论文部分内容阅读
本文选取西太平洋5块富钴结壳样品,应用电沉积制源方法和α能谱测量手段获取了富钴结壳表层铀、钍及镤同位素的深度分布;通过ICP-MS测量手段获得结壳表层18种常、微量元素含量;对西太平洋富钴结壳的生长年代学及元素地球化学进行了分析与研究,并对晚第四纪气候对结壳生长的影响进行探讨。本研究的主要结果如下: (1)在Talvitie(1972)法的基础上主要探究了电流、沉积时间以及沉积溶液的pH值对电沉积效果的影响。通过对铀、钍电沉积最优实验条件的探究,确定了铀电沉积的最佳条件是pH值为2.0,沉积时间90min,沉积电流500mA;钍电沉积在弱电流条件下无法获得良好的化学回收率和能量分辨率,钍电沉积的最佳条件是pH值为1.7,沉积时间60min,沉积电流1000mA。最优条件下的铀、钍电沉积均能获得95%以上的化学回收率及良好的能谱分辨率。 (2)富钴结壳中主要元素是Mn和Fe,其在五块结壳的平均含量分别是16.77%~21.28%和15.78%~19.63%,含量在0.1%~1%的元素有Co、Ni、Al、Mg、Ti、Pb、Ba;Cu和Zn的平均含量分别为0.03%~0.05%和0.05%~0.06%。对结壳中常、微量元素进行相关性分析获得Mn和Co、Ni、Mg、Se、Mn/Fe在99%的置信区间上呈高度正相关关系,Al与Mn、Co、Ni、Mn/Fe呈显著负相关关系,表明碎屑对结壳的生长存在抑制作用。 (3)在本研究中,主要采用230Thex法、230Thex/232Th法和231Paex法,三种铀系年代学方法获得西太平洋富钴结壳一定深度范围内的平均生长速率分别为2.85mm/Ma、3.00mm/Ma和4.12mm/Ma。230Thex法和230Thex/232Th法获得的生长速率相近,本文认为这两种方法的定年结果均是可靠的;由231Paex法得到的生长速率偏大,主要归因于Pa在结壳中的扩散,并估算出Pa的扩散速率在10-9cm2/a数量级。另外,Co年代学计算的生长速率基本与230Thex法和230Thex/232Th法吻合。 (4)采用海洋铁锰沉积成因判别三角图法对所研究的西太平洋富钴结壳样品的成因进行分析和判定,结果显示,五块结壳均为水成成因,对应着低的Mn/Fe值(0.93~1.34)和较低的生长速率1.59~3.39mm/Ma(Co年代学法)。 (5)在研究的深度范围内,有三块结壳的平均生长速率发生分段现象,这可能是气候转变和生长间断造成的。常量元素(主要是Fe)对初始230Thex存在稀释作用,MKD43-1的初始230Thex通量是恒定的。应用恒通量模型计算得到MKD43-1每一层生长速率,与深海氧同位素记录对比,发现结壳的生长速率在间冰期高于冰期,这可能与晚第四纪时期的深海热盐环流以及碳酸盐补偿深度的变化有关系。 (6)在研究的样品中,Al在某一深度出现极大值现象,不同的样品,极大值出现的深度存在差异。通过Co年代学获取年代信息,并对结壳中Al随时间的变化进行分析,发现Al在冰期出现极大值,这可能与冰期风尘通量高于间冰期有关。同时,Al通量的变化可能对结壳的生长也存在一定的影响。