太平洋富钴结壳生长速率的综合研究

发布时间：2020-05-03 16:46

【摘要】： 富钴结壳生长缓慢，每百万年仅生长几毫米，是古海洋学和全球变化研究的理想“化石”。本研究用多种测量手段和年代学方法进行了太平洋富钴结壳元素、同位素地球化学行为及生长年代学的综合研究，获得以下成果： (1)用质子激发X荧光分析(PIXE)测得结壳CAD15和MHD59中21种常微量元素的含量，，并详细研究了结壳中各元素的深度分布特征及各元素间的相关关系。 (2)用α能谱分析了14块结壳中U、Th同位素及~(231)Pa比活度，根据其深度分布特征，得到太平洋富钴结壳的平均生长速率分别为3.14 mm／Ma(~(230)Th_(ex)法)、3.32mm／Ma(~(230)Th_(ex)／~(232)Th法)、6.30 mm／Ma(~(231)pa_(ex)法)和1.71 mm／Ma(~(234)U_(ex)法)。 (3)用加速器质谱(AMS)测得结壳CAD15和MHD59中的~(10)Be／~9Be比值和~(10)Be含量，证实二者均随深度的增加而指数衰减，由此获得两结壳的生长速率分别为2.19和2.55 mm／Ma，未磷酸盐化层段的生成年代分别为26.94 Ma B．P．和19.22 Ma B．P．。 (4)应用Co年代学模式与Fe、Mn含量的结核生长速率经验公式估算了结壳CAD15和MHD59的生长速率与生成年代，根据两结壳的Co含量及~(10)Be法所得生长速率，提出修正后的新的Co年代学模式。 (5) U系4种测年法所得结果均证实了西太平洋结壳的生长速率高于中太平洋。太平洋富钴结壳生长速率的水平分布呈现南部高于北部、西部高于东部。结壳生长速率与水深之间呈线性负相关关系。 (6)本研究用U系4种测年法、~(10)Be法、Co年代学及Fe-Mn经验公式共7种方法进行了太平洋富钴结壳生长速率的比较研究。结果表明，由于U同位素在结壳中的严重扩散，~(234)U_(ex)法最不可靠；~(231)Pa_(ex)法则由于~(231)Pa在结壳中的比活度低及其独特的化学性质，造成分离与测定的困难，使该法应用受到限制；鉴于~(230)Th在海洋水柱中有恒定的产生速率，加之强颗粒活性特征，使~(230)Th_(ex)法和~(230)Th_(ex)／~(232)Th法成为4种U系测年法中相对可靠、同时也获得广泛应用的方法。~(10)Be法同样是一种可靠的结壳测年法，它适合于10 Ma以内的结壳定年，而基于~(230)Th_(ex)的两种测年法适合于53万年以内的结壳定年研究。多种测年法综合比较研究表明，这些方法各有其适用性和局限性，应根据具体情况加以选择；同时，尽可能将各种测年法综合使用，以获得更准确的测年结果。
【图文】：

锰结核,综合模式,结壳,成因

的锰相和铁相，少量分配在火山成因的碎屑相、生物成因的磷酸盐相及热液成因的不定相。Co、Ni、Mn等主要赋存于锰相，Fe等主要赋存于锰相及铁相，si、Al等主要赋存于碎屑相。因而，产生这样一个成因模式(见图1.1):大洋中，由于水体上部生物的大量死亡，在其下沉中因遗骸分解消耗大量氧而形成最低含氧带。大洋里循环的锰在该带被还原成Mn2+，并在该带下方被氧化形成絮凝状含水锰氧化物。生物遗骸分解的铁在最低含氧带之下也形成了非晶体的氧化物凝胶，加上有铝铁硅酸盐分解形成的硅胶。带有表面电荷的含水锰氧化物凝胶主要吸附海水中的钻、镍、铜、铁、铂等水合离子，而且，这种氧化物一沉淀、氧化物一海水界面上的反应就变成为自动能媒，Mn(W)的强电场及金属离子的被氧化会促进金属元素的富集。随着深度加深，方解石溶解速率增大，释放的铁形成铁氢氧化物的速率也随之加快，会影响钻、镍、铂等元素的富集。铁的氢氧化物凝胶主要吸附海水中的被、钒、铝、稀土元素

结壳,外观图

CAD15具有典型的三层构造，由L部较致密层(厚一 2.5cm)、中层疏松层(一 1.5cm)、下层致密层(亮煤层，厚一 7cm)组成。该结壳无附着基岩，但底部具有多孔状构造，并夹杂有火山玻璃等物质(图2.2)。图2.2富钻结壳CAD15外观图图2.3富钻结壳CBD12一2外观图CBDIZ一2具有双层宏观构造，上部致密层厚一 1.8cm，下层亮煤层厚一 5.5cm，但夹杂大量的土黄色物质。该结壳表层具有细晶状突起，但未见基岩，也未见核心。我们获得的该结壳并不完整，其实际厚度应大于7cm(图2.3)。CAD28为板状结壳，厚度为2.5一 4.5cm。宏观构造上明显区分为上部致密层 (I.5cm)和下部疏松层(一 2.5cm)。结壳表面有细晶状突起，表面呈灰色。一卜部疏松层夹杂土黄色物质。(图 2.4)。下部附着基岩。刮样过程发现
【学位授予单位】：厦门大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2006
【分类号】：P744

【参考文献】