海洋地球化学14

1、1第14讲（第八章 自生物质沉积作用地球化学）自生： 由化学、生物和热液作用等在海洋内生成的自然矿物，可直接形成或经过富集后形成。种类（p147）： 硅酸盐类： 氧化物类： 盐类： 硫化物类：2 原生指各种岩石受到不同程度的物理风化，而未经化学风化的碎屑物，其原有的化学组成和结晶构造均未改变。 次生是由原生矿物经风化后重新形成的新矿物，其化学组成和构造都经过改变而不同于原生矿物。3第一节第一节 海底铁锰结核的自生沉积作用海底铁锰结核的自生沉积作用一、铁锰结核在海底的分布和产状1. 海底分布4第一节第一节 海底铁锰结核的自生沉积作用海底铁锰结核的自生沉积作用一、铁锰结核在海底的分布和产状2. 产

2、状（1）共生沉积红色粘土分布光、放射虫软泥频度大其他：钙质软泥、硅藻软泥、碎屑沉积（2）海底产状松散沉积物、水界面处原因：被底栖生物推覆盖移至表层； 大规模侵蚀冲刷成覆盖，为化石结核化合物； 海底流使其免遭埋没。5第一节第一节 海底铁锰结核的自生沉积作用海底铁锰结核的自生沉积作用二、铁锰结核的矿物组成 组成：铁、锰氧化物和氢氧化物，粘土矿物为主的铝硅酸盐。1. 锰矿物类10水锰矿、7水锰矿、-MnO2 2. 铁矿物类针铁矿为代表，大多以非晶质水合氧化铁存在3. 铝硅酸盐类层内、层间。粘土矿物、沸石矿物6第一节第一节 海底铁锰结核的自生沉积作用海底铁锰结核的自生沉积作用二、铁锰结核的矿物组成4.

3、 矿物形成机理：卡洋脊分布：钡镁锰矿：富含Ni、Cu，Mn/Fe2，O/Mn较低；弱氧化条件的深海盆特征产物。钠水锰矿：富含Co、Pb、Ti，Mn/Fe较小；海山及浅海等强氧化海区特有。7第一节第一节 海底铁锰结核的自生沉积作用海底铁锰结核的自生沉积作用二、铁锰结核的矿物组成4. 矿物形成机理：.海渊铁锰结核组分：钡镁锰矿：富含Mn、Ni、Cu、Zn，埋藏于表层，说明生长于沉积物中，热液中铁、锰与生源SiO2反应生成绿土，残留的Mn沉积而生成。-MnO2皮壳：富含Fe、Co，生长于洋底基岩，形成于海水直接沉淀，掺进铝硅酸盐碎屑。8第一节第一节 海底铁锰结核的自生沉积作用海底铁锰结核的自生沉积作

4、用三、铁锰结地球化学特征1. 铁锰结核的化学成分及元素共生规律成分：38种，多变主要：Mn、Fe其次：次要：无：O、H、C含量高出地壳几十-数百倍9第一节第一节 海底铁锰结核的自生沉积作用海底铁锰结核的自生沉积作用三、铁锰结地球化学特征1. 铁锰结核的化学成分及元素共生规律太平洋深处海水面：Fe、Co、Pb含量高；埋没面：Mn、Cu、Ni、Mo富集， Fe、Co、Pb相对小。埋没海水：Mn减少，Fe增多，元素相关性：正相关：Mn(Cu、Ni、Zn)，Fe(Co、Pb)负相关：MnFe、Fe(Cu、Ni、Zn)吸附10第一节第一节 海底铁锰结核的自生沉积作用海底铁锰结核的自生沉积作用三、铁锰结地

5、球化学特征1. 铁锰结核的化学成分及元素共生规律化学组成和元素共生的制约因素（1） Mn、 Fe、 Co、Ni、Cu：氧化条件高价态，还原时低（2）Fe、Mn：主导。低价态时搬运：Fe2+、FeCl+；Mn2+、MnCl+高价态时沉淀：Fe(OH)3、Fe(OH)2+；MnO2。顺序：先铁后锰，再Mn(II)、Fe(II)，后者被催化氧化由内至外，铁矿-锰矿-铁矿的互层结构。11第一节第一节 海底铁锰结核的自生沉积作用海底铁锰结核的自生沉积作用三、铁锰结地球化学特征1. 铁锰结核的化学成分及元素共生规律化学组成和元素共生的制约因素（3）铁、锰氢氧化物可吸附或交换上多种金属锰矿物：吸附Ni、Cu

6、、Zn铁矿物：吸附Co、V、Ti、Pb、Sn与相关性对应（4）晶体场理论：Co3+八面体场稳定，优先进入氢氧化铁中，表现为Fe、Co共生；Ni4+稳定化能大，进入锰矿，与Mn共生。12第一节第一节 海底铁锰结核的自生沉积作用海底铁锰结核的自生沉积作用三、铁锰结地球化学特征1. 铁锰结核的化学成分及元素共生规律化学组成和元素共生的制约因素（5）沉积快时有利于铁沉淀，慢时利于锰。边缘海区、海底高地、洋脊顶部富含Fe，且Co、V、Pb。远洋Mn，且Ni、Cu、Zn。13第一节第一节 海底铁锰结核的自生沉积作用海底铁锰结核的自生沉积作用三、铁锰结地球化学特征2. 铁锰结核的区域性特征化学成分随地区而异

7、，与潜在来源、与陆地距离、沉积环境高生产力区Mn/Fe比值高，富含Cu、Ni，沉积速率低；高沉积速率和低生产力则反之。14第一节第一节 海底铁锰结核的自生沉积作用海底铁锰结核的自生沉积作用三、铁锰结地球化学特征2. 铁锰结核的区域性特征化学成分随水深变化微量元素峰值水深反映生源特征。浅水峰值：生物被分解释放金属深水峰值：由于骨骼CaCO3分解而释放。15第一节第一节 海底铁锰结核的自生沉积作用海底铁锰结核的自生沉积作用三、铁锰结地球化学特征3. 铁锰结核的生长速率同位素测定法：结核（表层、内部）、皮壳。 结核比沉积慢。生物地层法：利用有孔虫、介形虫等微体古生物划分海相地层。 结核没被沉积掩埋原

8、因：海底流、底栖生物。16第一节第一节 海底铁锰结核的自生沉积作用海底铁锰结核的自生沉积作用三、铁锰结地球化学特征4. 铁锰结核的成因（1）关于铁、锰的来源陆源氧化沉淀还原活化再氧化沉淀再活化搬迁远洋海底（蚀变、热液、火山）铁锰结核 快扩张、活动强烈地带分布多微量元素被吸附加入17第一节第一节 海底铁锰结核的自生沉积作用海底铁锰结核的自生沉积作用三、铁锰结地球化学特征4. 铁锰结核的成因（2）铁锰结核的形成机制底栖生物附着基础上，形成多孔质骨架层，分泌Fe质将其胶结，Mn-Fe氧化物填充空隙；生物遗体富集金属元素；生物碎屑既促进又抑制MnO2沉淀，使其存在很大差异。18第一节第一节 海底铁锰结

9、核的自生沉积作用海底铁锰结核的自生沉积作用三、铁锰结地球化学特征4. 铁锰结核的成因（2）铁锰结核的形成机制生物富集金属-沉积于结核表面-包裹其中-有机质氧化释放金属-FeOOH覆盖于钙十字沸石上（钡镁锰矿形成场所）在有Ni、Cu等存在下-MnO2重结晶形成钡镁矿。赤道太平洋铁锰结核富Cu、Ni。19第二节第二节 自生矿物的环境指示意义自生矿物的环境指示意义自生矿物的生成条件有一定规律：铁矿强氧化环境强还原环境： 褐铁矿（FeO(OH)nH2O）赤铁矿（Fe2O3）海绿石（Fe3+为主，少量Fe2+，）鳞绿泥石鲕绿泥石菱铁矿（FeCO3）白铁矿（FeS2）黄铁矿（FeS2）暖水、浅水：鲕绿泥石（温水矿物）、磷块岩寒冷、较深：海绿石（凉水矿物）20第二节第二节 自生矿物的环境指示意义自生矿物的环境指示意义自生矿物的生成条件有一定规律：铝硅酸盐温暖潮湿大陆：高岭石碱性海洋：蒙