富含钴矿床研究进展与问题分析

钴是各主要工业国家政府定义的重要战略金属.全球钴矿可分为大陆钴矿和现代海底钴矿两大类.大陆钴矿主要为沉积岩赋矿层控型、风化型和岩浆铜镍硫化物伴生矿,其余类型也有独立/共/伴生钴矿产出.在海底富钴的铁锰结壳和结核中虽有大量资源却无法开采.不同构造背景和岩浆含水量下钴的配分系数较稳定,其在岩浆铜镍硫化物矿床形成过程中更容易进入橄榄石中.在热液环境下,钴的溶解度与流体温度和盐度密切相关,流体冷却和流体稀释过程均能造成钴金属沉淀.研究发现富钴矿床成因争论表现同生成因与后期叠加之争.除了少数脉状、黑色页岩型、密西西比河谷型和铁氧化物铜金矿床,钴富集过程均与基性-超基性岩有关.岩浆演化、后期热液过程和风化作用均有利于富集钴元素.而钴的超常富集则往往与多期次成矿作用相关.在今后研究工作中,应尽快研究我国各类钴矿其形成在造山带和克拉通演化中所代表的地球动力学意义,确定我国各类型矿床中钴富集的关键控制因素,厘定钴在高-中-低温热液环境的迁移机制,关注地球系统各圈层间的相互作用与钴矿的形成关系,重视现代海底铁-锰-钴结核分布控制因素研究.     

中太平洋富钴结壳剖面的锇同位素组成

对中太平洋莱恩海山富钴结壳MP5D17的各壳层样品进行了系统的锇同位素组成测定. 研究表明, 结壳中¹⁸⁷Os/¹⁸⁸Os比值变化较大, 变化范围在0.4262~1.0155之间. 从底部到顶部, 结壳剖面中锇同位素组成呈有规律的变化趋势, 并与结壳的垂直剖面结构构造的变化相关联. 对比研究表明, 结壳MP5D17剖面的锇同位素组成曲线, 具有与80 Ma以来海水锇同位素演化曲线相似的演化趋势. 初步推测富钴结壳MP5D17的生长起始时间为72 Ma, 该结壳的生长过程中存在三次生长间断, 其时间分别为64, 53和37 Ma.     

南海发现“可燃冰”

从中国科学院广州能源研究所获悉，经初步判定，南海海底有巨大的“可燃冰”带，能源总量估计是全国石油总量的一半。与石油、天然气相比，“可燃冰”的优点更为突出。1立方米的“可燃冰”释放出的能量相当于164立方米的天然气。目前全球公认的“可燃冰”总能量是所有煤、石油、天然气总和的2－3倍。除了南海外，我国东海也发现了“可燃冰”的踪迹。据悉，国家已经开始组织力量就全国“可燃冰”资源进行勘察。目前，该研究项目已被列为中国科学院院长特别项目，主持该项目的樊检狮教授的实验室正进行超前的实验──研究怎么开采和运输“可燃…     

科技前沿

<正>我国将开发"可燃冰"我国计划于201 5年在中国海域实施天然气水合物的钻探工程。天然气水合物因外观像冰且遇火即燃,俗称"可燃冰",主要分布于深海沉积物或陆域的永久冻土中。其甲烷含量占80%~999%,燃烧污染比煤、石油、天然气都小得多,而且储量丰富,全球储量足够人类使用1 000年,因而被各国视为未来石油、天然气的替代能源。这个工程将有力地推动中国"可燃冰"勘探与开发的进程,引发中国能源开发利用的"革命"。     

单颗有孔虫化石Sr同位素测定及定年

有孔虫化石Sr同位素在地层年代学和沉积地球化学等方面有着重要的作用. 但取得未受后期作用改变的、满足高精度同位素比值测试所需的有孔虫化石样品量是比较困难的. 结合超低Sr本底流程, 实现了单颗有孔虫化石⁸⁷Sr/⁸⁶Sr比值高精度测定, 对今后的有孔虫Sr同位素研究与应用具有重要意义. 所测试的有孔虫化石取自西太平洋海山富钴结壳碳酸盐基岩, 壳径为250~400 μm, 平均87Sr/86Sr比值为0.709150 ± 0.000013, 测量内部精度为0.0004~0.0008 μg/g, 全流程Sr本底14 pg. 海山富钴结壳碳酸盐基岩中有孔虫化石定年具有重要的意义, 却颇具困难性. 利用获得的有孔虫化石⁸⁷Sr/⁸⁶Sr比值确定富钴结壳碳酸盐基岩中有孔虫化石年龄为(0.91 +0.33/-0.39) Ma.     

西南印度洋脊的海底热液活动和硫化物勘探

多金属硫化物是海底热液活动的主要产物,以其富含铜、锌、铅、金和银等贵金属元素成为一种潜在的海底矿产资源,备受关注.2007年以来,中国大洋调查航次在西南印度洋脊开展了4个航次共8个航段的海底热液活动调查,发现了8处热液区.在此基础上,中国大洋矿产资源研究开发协会与国际海底管理局签署了西南印度洋脊1×104 km2的多金属硫化物勘探合同.系统介绍了中国在西南印度洋脊海底热液活动调查中(2007~2010年)发现的热液区(点)分布,并初步分析了典型热液区的地质特征.基于此,提出将来西南印度洋脊硫化物勘探中应注重开展西南印度洋脊多金属硫化物控矿因素、非活动/埋藏型硫化物找矿方法、海底多金属硫化物资源评价方法等方面的研究,亟需加快建立热液区尺度的近底硫化物勘探技术体系.     

可燃冰

科学家发现,地球上有一种可燃气体和水结合在一起的固体化合物,因外形与冰相似,所以叫它“可燃冰”。这种可燃冰的形成有两条途径:一是气候寒冷致使矿层温度下降,加上地层的高压力,使原来分散在地壳中的碳氢化合物和地壳中的水形成气-水结合的矿层。二是由于海洋里大量的生物和微生物死亡后留下的遗尸不断沉积到海底,很快分解成有机气体甲烷、乙烷等,这样,它们便钻进海底结构疏松的沉积岩微孔,和水形成化合物。可燃冰年复一年地积累,形成延伸数千至数万里的矿床。它每m3中含有200m3的可燃气体,已探明的储量比煤炭、石油和天然气加起来的储量…     

中太平洋海山铁锰结核形成环境的地球化学制约

用ICP-Ms法对中太平洋海山6个站位的16个结核样品作了常量元素、微量元素和稀土元素分析, 采用碱熔Te共沉淀预富集和同位素稀释法测定了其中部分样品的铂族元素含量. 用X射线衍射法测定了样品的矿物组成. 结果显示, 中太平洋海山结核的矿物组成和化学成分, 以及主要组分的赋存状态均与水成海山富钴结壳十分接近, 表明样品是水成成因的产物. 与深海结核相比, 海山结核有明显富Fe和Co, 贫Cu和Ni的特征. 中太平洋海山结核可能形成于海山沉积物表面的弱酸性、强氧化环境中. 与富钴结壳相似的产出水深和氧化还原条件是决定海山结核化学成分、矿物成分和元素赋存状态的主要因素; 但因其产出于沉积物-海水界面, 经受了沉积物早期成岩作用的影响, 从而较典型的海山结壳略具向深海结核过渡的特征.     

海洋矿产的新分类

从1620年英国在近岸海底采煤以来,对海底矿产进行研究和开发已有300多年。初期主要集中于近岸地带的砂矿、磷钙石结核、石油、煤、铁、锡、硫等的调查和开发,这是第一阶段。近年来,为了在深海底开采锰结核进行了许多研究和试验,目前,正酝酿着开采深海底的矿产,在大洋底表层采矿,则进入海洋矿产开发的第二阶段。洋中脊存在着有利于成矿的岩浆活动,并有广泛的矿化现象和大量的含矿母岩出露,可是通过多年的海洋地质研究工作,仅发现了一些含矿沉积物,还未找到大型洋底基岩矿床。第三阶段的目标就是在深海底寻找并开发内生     

可燃冰:21世纪的能源新宠

随着世界上石油、天然气资源的日渐耗尽,各国的科学家正在致力寻找新的替代能源. 可燃冰(天然气水合物)被称为21世纪最具商业开发前景的战略资源,正受到各国政府的重视.据专家估算:在全世界的边缘海、深海槽区及大洋盆地中,目前已发现的水深3 km以内沉积物天然气水合物中,甲烷资源量为2.1亿亿m3,水合物中甲烷的碳总量相当于全世界已知煤、石油和天然气总量的两倍,可满足人类1000年的需求.     

深海海底铁锰结核的秘密

深海海底铁锰结核的成因研究与人类认识海洋的进步如影相随。根据铁锰结核物质来源的不同,全球海底的铁锰结核主要分为上覆海水来源的水成型、沉积物间隙水来源的成岩型和这两个来源都有的混合型等三种主要成因类型。水成型结核的表面比较光滑,结核的Mn/Fe比值2,Co含量与∑REE(稀土元素总量)较高,生长速率较低;而成岩型结核一般有比较粗糙的外表,结核的Mn/Fe比值2,Cu与Ni含量较高,生长速率相对较高。由于锰结核中的锰矿物结晶程度普遍很差,有关锰矿物的鉴定十分困难,不同研究人员之间有关锰矿物的定名经常有不同程度的混淆。目前,一般认为,水成型结核中的锰矿物主要是水羟锰矿(δ-MnO_2),而成岩型结核中主要为10?-锰酸盐(10?-manganates)。全球海底铁锰结核的分布、结核成因类型及其大小、丰度,以及结核的矿物-化学成分等的变化实际上反映了海洋初级生产力、碳酸盐补偿深度与最低含氧带等海洋学特征在不同海域中或者不同地质历史时期上的变化。经过100多年大量的研究,人们对铁锰结核成因的认识已经取得了长足的进步,然而,一些根本性的谜团还没有解开。     

南海东沙东北冷泉流体的来源和性质:来自烟囱状冷泉碳酸盐岩的证据

大陆边缘海底冷泉活动区往往赋存有大量的冷泉碳酸盐岩,冷泉碳酸盐岩的类型和地球化学特征记录了过去海底富甲烷冷泉流体活动的状况.相对于在海水-沉积物界面上生长的化学礁灰岩和碳酸盐结壳等冷泉碳酸盐岩类型,形成于海底以下流体通道周围的烟囱状冷泉碳酸盐岩能更忠实地反映过去海底冷泉流体的信息.本文对采集自南海东沙东北的高镁方解石质烟囱状冷泉碳酸盐岩进行了详细研究,在定量分析碳酸盐物相及其碳氧同位素组成的基础上,结合产出环境特征和年龄对其形成温度进行约束,利用高镁方解石-水体系氧同位素分馏方程计算沉淀流体的氧同位素组成,研究古富甲烷冷泉流体的来源与性质,并探讨其与海底天然气水合物藏之间潜在的成因联系.研究认为,南海东沙东北陆坡烟囱状冷泉碳酸盐岩的碳源自生物成因甲烷,它的形成与海底天然气水合物藏的破坏密切相关.古冷泉流体的δ18O值为（1.9‰±0.3‰）^{0.6‰±0.3‰}V-SMOW（Vienna standard mean ocean water）之间变化,平均1.4‰±0.3‰ V-SMOW.经估算,水合物分解释放出来的流体在冷泉流体中的贡献最高可达45.7%.分析认为,古海平面下降和陆缘海底峡谷的下切,以及海底滑坡等气候与环境变化因素是导致南海东北陆坡水合物藏曾经遭受破坏的主要原因.研究区广泛分布的烟囱状冷泉碳酸盐岩指示水合物分解释放的甲烷在渗漏出海底之前已经有相当一部分被硫酸盐-甲烷转换带附近的微生物捕获和消耗转化,最终以冷泉碳酸盐岩形式实现了永久封存.     

下五洋“捉”油

海洋中有丰富的油气资源。古代海洋生物遗骸沉到海底,被泥沙掩埋,几百万年之后在海底的压力和温度下就变成了石油或天然气。石油或天然气穿过疏松岩层向上流动,被致密的岩层固封起来,就形成了油气田。1986年在美国加利福尼亚州近海钻出了第一口近海油井。以后在许多大陆架上都发现了油田。目前已探明海底石油天然气储量大体上和陆地储量相当,海上石油产量约占全世界石油产量的30％。 在海上开采石油比较麻烦,比     

未来的新能源──甲烷干冰

最近，日本一家石油公司宣布，他们在日本近海的深海底发现了数量极大的甲烷干冰资源。这是迄今为止探测出的海底最大的能源群。人们也称这种甲烷干冰为“可燃冰”。甲烷是天然气的主要成分，这次发现的海底资源，作为燃料，如果好好地加以利用的话，预计可以供日本使用100年以上。这对于能源十分缺乏的日本而言，绝对是一个极富吸引力的大话题。然而，不尽人意的是，甲烷干冰倘若在某些不利因素的诱导下，可能会突然发生融化，造成海底滑坡，引发海啸，并有可能导致地球温度上升，破坏生态环境。因此，引起了世界不少科学家的热切关注。日…     

太平洋中部多金属结核与海底热液活动的关系

海底多金属结核贮量巨大,是重要的潜在矿产资源.对多金属结核与海底火山热液活动之间的关系早有报道,如火山碎屑常常做为结核的核心物质存在,海底热液活动正在排放大量的锰等成矿物质,并沉淀形成铁锰氧化物.然而由于缺乏有效的研究手段和方法,对海底火山热液活动在结核成矿作用中的地位迄今还不清楚.而这一问题的解决不仅对结核的成因具有重要的理论意义,而且对于研究掌握结核的分布规律,进一步寻找圈定富矿结核具有重大的现实意义.深部海水中~3He是一种稳定的来自地幔的物质,它可以在海洋中保存上千年,随海流漂移数千公里,而且不受物理化学条件的影响,因此海洋中~3He/~4He比值是探测海底热液活动最灵敏的指示剂. 本文根据太平洋中部多金属结核的氦同位素组成和分布规律探讨了多金属结核与海底热液活动的关系.     

大西洋洋中脊Logatchev热液场水柱中甲烷羽状流的探测

利用吹扫捕集法在“大洋一号”船上现场探测到Logatchev热液场水柱上方及附近存在明显的甲烷羽状流. 测定结果显示, 热液区海水甲烷背景含量为1.05~1.68 nmol/L, 明显高于大西洋深海平原正常海水甲烷背景值(0.4~0.5 nmol/L), 表明热液系统是海水溶解甲烷的重要来源之一; 在垂直剖面上, 甲烷含量最大异常值的变化范围为7.14~113.90 nmol/L, 其对应的水深为离海底180~500 m. 羽状流中甲烷浓度分布以及羽状流的结构特征可能受下方热液喷发供应、洋流混合和微生物氧化消耗等过程控制. 另外, MAR-CTD3站甲烷的分布规律明显不同于其他站位, 可能暗示周围存在新的热液喷口. 探测到甲烷羽状流之处同时还伴随温度和浊度的异常, 有力证明了甲烷羽状流的存在是找寻海底热液活动地点最有效的手段之一.     

西、中太平洋铁锰结壳生长年龄: 超微化石与10Be测年的对比

对西太平洋M1-1结壳与中太平洋A1-1结壳(该结壳未发现化石)的超微化石及¹⁰Be同位素分析和测年结果表明: 超微化石生物地层与¹⁰Be同位素地层所反映的结壳生长时间有着较好的一致性. 两结壳都有3层生长层, 最老的生长层生长于中新世, 地质时间为12.80 Ma. 来自中太平洋的A1-1结壳的最大生长速率(8.11 mm/Ma)、最小生长速率(1.92 mm/Ma)及平均生长速率(3.47 mm/Ma)均大于西太平洋M1-1结壳的最大生长速率(2.93 mm/Ma)、最小生长速率(0.47 mm/Ma)及平均生长速率(0.94 mm/Ma).     

锰结核——躺在海底的宝藏

锰结核,是一种静躺在海底的球块状矿物,学名叫多金属结核,其富集的化学元素多达30余种,尤其富含锰、铁,铝等,故习称锰结核。那些在陆上已即     

深海底是生命的荒漠?

我们知道，海洋生物广泛存在于阳光充足的透光层中，透光层的深度通常局限于水深２００米以内。因此水深超过２００米，海洋生物就变得十分稀少。深海底缺少阳光的“关照”，压力又异常大，可想而知生物难以存活，由此许多人都认为深海底是生命的荒漠。果真如此吗？探索海底奥秘的钥匙—— 载人深潜器 海底深处没有光亮，而且压力出奇的大，即便是借助于氧气瓶，一般人也只能潜到十余米深，如何能够观测到深海底部呢？为了解决这一问题，人们发明了载人深潜器。它在海洋研究中作用十分活跃，被广泛应用于海洋地质矿产资源、生物资源、生态环境等方面的调查研究，使人类真正实现了自由地遨游于海洋深处的夙愿。 先让我们来看看载人深潜器有哪些用处？自从１９７３年第一次下潜到大西洋洋中脊３０００米深处实施“法莫斯”计划以来，载人深潜器已广泛用于以下几个方面：首先用于海底矿产资源调查，包括海底石油、天然气水合物、多金属结核、中一高温热液矿床等，尤其是近年来阿尔文、辛凯６５００等深潜器对大洋中脊热液成矿作用的调查，辛凯６５００对日本南海海旺的天然气水合物的资源潜力及地质环境的调查研究．更加激发了人类开发海底矿产资源的热情并使得这一想法的实现变得越来越现实；其次是用于...     

东南印度洋中脊第K 段热液羽流分布研究: 中国大洋航次(DY115-19)第一航段调查

研究沿大洋中脊系统热液喷口的分布对于研究海洋热循环、化学循环、生命起源等很多领域的问题都有极为重要的科学意义. 自从20 世纪70 年代美国科学家利用爱尔文号深潜器在东太平洋近2000 m 水深的海底发现第一个热液喷口起, 科学家们对于全球大洋中脊系统上热液喷口的分布了解得越来越多. 尽管有证据表明印度洋中也存在热液活动, 到目前为止, 对印度洋中脊的热液调查航次相对较少, 而且已有的探测活动大多集中在中印度洋脊和西南印度洋中脊, 对东南印度洋中脊的调查甚少. 2007 年1 月, 作为中国(DY115-19)大洋航次第一航段的热液调查内容之一, 中国科学家乘“大洋一号”科考船, 对东南印度洋中脊位于圣保罗-阿姆斯特丹岛东南方的K 洋脊段开展了为期数日的热液羽流探测.