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富钴结壳是一种重要的海底矿产资源,具有独特的经济价值和科学意义,其不仅富含Mn、Co、Ni、Cu、PGE和REY等金属,而且在反演新生代以来古海洋环境记录等方面扮演着独特的角色。锰氧化物(MnO2·xH2O)和铁羟基氧化物(FeOOH)是构成富钴结壳的主要矿物,矿物颗粒十分微小(纳米级)。水羟锰矿和水钠锰矿具有层状结构且层电荷为负,通过吸附阳离子来补偿。前人通过连续浸出实验、元素相关性统计分析、吸附实验和拓展X射线吸收精细结构(EXAFS)光谱广泛研究了微量元素在矿物中的赋存状态,确定了微量元素在锰氧化物矿物中主要存在三种类型络合物:共六边(edge-sharing)、共双角(double-corner sharing)和共三角(triple-corner sharing)。综合研究表明,在最低含氧带之下铁锰氧化物(氢氧化物)从海水沉淀到周围海山坚硬基岩上形成富钴结壳的机制主要是无机胶体化学反应和矿物表面反应。最后针对已有的相关研究现状以及富钴结壳研究面临的挑战,富钴结壳的成矿物质来源及演化、微量元素富集机制、蕴含的古海洋信息等问题仍需要进一... 相似文献
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湖北古城锰矿的沉淀形式及其古环境意义 总被引：4，自引：0，他引：4
古城锰矿是扬子地台北缘典型的“大塘坡”式锰矿,赋存于南华系大塘坡组含锰黑色岩系中,含锰矿物主要为菱锰矿.古城锰矿稀土总量高、类似现代海底铁锰结核的“帽式”稀土元素配分模式和Ce的正异常等地球化学指标指示古城锰矿Mn是以锰氧化物或氢氧化物形式沉淀,锰碳酸盐是后期转化而成.Fe/Mn比值低,较低的V、U含量和中等程度的Mo富集以及氧化还原敏感元素对Th/U、V/Cr、V/(V+Ni)比值等地球化学指标指示古城锰矿沉积环境为一种氧化一次氧化的状态,与锰是以锰氧化物或氢氧化物形式沉淀的结论一致.综合认为,古城锰矿成矿机制包括沉淀和转化两个过程,在氧化还原分层的海洋系统中,Mn在上部氧化性的水体中以氧化物或氢氧化物形式沉淀,之后下沉被掩埋在缺氧带之下,在成岩过程中和有机物质相互作用,锰氧化物或氢氧化物被还原释放出的Mn2+和有机碳被氧化释放出的CO32-结合形成锰碳酸盐,其转化可以方程2MnO2+CH2O+HCO3-=2MnCO3+H2O+OH-简单表示. 相似文献
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铁锰氧化物矿物胶膜是我国黄棕壤中重要的铁锰元素富集载体,选取我国华中地区典型的铁锰氧化物矿物胶膜样品,采用电感耦合等离子体原子发射光谱(ICP-AES)、偏光显微镜(POM)、环境扫描电子显微镜(ESEM)、能谱仪(EDX)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)、高能量X射线粉末衍射(XRD)等研究方法,对原位和分离处理后的黄棕壤铁锰胶膜进行了详细的矿物学表征.结果表明,黄棕壤铁锰氧化物矿物胶膜由表及里,由外到内依次呈现富锰条带、富铁锰条带、富铁条带、富锰铁条带、富铁条带,并且锰铁元素含量之比不规则降低,其所含铁锰氧化物矿物主要为锰钡矿、针铁矿、水钠锰矿、六方水锰矿、水羟锰矿,粒度为纳米级,形貌多样. 相似文献
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莫托萨拉铁锰矿床位于西天山阿吾拉勒成矿带东端,研究程度相对薄弱,在矿床成因方面存在热水沉积、沉积-热液改造、胶体化学沉积等争论。本文详细研究了莫托萨拉最上层锰矿及其围岩的矿物组成、结构构造和地球化学特征,并综合前人资料对整个铁锰矿床的成因做了进一步探讨。本研究首次在矿区发现了热液长石岩,其主要由钠长石、钾长石以及少量重晶石、霓石、锌铁黄长石等矿物组成,类似于"白烟型"热水沉积岩。莫托萨拉最上层锰矿主要由锰橄榄石、褐锰矿、红硅锰矿、磁锰铁矿以及少量重晶石、方铁锰矿等矿物组成,发育有典型的热水内碎屑结构,指示其沉积于海底热液喷流口附近。该层锰矿的Al/(Al+Fe+Mn)值很低(0～0.02)、Si/Al值较高(7.9～10.9)、Fe/Ti值很高(428～1353),通过UCC标准化后发现明显富集Zn、Ba、Pb等元素,而Co、Ni、Cu等元素未见富集,以上地球化学特征与现代海底热液成因铁锰沉积物一致。在Fe/Ti-Al/(Al+Fe+Mn)、Si O2-Al2O3、10×(Co+Ni+Cu)-Fe-Mn、100×(Zr+Ce+Y)-15×(Cu+Ni)-(Fe+Mn)/4等判别图中,莫托萨拉的锰矿层和铁矿层样品均落在海底热液沉积区。锰矿层和铁矿层的稀土元素经PAAS标准化后具有明显的Ce负异常、Eu正异常和Y正异常,与现代海底热液成因铁锰沉积物的稀土配分模式非常相似。综合分析本次研究的矿物学、岩石学、地球化学特征以及前人资料,本文认为莫托萨拉铁锰矿床为海相热水沉积成因,成矿与同期海底火山的间歇性活动密切相关,海底热液的化学组分、温度高低和活动强弱都具有明显的脉动性。莫托萨拉矿区铁锰共存但各自独立成矿,且铁锰分离程度较高,这在显生宙沉积型锰矿中独具特色。鉴于前人曾报道莫托萨拉铁矿石中存在菌藻类微生物化石,我们推测,该矿床的铁锰分离过程除了受控于沉积环境的氧化还原条件变化外,微生物的选择性氧化沉淀可能也发挥了重要作用,值得开展深入研究。 相似文献
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大洋铁锰结壳是沉积于海山硬质基岩上的“壳状”沉积物。水成型铁锰结壳被认为是从海水中直接沉淀出来的,并
且,形成以后Fe,Mn 等元素活化迁移程度很小。因此,铁锰结壳的Fe,Mn 含量可以大致反映其生长沉积时的海水化学特征。
由于结壳生长通常会受到许多因素（包括水动力环境）的影响而使其生长不够稳定,从而难以准确获取结壳元素在千年尺
度上变化的规律。为了克服这一影响,本文选取了中北太平洋两块生长韵律较好,结构致密的结壳（MP3D07 和CXD55）
进行了高精度化学成分探针分析。结果表明,两块结壳的Fe/Mn 比值都可以和~1 Ma 以来的深海底栖有孔虫氧同位素曲线很
好地对应起来,冰期结壳的Fe/Mn 比值比间冰期高。铁锰结壳的Fe/Mn 比值在冰期- 间冰期的显著变化,说明至少1 Ma 以来,
铁锰结壳中Fe-Mn 的含量变化与全球气候变化紧密相关。我们认为冰期结壳较高的Fe/Mn 比值,是由于冰期风沙输入量增
大带来大量的Fe 和其它营养元素,加之亚北极水流的影响,使得太平洋表层的生物生产力增大,进而导致由生物颗粒向深
水释放的Fe 通量增高造成的。 相似文献
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通过对锰氢化物、锰羰基化合物、锰羰基氢化物的形成条件和理化性质,现代火山气体化学成分,现代海底喷口热液流体成分,有关矿床矿物流体包裹体气相成分,有代表性锰矿物化学成分及铁锰结核的物质组构,菱锰矿的碳同位素组成、锰矿物的共生、伴生矿物组合的探究,认为锰氢化物、锰羰基化合物、锰羰基氢化物是原生锰矿的主要迁移形式.它们从地球深部强还原富H2、富CO高压环境通过断裂、裂隙随岩浆、热液迁移至地壳浅部,由于压力、温度骤降,氧逸度大增,H2和CO逃逸、氧化,锰氢化物、锰羰基化合物、锰羰基氢化物分解、氧化、硫化成原生锰矿,经氧化淋(浸)滤,形成锰的高价氧化矿物. 相似文献
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湘潭锰矿床的锰矿层赋存于新元古代南华系(成冰系)大塘坡组底部含锰黑色页岩中,含锰矿物主要为菱锰矿。湘潭锰矿的Fe/Mn值低,Th/U、V/(V+Ni)和V/Cr值等地球化学指标显示其发育在氧化-次氧化的沉积环境中,暗示菱锰矿并不是由Mn~(2+)和CO_3~(2-)直接沉淀形成的。湘潭锰矿稀土元素含量高,稀土元素配分模式存在轻微的中稀土元素富集,具有明显的Ce正异常,这些特征指示湘潭锰矿含锰矿物是以锰氧化物或氢氧化物的形式沉淀的。同时,锰矿的碳同位素富集碳的轻同位素,说明有机物参与了菱锰矿的形成过程。综合分析表明,湘潭锰矿成矿过程可以分为沉淀和转化两个阶段:在氧化性的水体中,Mn以氧化物或氢氧化物的形式沉淀;在缺氧且富含有机物质的成岩环境中,Mn氧化物或氢氧化物被有机物还原而转化生成菱锰矿。这与华南地区其他几个典型的大塘坡式锰矿的成矿机制一致。 相似文献
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富钴结壳生长过程中铁锰氧化物 总被引：11，自引：0，他引：11
富钴结壳的矿物学研究是一个难点.本文运用电子探针微区分析结合X射线衍射和矿相显微镜观察的综合方法对富钴结壳中的铁锰氧化物矿物组合及其组分变化进行了研究.研究发现,富钴结壳是从与胶状粘土类混合共沉积开始生长的,结壳内部的韵律层和柱状构造也是始于粘土层终于粘土层的;铁锰团粒的核心一般是较纯的水羟锰矿小核心,可能是在生物媒介作用下在水体中形成后沉降叠积的.FM、FPE海山结壳的中层存在一较纯水羟锰矿层,但该层中Co含量FM15比FPE06低得多,可能反映了FM15在该层形成时Co通量较低.而该层在FN12中不存在,反映了区域环境的较大差异.在FN12火焰状构造亚带存在Mn氧化物和Fe氧化物的极度分异现象,可能反映了结壳形成环境的重大变化. 相似文献
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太平洋铁锰结壳铂族元素的初步研究 总被引：5，自引：1，他引：4
铁锰结壳是目前发现的最重要的潜在海底多金属矿产资源。由于铁锰结壳中钴的含量较高,因此又称为富钴结壳、富钴锰结壳。铁锰结壳主要分布于各大洋及边缘海的玄武岩海山上(以太平洋为主),水深大约为800～3000m,由于其埋藏水深较锰结核浅,相对易于开采,因此,结壳较锰结核更有经济价值。按其成因,铁锰结壳可分为水成结壳和热液结壳,以前为主。水成结壳的形成主要受古海洋和古沉积环境的制约,其形成速率很低,仅为0．5～5mm／Ma。 相似文献
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天然锰氧化物广泛存在于地表多种生态环境中,了解其形成过程对于厘清地表物质演化与元素循环具有重要意义.本研究首次开展了在常见氧化铁矿物催化作用下Mn2+的直接快速光氧化途径与反应机理实验.实验结果显示,不同水溶液体系中赤铁矿、针铁矿的光催化氧化Mn2+速率可达3.5～12.3 μM/h,可形成钡硬锰矿、斜方水锰矿等不同类型的氧化产物.反应过程中铁氧化物矿物价带上的空穴直接氧化Mn2+形成Mn(Ⅲ/Ⅳ),氧气充当导带电子的唯一受体.矿物催化剂种类和溶液化学成分能显著影响光氧化速率与最终产物的晶体结构.本研究揭示的光化学过程与地表暴露环境中广泛存在的铁锰共生现象吻合,可为揭示天然锰氧化物结构的多样性提供新的解释. 相似文献
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试谈富钴结壳的成矿机制 总被引：2，自引：0，他引：2
富钴结壳的形成是“物理化学成矿”的结果。在海水中存在一个最低含氧带（OMZ），在此带内，来自内源、外源和水成等多种来源的Fe、Mn等成矿元素含量丰富。在OMZ下方，由于氧化作用，Fe、Mn首先形成水合氧化物胶体，同时Pt也可能在此时从海水中分离出来；在Fe-Mn氧化物沉淀过程中，由于表面吸附作用，具有合适表面电荷的Co^2 、Ni^2 等离子，被吸附到胶体颗粒表面，逐步富集成矿；在微生物和上升海流的作用下，磷酸盐组分加入到结壳中，形成夹层。因此,富钴结壳是多组分分阶段物理化学成矿的产物。 相似文献
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钠离子对于海洋成因10(A)-水锰矿结构稳定性的影响 总被引：1，自引：0，他引：1
10(A)-水锰矿是海洋成岩型铁锰结核和很多陆生锰矿的主要矿物,铜、镍等过渡金属元素对于10(A)水锰矿结构的稳定起着重要的作用,而对于碱金属元素钠离子在其中的地球化学行为则少有涉及.利用取自东太平洋海底的成岩型铁锰结核,借助化学方法,利用矿物学和晶体化学的理论对碱金属元素钠离子在成岩型铁锰结核中的存在状态以及对结核组成矿物10(A)-水锰矿结构的影响进行了研究.结果显示,10(A)-水锰矿中钠离子可以被弱酸析出并且会导致其结构的破坏,使得10(A)-水锰矿转换成7(A)-水锰矿;析出钠离子并且结晶状态变差的10(A)-水锰矿吸附钠离子后,其结晶状态可明显好转并且部分非10(A)相转化为10(A)-水锰矿,但是这种结构的破坏在自然条件下不能完全恢复.因此,钠离子对于10(A)-水锰矿结构的稳定性起着非常重要的作用. 相似文献
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为了解东菲律宾海新型铁锰结壳中元素的赋存状态, 采用化学提取方法对3个结壳样品进行了物相分析.不同类型结壳中成矿和稀土元素的赋存状态总体一致, 表明它们形成于相近的地质和海洋环境中.成矿元素中的Fe和Cu绝大部分赋存在残渣态中, Mn、Co和Ni则主要赋存在锰氧化物结合态、有机结合态和残渣态中, 并且埋藏型结壳样品锰氧化物结合态中赋存了相对更高比例的成矿元素.三价稀土元素主要集中在锰氧化物结合态中.两个沉积物表层结壳样品中的Ce主要集中在残渣态中.而埋藏型结壳样品中的Ce则主要赋存在锰氧化物结合态中, 这可能与该样品此相态中赋存了相对较多的Mn有关.呈碳酸盐结合态和有机结合态的稀土元素含量仅各占稀土总量的1%左右, 表明两者对结壳中稀土元素的富集作用很小. 相似文献
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富钴铁锰结壳(简称富钴结壳)是产出在海山、岛屿斜坡及海底高地上的一种潜在新型矿产资源,由铁锰氧化物和氢氧化物组成,富含Co、Ni、Zn、Pb、Ce、Pt、REE等金属元素,其中Co的平均含量较陆地原生钴矿高几十倍. 相似文献
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10-水锰矿是海洋成岩型铁锰结核和很多陆生锰矿的主要矿物,铜、镍等过渡金属元素对于10-水锰矿结构的稳定起着重要的作用,而对于碱金属元素钠离子在其中的地球化学行为则少有涉及.利用取自东太平洋海底的成岩型铁锰结核,借助化学方法,利用矿物学和晶体化学的理论对碱金属元素钠离子在成岩型铁锰结核中的存在状态以及对结核组成矿物10-水锰矿结构的影响进行了研究.结果显示,10-水锰矿中钠离子可以被弱酸析出并且会导致其结构的破坏,使得10-水锰矿转换成7-水锰矿;析出钠离子并且结晶状态变差的10-水锰矿吸附钠离子后,其结晶状态可明显好转并且部分非10相转化为10-水锰矿,但是这种结构的破坏在自然条件下不能完全恢复.因此,钠离子对于10-水锰矿结构的稳定性起着非常重要的作用. 相似文献
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富钴结壳生长过程中铁锰氧化物矿物组合的变化 总被引：3，自引：0，他引：3
富钴结壳的矿物学研究是一个难点，本文运用电子探针微区分析结合X射线衍射和矿相显微镜观察的综合方法对富钴结壳中的铁锰氧化物矿物组合及其组分变化进行了研究，研究发现，富钴结壳是从与胶状粘土类混合共沉积开始生长的，结壳内部的韵律层和柱状构造也是始于粘土层终于粘土层的；铁锰团粒的核心一般是较纯的水羟凶国矿小核心，可能是在生物媒介作用下在水体中形成后沉降叠积的，FM、FPE海山结壳的中层存在一较纯水羟锰矿层，但该层中Co含量FM15比FPE06低得多，可能反映了FM15在该层形成时Co通量较低，而该层在FN12中不存在，反映了区域环境的较大差异，在FN12火焰状构造亚带存在Mn氧化物和Fe氧化物的极度分异现象，可能反映了结壳形成环境的重大变化。 相似文献
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滇西鹤庆锰矿沉积—成岩环境分析及成矿模式探讨 总被引：2，自引：0，他引：2
鹤庆锰矿是云南新发现的一个优质锰矿床,产于上三叠统松桂组层位中。锰的成矿期为诺利克期,矿床的沉积—构造背景是岛弧向陆一翻的泻湖沉积。锰质来源于海西期玄武岩和中三叠统北衙组中的含锰灰岩或贫矿石。矿体主要由氧化物矿石(软锰矿、水锰矿或硬锰矿)和碳酸盐矿石(菱锰矿、锰方解石)组成,两者具有明显的分带。矿床经历了沉积和成岩两个主要阶段。沉积阶段锰的集中只是初步的,形成工业锰矿床的关键是海底成岩环境中锰的演化过程。锰结核在矿层中的出现就是这种成岩变化的重要标志。根据沉积相和成岩环境分析,本文给出了一个初步的成矿模式。 相似文献