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1、鈣質(zhì)與硅質(zhì)軟泥稀土元素組成機制 鈣質(zhì)與硅質(zhì)軟泥稀土元素組成機制 2019/01/31 摘要：本文針對采自印度洋深海中最常見的兩類生物成因沉積物———鈣質(zhì)軟泥和硅質(zhì)軟泥，開展了全巖樣和不同粒級組分中常微量元素、稀土元素和Ｙ（ＲＥＹ）含量的系統(tǒng)分析，探討了兩類沉積物中ＲＥＹ的組成特征、物質(zhì)來源和富集機制。研究表明，鈣質(zhì)軟泥以富含ＣａＯ和Ｓｒ為主要特征，硅質(zhì)軟泥則富集ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｆｅ２Ｏ３等。鈣質(zhì)軟泥中ΣＲＥＹ平均含量為４０．５６１０－６，輕稀土元素（ＬＲＥＥ）

2、略有富集，ＲＥＹ有向細粒沉積物中富集的特征，ＰＡＡＳ標(biāo)準(zhǔn)化后全巖樣和不同粒級組分均表現(xiàn)為Ｃｅ負異常、Ｅｕ和Ｙ正異常；ＲＥＹ以自生來源為主，繼承了海水的組成特征，同時也受到了熱液流體物質(zhì)和洋底玄武巖風(fēng)化產(chǎn)物的影響。硅質(zhì)軟泥中ΣＲＥＹ的含量為２４８．５４１０－６，ＬＲＥＥ相對富集，ＲＥＹ在４Φ以細的沉積物中富集；研究站位沉積物中ΣＲＥＹ含量處于邊界品位附近，但在細粒級沉積物中重稀土元素（ＨＲＥＹ）含量則達到了工業(yè)品位；該類沉積物細粒組分中ＲＥＹ主要來自陸源或火山碎屑組分中黏土礦物和鐵錳氧化物吸附作用，粗粒組分中ＲＥＹ來源則主要與生物作用相關(guān)；硅質(zhì)軟泥中ＲＥＹ的富集與沉積物中磷灰石等礦物相關(guān)，部分不

3、同來源的ＲＥＹ可能是在沉積之后的成巖過程中再次分配向磷灰石、鈣十字沸石等礦物中富集。 關(guān)鍵詞：印度洋；鈣質(zhì)軟泥；硅質(zhì)軟泥；稀土元素；富集規(guī)律 １引言 稀土元素（ＲＥＥ）是一組化學(xué)性質(zhì)獨特的元素，是極其寶貴的礦產(chǎn)資源，素有“工業(yè)味精”之稱，但從全球范圍來看，陸地稀土儲量正在減少，急需尋找新型稀土資源。海洋沉積物ＲＥＥ地球化學(xué)的研究始于２０世紀７０年代，Ｐｉｐｅｒ［１－２］對海洋環(huán)境體系中ＲＥＥ的平衡、各種物相中ＲＥＥ分配機制進行了研究，發(fā)現(xiàn)其在太平洋富鈣十字沸石的深海沉積物中含量很高，后期的研究表明深海富稀土沉積物中ＲＥＥ的主要載體礦物可能為磷灰石

4、［３］，但其富集機制目前還尚不完全清楚。２０１１年日本科學(xué)家Ｋａｔｏ等［４］提出太平洋深海沉積物中局部區(qū)域的稀土元素和Ｙ（ＲＥＹ）總含量可達２２３０１０－６，其資源量可能超過目前陸地上的總儲量，并推測可能與熱液活動或者火山活動有關(guān)，或者與沉積物中的鈣十字沸石密切相關(guān)。在印度洋海盆也有部分學(xué)者開展了相關(guān)研究，發(fā)現(xiàn)部分海域的沉積物有著非常高的ＲＥＹ含量，ＲＥＥ的組成和太平洋近，但其來源受到陸源物質(zhì)和火山物質(zhì)影響，ＲＥＥ的主要賦存礦物仍是磷灰石，但可能是吸附在其他物質(zhì)沉積后再次向磷灰石富集［５－６］?？傊?，大洋沉積物作為稀土資源的潛在產(chǎn)區(qū)，現(xiàn)已受到了國內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注。我國在２０１５年的大洋調(diào)查航

5、次中首次在中印度洋海盆發(fā)現(xiàn)大面積富稀土沉積物，初步推算具備成礦條件。與此同時，在地質(zhì)研究方面，ＲＥＥ的含量、分布模式、分異程度等對確定地質(zhì)體類型、揭示地質(zhì)體形成過程中的地質(zhì)環(huán)境和物質(zhì)來源有著明顯的指示作用，這種特性在大洋研究中顯得更為重要，ＲＥＥ對于探討沉積物的形成條件和物源區(qū)性質(zhì)等具有重要意義［２，７－１１］。當(dāng)前，關(guān)于深海沉積物中ＲＥＥ的研究程度還較低，相關(guān)研究多集中在太平洋、大西洋海域，而對印度洋沉積物中ＲＥＥ的組成、富集程度、來源等的研究尚較少，ＲＥＥ在沉積物中的富集機制還不明確［１１－１９］。本文通過對中國大洋３４航次獲取的西南印度洋中脊附近鈣質(zhì)軟泥和中印度洋海盆硅質(zhì)軟泥的系統(tǒng)分析，

6、獲得了其全巖樣和不同粒級組分中稀土元素和Ｙ（ＲＥＹ）的含量特征，并分別對其物質(zhì)來源和富集機制進行了探討。 ２地質(zhì)概況 西南印度洋中脊（ＳｏｕｔｈｗｅｓｔＩｎｄｉａｎＲｉｄｇｅ，ＳＷＩＲ）屬于超慢速擴張洋脊，東起羅得里格斯三聯(lián)點（ＲｏｄｒｉｇｕｅｓＴｒｉｐｌｅＪｕｎｃｔｉｏｎ，ＲＴＪ），西至布維三聯(lián)點（ＢｏｕｖｅｔＴｒｉｐｌｅＪｕｎｃｔｉｏｎ，ＢＴＪ），全長約８０００ｋｍ［２０］。該洋脊軸向裂谷被一系列Ｎ－Ｓ向轉(zhuǎn)換斷層所切割，洋底出露的巖石主要為玄武巖，部分區(qū)域可見輝長巖、輝石巖及蛇紋石化橄欖巖等［２１］。中西南印度洋中脊被零星的鈣質(zhì)生物沉積物覆蓋，且從中脊向外沉

7、積物逐漸增加［２２］。中印度洋海盆位于南北向的９０Ｅ海嶺與查戈斯－拉卡代夫海嶺（Ｃｈａｇｏｓ－ＬａｃｃａｄｉｖｅＲｉｄｇｅ）之間，北面為印度大陸和孟加拉灣，南面及西南面為東南印度洋中脊和中印度洋中脊，呈長方形，水深４０００～５０００ｍ，海盆中部水深可達６０９０ｍ。海盆內(nèi)廣泛發(fā)育深海非碳酸鹽沉積，包括硅質(zhì)生物沉積和深海黏土等［２３］。 ３樣品采集與分析方法 研究樣品采集于２０１５年大洋調(diào)查第３４航次，鈣質(zhì)軟泥（ＴＶＧ０２、ＴＶＧ０３和ＴＶＧ０９站）和硅質(zhì)軟泥（ＢＣ０２站）樣品分別采自于西南印度洋中脊５０Ｅ附近和中印度洋海盆中部，由“大洋一號”船電視抓斗直接抓取。取

8、樣站位如圖１所示，站位信息見表１。ＴＶＧ０２、ＴＶＧ０３和ＴＶＧ０９站位樣品在洋中脊附近獲取，樣品均為灰白色軟泥，弱黏性，含有大量的有孔蟲殼體。ＢＣ０２站位于中印度洋海盆，樣品整體為紅褐色，中等黏度，見有少量灰白色泥質(zhì)沉積。樣品在實驗室內(nèi)加足量的Ｈ２Ｏ２去除有機質(zhì)后，按照１Φ的粒度間隔進行分樣。首先用濕篩法將沉積物以４Φ為間隔分為兩部分，細顆粒組分通過沉析法獲取各粒度間隔的樣品，粗顆粒部分則采用振篩法獲取不同粒度間隔的樣品。之后樣品經(jīng)１０６℃烘干，研磨至粒徑小于４Φ后備測。樣品的處理與測試均在中國海洋大學(xué)海底科學(xué)與探測技術(shù)教育部重點實驗室完成。采用電感耦合等離子體質(zhì)譜儀（ＩＣＰ－ＭＳ，７５００

9、Ｃ型，美國安捷倫公司生產(chǎn)）測定了ＲＥＹ（Ｌａ～Ｌｕ和Ｙ等１５種，Ｐｍ未測）以及Ｂａ、Ｓｒ、Ｌｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｐｂ、Ｚｒ等元素的含量。采用能量色散型臺式偏振Ｘ?zé)晒夤庾V儀（德國ＳＰＥＣＴＲＯ公司）測試了ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｆｅ２Ｏ３、ＭｎＯ、ＣａＯ、Ｐ２Ｏ５等的含量。以ＧＢＷ０７３０９ＧＢＷ０７３１１、ＧＢＷ０７３１４等標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)進行數(shù)據(jù)質(zhì)量控制，所測元素的誤差和相對標(biāo)準(zhǔn)偏差（ＲＳＤ）均小于１０％，符合要求。 ４結(jié)果和討論 ４．１兩類沉積物常微量元素含量特征研究區(qū)兩類沉積物中常量元素的含量特征見表２。西南印度洋鈣質(zhì)軟泥中ＣａＯ和Ｓｒ的含量相對較高，其中ＣａＯ的含

10、量最高，約為５０％；其余元素的含量則相對較低。從不同粒級組分來看，ＣａＯ的含量差異并不十分顯著，在３Φ～４Φ、２Φ～３Φ和１Φ～２Φ等相對較粗的粒級中含量略高，在其他粒級中的含量稍低；ＳｉＯ２主要在大于６Φ組分中富集，含量達２０．９７％，遠高于其他粒級；Ａｌ２Ｏ３、Ｓｒ以及其余元素均在大于４Φ的細粒組分中富集；同時ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｆｅ２Ｏ３、ＭｎＯ在０Φ～１Φ組分中也有較高的含量。中印度洋海盆硅質(zhì)軟泥中常量元素ＳｉＯ２含量最高，可達６８％以上；其次為Ａｌ２Ｏ３和Ｆｅ２Ｏ３，在全巖樣中的含量分別為８．２０％和４．０９％；ＣａＯ、Ｂａ和Ｓｒ等元素的含量相對較低，在全巖樣中的含量均不大于１％。

11、在不同粒級組分中，ＳｉＯ２的含量變化不太大，略有在粗粒組分中富集的趨勢；ＭｎＯ和Ｓｒ則顯著在粗粒組分中富集；Ｆｅ２Ｏ３、Ｐ２Ｏ５、ＴｉＯ２和Ｂａ在細顆粒組分中明顯富集；Ａｌ２Ｏ３和ＣａＯ也在細顆粒沉積物中的含量較高，但同時在０Φ～１Φ組分中也有較高的含量，兩類沉積物中微量元素的含量見表３。鈣質(zhì)軟泥中微量元素含量均相對較低。相對而言，Ｎｉ、Ｃｒ、Ｖ、Ｚｒ等元素的含量相對較高，在全巖中的含量在１０１０－６～２０１０－６之間，其余元素含量均小于１０１０－６。所有的微量元素均有在４Φ以細的細粒級組分中富集的趨勢。但Ｖ、Ｃｒ、Ｎｉ等元素在０Φ～１Φ組分中的含量明顯較高；Ｚｒ和Ｐｂ在０Φ～１Φ組分中的含量

12、也較高。硅質(zhì)軟泥中各微量元素的含量明顯高于鈣質(zhì)軟泥，兩者相差一個數(shù)量級。硅質(zhì)軟泥中Ｎｉ、Ｚｒ元素的含量相對較高，在全巖中的含量大于１００１０－６，Ｖ、Ｌｉ、Ｃｒ和Ｐｂ等元素含量均小于１００１０－６。各微量元素在不同粒級中的分布規(guī)律較為一致，均在細粒組分中顯著富集，只有Ｃｒ在１Φ～２Φ，Ｎｉ在０Φ～１Φ組分中也有較高的含量。 ４．２兩類沉積物中ＲＥＹ含量特征表４所示為印度洋兩類沉積物及不同地質(zhì)體中ＲＥＹ的各參數(shù)統(tǒng)計，圖２所示為兩類沉積物不同粒級組分及全巖中ＲＥＹ的含量特征。由圖２和表４可知，西南印度洋鈣質(zhì)軟泥沉積物中ＲＥＹ含量較低，ＴＶＧ０２、ＴＶＧ０３和ＴＶＧ０９站全巖樣中ΣＲ

13、ＥＹ總量分別為３８．３９１０－６、４６．５８１０－６和３６．７２１０－６，輕重稀土元素比值（ＬＲＥＥ／ＨＲＥＹ）分別為１．５８、１．５１和１．２８，輕稀土含量略有富集。ＲＥＹ的含量有向細顆粒中富集的趨勢，在４Φ以細沉積物中的含量均大于全巖樣的含量，在＞４Φ、＞５Φ和＞６Φ３個粒級中的含量大體一致，輕重稀土元素的比值在１．４９～１．６５之間；而４Φ以粗沉積物中的含量則均小于全巖樣，只有細粒組分的１／２左右，４個粒級組分中的含量也相當(dāng)，輕重稀土元素的比值在１．２０～１．４５之間，略小于細粒組分的比值。該海域沉積物中ＲＥＹ的含量均遠小于北美頁巖、陸殼、洋殼和東太平洋硅質(zhì)黏土，與前人研究的西南印度洋鈣

14、質(zhì)沉積物含量相當(dāng)；其余各參數(shù)中ＬＲＥＥ／ＨＲＥＥ和δＥｕ則有較大差別，δＣｅ的值則與大洋沉積物相對較為接近［１４，２２］（表４）。中印度洋海盆硅質(zhì)軟泥中ＲＥＹ的含量比西南印度洋鈣質(zhì)軟泥高出一個數(shù)量級，全巖中ΣＲＥＹ的含量為２４８．５４１０－６，ＬＲＥＥ／ＨＲＥＹ為２．１８，輕稀土含量優(yōu)勢較為明顯。ＲＥＹ仍在４Φ以細的沉積物中富集，ΣＲＥＹ介于２８６．５０１０－６～３４９．７０１０－６之間，且在＞４Φ的沉積物組分中含量最高，ＬＲＥＥ／ＨＲＥＹ在細粒沉積物中（４Φ以細）的值較大，均大于２；４Φ以粗的沉積物中稀土含量較低，為３３．１３１０－６～１４５．４７１０－６之間，尤其在０Φ～１Φ間沉積物中的含

15、量只有３３．１３１０－６，輕重稀土元素比值相對細粒物質(zhì)較小，多小于２。ＢＣ０２站沉積物中ＲＥＹ的含量大于北美頁巖、陸殼、洋殼的均值，但小于遠洋黏土和東太平洋黏土沉積物的含量，同樣也遠小于東印度洋富稀土沉積物的含量［５］。粗粒沉積物中ＲＥＹ的含量則與陸殼、洋殼等較為接近，而細粒組分中的含量則與東太平洋硅質(zhì)黏土較為接近［２５］。如果按照ＬＲＥＥ的邊界品位和工業(yè)品位分別為１５２１０－６～３０３１０－６和４５５１０－６～７５８１０－６，ＨＲＥＹ的邊界品位和工業(yè)品位分別為４５１０－６和７６１０－６～１０６１０－６，ΣＲＥＹ的邊界品位和工業(yè)品位分別為１９７１０－６～３４８１０－６和５３０１０－６～８６４１

16、０－６來計算［２４］，本站沉積物中ＲＥＹ的總體含量為２４８．５４１０－６，稀土資源處于邊界品位附近，但在細粒級沉積物（＞４Φ）中ＨＲＥＹ的含量為１０７．２２１０－６，稀土資源則達到了工業(yè)品位，具備資源潛力。 ４．３西南印度洋鈣質(zhì)軟泥ＲＥＹ來源及富集機制分析根據(jù)ＲＥＹ在研究區(qū)沉積物不同粒級組分中的富集規(guī)律，我們將沉積物劃分為＞４Φ的細粒級沉積物、４Φ以粗的粗粒沉積物以及ＲＥＹ組成有明顯差異的０Φ～１Φ粒級組分沉積物３類進行討論。西南印度洋鈣質(zhì)軟泥中常微量元素、ＲＥＹ的含量特征較為一致，３個站位沉積物間沒有顯著的差異，表明該區(qū)鈣質(zhì)軟泥沉積物具有相似的物質(zhì)組成。該類沉積物具有較高的Ｃ

17、ａＯ含量，鏡下可見大量的有孔蟲和顆石藻碎屑。根據(jù)研究表明，該類沉積物的礦物組成以方解石為主，鈣質(zhì)組分占９０％以上，該海域位于碳酸鹽補償深度（ＣＣＤ）之上，使得鈣質(zhì)生物殼體得以保存［２６］。ＲＥＹ在該類沉積物中的含量較低，ＬＲＥＥ相對富集，將其進行ＰＡＡＳ標(biāo)準(zhǔn)化后（圖３），總體走向基本水平，略有左傾，ＴＶＧ０２、ＴＶＧ０３、ＴＶＧ０９站的δＥｕ值分別為２．７５、１．８８和１．７１，表現(xiàn)為明顯的Ｅｕ正異常；δＣｅ值則分別為０．５４、０．５５和０．５１，為Ｃｅ負異常。一般情況下，陸源與火山、生物源物質(zhì)相比，ＬＲＥＥ異常富集；火山源物質(zhì)與陸源及生物源相比，ＨＲＥＥ輕微富集，Ｅｕ幾乎無異常；而生物源物質(zhì)

18、的ΣＲＥＥ含量要比其他兩種來源低得多［２７］。圖４所示為兩類沉積物及不同來源物質(zhì)中ＲＥＹ的ＰＡＡＳ標(biāo)準(zhǔn)化對比。來自澳大利亞的黏土物質(zhì)和非洲撒哈拉沙漠等地的粉塵表現(xiàn)為一定的Ｅｕ負異常，而Ｃｅ未有異常［２９］；陸殼和洋殼的組成較為一致，Ｅｕ和Ｃｅ的異常不明顯，均與本區(qū)沉積物中ＲＥＹ組成及配分模式不同。印度洋玄武巖中ＨＲＥＥ顯著富集，與本區(qū)沉積物中的ＲＥＹ組成也明顯不同，但都存在一定的Ｅｕ正異常，可能其風(fēng)化產(chǎn)物對本區(qū)的ＲＥＹ組成存在一定影響。鈣質(zhì)軟泥沉積物中ＲＥＹ的組成和分配特征存在明顯的Ｃｅ負異常和Ｙ正異常，顯然是繼承了大洋水體的特征，表明該區(qū)沉積物中的ＲＥＹ組成可能受到有孔蟲、顆石藻等生物作用過

19、程中吸收海水物質(zhì)的重要影響。洋脊熱液系統(tǒng)高溫流體的ＲＥＥ組成具有ＬＲＥＥ富集、高的Ｅｕ正異常的特征［３４－３５］，這與本區(qū)的稀土元素組成較為相似。研究區(qū)位于洋中脊附近，距龍旂熱液區(qū)較近，該區(qū)沉積物因混入了來自熱液活動的物質(zhì)，從而影響了其ＲＥＹ的組成特征。ＰＡＡＳ標(biāo)準(zhǔn)化后不同粒級組分中ＲＥＹ的走勢以及Ｅｕ異常（δＥｕ）、Ｃｅ異常（δＣｅ）等參數(shù)也均與全巖樣基本相似，均表現(xiàn)為Ｅｕ正異常和Ｃｅ負異常（圖３，圖４），表明其來源大體相似。但粗細兩類沉積物的ＲＥＹ配分模式明顯分為上下兩類，細粒物質(zhì)中ＲＥＹ更為富集。一方面，ＲＥＹ受到了沉積物粒級效應(yīng)的影響，使得細粒物質(zhì)中有更高的含量；另一方面，有研究表明生

20、物殘骸、殼體等攜帶的ＲＥＹ有相當(dāng)部分是覆蓋在其表層的黏土或鐵錳氧化物貢獻的［４，１４］，本區(qū)沉積物中ＲＥＹ含量很低，黏土和鐵錳氧化物的含量較少，但我們在將樣品進行Ｈ２Ｏ２處理及分粒級提取過程中，使得部分該類細粒物質(zhì)與殼體分離，導(dǎo)致了粗細兩類物質(zhì)中的ＲＥＹ含量的差異。ＴＶＧ０３站０Φ～１Φ粒級組分中ＲＥＹ在ＰＡＡＳ標(biāo)準(zhǔn)化后表現(xiàn)為ＨＲＥＥ顯著富集和Ｅｕ正異常的特征，與西南印度洋玄武巖的ＲＥＹ組成相似；該粒級組分中ＣａＯ、Ｓｒ含量相對較低，而常量元素Ａｌ２Ｏ３、Ｆｅ２Ｏ３、ＭｎＯ和微量元素Ｖ、Ｃｒ、Ｎｉ的含量相對較高，表明該組分的物質(zhì)來源受到玄武巖風(fēng)化的影響最為顯著。 ４．４中印度洋

21、海盆硅質(zhì)軟泥中ＲＥＹ來源及富集機制分析中印度洋海盆硅質(zhì)軟泥中ＳｉＯ２含量最高，且與大多數(shù)的常微量元素呈現(xiàn)顯著的負相關(guān)關(guān)系，表明該區(qū)沉積物以硅質(zhì)生物來源為主，并對其他元素起到稀釋作用［５－６］。Ａｌ２Ｏ３、Ｆｅ２Ｏ３、ＴｉＯ２等常量元素以及Ｌｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｎｉ等微量元素之間的含量變化較為一致，代表了陸源組分或者深海黏土的影響。深海沉積物中各元素含量與ＲＥＹ之間的關(guān)系可以反映沉積物的ＲＥＹ來源和富集規(guī)律［１，１６］。如圖５所示，太平洋富稀土沉積物中ＲＥＹ與Ｆｅ２Ｏ３的含量關(guān)系呈現(xiàn)兩種趨勢，一種為富含Ｆｅ元素、Ｆｅ２Ｏ３／∑ＲＥＹ值較高的類型，受熱液組分影響的東太平洋洋隆沉積物也屬于該類型，該沉積物

22、中ＲＥＹ主要來自于熱液中Ｆｅ的氫氧化物對海水中的ＲＥＹ吸附；另外一種類型為相對貧Ｆｅ元素而富含Ａｌ元素的類型，Ｆｅ２Ｏ３／∑ＲＥＹ值較低，推測該類沉積物中鈣十字沸石對ＲＥＹ的富集起到重要作用［４－５］。Ｙａｓｕｋａｗａ等［５］發(fā)現(xiàn)印度洋富稀土沉積物中ＲＥＹ與Ｆｅ２Ｏ３的相關(guān)關(guān)系屬于低Ｆｅ類型，但是并未發(fā)現(xiàn)有大量的鈣十字沸石存在，ＲＥＹ的來源與陸源組分或火山碎屑組分密切相關(guān)。由圖５可見，本研究中硅質(zhì)軟泥中ＲＥＹ與Ｆｅ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３之間存在著一定的正相關(guān)關(guān)系，屬于相對貧Ｆｅ的類型，從ＲＥＹ與Ｆｅ２Ｏ３和Ａｌ２Ｏ３的相關(guān)關(guān)系看，硅質(zhì)軟泥全巖樣品與東印度洋沉積物的分布較為一致，細粒組分則與太平洋富

23、含硅質(zhì)生物組分的沉積物樣品較為一致，粗粒組分則與太平洋富含硅質(zhì)生物組分的沉積物樣品較為一致，０Φ～１Φ組分也更接近于富含鈣質(zhì)生物組分的太平洋沉積物（圖５）。ＰＡＡＳ標(biāo)準(zhǔn)化后（圖３），硅質(zhì)軟泥全巖樣ＲＥＹ的δＥｕ和δＣｅ分別為１．３２和１．１０，均為弱的正異常，Ｙ同樣表現(xiàn)為正異常。與東印度洋富稀土沉積物相比（圖４），除了Ｃｅ的異常略有差異外，其分配模式較為一致，表明兩者具有相似的來源，Ｃｅ的異常有可能受澳大利亞黏土組分的影響。由圖３可見，硅質(zhì)軟泥細粒級沉積物ＲＥＹ在ＰＡＡＳ標(biāo)準(zhǔn)化后走向基本為水平，Ｃｅ為正異常，δＣｅ的值為１．１４～１．６１，且越細的組分中Ｃｅ正異常越顯著；Ｅｕ為輕微正異常，δＥ

24、ｕ的值為１．１２～１．３２；Ｙ也表現(xiàn)為正異常。由圖４可見，細粒組分沉積物中ＲＥＹ的組成和分配模式與澳大利亞黏土等陸源物質(zhì)以及陸殼、洋殼的稀土走勢相對接近。前人研究認為黏土礦物，尤其是蒙脫石對ＲＥＹ具有較強的吸附作用；劉季花等［９］對東太平洋深海沉積物中的小于２μｍ和全巖ＲＥＹ的研究表明，稀土元素在沉積物中主要存在于鐵錳氧化物中。結(jié)合ＲＥＹ與Ａｌ２Ｏ３、Ｆｅ２Ｏ３的相關(guān)關(guān)系來看，細粒組分沉積物中ＲＥＹ主要來自細小的黏土礦物、鐵錳氧化物等對海水的吸附作用，ＲＥＹ可能更多受到陸源組分及洋殼風(fēng)化產(chǎn)物的影響?，F(xiàn)有研究表明，該區(qū)域接受了來自西澳大利亞和印尼群島的陸源物質(zhì)，或者來自海底火山噴發(fā)的物質(zhì)［５，３

25、６］，這些物質(zhì)影響了細粒組分沉積物中的ＲＥＹ組成和分配模式。ＰＡＡＳ標(biāo)準(zhǔn)化后粗粒沉積物中ＲＥＹ的走勢略有左傾，表現(xiàn)為Ｃｅ負異常；Ｅｕ正異常，Ｙ也略有正異常，δＥｕ的值為１．５６～１．９４，與本研究的西南印度洋鈣質(zhì)軟泥的分配模式也有相似（圖３）。該類組分沉積物中相對富集ＳｉＯ２、ＭｎＯ和Ｓｒ等與生物成因或鐵錳氧化物相關(guān)的元素，結(jié)合圖５所示的ＲＥＹ與Ａｌ２Ｏ３、Ｆｅ２Ｏ３的相關(guān)關(guān)系，該類沉積物中ＲＥＹ的來源應(yīng)與生物過程密切相關(guān)。海水中的ＲＥＹ在生物作用下富集在魚牙骨等生物碎屑或鐵錳氧化物中，或者在火山物質(zhì)海解蝕變過程中進入自生礦物晶格和吸附在礦物表面發(fā)生富集［２４］，使得沉積物中的ＲＥＹ特征對海水

26、有一定的繼承性。在０Φ～１Φ粒級間隔的組分中，ＲＥＹ的含量相對較低，ＰＡＡＳ標(biāo)準(zhǔn)化后具有更為顯著的Ｃｅ負異常和Ｅｕ正異常。其配分模式也與鈣質(zhì)軟泥沉積物較為相似，Ｃｅ負異常和Ｅｕ正異常較為顯著，與其他組分相比該粒級沉積物中具有較高的Ａｌ２Ｏ３、Ｓｒ和ＣａＯ等元素的含量，因此該組分中ＲＥＹ的來源與自生組分相關(guān)，仍繼承了海水的ＲＥＹ組成。在該區(qū)硅質(zhì)軟泥中所有的常微量元素中，ＲＥＹ含量與Ｐ２Ｏ５的相關(guān)關(guān)系最為顯著，同時與ＣａＯ之間也存在明顯的正相關(guān)關(guān)系（圖６ａ，圖６ｂ）。硅質(zhì)軟泥中ＣａＯ／Ｐ２Ｏ５值介于１．１～２．０之間，與磷灰石的化學(xué)計量比值（ＣａＯ／Ｐ２Ｏ５＝１．３）較為接近，多數(shù)在魚骨的比值范圍

27、內(nèi)（圖６ｃ）。大量的研究表明，深海沉積物中ＲＥＹ的富集與其中的磷酸鹽礦物（或魚牙骨碎屑狀的磷灰石）密切相關(guān)，并在太平洋和印度洋富稀土沉積物的研究中得到了印證［４，８，１７，１９，３７－３８］。Ｋａｓｈｉｗａｂａｒａ等［３９］對太平洋富稀土沉積物的研究表明，磷灰石是Ｌａ等元素的重要載荷礦物。研究區(qū)硅質(zhì)軟泥中Ｃａ－Ｐ含量具有較好的相關(guān)性，ＣａＯ／Ｐ２Ｏ５值與魚骨的比值最為接近，表明了兩者應(yīng)該是共生在生物成因的磷灰石中，并且ＲＥＹ與Ｐ２Ｏ５和ＣａＯ之間顯著的正相關(guān)關(guān)系，表明磷灰石對ＲＥＹ的富集起到重要作用。但是深海富稀土沉積物并不是單純的富含ＲＥＹ磷灰石與陸源組分、生源組分或者熱液組分的混合，其富集

28、過程可能更為復(fù)雜［４－５］。有研究表明，深海沉積物中的ＲＥＹ在向磷灰石等礦物中富集之前，可能與鐵錳氧化物等其他物質(zhì)結(jié)合，在沉積之后的成巖過程中再次分配進入磷灰石等礦物中［５，４０］。Ｍｕｒｐｈｙ和Ｄｙｍｏｎｄ［４１］通過沉積物捕獲器對東太平洋沉積物研究發(fā)現(xiàn)碎屑礦物、鐵氧化物、生物有機質(zhì)等也是深海沉積物中ＲＥＹ的重要載體。本研究硅質(zhì)軟泥沉積物中ＲＥＹ與Ｐ２Ｏ５、Ａｌ２Ｏ３、Ｆｅ２Ｏ３等元素的相關(guān)關(guān)系也說明這一點。圖５所示研究區(qū)硅質(zhì)軟泥不同粒級組分的ＲＥＹ與Ａｌ２Ｏ３、Ｆｅ２Ｏ３的相關(guān)關(guān)系與太平洋硅質(zhì)、鈣質(zhì)軟泥較為相似，因而ＲＥＹ的富集與沉積物中鈣十字沸石可能也有一定關(guān)聯(lián)。研究區(qū)硅質(zhì)軟泥粗粒組分中

29、ＲＥＹ與Ｐ２Ｏ５的相關(guān)性更為顯著，這與該組分中ＲＥＹ主要來源與生物作用有關(guān)；細粒組分沉積物則可能在黏土礦物或鐵錳氧化物吸附ＲＥＹ后，由于沉積速率較低，部分ＲＥＹ在沉積物孔隙水的作用下重新進入到磷灰石、鈣十字沸石等礦物中。 ５結(jié)論 （１）西南印度洋鈣質(zhì)軟泥以富含ＣａＯ和Ｓｒ為主要特征，ＣａＯ的含量達５０％左右；ＣａＯ主要在較粗的粒級中相對富集，ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｓｒ等其余常微量元素則在細粒組分中的含量較高。中印度洋海盆硅質(zhì)軟泥中ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｆｅ２Ｏ３等常量元素以及Ｎｉ、Ｚｒ等微量元素含量相對較高，ＳｉＯ２含量達６８％以上；ＳｉＯ２、ＭｎＯ、Ｓｒ等元素

30、的含量在粗粒級組分中相對較高，其他常量元素和所有微量元素則在細粒組分中富集，但ＣａＯ和Ｓｒ同時在０Φ～１Φ組分中也有較高的含量。（２）西南印度洋鈣質(zhì)軟泥中ＲＥＹ含量較低，ＬＲＥＥ含量略有富集，ＲＥＹ有向細粒沉積物中富集的特征。中印度洋海盆硅質(zhì)軟泥中ＲＥＹ的含量則高出一個數(shù)量級，ＬＲＥＥ相對富集；ＲＥＹ仍在４Φ以細的沉積物中富集；研究站位沉積物中ＲＥＹ含量處于邊界品位附近，但在細粒級沉積物中ＨＲＥＹ則達到了工業(yè)品位，具備資源潛力。（３）西南印度洋鈣質(zhì)軟泥中ＲＥＹ的組成特征為Ｃｅ負異常、Ｅｕ和Ｙ正異常，沉積物中ＲＥＹ以自生來源為主，繼承了海水的組成特征，同時也受到了熱液流體物質(zhì)和洋底玄武巖風(fēng)化產(chǎn)物的影響；不同粒級組分中的含量特征與全巖樣品基本相似，表明了其相似的來源與富集規(guī)律；０Φ～１Φ組分沉積物ＲＥＹ還受洋底玄武巖風(fēng)化的影響。（４）中印度洋海盆硅質(zhì)軟泥細粒組分沉積物中ＲＥＹ主要來自陸源或者火山碎屑組分中細粒黏土礦物或鐵錳氧化物對海水的吸附；粗粒組分以及０Φ～１Φ粒級組分中ＲＥＹ則主要來自生物過程，繼承了海水的ＲＥＹ組成特征。ＲＥＹ在沉積物中的富集與磷灰石礦物密切相關(guān)，而部分不同來源的ＲＥＹ可能是在沉積之后再次分配向磷灰石、鈣十字沸石等礦物中富集。