西太平洋铁锰结壳中两类不同成因磷酸盐的元素特征、形成机制及指示意义

作者:刘佳辉; 曲扬; 李伟强; 魏广祎; 孙倩元; 凌洪飞; 陈天宇
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太平洋铁锰结壳在中新世界之前主要经历过磷酸盐化。一般认为,它的形成代表了高生产力时期。富磷组分对早期形成地壳的交代作用,即磷酸盐化事件的产物。然而,以往对铁锰磷酸盐化地壳机制的研究大多基于元素或同位素的点线分析,对铁锰地壳生长结构和二维元素分布特征的研究较少。本研究以西太平洋的水成铁锰结壳MDD53为研究对象,在电子探针(EPMA)进行高分辨率元素定量分析,结合微区x射线荧光光谱(XRF)表面扫描,获得地壳元素的二维分布图。电子探针和XRF的结果表明,磷酸化发生在地壳的中下部。XRF的研究结果表明,地壳中存在两种不同类型的磷酸盐富集特征:第一种类型是Ca和P在地壳顶部的零星富集,伴随着强烈的转换后特征,如断裂结构、Fe损失和锰的相对富集。电子探针的数据进一步表明,在成岩转型期间,Co和Ni等微量元素相对富集,而Pb则消失了。这一现象反映了这些元素与铁、锰的亲和力不同,这与地壳-海水界面大量有机质分解引起的成岩扰动特征相一致。第二种类型是地壳底部的连续层流和磷富集特征,没有后期扰动,表明MDD53结壳底部磷酸盐是同沉积/早期成岩作用的产物,而不是反映后期磷酸化事件对成岩转化的影响。这些未报告的数据可能表明,在地壳形成早期和相对较浅的水深,大量磷酸盐和铁锰氧化物胶体在海水中共沉淀导致磷酸盐富集现象,这为重建晚白垩世——新生代早期高时间分辨率古海洋演化提供了可靠的载体。