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资源勘察资源勘察资源勘察资源勘察锰结核的特性锰结核的特性锰结核的物理特性锰结核的物理特性 形态形态 表面特征表面特征 粒径大小粒径大小 颜色颜色 硬度硬度 ：摩式硬度：摩式硬度1-4 密度密度：一般：一般2.1-3.5g/cm3 平均平均2.2-2.4g/cm3锰结核的核心锰结核的核心核心物质形态的多样性，决定结核核心物质形态的多样性，决定结核形态的多样性形态的多样性在结核的生长空间中，各个方向提在结核的生长空间中，各个方向提供金属物质不均一性，导致结核各个方供金属物质不均一性，导致结核各个方向生长速度的不均一性半埋藏型结核向生长速度的不均一性半埋藏型结核的的“突缘突缘”可能是两种物质来源叠加引可能是两种物质来源叠加引起的 锰结核的类型锰结核的类型光滑型光滑型(S型型) 粗糙型粗糙型(S) 光滑光滑+粗糙型粗糙型(R+S，中间型，中间型)锰结核的类型锰结核的类型锰结核的类型锰结核的类型表面光滑的结核多发生在山体周围，表面光滑的结核多发生在山体周围，物质直接业源于底层海水；物质直接业源于底层海水； 表面粗糙结核的粗糙部分均埋藏于表面粗糙结核的粗糙部分均埋藏于沉积物中，物质主要业源于沉积物中的沉积物中，物质主要业源于沉积物中的间隙水。

间隙水 锰结核矿物特征锰结核矿物特征多矿物集合体，结晶程度都较差；多矿物集合体，结晶程度都较差；矿物颗粒十分细小，紧密随机地交织在矿物颗粒十分细小，紧密随机地交织在一起；一起；按成分可把结核中的矿物分为锰矿物、按成分可把结核中的矿物分为锰矿物、铁矿物和铝硅酸盐铁矿物和铝硅酸盐( (杂质杂质) )矿物锰结核的矿床特征锰结核的矿床特征锰结核的丰度锰结核的丰度 海底沉积物上单位面积多金属结核海底沉积物上单位面积多金属结核的重量锰结核的品位锰结核的品位 结核中结核中CuCuNiNiCoCo的重量百分总量的重量百分总量称作结核的品位称作结核的品位锰结核的粒径锰结核的粒径 依据各站结核长轴的度量，可把结依据各站结核长轴的度量，可把结核分为大于核分为大于6cm6cm，36 cm36 cm和小于和小于3cm3cm三个三个粒级东、西区不同类型结核各粒级比较东、西区不同类型结核各粒级比较 锰结核的覆盖率锰结核的覆盖率 在海底表面单位面积内结核覆盖所在海底表面单位面积内结核覆盖所占面积的百分比占面积的百分比东、西区结核覆盖率东、西区结核覆盖率 东、西区结核矿床特征对比东、西区结核矿床特征对比 由东向西：由东向西： 结核丰度增高结核丰度增高 金属品位降低金属品位降低 结核个体变小结核个体变小 核心物由老结核决变为火山岩为主核心物由老结核决变为火山岩为主地质条件、沉积环境、地化环境等因素的地质条件、沉积环境、地化环境等因素的影响。

影响东、西区结核矿床特征对比东、西区结核矿床特征对比 南极底层流是一股含高氧、高营养盐、低温、高盐密度的底南极底层流是一股含高氧、高营养盐、低温、高盐密度的底层流 影响多金属结核区域变化主要因素影响多金属结核区域变化主要因素 区域区域土温土温()()FeFe3+3+FeFe2+2+pHpHEh(mV)Eh(mV)氯氯度度(10(103 3) )东东区区1.01.21.01.217.5617.567.7317.73143243218.9218.92西区西区0.91.10.91.120.4620.467.6517.65145145119.2519.25东、西区表层沉积物中某些地化要素对比东、西区表层沉积物中某些地化要素对比西区由于氧化程度强，形成以光滑型结核，此类结核西区由于氧化程度强，形成以光滑型结核，此类结核中的锰矿物中的锰矿物-MnO2为主，矿物中为主，矿物中O：Mn离子数目比为离子数目比为2，锰离子为高价锰离子为高价(Mn4+)；东区结核多为粗糙型，以钙锰矿为主，；东区结核多为粗糙型，以钙锰矿为主，O：Mn离于数目比为离于数目比为1.741.87，锰离子为，锰离子为Mn3+、Mn4+价态。

价态 地形的影响地形的影响影响多金属结核区域变化主要因素影响多金属结核区域变化主要因素 海山区结核普遍较少或无结核在无沉积物的海山区结核普遍较少或无结核在无沉积物的基岩区常采到结亮与玄武岩块，在岩石表面有一层基岩区常采到结亮与玄武岩块，在岩石表面有一层厚约厚约12mm铁锰氧化物在海盆和丘陵区结核分布铁锰氧化物在海盆和丘陵区结核分布较普遍，但不同部位多金属结核的丰度、类型等亦较普遍，但不同部位多金属结核的丰度、类型等亦有差异，一般在海盆中央处地形坡度小于有差异，一般在海盆中央处地形坡度小于0.3地区结地区结核很少，在相对起伏明显处结核较多在海盆与海核很少，在相对起伏明显处结核较多在海盆与海山斜坡的下部，地形坡度转折的过渡区结核较多，山斜坡的下部，地形坡度转折的过渡区结核较多，而且结核个体较大，金属品位较高，结核也较富集，而且结核个体较大，金属品位较高，结核也较富集，但变化较大但变化较大 水深的影响水深的影响影响多金属结核区域变化主要因素影响多金属结核区域变化主要因素 在水深浅于在水深浅于4900m的洋底，结核分布较少，东、西区结的洋底，结核分布较少，东、西区结核出现率分别为小核出现率分别为小1%与与8.8%，而且均为个体小、金属品位，而且均为个体小、金属品位低低(1.80%)的光滑型结核。

的光滑型结核 在在4 9005 300m水深区中不仅结核出现率高，而且结核水深区中不仅结核出现率高，而且结核最富集，它是多金属结核分布最主要区域最富集，它是多金属结核分布最主要区域 本区碳酸盐补偿深度约在本区碳酸盐补偿深度约在4 900m左右，此界面由西向东有左右，此界面由西向东有抬高的趋势这告诉我们：本区碳酸盐补偿深度面与区域多金抬高的趋势这告诉我们：本区碳酸盐补偿深度面与区域多金属结核分布富集的水深界线基本一致属结核分布富集的水深界线基本一致 碳酸盐补偿深度碳酸盐补偿深度carbonate compensation depth(CCD)海底富含碳酸盐的沉积和非碳酸盐沉积之间的岩相界面海水到达某一深度时,碳酸盐的补给速率和溶解速率可大体得到补偿,故名大约深海底的一半为钙质软泥所覆盖,另一半则为缺少碳酸盐的沉积物所覆盖二者之间的界线大致随等深线变化,是因碳酸盐的溶解速度随海水深度的增加而增高的缘故这种深度的连线便构成碳酸盐线或碳酸盐补偿面,根据补偿物质的不同,补偿深度又有方解石补偿深度、文石补偿深度及有孔虫补偿深度之分一般在此补偿面之上保留有大量碳酸盐沉积物,而此面以下则代之以大量非碳酸盐沉积物,主要为红粘土。

补偿面的深度和形状因受海区碳酸盐补给量和溶解速率、地形、再沉积作用等的影响而变化在全球范围内,碳酸盐补偿面的深度变化幅度在2000米左右而各大洋不尽相同,如太平洋为4300米、大西洋为4900米、印度洋则为4850米对其深度和形状的研究,有助于了解构造运动、海平面变化、海洋物理化学环境等的特点及其演变历史 微生物的影响微生物的影响影响多金属结核区域变化主要因素影响多金属结核区域变化主要因素 微生物依附在核心上面后就生长，它通过自身的生化作用，微生物依附在核心上面后就生长，它通过自身的生化作用，吸取锰等元素，堆积起来形成结核，同时有些细菌通过生物吸取锰等元素，堆积起来形成结核，同时有些细菌通过生物的催化和酶促使低价的的催化和酶促使低价的Fe、Mn离子氧化成高价化合物而沉淀，离子氧化成高价化合物而沉淀，也可使高价也可使高价Fe、Mn离子还原为低价的离子还原为低价的Fe、Mn离子而分离出离子而分离出来微生物的生长、发育对洋底有用金属元素的富集、迁移来微生物的生长、发育对洋底有用金属元素的富集、迁移有很大影响有很大影响 每克泥样中约有每克泥样中约有1001000个细菌，其形态为串珠状、树枝个细菌，其形态为串珠状、树枝状等，它与结核中的菌、藻类生物形态相似，这表明结核中的状等，它与结核中的菌、藻类生物形态相似，这表明结核中的菌藻生物来源于沉积物与水体中的生物。

菌藻生物来源于沉积物与水体中的生物锰结核的成因锰结核的成因Morgan(1967)Morgan(1967)计算了海水中计算了海水中MnMn2+2+氧氧化的半周期为化的半周期为560560年与此相反，在微年与此相反，在微生物的作用下，可以大大提高生物的作用下，可以大大提高FeFe2+2+、MnMn2+2+的氧化速率的氧化速率微生物对铁、锰的氧化和聚集微生物对铁、锰的氧化和聚集洋底水洋底水-岩岩-微生物生态系统系指洋微生物生态系统系指洋底沉积物，多金属结核、孔隙水、大洋底沉积物，多金属结核、孔隙水、大洋底层水及微生物所构成的多相相互作用底层水及微生物所构成的多相相互作用的活的生态系统的活的生态系统洋底水洋底水-岩岩-微生物生态系统微生物生态系统底层水和表层沉积物富氧，沉积物为黄褐色、底层水中的底层水和表层沉积物富氧，沉积物为黄褐色、底层水中的pH值为值为7.498.0，Eh为为419mV沉积物底层水界面是一个中偏碱沉积物底层水界面是一个中偏碱性有底流活动的氧化环境性有底流活动的氧化环境有利于氧化锰的生金菌、铁锰氧化菌、嗜盐菌等微生物的繁殖发有利于氧化锰的生金菌、铁锰氧化菌、嗜盐菌等微生物的繁殖发育。

育在底层水中铁细菌的数量在在底层水中铁细菌的数量在n103n108个个/mL之间，个别达之间，个别达n1013个个/mL，锰氧化菌及嗜盐菌都较多，高者达，锰氧化菌及嗜盐菌都较多，高者达n1010n1015个个/mL 洋底水洋底水-岩岩-微生物生态系统微生物生态系统微生物成矿作用可分为直接或间接微生物成矿作用可分为直接或间接成矿两种方式直接成矿包括微生物对成矿两种方式直接成矿包括微生物对成矿元素的聚集和对元素价态的转化，成矿元素的聚集和对元素价态的转化，使其沉积成矿，间接方式包括微生物代使其沉积成矿，间接方式包括微生物代谢活动中对环境物理化学条件的改变，谢活动中对环境物理化学条件的改变，生物分解和合成有机化合物而富集成生物分解和合成有机化合物而富集成洋底多金属结核微生物成矿方式洋底多金属结核微生物成矿方式微生物聚集成矿元素直接堆积成矿微生物聚集成矿元素直接堆积成矿生物在生长过程中需要不断从环境中摄取化学元素，以满生物在生长过程中需要不断从环境中摄取化学元素，以满足合成细胞物质和获得能量需要这类元素包括足合成细胞物质和获得能量需要这类元素包括Al、B、C、Cu、Fe、Mn、Mo、P、S、Be、Si、V、Zn等。

有些铁、锰等有些铁、锰和某些金属矿物的聚集属于此种方式和某些金属矿物的聚集属于此种方式 铁细菌、锰氧化菌、生金菌、嗜盐菌等微生物，经常在铁细菌、锰氧化菌、生金菌、嗜盐菌等微生物，经常在细胞壁上形成含有铁、锰氧化物的荚膜细胞壁上形成含有铁、锰氧化物的荚膜 微生物聚集成矿元素直接堆积成矿微生物聚集成矿元素直接堆积成矿结核中微生物体内结核中微生物体内Fe、Mn、Cu、Ni、Co等元素含量皆等元素含量皆高于大洋底层水与底层水中同名元素浓度之比值高于大洋底层水与底层水中同名元素浓度之比值(倍数倍数)：Mn：(1.882.42)106Fe：(0.121.15)106Cu：(0.070.32)106Ni：(0.1060.5)106Co：(0.0090.023)106Ca：(0.0260.07)106K：(0.0080.14)106Si：(9.1311.9)103 微生物聚集成矿元素直接堆积成矿微生物聚集成矿元素直接堆积成矿富集成矿元素的微生物死亡后，以颗粒状形式沉积到海富集成矿元素的微生物死亡后，以颗粒状形式沉积到海底沉积物中，遇到还原性细菌，可发生溶解，增加底层水和底沉积物中，遇到还原性细菌，可发生溶解，增加底层水和孔隙水中成矿元素的含量。

这些富含成矿元素的孔隙水迁移孔隙水中成矿元素的含量这些富含成矿元素的孔隙水迁移至底层水至底层水沉积物界面处遇到氧和氧化性强的微生物，又可沉积物界面处遇到氧和氧化性强的微生物，又。