西太平洋富鈷結(jié)殼的元素地球化學(xué)與鈾系年代學(xué).pdf

1、本文選取西太平洋5塊富鈷結(jié)殼樣品，應(yīng)用電沉積制源方法和α能譜測(cè)量手段獲取了富鈷結(jié)殼表層鈾、釷及鏷同位素的深度分布;通過(guò)ICP-MS測(cè)量手段獲得結(jié)殼表層18種常、微量元素含量;對(duì)西太平洋富鈷結(jié)殼的生長(zhǎng)年代學(xué)及元素地球化學(xué)進(jìn)行了分析與研究，并對(duì)晚第四紀(jì)氣候?qū)Y(jié)殼生長(zhǎng)的影響進(jìn)行探討。本研究的主要結(jié)果如下:
　　(1)在Talvitie(1972)法的基礎(chǔ)上主要探究了電流、沉積時(shí)間以及沉積溶液的pH值對(duì)電沉積效果的影響。通過(guò)對(duì)鈾、釷電沉積

2、最優(yōu)實(shí)驗(yàn)條件的探究，確定了鈾電沉積的最佳條件是pH值為2.0，沉積時(shí)間90min，沉積電流500mA;釷電沉積在弱電流條件下無(wú)法獲得良好的化學(xué)回收率和能量分辨率，釷電沉積的最佳條件是pH值為1.7，沉積時(shí)間60min，沉積電流1000mA。最優(yōu)條件下的鈾、釷電沉積均能獲得95％以上的化學(xué)回收率及良好的能譜分辨率。
　　(2)富鈷結(jié)殼中主要元素是Mn和Fe，其在五塊結(jié)殼的平均含量分別是16.77％～21.28％和15.78％～19.

3、63％，含量在0.1％～1％的元素有Co、Ni、Al、Mg、Ti、Pb、Ba;Cu和Zn的平均含量分別為0.03％～0.05％和0.05％～0.06％。對(duì)結(jié)殼中常、微量元素進(jìn)行相關(guān)性分析獲得Mn和Co、Ni、Mg、Se、Mn/Fe在99％的置信區(qū)間上呈高度正相關(guān)關(guān)系，Al與Mn、Co、Ni、Mn/Fe呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，表明碎屑對(duì)結(jié)殼的生長(zhǎng)存在抑制作用。
　　(3)在本研究中，主要采用230Thex法、230Thex/232Th法和

4、231Paex法，三種鈾系年代學(xué)方法獲得西太平洋富鈷結(jié)殼一定深度范圍內(nèi)的平均生長(zhǎng)速率分別為2.85mm/Ma、3.00mm/Ma和4.12mm/Ma。230Thex法和230Thex/232Th法獲得的生長(zhǎng)速率相近，本文認(rèn)為這兩種方法的定年結(jié)果均是可靠的;由231Paex法得到的生長(zhǎng)速率偏大，主要?dú)w因于Pa在結(jié)殼中的擴(kuò)散，并估算出Pa的擴(kuò)散速率在10-9cm2/a數(shù)量級(jí)。另外，Co年代學(xué)計(jì)算的生長(zhǎng)速率基本與230Thex法和230The

5、x/232Th法吻合。
　　(4)采用海洋鐵錳沉積成因判別三角圖法對(duì)所研究的西太平洋富鈷結(jié)殼樣品的成因進(jìn)行分析和判定，結(jié)果顯示，五塊結(jié)殼均為水成成因，對(duì)應(yīng)著低的Mn/Fe值(0.93～1.34)和較低的生長(zhǎng)速率1.59～3.39mm/Ma（Co年代學(xué)法）。
　　(5)在研究的深度范圍內(nèi)，有三塊結(jié)殼的平均生長(zhǎng)速率發(fā)生分段現(xiàn)象，這可能是氣候轉(zhuǎn)變和生長(zhǎng)間斷造成的。常量元素(主要是Fe)對(duì)初始230Thex存在稀釋作用，MKD43-

6、1的初始230Thex通量是恒定的。應(yīng)用恒通量模型計(jì)算得到MKD43-1每一層生長(zhǎng)速率，與深海氧同位素記錄對(duì)比，發(fā)現(xiàn)結(jié)殼的生長(zhǎng)速率在間冰期高于冰期，這可能與晚第四紀(jì)時(shí)期的深海熱鹽環(huán)流以及碳酸鹽補(bǔ)償深度的變化有關(guān)系。
　　(6)在研究的樣品中，Al在某一深度出現(xiàn)極大值現(xiàn)象，不同的樣品，極大值出現(xiàn)的深度存在差異。通過(guò)Co年代學(xué)獲取年代信息，并對(duì)結(jié)殼中Al隨時(shí)間的變化進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)Al在冰期出現(xiàn)極大值，這可能與冰期風(fēng)塵通量高于間冰期有關(guān)