利用X射线衍射法、等离子体发射光谱法和等离子体质谱法分析了西太平洋采薇海山和徐福海山富钴结壳矿物相组成以及常微量元素含量,探讨稀土元素地球化学特征和物质来源。研究表明,富钴结壳样品主要结晶矿物为水羟锰矿,次要矿物包括石英、斜长石、钾长石和碳氟磷灰石,同时含有大量非晶态铁氧/氢氧化物。富钴结壳的Mn和Fe含量最高,Mn含量为16.20%~26.62%,Fe含量为8.56%~18.19%,老壳层(IV和V)发生了磷酸盐化作用。富钴结壳的稀土元素明显富集,轻稀土元素明显高于重稀土元素,稀土总量为1 842~2 854 μg/g,其中,Ce约占50%。老壳层中稀土元素含量明显高于新壳层,这可能与老壳层发生磷酸盐化作用有关。稀土元素配分模式呈现Ce正异常、Eu无异常,具有明显Ce富集特征。富钴结壳的稀土元素与 Ce、Y、CaO、P₂O₅、Ba和 Sr具有正相关性关系,与 Fe、Al₂O₃、Na₂O、K₂O、MgO、TiO₂、Pb 和 V 具有负相关性关系,与 Mn、Co、Cu、Ni和Zn相关性不明显。利用聚类分析方法,可以把富钴结壳的元素分成4组:①磷酸盐组:REE、Ce、Y、CaO、P₂O₅、Ba和 Sr;②亲锰元素组:Mn、Co、Cu、Ni和 Zn;③亲铁元素组:Fe、TiO₂、Pb 和 V;④碎屑元素组:Al₂O₃、Na₂O、K₂O 和 MgO。西太平洋采薇海山和徐福海山富钴结壳是水成沉积成因,稀土元素的来源推测为海水中稀土元素随磷酸盐组分共同沉淀而进入富钴结壳,从而导致稀土元素的富集。