富钴结壳成因探讨

富钴结壳（Cobalt-ch ferromanganese crusts）是继多金属结核、锰结核之后被人类发现的又一深海矿产资源，由于其所处深度比锰结核浅，并且战略金属钴的含量较高，因此成为当前国际的研究热点。本文主要从矿物岩石学、地球化学、同位素、生物地层学等方面对成因问题进行了分析。     

1623 K时SiO2饱和的MnO–SiO2渣和Al2O3饱和的MnO–SiO2–Al2O3渣中NiO的活度系数

MnO–SiO₂二元系作为废旧锂离子电池、海洋锰结核还原熔炼过程中的基础渣型,测定有价金属（如镍）在渣中的溶解度、活度及活度系数热力学数据十分必要。为此,本文测定了温度1623 K、氧分压10?7,10?6,和10?5 Pa时SiO₂饱和的MnO–SiO₂渣和Al₂O₃饱和的MnO–SiO₂–Al₂O₃渣中NiO的溶解度和活度系数。结果表明:在试验条件下,镍在MnO–SiO₂渣和MnO–SiO₂–Al₂O₃渣中主要以NiO形式存在,且渣中NiO的溶解度随着氧分压增加而增加;向MnO–SiO₂渣中加入Al₂O₃可以降低渣中镍的溶解度,增加NiO的活度系数。此外,SiO₂饱和的MnO–SiO₂渣和Al₂O₃饱和的MnO–SiO₂–Al₂O₃渣中NiO的活度系数（γ_NiO,以纯固体NiO为参考态）可分别按如下公式计算:γ_NiO = 8.58w(NiO) + 3.18; γ_NiO=11.06w(NiO) + 4.07, 其中,w(NiO)为渣中NiO的质量分数。     

太平洋锰结核及沉积物的平均化学组成

利用８０年代,特别是９０年代以来研制的太平洋锰结核及深海沉积物标准物质的有关资料,统计计算获得了太平洋锰结核及深海沉积物中包括主量、次量和痕量共７０个元素的平均化学组成新数据,并将这些数据与Ｃｒｏｎａｎ等人的相关数据作了对比。用这些新数据计算的锰结核及沉积物７０个元素的百分含量总和分别为９９．９％和９９．７％。     

海底“锰结核”的由来

沉睡在大洋中的海底奇宝--"锰结核"是一种含有锰、铁、镍、铜等30多种金属元素的凝结团块矿物,分布广泛,储量丰富,由于它极具开采价值,自从1873年英国"挑战者"号考察船发现之后引起世界各国的浓厚兴趣,科学家为了解这笔巨大财富的由来进行了长期勘探调查研究工作,但对于它的形成原因却至今未有定论.     

铁锰结核与石油相互作用的环境行为机制

为揭示铁锰结核与石油污染物相互作用的环境行为机制,通过条件实验,综合考虑氧化还原环境、有机物、微生物等因素对反应的影响,研究了反应过程中各指标变化趋势,揭示了二者相互作用的主控因子。 结果表明：铁锰结核与与石油类污染物在还原环境下,通过微生物相互作用,总石油烃被有效分解,铁锰结核被溶蚀;石油烃类总浓度由1274mg/L降至405mg/L,铁锰结核除析出大量Fe²⁺(78mg/L)、Mn²⁺( 6.1mg/L)外,还析出部分重金属元素;经GC-MS分析石油烃类主要是大分子有机物被分解,小分子直链烷烃及代谢中间产物残留,具有较强的迁移性。由此可见在还原环境中的微生物作用下,铁锰结核与石油污染物相互作用,释放大量重金属离子与小分子有机物等副产物,可能对土壤与地下水造成次生污染。     

深海锰续集的分类及两类锰结核的特征

分析了国内外各种深海锰结核分类中存在的问题,提出了新的分类方案,即将前人分类中的次要分类依据（内部构造和表面结构）提高为分类的第一标志,将前人分类中的主要标志（外形和大小）作为第二标志,新分类所划分的表面光滑和瘤状－粗糙深海锰结核正好与微小叠层石和奇异叠层石两个族相对应,而且还进一步与中华微放线菌和太平洋螺球孢菌责任中超微生物化石相对应,两类锰结核在矿物成分、化学成分、叠层石种类等方面的区别十分明显。     

太平洋中部锰结核及洋底软泥中发现低成熟烃类

对太平洋中部洋底锰结核及洋底软泥中氯仿抽提物的色谱-质谱分析发现, 其烃类生物标志化合物大多具低成熟特征(个别达到成熟烃特点): "A"/C高达11.4～19.75; 碳数奇偶优势指数(CPI)值为1.22～1.23; 藿烷C31-22S/(22S+22R)值为0.59～0.60, Tm/Ts值为0.99～1.19; βα莫烷/(αβ+βα)藿烷值为0.12～0.14; C29甾烷20S/(20S+20R)值为0.35～0.41; ββ/(ββ+αα)值为0.38～0.45; 芳烃TA(Ⅰ)/TA(Ⅰ+Ⅱ)值为0.16～0.21; 甲基菲指数MPⅡ为0.35～0.67. 根据样品采集区的地质环境条件, 结合其有机地球化学特征, 可能是洋底热液活动促使洋底沉积物中有机质发生了热降解, 导致了洋底成烃作用, 并运移或渗透到锰结核及浅部软泥中. 这一现象的揭示对于认识大洋底部环境中油气生成机理和拓展海洋油气勘探思路具有一定的启示意义.     

深海铁锰结核中锰矿物的微观特征

铁锰结核中锰矿物的微观特征一直是学术界研究的热点。锰矿物的微观特征包括锰矿物的晶体结构和元素在锰矿物中的赋存状态。成岩型铁锰结核中的锰矿物主要有钙锰矿、布塞尔矿和水钠锰矿等;水成型铁锰结核中的锰矿物主要是水羟锰矿。钙锰矿的晶体结构是隧道结构;布塞尔矿、水钠锰矿和水羟锰矿的晶体结构都是层状结构。铁锰结核中锰矿物一般含有过渡金属元素(Co、Ni、Cu、V、Mo、W和Pt)和稀土元素(La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Y和Sc)。过渡金属元素的富集现象是专属吸附和选择性吸附的结果,它们能与锰矿物形成稳定的内圈配合物。目前,一般认为稀土元素主要通过静电引力吸附在锰矿物上。