海底的锰结核是怎么形成的?

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一般来讲,多金属结核由核部及铁锰氢氧化物壳层组成,多含放射虫或有孔虫等微体化石、磷酸盐化的动物牙齿、玄武岩碎屑甚至是先前结核的碎片。海洋环境中自生沉积形成的锰结核含有高品位的Mn、Cu、Co、Ni等多种金属元素,已成为重要的深海矿产资源。

铁锰结核主要分布在海底有松软沉积物的表面或者表面向下几厘米的表层沉积物中。铁锰结核的直径通常为几个厘米,有的地方可以见到大于十几厘米或者小于一个厘米大小的结核。根据铁锰结核的物质来源不同,全球海底的铁锰结核主要分为水成型成岩型混合型三种主要类型,同时也对应着三种形成原因。

首先是水成型,其结核中的成矿物质基本上都直接来自于上覆海水水柱中溶解态或颗粒态铁锰物质的直接沉淀或者吸附,我国南海东北陆坡区的铁锰结核就根据结核及其壳层的化学成分判明其为水成成因类型。

成岩型结核是在生长过程中,沉降进入结核周围海底表层沉积层中的有机质在早期成岩过程中进一步分解,还原释放出来的成矿物质通过沉积物间隙水的毛细管作用上升到海底表层再氧化,在结核的表面不断堆积生长。太平洋秘鲁海盆的结核基本上都是成岩型。

在绝大多数海底,很少出现单纯的水成型或者成岩型结核,大多数结核为海水与孔隙水两种来源相结合,并以一种来源为主的混合型。我们知道,许多微生物具有选择性地浓集某些元素的能力,经过生物吸收浓集后,便有可能在生物体内或其附近达到饱和而沉淀。所以,锰结核中多种金属的含量差异很可能是由这些元素在海洋中的生物地球化学行为所决定的。


胡文宣,周怀阳.深海(铁)锰结核微生物成因新证据[J].中国科学:地球科学,1999,29(4):362-366.

周怀阳.深海海底铁锰结核的秘密[J].自然杂志,2015,37(6):397-404.


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