2017年8月，中国科学院海洋研究所“科学”号考察船在西太平洋低纬度海区卡罗琳洋脊CM4海山开展了多学科综合调查，发现该海山山体表面分布着大量的铁锰结壳。

研究区铁锰结壳样品类型均一，基本呈单层薄状，厚度在1 mm以内。铁锰结壳附着基岩为碳酸盐岩，大多为坚硬的石灰岩和白云岩，少部分为孔隙较多的造礁珊瑚。

本文对该海山9个铁锰结壳及碳酸盐岩基岩样品进行了矿物学和地球化学研究，利用X射线衍射、电感耦合等离子光谱、电感耦合等离子质谱等测试技术，分析了铁锰结壳的矿物组成、主量元素和微量元素含量，碳酸盐岩基岩的主量元素和微量元素含量，并利用电子探针对铁锰结壳及碳酸盐岩基岩样品进行了微区分析，进一步讨论了铁锰结壳的成因机制，初步评价了卡罗琳洋脊CM4海山铁锰结壳的资源潜力。

矿物学分析表明，铁锰介壳主要由Mn-氧化物和Fe-氢氧化物组成。锰矿物相主要为水羟锰矿，部分样品含有钡镁锰矿和水钠锰矿。铁矿物相大都以隐晶质形式存在，能够识别的铁矿物主要有针铁矿和纤铁矿。此外，还含有石英、方解石等其它矿物。

根据铁锰结壳层厚度，该海山样品分为两类：①铁锰结壳层厚度< 0.5 mm；②铁锰结壳层厚度1 mm左右。相对于第①类样品，第②类铁锰结壳层较厚的样品碳酸盐岩基岩中Ca、Mg、Mn、Fe等大部分元素含量较高，Sr、U、B元素含量相对较低。

全元素分析表明，该海山铁锰结壳的Mn、Fe、Co、Ni含量与全球各大洋海山区铁锰结壳的元素丰度相当，平均值分别为24.24 %、15.14 %、0.16 %、0.34 %。该海山铁锰结壳样品Cu含量很低，平均值仅为0.01 %，可能与该海区水体中溶解态Cu含量较低或Cu大部分以有机形式存在有关。

与全球各大洋的铁锰结壳对比，该海山样品的稀土元素含量偏低。总稀土含量范围在925~1511 μg/g之间，轻稀土含量范围为826~1314 μg/g，总体为轻稀土富集。经北美页岩标准化后，稀土配分模式整体呈相对平坦的特征，呈明显的Ce正异常、轻微的Y负异常和Ho正异常。

电子探针微区分析表明，一方面，铁锰结壳碳酸盐岩基岩中成矿金属元素含量很低；另一方面，铁锰结壳层从表层到底层（靠近碳酸盐岩基岩部分）Mn、Fe、Co、Ni等元素含量依次降低，并未出现靠近基岩部分金属元素含量较高的情况。因此，碳酸盐岩基岩未直接向铁锰结壳的生长提供成矿金属元素。

该海山铁锰结壳的矿物组成、元素比值和元素组合等表明该海山铁锰结壳属于水成成因类型。铁锰结壳及碳酸盐岩基岩的全元素分析和电子探针分析表明，该海山碳酸盐岩基岩并未直接向铁锰结壳的生长提供成矿金属元素，上覆海水是铁锰结壳金属元素的直接来源。在CM4海山附近，并未发现热液活动，因此，铁锰结壳中成矿元素的主要来源是河流、风沙输入的陆源和海山内部水岩反应产生的元素。

与全球各大洋海山区铁锰结壳样品相比，该海山铁锰结壳中成矿元素含量与其相当，但铁锰结壳层厚度普遍较薄。目前，由于该海山未开展钻探勘察且采集的铁锰结壳样品较少，因此，现阶段尚不足以定量评价整个海山的矿产资源潜力。