广泛分布于全球海洋中的多金属结核和富钴结壳，富含Co、Ni、REE等多种关键金属元素，是潜在的深海关键金属沉积矿产。本研究选取东太平洋克拉里昂-克利帕顿断裂带区(CC区)的水成-成岩型结核和西太平洋麦哲伦海山区的水成型多金属结核以及富钴结壳作为研究对象，从宏观至微观尺度开展实验研究，分别进行了相态淋滤实验（Sequential Leaching）、等离子质谱（ICP-MS）、等离子光谱（ICP-OES）、TIMA综合矿物分析系统、扫描电镜（SEM）、电子探针（EPMA）与高分辨-透射电镜（HR-TEM）等化学及仪器分析，对多金属结核与富钴结壳中不同圈层及壳层中的结构构造、矿物学与地球化学特征进行研究，揭示结核与结壳中Co、Ni的富集特征、赋存状态和富集机制，并探讨其Co、Ni富集的异同。主要获得以下认识：
1．水成型结核MID18和结壳MKD12水成型壳层主要矿物为水羟锰矿，相对富含Co、Fe，但Mn、Ni含量相对较低；Co、Ni主要富集于紧密生长的块状、柱状及叠层石状富水羟锰矿致密构造层中。水成-成岩型结核WD1101主要矿物为钡镁锰矿和水羟锰矿，二者呈圈层环带状的生长分布， Mn、Ni含量相对较高但Co、Fe含量较低，Co主要富集在水羟锰矿为主的水成型环带，Ni主要富集在钡镁锰矿为主的成岩型环带，部分Ni也富集在水成型环带。MKD12磷酸盐化壳层内主要矿物为水羟锰矿、碳氟磷灰石及少量钡镁锰矿，与上部水成型壳层相比，Mn、Ni含量较高而Co、Fe含量较低，因磷酸盐化作用，Co含量释放了23.6%，Ni含量富集了87.5%。
2．Co、Ni在所有类型样品中的赋存相态主要为锰氧化物相，主要赋存于水羟锰矿和钡镁锰矿两种锰相矿物内，而铁氢氧化物相和其他相态的对Co、Ni的富集作用较小。不同类型样品中，Co均倾向于富集在水羟锰矿中，而Ni则倾向于更多的富集在钡镁锰矿中。高度富集Co的点位矿物主要由非晶质和弱结晶的水羟锰矿组成，而高度富集Ni的点位矿物则由典型的钡镁锰矿构成，而六方纤铁矿、针铁矿等铁相矿物对Co和Ni没有明显的富集作用。
3．Co和Ni在不同类型的结核与结壳中的富集与微区矿物成分、环境氧化条件等密切相关。在富氧海水中形成的水成型结核与结壳中Co赋存在水羟锰矿的层状结构中，主要为氧化富集机制。而在海水-沉积物界面形成的水成-成岩型结核中，Co主要赋存在以水羟锰矿为主的水成型生长层中，而孔隙水中Co含量较低且Co难以进入成岩作用形成的钡镁锰矿中。Ni在水成型结核与结壳中主要通过同晶取代与晶格纳入作用赋存于水羟锰矿的层状结构。而Ni在水成-成岩型结核中主要通过晶格纳入的方式大量富集于钡镁锰矿的隧道结构内，其次也在水羟锰矿中适度富集。随着结核与结壳中水羟锰矿发生向钡镁锰矿的成岩转变，其Ni含量增高，而Co则含量降低，在此过程中，过渡性的10 Å层状锰相矿物或带有晶格缺陷的钡镁锰矿对Co和Ni的富集也产生重要影响。
4．富钴结壳后期的磷酸盐化事件中发生的还原性溶解和成岩重结晶作用对Co、Ni含量产生显著影响，而碳氟磷灰石浸入本身对Co、Ni含量影响不大。磷酸盐化作用造成水羟锰矿溶解和大量Co、Ni元素释放，而随后成岩重结晶形成的钡镁锰矿会重新富集海水中以及被释放的Ni，但Co难以进入新形成的钡镁锰矿结构，导致磷酸盐化壳层中最终的Co亏损而Ni富集的地球化学特征。