海洋地球化學(xué)14

1、1第14講（第八章 自生物質(zhì)沉積作用地球化學(xué)）自生： 由化學(xué)、生物和熱液作用等在海洋內(nèi)生成的自然礦物，可直接形成或經(jīng)過(guò)富集后形成。種類(lèi)（p147）： 硅酸鹽類(lèi)： 氧化物類(lèi)： 鹽類(lèi)： 硫化物類(lèi)：2 原生指各種巖石受到不同程度的物理風(fēng)化，而未經(jīng)化學(xué)風(fēng)化的碎屑物，其原有的化學(xué)組成和結(jié)晶構(gòu)造均未改變。 次生是由原生礦物經(jīng)風(fēng)化后重新形成的新礦物，其化學(xué)組成和構(gòu)造都經(jīng)過(guò)改變而不同于原生礦物。3第一節(jié)第一節(jié) 海底鐵錳結(jié)核的自生沉積作用海底鐵錳結(jié)核的自生沉積作用一、鐵錳結(jié)核在海底的分布和產(chǎn)狀1. 海底分布4第一節(jié)第一節(jié) 海底鐵錳結(jié)核的自生沉積作用海底鐵錳結(jié)核的自生沉積作用一、鐵錳結(jié)核在海底的分布和產(chǎn)狀2. 產(chǎn)

2、狀（1）共生沉積紅色粘土分布光、放射蟲(chóng)軟泥頻度大其他：鈣質(zhì)軟泥、硅藻軟泥、碎屑沉積（2）海底產(chǎn)狀松散沉積物、水界面處原因：被底棲生物推覆蓋移至表層； 大規(guī)模侵蝕沖刷成覆蓋，為化石結(jié)核化合物； 海底流使其免遭埋沒(méi)。5第一節(jié)第一節(jié) 海底鐵錳結(jié)核的自生沉積作用海底鐵錳結(jié)核的自生沉積作用二、鐵錳結(jié)核的礦物組成 組成：鐵、錳氧化物和氫氧化物，粘土礦物為主的鋁硅酸鹽。1. 錳礦物類(lèi)10水錳礦、7水錳礦、-MnO2 2. 鐵礦物類(lèi)針鐵礦為代表，大多以非晶質(zhì)水合氧化鐵存在3. 鋁硅酸鹽類(lèi)層內(nèi)、層間。粘土礦物、沸石礦物6第一節(jié)第一節(jié) 海底鐵錳結(jié)核的自生沉積作用海底鐵錳結(jié)核的自生沉積作用二、鐵錳結(jié)核的礦物組成4.

3、 礦物形成機(jī)理：卡洋脊分布：鋇鎂錳礦：富含Ni、Cu，Mn/Fe2，O/Mn較低；弱氧化條件的深海盆特征產(chǎn)物。鈉水錳礦：富含Co、Pb、Ti，Mn/Fe較??；海山及淺海等強(qiáng)氧化海區(qū)特有。7第一節(jié)第一節(jié) 海底鐵錳結(jié)核的自生沉積作用海底鐵錳結(jié)核的自生沉積作用二、鐵錳結(jié)核的礦物組成4. 礦物形成機(jī)理：.海淵鐵錳結(jié)核組分：鋇鎂錳礦：富含Mn、Ni、Cu、Zn，埋藏于表層，說(shuō)明生長(zhǎng)于沉積物中，熱液中鐵、錳與生源SiO2反應(yīng)生成綠土，殘留的Mn沉積而生成。-MnO2皮殼：富含F(xiàn)e、Co，生長(zhǎng)于洋底基巖，形成于海水直接沉淀，摻進(jìn)鋁硅酸鹽碎屑。8第一節(jié)第一節(jié) 海底鐵錳結(jié)核的自生沉積作用海底鐵錳結(jié)核的自生沉積作

4、用三、鐵錳結(jié)地球化學(xué)特征1. 鐵錳結(jié)核的化學(xué)成分及元素共生規(guī)律成分：38種，多變主要：Mn、Fe其次：次要：無(wú)：O、H、C含量高出地殼幾十-數(shù)百倍9第一節(jié)第一節(jié) 海底鐵錳結(jié)核的自生沉積作用海底鐵錳結(jié)核的自生沉積作用三、鐵錳結(jié)地球化學(xué)特征1. 鐵錳結(jié)核的化學(xué)成分及元素共生規(guī)律太平洋深處海水面：Fe、Co、Pb含量高；埋沒(méi)面：Mn、Cu、Ni、Mo富集， Fe、Co、Pb相對(duì)小。埋沒(méi)海水：Mn減少，F(xiàn)e增多，元素相關(guān)性：正相關(guān)：Mn(Cu、Ni、Zn)，F(xiàn)e(Co、Pb)負(fù)相關(guān)：MnFe、Fe(Cu、Ni、Zn)吸附10第一節(jié)第一節(jié) 海底鐵錳結(jié)核的自生沉積作用海底鐵錳結(jié)核的自生沉積作用三、鐵錳結(jié)地

5、球化學(xué)特征1. 鐵錳結(jié)核的化學(xué)成分及元素共生規(guī)律化學(xué)組成和元素共生的制約因素（1） Mn、 Fe、 Co、Ni、Cu：氧化條件高價(jià)態(tài)，還原時(shí)低（2）Fe、Mn：主導(dǎo)。低價(jià)態(tài)時(shí)搬運(yùn)：Fe2+、FeCl+；Mn2+、MnCl+高價(jià)態(tài)時(shí)沉淀：Fe(OH)3、Fe(OH)2+；MnO2。順序：先鐵后錳，再M(fèi)n(II)、Fe(II)，后者被催化氧化由內(nèi)至外，鐵礦-錳礦-鐵礦的互層結(jié)構(gòu)。11第一節(jié)第一節(jié) 海底鐵錳結(jié)核的自生沉積作用海底鐵錳結(jié)核的自生沉積作用三、鐵錳結(jié)地球化學(xué)特征1. 鐵錳結(jié)核的化學(xué)成分及元素共生規(guī)律化學(xué)組成和元素共生的制約因素（3）鐵、錳氫氧化物可吸附或交換上多種金屬錳礦物：吸附Ni、Cu

6、、Zn鐵礦物：吸附Co、V、Ti、Pb、Sn與相關(guān)性對(duì)應(yīng)（4）晶體場(chǎng)理論：Co3+八面體場(chǎng)穩(wěn)定，優(yōu)先進(jìn)入氫氧化鐵中，表現(xiàn)為Fe、Co共生；Ni4+穩(wěn)定化能大，進(jìn)入錳礦，與Mn共生。12第一節(jié)第一節(jié) 海底鐵錳結(jié)核的自生沉積作用海底鐵錳結(jié)核的自生沉積作用三、鐵錳結(jié)地球化學(xué)特征1. 鐵錳結(jié)核的化學(xué)成分及元素共生規(guī)律化學(xué)組成和元素共生的制約因素（5）沉積快時(shí)有利于鐵沉淀，慢時(shí)利于錳。邊緣海區(qū)、海底高地、洋脊頂部富含F(xiàn)e，且Co、V、Pb。遠(yuǎn)洋Mn，且Ni、Cu、Zn。13第一節(jié)第一節(jié) 海底鐵錳結(jié)核的自生沉積作用海底鐵錳結(jié)核的自生沉積作用三、鐵錳結(jié)地球化學(xué)特征2. 鐵錳結(jié)核的區(qū)域性特征化學(xué)成分隨地區(qū)而異

7、，與潛在來(lái)源、與陸地距離、沉積環(huán)境高生產(chǎn)力區(qū)Mn/Fe比值高，富含Cu、Ni，沉積速率低；高沉積速率和低生產(chǎn)力則反之。14第一節(jié)第一節(jié) 海底鐵錳結(jié)核的自生沉積作用海底鐵錳結(jié)核的自生沉積作用三、鐵錳結(jié)地球化學(xué)特征2. 鐵錳結(jié)核的區(qū)域性特征化學(xué)成分隨水深變化微量元素峰值水深反映生源特征。淺水峰值：生物被分解釋放金屬深水峰值：由于骨骼CaCO3分解而釋放。15第一節(jié)第一節(jié) 海底鐵錳結(jié)核的自生沉積作用海底鐵錳結(jié)核的自生沉積作用三、鐵錳結(jié)地球化學(xué)特征3. 鐵錳結(jié)核的生長(zhǎng)速率同位素測(cè)定法：結(jié)核（表層、內(nèi)部）、皮殼。 結(jié)核比沉積慢。生物地層法：利用有孔蟲(chóng)、介形蟲(chóng)等微體古生物劃分海相地層。 結(jié)核沒(méi)被沉積掩埋原

8、因：海底流、底棲生物。16第一節(jié)第一節(jié) 海底鐵錳結(jié)核的自生沉積作用海底鐵錳結(jié)核的自生沉積作用三、鐵錳結(jié)地球化學(xué)特征4. 鐵錳結(jié)核的成因（1）關(guān)于鐵、錳的來(lái)源陸源氧化沉淀還原活化再氧化沉淀再活化搬遷遠(yuǎn)洋海底（蝕變、熱液、火山）鐵錳結(jié)核 快擴(kuò)張、活動(dòng)強(qiáng)烈地帶分布多微量元素被吸附加入17第一節(jié)第一節(jié) 海底鐵錳結(jié)核的自生沉積作用海底鐵錳結(jié)核的自生沉積作用三、鐵錳結(jié)地球化學(xué)特征4. 鐵錳結(jié)核的成因（2）鐵錳結(jié)核的形成機(jī)制底棲生物附著基礎(chǔ)上，形成多孔質(zhì)骨架層，分泌Fe質(zhì)將其膠結(jié)，Mn-Fe氧化物填充空隙；生物遺體富集金屬元素；生物碎屑既促進(jìn)又抑制MnO2沉淀，使其存在很大差異。18第一節(jié)第一節(jié) 海底鐵錳結(jié)

9、核的自生沉積作用海底鐵錳結(jié)核的自生沉積作用三、鐵錳結(jié)地球化學(xué)特征4. 鐵錳結(jié)核的成因（2）鐵錳結(jié)核的形成機(jī)制生物富集金屬-沉積于結(jié)核表面-包裹其中-有機(jī)質(zhì)氧化釋放金屬-FeOOH覆蓋于鈣十字沸石上（鋇鎂錳礦形成場(chǎng)所）在有Ni、Cu等存在下-MnO2重結(jié)晶形成鋇鎂礦。赤道太平洋鐵錳結(jié)核富Cu、Ni。19第二節(jié)第二節(jié) 自生礦物的環(huán)境指示意義自生礦物的環(huán)境指示意義自生礦物的生成條件有一定規(guī)律：鐵礦強(qiáng)氧化環(huán)境強(qiáng)還原環(huán)境： 褐鐵礦（FeO(OH)nH2O）赤鐵礦（Fe2O3）海綠石（Fe3+為主，少量Fe2+，）鱗綠泥石鮞綠泥石菱鐵礦（FeCO3）白鐵礦（FeS2）黃鐵礦（FeS2）暖水、淺水：鮞綠泥石（溫水礦物）、磷塊巖寒冷、較深：海綠石（涼水礦物）20第二節(jié)第二節(jié) 自生礦物的環(huán)境指示意義自生礦物的環(huán)境指示意義自生礦物的生成條件有一定規(guī)律：鋁硅酸鹽溫暖潮濕大陸：高嶺石堿性海洋：蒙