西北太平洋富钴结壳的区域分布与海底山演化

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1、摘要

太平洋海底山中的富钴水生铁锰结壳潜藏着大量Co、Ni、Pt、REE 等矿物资源,而太平洋西北部是具有铁锰结壳潜藏量最大的地区之一。日本科考船HakureiMaru 2 号分别于1996、1998、2002 年对马绍尔群岛海底山以及1997、1998、2005 年对密克罗尼西亚联邦的共6 次航海调查中,研究发现分布结构、资源量及其地质变量都由铁锰结壳量决定。本文基于海洋探测学、地质学、地球物理学以及环境数据对海底山地质进化的结壳富含程度和多样性之间的关系进行了探讨。

2、引言

水成铁锰结壳被认为是富含Co、Ni、Pt、REE 等具有新兴经济价值金属的潜在矿物资源。相对于其他类型的海洋矿物、火山块状硫化物或者锰结核而言,这些结壳具有更高含量的稀土,并且适合使用高科技和绿色科技进行开发。预测铁锰结壳的潜在资源量最重要的参数是品位、含量和可采量。水成结壳生长十分缓慢,每一百年才增加几毫米。因为水成铁锰结壳是从正常海水中获得缓慢沉积物而生长的,沉淀物的产生通常是由以下地质参数决定:长期稳定露出水面的岩石,富氧海水的持续供给以及低速率或无沉积。

3、西北太平洋盆地和海底山的历史

分别从地质背景、地形特征、海底山地地质学、海底山以及富钴铁锰结壳的历史展开介绍。

4、海底山特征和分类

通过对海底山特征包括水深、地形、沉积盖层、底质年龄等特征的介绍,将海底山分为4 个类别:大型平顶海山、小型平顶海山、锥型海底山以及其他类型(山脊型)。并分别具体介绍四类海底山形成和结壳增长的可能历史(如下图)。

图1 海底山形成和结壳生长示意图

5、思考

由于铁锰结壳沉淀可能在海底山沉降之后开始,此时海底山顶部没于水深1000 m 以下,现有平坦的海山顶部的水深是考察结壳丰度的一项重要因素。锥型海底山形成时间相对较短,火山活动在海平面以下出现并且与高度侵蚀相联系。结壳的形成就不大完整,因为生长时期不够长。拥有较大富钴铁锰结壳潜力最有前景的海底山类型通常有稳定的底部介质,并且在很长一段时间之内可以持续增长。大型平顶海山的平顶当中的磷酸盐化石灰岩都很完整,但是整个玄武岩底部介质会受到强烈风化的影响。

图2 不同类型海底山的沉淀速率

6、结论

(1)有足够沉淀的大量成分;(2)顶部有地质稳定的底盘,没有频繁的物质消耗或者化学变动;(3)地质条件:能够阻止深海碳化快速沉积。在27 种海底山被分成的4 种类型中,大型海底山拥有最具前景的丰富水成铁锰结壳的类型。

 

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