近日，自然资源部第三海洋研究所地质室、分析测试中心与同济大学合作，运用新的原位古地磁扫描测年技术，构建高精度的年代框架，在揭示结核生长过程中关键金属富集机制方面取得新进展。该成果以题为“Chronology and critical metals enrichment mechanism of ferromanganese nodules from the Parece Vela Basin, Philippine Sea”，在线发表于国际知名地学期刊《Chemical Geology》（中科院二区TOP期刊）。

大洋铁锰结核（以下简称“结核”）以Fe和Mn元素为主，并富含Cu、Co、Ni、稀土（包括Y; 简写为REY）和铂族元素等关键金属，是重要的深海矿产资源之一。结核生长缓慢，平均生长速率通常小于10 mm/Ma。目前，常用的测年方法有Be同位素、U系同位素、Os同位素、磁性地层学和Co经验公式等。这些方法选取的样品数量有限，而且间距较大，制约了对结核生长过程与金属富集的理解。根据原位的古地磁扫描定年，研究区的结核大约形成于2.76 Ma。在~1.6 Ma，结核内部生长结构发生了明显变化，由纹层结构转变为柱状结构；同时，结核的生长速率由4.39 mm/Ma减小到2.82 mm/Ma。通过对比区域环境过程，推测这一变化可能与~1.6 Ma以来的底流减弱有关。

从内部纹层结构到外部柱状结构，Ce含量从1033 μg/g增加到1249 μg/g，δCe值也从1.5增加到2.0。随着从成岩作用到水成作用的Mn/Fe比值变化，即从相对较弱到较强氧化条件的转变，纹层中δCe值并没有明显的变化，推测氧化还原条件可能不是该区域结核中δCe的主要影响因素。另一方面，由于柱状结构具有更慢的生长速率，可能有利于Ce元素的富集；因而推测结核的生长速率可能是控制δCe的主要因素，导致柱状结构较高的REY。

此外，该研究区结核主要为水成成因（Mn/Fe<2），但在局部发育有成岩作用的微层（Mn/Fe>5）。对比水成型和成岩型的元素特征发现，Ni和Cu含量明显的增加，但是Co和REY含量是先增加后减小，具有明显的拐点。从LA-ICP-MS面扫图可以看出，REY的富集区域与Mn密切相关，而与Fe大致相反，说明REY主要富集于锰相矿物中。同时，成岩作用还控制着Ga、Cd、Li、Tl、Zn、Mo和W等元素的富集；而Ti、Ge、Se、Nb和Sn等元素则在水成作用中相对富集。

该项工作由自然资源部第三海洋研究所、同济大学等单位合作完成，研究生程宇龙为论文的第一作者，徐勇航正高级工程师和同济大学易亮为本文的通讯作者。研究工作得到了全球变化与海气相互作用专项、福建省自然科学基金和矿床地球化学国家重点实验室开放基金等项目的资助。

论文链接为：https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0009254123001948