日前，中国地质调查局青岛海洋地质研究所与厦门大学等单位合作，在西北太平洋多金属结核高分辨率地球化学研究方面取得了新进展，研究揭示了多金属结核微层多样性及元素富集过程和机制，成果发表于国际SCI期刊《Minerals》（IF=2.818，JCR二区）。

海洋水成多金属结核通常是通过铁、锰氧化物胶体沉淀在海底逐渐积累形成的，它们不仅富集多种关键元素(包括Ni、Cu、Mn、Co、Mo、Ti、Li和稀土元素)，并且记录了海底长期古海洋环境变化。研究人员使用原位电子探针分析技术结合背散射图像和高分辨率元素面扫分析，获取了西北太平洋海域三个结核的横截面中主要元素的空间分布信息，并探讨元素沉淀行为。总体上研究区结核样品以水成沉淀为主，且元素沉淀行为符合Koschinsky和Halbach（1995）所描述的胶体化学模型。通过高分辨率地球化学分析，研究人员认识到了结核微层的多样性，并且发现了水成结核中的成岩层及富硅层。成岩层类似于秘鲁海盆中的成岩结核特征，其形成可能是由于表层海洋生物生产力增加，导致沉积物中Mn氧化物的还原和溶解以及相关元素的释放引起的。靠近成岩层的水成层似乎也受到成岩作用的影响，Cu和Ni含量高于其他水成层。富硅层的特征与克拉里昂-克利普顿区域的埋藏结核特征一致，增加的海洋沉积速率导致的亚氧环境可能促使了富硅层的形成。

近年来，该研究团队在多金属结核地球化学研究方面取得了系列成果。

多金属结核三种不同层的形成模式

位于黑龙江省安达市境内的全球第一口钻穿白垩纪的全球最大陆相地层的大陆科学钻探井——松科2井获得了一批珍贵的“战利品”，那就是累计4400余米的岩心样品。

松科2井岩心特别珍贵又很娇气

在地质科学家看来，松科2井的岩心比黄金还值钱。因为，松科2井是目前亚洲最深的科学钻探井，而岩心，作为地下岩石的剖面截取物，来自深深的地下，可以最直接地为人们提供丰富的地质信息。它们就像是一本本厚实详尽的地球历史书，记录了松辽盆地白垩纪时期陆相沉积的历史。

地质学家拿到这些岩心后，会对它们开展地质描述、图像扫描、高分辨率照相、数据分析等工作，从而获取各个地层的基本地质信息，建立松辽盆地深部地层剖面，寻求白垩纪气候变化地质证据，推断松辽盆地深部能源资源情况。

刚从松科2井地下提取上来的岩心

松科2井岩心切割示意图

拼接后的松科2井岩心

不过，这些“宝贝”也很娇气，它们很容易碎裂，不利于保管，如果碎裂会大大降低其研究价值，所以人们对它们的照顾要格外精心。

中国地质调查局国土资源实物地质资料中心（以下简称“实物资料中心”）是松科2井岩心野外现场管理和库藏保管的惟一机构。为了使参与松科2井岩心研究的科学家更直观地、全面地获取岩心中蕴含的地质信息，同时减少岩心因受到温度、湿度、压力等自然因素的影响而造成风化和破碎的可能性，实物资料中心专门探索研究发明了针对松科2井岩心的长久保存方法。

野外钻探现场 岩心 “体检”马虎不得

要想把松科2井的岩心保存好，就要先为它们进行“体检”。

松科2井岩心从井下提取出来后，首先由钻探现场技术人员将岩心按顺序进行整理、清洗和拼装，紧接着还要对它们进行描述、扫描。

为了确保松科2井岩心的管理万无一失，实物资料中心派出技术人员进驻钻探现场接收岩心。钻探现场录井技术人员将岩心移交实物资料中心后，实物资料中心技术人员要在现场进行岩心的清点核实，尤其是要对已经在现场完成切割、浇铸的岩心进行质量、数量核实，以确保岩心处理质量以及数量的准确。

按照要求，无论大小，松科2井岩心每间隔10厘米或20厘米要贴上惟一的“身份证编码”，包括钻孔名称、回次号、岩心段等，装有岩心的盒子两侧还标有盒号和编录信息，这些数据都会伴随着岩心一起存入位于实物资料中心的国家实物地质资料库。

为了保证万无一失，岩心运回实物资料中心前，松科2井现场指挥部、录井队、实物资料中心三方的技术人员会再次对这些岩心进行核查，签字确认移交后方可起运。

松科2井岩心长期保存有妙招

岩心运回实物资料中心，面临的就是进一步的处理和保管。

松科2井岩心呈圆柱型。工作人员会将它们沿垂直于横截面的直径方向，按照1∶2的比例进行切割处理，分成两部分。大的部分，可用于进行多次科研取样和实验检测工作；小的部分，则在进行抛光、浇铸等处理后，永久保存。

为了解决松科2井岩心易碎的问题，实物资料中心专门研究探索出了一种使其长久保存的“妙招”，即：对易碎岩心进行抛光、浇铸。下面，我们就来了解一下这种特殊处理的过程：

第一步，拼接。根据破碎前的相对位置，工作人员会将破碎的岩心块放在工作台上进行整理，使各岩心块之间的断口能够拼接整齐；之后，在每个岩心块的横截面圆周内侧涂覆一圈粘合剂，将岩心块按照顺序依次进行拼接和粘合，使其恢复圆柱状的体型。

第二步，切割。取出这些圆柱形的易碎岩心，按照岩心直径1∶2比例进行纵向切割。

第三步，抛光。将岩心体的切割面进行抛光，得到具有光滑切割面的待浇铸岩心体。

第四步，把抛光后的岩心体放置在透明 U型槽内。将岩心体的切割面朝下水平放置，并在其外表面的弧底两侧，选择多个点放置粘结胶胶团；之后，取透明U型槽倒扣在岩心体上，并使岩心体外表面上的粘结胶胶团与透明 U型槽的槽壁充分接触，等待粘结胶充分凝固。

第五步，浇铸。这是最关键的一步。将盛有岩心体的透明U型槽放好，让岩心体的切割面水平朝上，之后，把浇铸材料倒入透明U型槽中，岩心体与透明U型槽之间的间隙全部被浇铸材料填满。

钻探现场技术人员扫描松科2井岩心

技术人员清点核实松科2井岩心

浇铸后的松科2井岩心

最后的步骤就是等待。等浇铸材料充分凝固后，易碎岩心就完成了它的“重生”，能够长久保存了。

（作者单位：国土资源实物地质资料中心。材料组织：中国地质调查局科普办公室）