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近日，国际权威地学期刊《Global and Planetary Change》（中科院一区Top）以“Ultraselective enrichment of trace elements in seawater by Co-rich ferromanganese nodules”（富钴铁锰结核对海水中微量元素的超选择富集作用）为题发表了广州海洋地质调查局深海矿产资源研究团队在多金属结核成矿机制研究方面又一重要成果。 ) R# G5 U" j+ E9 H0 n' O6 C. F, @0 L
深海多金属结核富含钴、镍、稀土等关键金属元素，但这些结核的形成过程及其与海水微量元素分布的关系尚不清楚，限制了我们对多金属结核成矿机制的理解。为了深入理解这一过程，研究团队利用西太平洋水成型富钴结核，通过应用统计学和可视化方法构建了结核中的元素相关性知识图谱，划分了Fe族、Mn族和Al族元素。研究发现，结核中高场强和氧化还原敏感元素超常富集，并选择性地分布在铁氧化物和锰氧化物相之间。大多数元素与铁氧化物高度相关，如Co、Ti、Pb、V、Zr、REY等，而Cu、Ni、Zn、Mo和Li则与锰氧化物显著相关（图1）。
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图1 多金属结核元素相关性知识图谱 1 C# U% ]0 @0 y- x1 v( A
结核的元素在很大程度上直接或间接源自海水，研究团队进一步揭示了结核的化学组成与海水以及海水-沉积物界面的微量元素分布之间的内在联系，并创新性地提出了多金属结核对海水微量元素超常选择性富集机制，构建了一个全新的两阶段富集模型。阶段一：初始富集阶段，即铁锰氧化物胶体（颗粒）在沉降过程中对海水微量元素进行选择性吸附，且优先富集Fe族元素。值得注意的是，清除型元素在海水中的浓度低、滞留时间短，但在多金属结核中含量很高，因此初始富集造成了海水清除型元素在水柱中逐渐减少的趋势。阶段二：二次富集阶段，海水中大量的微量元素受到生物作用的可逆吸附，并随生物颗粒沉降而向海底迁移，在海水-沉积物界面形成元素的高浓度和高通量，为生长在海底的多金属结核再次富集这些元素提供了条件。 # a/ {9 i& ]4 @: p2 h# J) n
+ y3 h; T q0 }- H 图2 多金属结核两阶段富集模型
' B8 E& ~# U, g8 M0 Q1 g+ e 该研究的第一作者为广州海洋地质调查局任江波，通讯作者为何高文和于淼，合作作者包括杨永、邓义楠、赵斌、姚会强以及北京先驱公司的庞云天等，这项研究得到国家自然科学地质联合基金和中国地质调查局地质调查项目等的联合资助。返回搜狐，查看更多 3 L$ e6 X2 w1 ~3 P0 F/ I
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