慢速扩张卡尔斯伯格脊远轴热液成矿作用的发现和意义

慢速扩张洋中脊是海底多金属硫化物勘查的重要地区,然而目前对离轴的大洋核杂岩(OCC)热液成矿作用的调查及认识非常有限。本文对卡尔斯伯格脊2.54°N附近一处离轴20 km处OCC采集的样品进行了详细的矿物学和元素地球化学研究。结果表明,蚀变玄武岩和石英角砾岩的矿物共生组合以及化学特征指示了高温热液蚀变与矿化过程,以及低温海底风化过程。从热液蚀变至矿化阶段,绿泥石化和黄铁矿化逐渐增强,部分亲石(Ca、Sr)、亲铜(Zn)和稀土元素迁出,Cu逐渐迁入。通过典型矿床黄铁矿对比分析发现,研究区蚀变玄武岩和石英角砾岩中的黄铁矿总体具有高Ni、Co和Se含量,以及高Ni/As值的特征,反映了高温和强还原的成矿流体性质,并受到深部超镁铁质围岩的影响。相比蚀变玄武岩中黄铁矿(PyⅠ),石英角砾岩黄铁矿(PyⅡ)更富集Co和Se,反映流体温度升高的趋势。此外,受到热液流体与海水混合作用等过程影响,在成矿后期Ag进一步在蚀变玄武岩黄铁矿中富集。本次研究证实了在远离脊轴的OCC区域,拆离断层的构造作用有利于深部热液矿化线索抬升至海床面,为慢速扩张洋中脊的硫化物资源分布规律与热液成矿机理等研究提供了新视角。

西北印度洋天休热液区热液成因矿物特征与分布及其指示意义

海底沉积物中的热液成因矿物主要来自热液区热液产物堆积体的失稳垮塌搬运迁移和热液羽流自生矿物颗粒的沉降。热液成因矿物的类型和空间分布特征对于了解热液活动区的位置与范围具有重要的指示作用。天休热液区(3°41′N、63°50′E)位于卡尔斯伯格脊超镁铁岩系中,本文对采自该热液区及其周边的共4站表层沉积物样品进行研究,分析热液成因矿物的组成、丰度和粒度的空间变化情况。研究表明,在热液喷口近端(0~0.22 km)同时分布有垮塌迁移及热液羽流沉降来源的热液成因矿物,其中垮塌来源的矿物呈砾—粗砂级,以古巴矿等金属硫化物矿物及铁氧化物为主;羽流沉降来源的矿物呈砂—泥级,以Cu-Zn-Fe硫化物矿物(等轴古巴矿、古巴矿、闪锌矿和磁黄铁矿等)为主。在远喷口端(1.84~6.05 km)主要分布有羽流沉降来源的热液成因矿物,以砂—泥级的金属氧化物和氢氧化物为主。热液成因矿物的类型、粒度、丰度在空间上呈现出的规律性分布特征可以示踪未知的活动和非活动热液区的位置,并作为多金属硫化物资源的找矿标志。

东太平洋海隆海底热液蠕虫管道矿化特征及其成因

热液管状蠕虫生物矿化现象在海底热液喷口区发育广泛,但蠕虫管道矿化和风化氧化过程及其控制因素知之甚少.对采自东太平洋海隆热液蠕虫矿化管道样品开展了高分辨率矿物学和元素分布研究.结果表明,样品具有以胶状黄铁矿为主的多圈层矿化结构,分为快速(F型)和慢速矿化(S型)两种类型.相比“S型”样品,“F型”的管壁更厚,同心层的数量少、间隙小、厚度均一.这主要受矿物沉淀速率的影响,即矿物的快速沉淀加快了蠕虫管道生长和矿化.此外,“F型”样品外壁分布的草莓状黄铁矿,表明纳-微米晶硫化物矿物的定向生长是形成胶状黄铁矿带的重要中间途径.而“S型”管壁从内到外具有氧化程度逐渐增加、胶状黄铁矿逐渐减薄的显著特征,指示样品同时受到了后期低温、富Fe-Si热液流体和低温海水风化氧化作用的影响.本项研究为理解现代海底热液系统的管状蠕虫矿化机制提供了新见解.

全球现代海底块状硫化物战略性金属富集机理及资源前景初探

海底块状硫化物(SMS)蕴藏有丰富的Cu、Cd、Au、Fe、Ag、Co等战略性金属,是未来可供人类开发利用的战略资源.本文搜集了全球3946组SMS化学成分数据,根据构造环境可将其分成4类(快速、中速、慢速、超慢速扩张)洋中脊型和2类(弧后扩张中心和弧火山)岛弧型SMS矿床.利用多元统计方法分析了SMS战略性金属的分布特征和主控因素,探讨了其资源前景.结果表明:洋中脊型SMS矿床富集Cu+Fe+Co±Mo,而岛弧型普遍富集Zn+Pb+Cd+Sb+Ag±Au等关键元素.分析表明,成矿温度、成矿物质来源、酸碱度和氧化还原条件是战略性金属富集的主要影响因素,其中流体温度主要受水深条件控制,成矿物质来源主要受控于构造地质环境,酸碱度和氧化还原性主要受控于围岩类型.Cu+Au+Fe+Co在水深超过约2650 m的慢速‒超慢速扩张脊非转换不连续带和拆离断层带等区域具较好的勘查前景;而Cu+Au+Cd+Ag在水深约1080~2160 m的弧后扩张中心区域具较好的勘查前景.