(通讯员 张军波)2026年7月2日下午,应刘勇胜教授、张军波教授的邀请,中国地质大学(武汉)李文帅教授、广州海洋地质调查局张岗岚高级工程师来院作专题学术报告。学院相关专业师生参加报告会,围绕深海矿产资源形成机制、海洋元素循环与地球化学示踪等前沿问题进行了深入交流。

李文帅教授以《海洋铁锰结壳的成因之谜》为题作报告。报告首先介绍了铁锰结壳的基本特征及其资源与科学价值。铁锰结壳广泛分布于海山、海台等裸露基岩表面,主要由铁的羟基氧化物和锰氧化物组成,能够在长期生长过程中吸附富集钴、镍、稀土等多种关键金属元素。同时,铁锰结壳生长速率缓慢、形成时代跨度长,其化学组成、矿物相态和微观结构可记录古海水与古环境变化,是联结深海矿产资源研究和古海洋学研究的重要载体。
围绕水成型铁锰结壳的成因争议,李文帅教授重点梳理了“远端沉积”和“原位沉积”两类模型。报告指出,经典观点认为最小含氧带下边界附近的锰氧化反应可产生大量锰氧化物胶体,并随水体迁移后在海山基底上沉淀;而新的证据显示,锰氧化物胶体在从最小含氧带至深海的水体中可能持续形成并在附近沉积。为检验不同模型,研究团队将铈异常、铈稳定同位素、结壳生长速率和同步辐射XAFS原子尺度分析相结合,对西北太平洋不同水深海水及水成型铁锰结壳开展对比研究。相关结果表明,结壳与海水之间的铈同位素分馏特征支持原位沉积模型,为理解深海Ce-Mn共循环和铁锰结壳形成过程提供了新的地球化学约束。

张岗岚高级工程师作题为《东南太平洋深海稀土循环与富集机制》的学术报告。报告从稀土资源的战略意义切入,指出稀土元素在航空航天、国防、绿色能源、芯片制造等高技术领域具有不可替代作用,而深海沉积物特别富集中-重稀土,被视为陆地稀土资源的重要战略接替。东南太平洋位于重要深海稀土成矿带,受热液活动影响显著,热液输入在深海稀土富集中的贡献及其与非热液区循环模式的差异,是当前深海稀土成矿研究亟需回答的关键问题。
结合广州海洋地质调查局自2012年以来在西太平洋、中太平洋和东南太平洋持续开展深海沉积物稀土资源调查的工作基础,张岗岚高级工程师介绍了研究团队在深海稀土来源、迁移和赋存状态方面的最新认识。研究团队以东南太平洋热液影响区和西太平洋非热液区沉积物柱状样、孔隙水及海水样品为对象,综合运用稀土元素、Nd-Ce同位素、金属稳定同位素和矿物相分析等方法,系统追踪深海稀土的来源、迁移和赋存状态。研究结果表明,东南太平洋深海沉积物中的稀土来源以海水贡献为主,热液直接输入贡献有限;热液羽流携带的大量铁、锰在氧化条件下快速形成铁锰氧化物颗粒,并在海水-沉积物界面及埋藏早期成岩过程中发生分解或相变,将稀土释放至孔隙水。

围绕热液影响区与非热液区深海稀土循环机制的差异,张岗岚高级工程师进一步指出,孔隙水是热液影响区深海稀土的重要直接物源,沉积物剖面中可识别出两次孔隙水稀土富集事件,分别位于海水-沉积物界面附近和较深层位。相比之下,非热液区深海沉积物的稀土富集更明显受磷酸盐矿物相控制。定量研究显示,不同深海稀土富集区虽沉积物类型存在差异,但稀土主要赋存于磷酸盐相,少量赋存于Fe-Mn氧化物相;热液成因铁锰氧化物和磷酸盐矿物分别在不同环境中主导稀土循环与富集过程。
与会老师和同学们一致认为,两位专家的报告内容丰富,思路清晰,视角前沿,启发很大。在交流讨论环节,大家围绕海洋铁锰结壳的成因机制、深海稀土元素循环与富集过程、热液活动对海洋元素迁移的影响,以及稳定同位素在深海矿产资源研究中的应用等关键科学问题展开了热烈而深入的讨论,现场学术氛围浓厚,交流充分。(审核 刘彬 编辑 王继敏)