近日,中國地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)研究所游國慶博士研究團(tuán)隊(duì)通過對采自太平洋海域不同海山上結(jié)殼樣品中碲(Te)元素地球化學(xué)特征的研究,探索了富鈷結(jié)殼中控制碲元素富集的古海洋氧化還原環(huán)境及其富集機(jī)制。最新研究成果發(fā)表在新近出版的《礦床地質(zhì)》上。
　　富鈷結(jié)殼廣泛分布于太平洋水下海山,是一種富含鈷、鎳、銅、錳、鐵、鉑、碲及稀土元素等元素的鐵錳質(zhì)巖石。自上世紀(jì)80年代開展海上調(diào)查和系統(tǒng)研究以來,結(jié)殼中主要元素的地球化學(xué)特征一直受到世界各國海洋地質(zhì)學(xué)家的密切關(guān)注。近年來,受稀缺資源需求的增加及國際市場金屬價(jià)格變動(dòng)等因素的影響,對結(jié)殼中碲元素地球化學(xué)特征及其富集機(jī)制的研究逐漸引起海洋地質(zhì)學(xué)家們的高度重視。
　　中國是一個(gè)碲資源相對匱乏的國家。以往,在研究太平洋多金屬結(jié)核和結(jié)殼的元素地球化學(xué)特征時(shí),主要針對的是銅、鈷、鎳、錳、鐵、鉑和稀土元素等成礦元素的豐度、特征和富集機(jī)制,而對結(jié)殼中富集系數(shù)較高的碲元素研究不足。
　　為促進(jìn)中國結(jié)殼資源綜合評價(jià)水平的提高,為“結(jié)殼專屬開發(fā)區(qū)”資源開發(fā)和綜合利用奠定一定的基礎(chǔ),研究團(tuán)隊(duì)在國家科技重大專項(xiàng)大型油氣田開發(fā)研究項(xiàng)目、中國大洋礦產(chǎn)資源研究和開發(fā)協(xié)會(huì)研究項(xiàng)目的聯(lián)合資助下,對取自太平洋中國調(diào)查區(qū)范圍內(nèi)的68個(gè)結(jié)殼樣品進(jìn)行了分析。樣品取自16個(gè)不同基底包括玄武巖、火山角礫巖及磷酸鹽化灰?guī)r等的海山上、來自于不同水深(1500～3000米)環(huán)境?？蒲腥藛T分析了碲、錳、鐵、鈷、鎳、銅、鋁、磷、鈰、鋇等元素,探討了富鈷結(jié)殼中控制碲元素富集的古海洋氧化還原環(huán)境及其富集機(jī)制。此外,還對調(diào)查區(qū)內(nèi)部分結(jié)殼和分層結(jié)殼的50個(gè)樣品進(jìn)行了稀土元素分析。
　　第一,分析表明,調(diào)查區(qū)絕大多數(shù)結(jié)殼的w(Te)變化于1.34×10-5～1.158×10-4,平均5×10-5。該特征與中西太平洋地區(qū)結(jié)殼特征相似,也與中太平洋北赤道帶、西太平洋麥哲倫海山區(qū)結(jié)殼特征幾乎一致,顯示太平洋區(qū)域結(jié)殼中w(Te)相差不大,但高出北美大陸邊緣結(jié)殼及熱液錳氧化物樣品數(shù)十倍之多。
　　若與海水中平均w(Te)(2×10-14～5×10-14)相比,調(diào)查區(qū)結(jié)殼中平均w(Te)相當(dāng)于海水的109倍;為地殼平均w(Te)(1×10-9或最高10×10-9)的5000～50000倍;遠(yuǎn)高于中國陸地上一般銅、鎳礦石(Te工業(yè)品位為2×10-6～6×10-6)及銅、鉛、鋅礦石(碲工業(yè)品位為10×10-6)中的w(Te)。調(diào)查區(qū)結(jié)殼中碲元素的高度富集,反映其在結(jié)殼中的重要性,也顯示了其巨大的潛在資源前景及未來對結(jié)殼資源開采所具有的重要經(jīng)濟(jì)意義。
　　第二,結(jié)殼中Te與Mn/Fe比值呈正相關(guān),相關(guān)系數(shù)為0.51,與Fe呈負(fù)相關(guān),相關(guān)系數(shù)為-0.61。結(jié)殼中Co與Mn/Fe比值也呈正相關(guān),相關(guān)系數(shù)為0.71,與Fe亦呈負(fù)相關(guān),相關(guān)系數(shù)為-0.51,顯示結(jié)殼中碲與鈷一樣,有類似的地球化學(xué)特征,其富集與錳也有密切關(guān)系。
　　第三,太平洋古海水氧化還原環(huán)境的變化是控制結(jié)殼中碲元素含量變化的重要因素,氧化環(huán)境有利于碲元素的富集。在結(jié)殼生長過程中,隨古海水氧化程度的逐漸減弱,其碲元素含量也隨之降低,兩者基本呈同步變化趨勢。研究還發(fā)現(xiàn),古海水氧化還原環(huán)境的鈰異常與結(jié)殼中碲含量基本呈同步變化趨勢。
　　第四,結(jié)殼中碲元素的富集主要受控于Mn/Fe比值。碲在海水中除被帶微弱正電荷的FeOOH 膠體以庫倫靜電吸附外, 還可能與δ-MnO2表面上以一種表面絡(luò)合物方式的富集機(jī)制有關(guān)。由于結(jié)殼中Mn/Fe比值與古海洋環(huán)境關(guān)系密切,碲 進(jìn)入結(jié)殼的形式及其在不同古海洋環(huán)境中的富集機(jī)制還有待進(jìn)一步研究和探討。