资源勘察学生

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1、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

2、源叠加引起可能是两种物质来源叠加引起的。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

3、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。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。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

4、级。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、

5、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。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)氯度度(10(103 3) )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

6、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；东区结核多为粗糙型，以钙锰矿为主，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

7、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

8、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

9、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

10、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

11、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

12、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、

13、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

14、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

15、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

16、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

17、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，又可促使促使Fe、Mn氧化物的再沉积而形成多金属结核。氧化物的再沉积而形成多金属结核。 微生物作用改变环境的物理化学条件微生物作用改变环境的物理化学条件间接成矿间接成矿大洋各介质大洋各介质(底层水、沉积物及

18、结核底层水、沉积物及结核)中的铁细菌、锰氧中的铁细菌、锰氧化菌、生金菌、嗜盐菌及反硝化菌生金菌等微生物，在其代化菌、生金菌、嗜盐菌及反硝化菌生金菌等微生物，在其代谢活动中都可以使介质谢活动中都可以使介质pH值升高、值升高、Eh值下降，改变介质的氧值下降，改变介质的氧化还原条件，从而将可溶性低价的铁、锰等化合物氧化成难化还原条件，从而将可溶性低价的铁、锰等化合物氧化成难溶的氧化物而沉淀。溶的氧化物而沉淀。 锰结核成矿阶段及成矿模式锰结核成矿阶段及成矿模式 多金属结核分布的洋底水沉积物界面上。在界面多金属结核分布的洋底水沉积物界面上。在界面处多种因素的作用可使大洋中处多种因素的作用可使大洋中FeF

19、e、MnMn等成矿元素氧化、等成矿元素氧化、吸咐和聚集，又可以由物理化学和生物作用使孔隙水中吸咐和聚集，又可以由物理化学和生物作用使孔隙水中铁锰向沉淀物表面迁移，直至底层水，使底层水富集金铁锰向沉淀物表面迁移，直至底层水，使底层水富集金属元素，从而使界面附近形成一个金属元素富集的界面属元素，从而使界面附近形成一个金属元素富集的界面系统。在这个系统中，微生物非常活跃，它们对主要成系统。在这个系统中，微生物非常活跃，它们对主要成矿元素起催化、氧化、沉析作用，并加速矿元素起催化、氧化、沉析作用，并加速FeFe、MnMn的分离的分离及铁、锰氧化物的形成，利于结核的生成。及铁、锰氧化物的形成，利于结核的

20、生成。锰结核成矿阶段及成矿模式锰结核成矿阶段及成矿模式 1.成矿萌芽阶段成矿萌芽阶段:Fe、Mn氢氧化物的胶体微粒和胶团在溶液中呈絮氢氧化物的胶体微粒和胶团在溶液中呈絮状、悬浮状态存在状、悬浮状态存在 浮游植物和菌藻，它们可以从表层水中吸收金属元素浮游植物和菌藻，它们可以从表层水中吸收金属元素 由细菌作用形成的由细菌作用形成的Fe、Mn颗粒在重力作用下向深海底层运移富颗粒在重力作用下向深海底层运移富集集当运移到洋底水当运移到洋底水沉积物界面的氧化环境时，好气性铁细菌、锰沉积物界面的氧化环境时，好气性铁细菌、锰氧化菌、生金菌、好气性的异氧菌等微生物的代谢活动便使铁、氧化菌、生金菌、好气性的异氧菌

21、等微生物的代谢活动便使铁、锰形成高价态的氧化物及氢氧化物胶体锰形成高价态的氧化物及氢氧化物胶体胶体迁移过程中可以继续形成铁、锰氢氧化物絮状物，并缓慢向胶体迁移过程中可以继续形成铁、锰氢氧化物絮状物，并缓慢向大洋底部迁移。大洋底部迁移。 锰结核成矿阶段及成矿模式锰结核成矿阶段及成矿模式 2.成矿物质分异富集阶段成矿物质分异富集阶段:微生物活动加速高价铁、锰氧化物的不微生物活动加速高价铁、锰氧化物的不断富集断富集 好氧的铁细菌生金菌等微生物代谢作用促进铁率先形成氢氧化铁好氧的铁细菌生金菌等微生物代谢作用促进铁率先形成氢氧化铁沉淀，沉淀，pH值升高，形成更有利于氢氧化铁沉淀的值升高，形成更有利于氢氧

22、化铁沉淀的“微域微域” 氢氧化铁凝胶吸咐海水中的氢氧化铁凝胶吸咐海水中的Mn2+，在铁锰氧化细菌生物化学催化，在铁锰氧化细菌生物化学催化作用下又将二价锰氧化成四价锰，形成高价锰氧化物沉淀作用下又将二价锰氧化成四价锰，形成高价锰氧化物沉淀 好氧细菌和厌氧细菌的生态演替作用，加速好氧细菌和厌氧细菌的生态演替作用，加速Fe和和Mn的分异作用，的分异作用，使使Fe和和Mn呈现氧化呈现氧化还原还原再氧化的交替现象，出现富再氧化的交替现象，出现富Fe和富和富Mn矿物的交替沉积，形成多金属结核的纹层构造。矿物的交替沉积，形成多金属结核的纹层构造。 锰结核成矿阶段及成矿模式锰结核成矿阶段及成矿模式 3.成核阶

23、段成核阶段 :微生物活动加速高价铁、锰氧化物的不断富集微生物活动加速高价铁、锰氧化物的不断富集 在水沉积物界面上，好氧细菌在发育过程中逐渐消耗溶解氧，在水沉积物界面上，好氧细菌在发育过程中逐渐消耗溶解氧，使沉积物表层的使沉积物表层的Eh值降低，在沉积物浅层造成局部还原环境的值降低，在沉积物浅层造成局部还原环境的“微域微域”，在这里，好氧性细菌为厌氧的硫酸盐还原菌所替代。这类，在这里，好氧性细菌为厌氧的硫酸盐还原菌所替代。这类厌氧细菌的代谢活动产生厌氧细菌的代谢活动产生H2S，使介质，使介质Eh值继续降低，固相中高值继续降低，固相中高价铁、锰氧化物还原溶解的作用加强，又使孔隙水富集成矿元素。价铁

24、、锰氧化物还原溶解的作用加强，又使孔隙水富集成矿元素。当孔隙水向上运移，到达沉积物顶部氧化层时，溶解的低价态当孔隙水向上运移，到达沉积物顶部氧化层时，溶解的低价态Fe、Mn等元素又被铁细菌代谢活动氧化沉淀，形成富含微量元素的等元素又被铁细菌代谢活动氧化沉淀，形成富含微量元素的多金属铁锰结核多金属铁锰结核锰结核成矿阶段及成矿模式锰结核成矿阶段及成矿模式 3.成核阶段成核阶段 :洋底好气与厌气微生物参与再氧化作用洋底好气与厌气微生物参与再氧化作用 在此阶段内好气性的铁细菌、生金菌、锰氧化菌和嗜盐菌等的代在此阶段内好气性的铁细菌、生金菌、锰氧化菌和嗜盐菌等的代谢活动加强，使前阶段生成的悬浮状态的氢氧

25、化铁及二氧化锰胶谢活动加强，使前阶段生成的悬浮状态的氢氧化铁及二氧化锰胶团在液相中逐渐消失，沉淀到系统底部，过量的溶解物质几乎全团在液相中逐渐消失，沉淀到系统底部，过量的溶解物质几乎全部转变为晶核。部转变为晶核。Fe、Mn等元素都形成高价氢氧化物及氧化物沉等元素都形成高价氢氧化物及氧化物沉淀。这些难溶的铁、锰氢氧物颗粒组成皮壳沉淀，由于这些颗粒淀。这些难溶的铁、锰氢氧物颗粒组成皮壳沉淀，由于这些颗粒物质物质(介质介质pH6)带负电荷，它们可吸附带正电荷的微量成矿元素带负电荷，它们可吸附带正电荷的微量成矿元素Cu、Ni、Co、Pb、Zn等，形成富含微量金属的多金属结核。等，形成富含微量金属的多金

26、属结核。 锰结核成矿阶段及成矿模式锰结核成矿阶段及成矿模式锰结核内层及核心均分离培养出了许多菌种的锰结核内层及核心均分离培养出了许多菌种的活体，表明在结核内部仍保存有地质历史时期环活体，表明在结核内部仍保存有地质历史时期环境中的微生物。据此可以推断，在锰结核沉积成境中的微生物。据此可以推断，在锰结核沉积成矿过程中，微生物始终是积极的参与者。矿过程中，微生物始终是积极的参与者。洋洋底底环环境境存存在在着着现现代代微微生生物物的的强强烈烈活活动动，进进一一步步证证明明现现今今洋洋底底环环境境条条件件下下，多多金金属属结结核核的的微微生物成矿作用仍在持续发生着。生物成矿作用仍在持续发生着。在在洋洋底

27、底水水-岩岩-微微生生物物生生态态系系统统中中微微生生物物的的代代谢谢活活动动及及物物理理化化学学因因素素的的综综合合作作用用，促促使使成成矿矿元元素素得得以以阶阶段段式式的的氧氧化化沉沉淀淀-还还原原溶溶解解-再再氧氧化化沉沉淀淀，最最终终形形成成多金属结核的成矿模式。多金属结核的成矿模式。锰结核成矿阶段及成矿模式锰结核成矿阶段及成矿模式锰结核的勘查方法锰结核的勘查方法 90 90年代以前，地质矿产部和年代以前，地质矿产部和国家海洋局以国家海洋局以“海洋四号和海洋四号和“向向阳红阳红1616号号” ” 船对中太平洋和东太船对中太平洋和东太平洋海盆进行了较大规模的调查平洋海盆进行了较大规模的调

28、查研究，取得了极其丰富的地质、研究，取得了极其丰富的地质、地球物理和多金属结核的数据资地球物理和多金属结核的数据资料和样品。通过对近料和样品。通过对近200200万万kmkm2 2面面积的调查，圈定了积的调查，圈定了3030万万kmkm2 2以上的以上的远景矿区。远景矿区。 1992年和年和1994年，年，“海洋四海洋四号号”和和“向阳红向阳红9号号”相继进行了相继进行了勘探，勘探，1995年，年，“大洋一号大洋一号” 运运用多波束测深系统和深拖系统对用多波束测深系统和深拖系统对开辟区的地形、地貌和多金属结开辟区的地形、地貌和多金属结核的分布进行了详细的调查，并核的分布进行了详细的调查，并进行

29、了深海水下机器人的试验及进行了深海水下机器人的试验及开辟区内的环境基线调查。开辟区内的环境基线调查。 1999 1999年年3 3月月5 5日我国登记矿区八日我国登记矿区八年届满时，中国多金属结核开辟区年届满时，中国多金属结核开辟区50%50%区域放弃工作全部顺利完成。区域放弃工作全部顺利完成。7.57.5万平方公里保留区域内的结核资万平方公里保留区域内的结核资源量，在目前可预期的回来率条件源量，在目前可预期的回来率条件下，可以满足年产下，可以满足年产300300万吨干结核，万吨干结核，开采开采2020年的目标要求。年的目标要求。 “ “八五八五”、 “ “九五九五”期间，中期间，中国共进行了

30、十个航次的海上勘查。国共进行了十个航次的海上勘查。勘查原则勘查原则在在调查中采用中采用综合的合的调查方法和由方法和由概概查到到详查的工作原的工作原则。 先由多先由多频探探测或地或地质取取样的区域性的区域性概概查，在此基，在此基础上上选出出结核分布的富集核分布的富集地区地区进行加密取行加密取样，深入，深入详查。运用地。运用地质取取样、多、多频探探测和深海照相等多种先和深海照相等多种先进的的设备和技和技术进行行调查。勘查原则勘查原则 测站网距为测站网距为 7.57.5 7.57.5，测线网距大，测线网距大3.75 3.75 3.753.75。 测线布设一般力求与区域构造线、地形走向相垂直。测线布设

31、一般力求与区域构造线、地形走向相垂直。 C-C C-C区构造线主要为近东西向，因此测线走向近南区构造线主要为近东西向，因此测线走向近南北。北。 调查区风浪多为北东向，有时因风浪过大，为考虑调查区风浪多为北东向，有时因风浪过大，为考虑船只的安全和调查效果，对测线方向作适当调整。船只的安全和调查效果，对测线方向作适当调整。 东、西区测线以水深测量和多频与浅剖探测为主，东、西区测线以水深测量和多频与浅剖探测为主，适当布设重力、地磁和单道地震探测。适当布设重力、地磁和单道地震探测。 勘查原则勘查原则 测站网距为测站网距为 7.57.5 7.57.5，测线网距大，测线网距大3.75 3.75 3.753

32、.75。 测线布设一般力求与区域构造线、地形走向相垂直。测线布设一般力求与区域构造线、地形走向相垂直。 C-C C-C区构造线主要为近东西向，因此测线走向近南区构造线主要为近东西向，因此测线走向近南北。北。 调查区风浪多为北东向，有时因风浪过大，为考虑调查区风浪多为北东向，有时因风浪过大，为考虑船只的安全和调查效果，对测线方向作适当调整。船只的安全和调查效果，对测线方向作适当调整。 东、西区测线以水深测量和多频与浅剖探测为主，东、西区测线以水深测量和多频与浅剖探测为主，适当布设重力、地磁和单道地震探测。适当布设重力、地磁和单道地震探测。 勘查方法勘查方法测站是用经纬度表示的进行地质取样或海底照

33、相的测站是用经纬度表示的进行地质取样或海底照相的位置。有时也延伸为进行地质取样的一个小区域。位置。有时也延伸为进行地质取样的一个小区域。 根据多频探测和普查取样资料确定测站的布设区。根据多频探测和普查取样资料确定测站的布设区。在结核较富集的地区布设测站，结核富集区和丰度变化在结核较富集的地区布设测站，结核富集区和丰度变化较大的地区适当加密取样，了解结核丰度变化。较大的地区适当加密取样，了解结核丰度变化。 测站间航线的方向一般与概查时测线方向相垂直。测站间航线的方向一般与概查时测线方向相垂直。 每个测站取样前，先由多频探测预报该站结核的丰每个测站取样前，先由多频探测预报该站结核的丰度，以便两者对

34、比与参考。在取样器投放时与投放约度，以便两者对比与参考。在取样器投放时与投放约80min80min后后( (取样器触地时取样器触地时) )均进行船只定位，测水深和结均进行船只定位，测水深和结核丰度，对所测的数据进行统一处理和校正，提高准确核丰度，对所测的数据进行统一处理和校正，提高准确性。性。 地质采样方法及设备地质采样方法及设备 深海地质采样是指通过深海地质深海地质采样是指通过深海地质采样器直接获取海底结核和沉积物样采样器直接获取海底结核和沉积物样品，它是大洋多金属结核调查的基本品，它是大洋多金属结核调查的基本方法。方法。 吊放设备吊放设备万米深海绞车万米深海绞车倒倒L L型吊架型吊架 由液

35、压驱动，运转稳定可靠，配有自动排缆器、速度由液压驱动，运转稳定可靠，配有自动排缆器、速度计、钢缆长度计和张力计，钢缆的收放可以无级调速，计、钢缆长度计和张力计，钢缆的收放可以无级调速，并有应急报警装置和电动、手动刹车装置并有应急报警装置和电动、手动刹车装置 。抓斗抓斗(Grab sampler)(Grab sampler)先导重锤先导重锤平衡杆释放器平衡杆释放器大洋大洋5050型抓斗型抓斗取样面积取样面积 ：0.5m0.5m(0.25m0.5m0.5m(0.25m2 2) ) 重量：约重量：约 200 kg 200 kg 电视抓斗电视抓斗电视抓斗浅海试验成功电视抓斗浅海试验成功电视抓斗在浅海试

36、验中电视抓斗在浅海试验中取样面积：取样面积：0.5m0.5m(0.25m2) 重量：约重量：约440kg 箱式取样器箱式取样器( (Box corer) 重力岩芯取样器重力岩芯取样器 拖网拖网Chain dredge haulChain dredge haul箱式、管式或袋式装置的箱式、管式或袋式装置的加长，在船只慢速走航时加长，在船只慢速走航时进行海底拖曳作业。进行海底拖曳作业。 无无缆缆取取样样器器地质采样器的工作特点地质采样器的工作特点 海底视像探测技术海底视像探测技术海底视像探测包括海底照相、海底海底视像探测包括海底照相、海底电视和深施系统（光学系统）。电视和深施系统（光学系统）。深海

37、照相系统深海照相系统海底照相在测站上有两种工作方式，一海底照相在测站上有两种工作方式，一种是连续照相，另外一种是单次照相种是连续照相，另外一种是单次照相 。连续照相：连续照相：由照相机、闪光灯、声脉冲发生器、触发器、直流由照相机、闪光灯、声脉冲发生器、触发器、直流电源、同步控制器及组装框架组成。在照相机镜头离海底电源、同步控制器及组装框架组成。在照相机镜头离海底3m时，时，每张照片画面最大可覆盖每张照片画面最大可覆盖3.9m2.6m的海底面积。通过控制绞的海底面积。通过控制绞车收放钢缆，使触发拍照的重锤接触海底或离开海底。车收放钢缆，使触发拍照的重锤接触海底或离开海底。单次照相：单次照相：相机

38、安装在自返式抓斗上在相机上用相机安装在自返式抓斗上在相机上用1.5m的细绳的细绳悬挂一个小重锤，当抓斗接近海底时，重锤先着地，同时拍摄悬挂一个小重锤，当抓斗接近海底时，重锤先着地，同时拍摄一张海底照片，在照片上重锤落地的位置即为抓斗采样的位置，一张海底照片，在照片上重锤落地的位置即为抓斗采样的位置，故相片与抓斗采样同域，抓斗的开口面积为故相片与抓斗采样同域，抓斗的开口面积为0.4m0.5m，照片，照片所覆盖的面积约为所覆盖的面积约为(2m1.5m)。拍摄单次照片的目的在于验证。拍摄单次照片的目的在于验证和校正抓斗采样结果和校正抓斗采样结果 。声学拖体作业示意图声学拖体作业示意图 光学拖体作业示

39、意图光学拖体作业示意图 声声学学探探测测广广泛泛应应用用于于水水深深、地地形形、沉沉积积层及多金属结核分布情况的探测。层及多金属结核分布情况的探测。多频探测系统探测深海底结核的粒径和多频探测系统探测深海底结核的粒径和丰度，是通过声波频率与反射率的关系而推丰度，是通过声波频率与反射率的关系而推算出来。算出来。大洋沉积层的声学探测技术利用声波在大洋沉积层的声学探测技术利用声波在沉积层中波阻抗面上的反射进行勘探，即利沉积层中波阻抗面上的反射进行勘探，即利用反射波法地震勘探。常采用的勘探方法是：用反射波法地震勘探。常采用的勘探方法是：多道地震调查、单道地震调查和浅层剖面调多道地震调查、单道地震调查和浅

40、层剖面调查。查。 声学探测声学探测旁侧声纳技术旁侧声纳技术 旁侧声纳技术旁侧声纳技术旁侧声纳技术旁侧声纳技术反射波法的地球物理研究系统反射波法的地球物理研究系统调频浅层剖面仪调频浅层剖面仪Seabeam2112多波束测深系统多波束测深系统多波束测深系统工作示意图 深潜器具深潜器具 我国研制的我国研制的我国研制的我国研制的70007000米载人深潜器米载人深潜器米载人深潜器米载人深潜器 Sigsbee Sounding Machine - invented by Charles D. Sigsbee First efficient piano wire sounding instrument B

41、asic design of ocean sounding instruments stayed the same for the next 50 years Here the sounding machine is used to set Pillsbury current meter at known depth 海流计海流计(Current meter)(Current meter)水下锚泊系统水下锚泊系统Deployment of experimental deepsea tide gauge Off the EXPLORER in the Gulf Stream 测潮仪测潮仪(Tid

42、e gauge )(Tide gauge )温盐深温盐深(CTD)(CTD)测量测量(Conductivity-(Conductivity-Temperature-Depth Temperature-Depth rosetterosette ) )Coast and Geodetic Survey steamer BLAKE - in service 1874-1905. Note cable leading from bow, ship anchored in 600 fathoms. This vessel pioneered deepsea anchoring under John El

43、liott Pillsbury Current surveys in the Windward Passage 勘勘探探船船 1 1 1 1、锰结核的物理特性（颜色）、锰结核的物理特性（颜色）、锰结核的物理特性（颜色）、锰结核的物理特性（颜色） 2 2 2 2、锰结核的类型、锰结核的类型、锰结核的类型、锰结核的类型 3 3 3 3、我国东西区矿床的特征、我国东西区矿床的特征、我国东西区矿床的特征、我国东西区矿床的特征 4 4 4 4、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、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 5 5 5 5、锰结核的勘查原则、锰结核的勘查原则、锰结核的勘查原则、锰结核的勘查原则 6 6 6 6、地质采样器的工作特点、地质采样器的工作特点、地质采样器的工作特点、地质采样器的工作特点 思考题思考题