and Fe have a distribution corresponding to botryoid zonation. Areas of high Mn X-ray intensity were found associated with the cap and equatorial zones of the botryoid. Most of the valley zone of the botryoid show a more or less even Mn distribution and an increase in Fe X-ray intensity. At the base of the botryoid both metals apparently precipitously decrease. 相似文献
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大洋富钴结壳成因机制的探讨——水成因证据 总被引：3，自引：0，他引：3
根据对大洋富钴结壳的分层与年龄、分层与生长速率、生长间断等观测事实,以及大洋富钴结壳主量元素锰、铁元素及钴元素、铂元素、稀土元素、氦同位素、锇同位素等的水成富集,指出大洋富钴结壳是水成因的,进而指出富钴结壳的形成与基岩无关,水动力条件、最低含氧带、生物作用等可能对富钴结壳的形成有控制作用。同时,富钴结壳不一定只生长在岩石裸露的海山上,在沉积物覆盖的海山区也有可能找到富钴结壳。 相似文献
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The major and minor element compositions of a suite of abyssal sea-floor ferromanganese nodules and associated sediments from the eastern central Pacific have been used to examine inter-element relationships and the mineralogy of the nodules, the relationship between the composition of nodules and their associated sediments and regional variations in composition with respect to likely modes of formation of such deposits. Apart from Mn and Fe, significant proportions of the total Ti, Ca, Mg, K, Ba, Sr, Th and Y and almost all the P, As, Ce, Co, Cu, Mo, Ni, Pb, Zn and Zr are present in the oxide fractions of the nodules. The Mg, Ba, Cu, Mo, Ni and Zn contents are significantly correlated with the Mn content, while Ti, P, As, Pb, Sr, Y and Zr are similarly correlated with the total Fe content.Nodules from the northeastern tropical Pacific have Mn/Fe ratios higher than those in the oxide fractions of their associated sediments, todorokite as the principal Mn phase and relatively high concentrations of minor elements associated with Mn. Nodules from the south central Pacific have Mn/Fe ratios similar to those in the oxide fractions of the associated sediments, δ-MnO2 as the only Mn-phase, and relatively high concentrations of minor elements associated with Fe. There appears to be a smooth gradation in composition in the tropical Pacific between these two end members.The regional compositional variation is interpreted as a reflection of different sources of metals for, and different growth mechanisms of, sea-floor nodules. The oxide precipitate from sea water consists of δ-MnO2, has a relatively low Mn/Fe ratio and minor element contents related to the total Fe and Mn(δ-MnO2) content. The oxide precipitate forming in areas of very low sedimentation as a result of diagenetic remobilisation in the surface sediment consists of todorokite, and has a high Mn/Fe ratio and enhanced metal content in the Mn-(todorokite)phase. Available information on the morphology and compositional variation of individual nodules from the tropical Pacific corroborates these contrasting metal sources and suggests that they can be resolved on the scale of an individual oxide concretion. 相似文献
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近年南海西北陆缘西沙东北海域发现大型多金属结核,尽管其外观与大洋结核别无二致,具有个体大、外部形态规整、层状结构清晰的特点,但其地球化学组成与大洋多金属结核存在明显差别:TMn/TFe的比值小,仅为0.73,富Fe、Si、Al、稀土元素而贫Mn、Cu、Co、Ni。Be同位素质谱法测年和钙质超微生物地层学方法研究表明,结核生长速度达7.41～15.38 mm/Ma,远大于大洋多金属结核的平均生长速率和以前发现于南海北部的多金属结核。依据其综合特征,初步认定其为边缘海区域赋存的一种新型多金属结核。该类型结核所蕴含丰富的边缘海区域古海洋、古气候、古环境信息,有助于探讨新生代末期青藏高原隆升、东亚季风加强、北半球冰期发生等重大地质事件所引起的区域沉积响应。 相似文献