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大洋铁锰结壳是生长于大洋高地硬质基岩上的“壳状”沉积物。水成型铁锰结壳被认为是从海水中直接沉淀出来的,并且在形成以后,其中主要元素(Fe、Mn)和一些微量元素(如稀土元素等)的活动迁移程度很小。因此,铁锰结壳的元素(如Fe、Mn)分布反映了其生长沉积时的海水化学特征；同位素组成(如Nd、Pb、Hf)可以示踪海水环流和物质来源。所以对铁锰结壳剖面进行元素和同位素的分析,可以揭示和恢复古海洋环流、古风化剥蚀物源以及古气候条件等的演化历史。为了进一步了解中北太平洋洋流的变化情况和铁锰结壳化学成分与气候变化的关系,本研究对中北太平洋2块生长致密、纹层发育较好的样品(MP3D07、CXD55)的表层剖面,进行了高分辨率主成分电子探针分析,并对2块位于马里亚纳岛弧附近不同水深的两块结壳样品(MKD13：1530m,MDD53：2700m)剖面进行了主成分电子探针分析和Nd同位素组成分析,同时采用Co含量经验公式法计算结壳的年龄。高分辨率的电子探针分析结果表明,结壳的Fe/Mn可以和～1Ma以来的深海底栖有孔虫氧同位素曲线很好地对应起来,且冰期结壳的Fe/Mn比间冰期高。铁锰结壳中所显示的元素浓度比值在冰期-间冰期的显著变化信号,反映了至少1Ma以来,铁锰结壳中Fe-Mn的含量变化与全球气候变化紧密相关。我们的研究认为冰期结壳的Fe/Mn较高,是由于冰期风沙输入量增大,带来大量的Fe和其它营养元素,加之亚北极水流的影响,均使得太平洋表层的生物生产力增大,进而导致由生物颗粒向深水释放的Fe通量增高造成的。根据Nd同位素的分析结果,获得了对中新世以来北太平洋西部古洋流演化的初步认识：在中新世,结壳MDD53的Nd同位素组成保持稳定(εNd：-4.0～-5.0),且比北太平洋同时期类似水深的结壳贫放射成因Nd,反映了该时间段北太平洋西部深水主要受控于来自南太平洋贫放射成因Nd的深部西边界流；而浅水结壳MKD13的εNd值在中新世持续升高,是由于印尼海道陆续关闭,贫放射成因Nd的印度洋水体通过该海道流入太平洋浅部的水量陆续减少所致。在上新世,结壳MKD13的εNd值保持不变,说明该时间段岛弧来源Nd的量没有发生变化,并且在早上新世时印尼海道对印度洋-太平洋间浅层海水的流通已经关闭；所以结壳MDD53的CNd值迅速升高,不是由水体从浅层到深层的垂直输入的变化造成的,而是贫放射成因Nd的南大洋深水流入研究区深度范围(～2700m)的流通量从早上新世开始减弱的结果。