中印度洋Edmond热液区黄铁矿中银的赋存状态和富集机制研究:来自矿物学的证据

随着对海底热液多金属硫化物矿床的研究越来越深入,贵金属金(Au)和银(Ag)的赋存形式和沉淀机制被科学家广泛关注。相比于Au,前人对大洋中脊热液区中Ag的产出状态和富集机制研究相对较少。中印度洋Edmond热液区Ag平均含量为47×10^(-6),明显高于洋中脊环境产出的多金属硫化物中的平均Ag含量(2.78×10^(-6))。通过光学显微镜和扫描电镜对Edmond热液区硫化物样品进行了详细的观察,确定了该热液区矿物组合、分期以及自然银的赋存形式,并初步探讨了自然银的沉淀机制。Edmond热液区硫化物主要为闪锌矿,其次是黄铁矿、黄铜矿和白铁矿,此外还观察到针钠铁矾、重晶石、硬石膏以及自然银等矿物。根据矿物结构和共生组合,Edmond热液区硫化物成矿过程大致可以分为3个阶段:阶段Ⅰ的主要矿物组合为一期黄铁矿(Py1)、重晶石、硬石膏等;阶段Ⅱ主要矿物为白铁矿;阶段Ⅲ则有二期黄铁矿(Py2)、黄铜矿、粗粒闪锌矿、等轴古巴矿等矿物结晶。自然银主要以细小颗粒的形式存在于Py1的边缘或者内部包体之中。Ag在Edmond热液区的主要迁移形式为AgCl_(2)^(-),高温热液与海水混合作用导致的温度和Cl^(-)浓度降低以及pH值的升高是导致自然银沉淀的主要影响因素。

中印度洋海岭Edmond热液区块状硫化物中自然金的发现及其意义

位于中印度洋中速扩张洋脊的Edmond热液区块状硫化物矿石样品主要分为以黄铁矿-黄铜矿为主的富Fe块状硫化物、热水沉积成因的富含硅质块状矿石和以硬石膏为主的硫酸盐矿石等3种不同类型。通过扫描电镜观察和X射线光电子能谱分析,在硫酸盐矿石和富Fe块状硫化物中首次发现了自然金,最大粒径可达20μm左右,主要呈不规则粒状或板状与硬石膏、闪锌矿等硫化物颗粒紧密共生,少量以次显微金形式沉淀在自形黄铁矿晶体表面。电子探针分析结果显示,晚期形成于中低温条件下的贫Fe闪锌矿中Au富集程度普遍较高(平均含量约为6700×10-6);Ag主要以类质同象形式赋存于与闪锌矿、黄铜矿伴生的硫盐矿物中(5.0%～6.7%Ag),这表明贵金属元素的富集成矿作用与海底热液活动晚期的中低温成矿阶段有关。推断Au在该研究区以高温、酸性和氯度较高为特征的热液流体中主要呈AuCl2-或AuHS0形式迁移。而海水与热液流体混合、喷口流体发生相分离以及传导冷却作用,被认为是导致Au有效沉淀的重要控制因素。

中印度洋脊Edmond热液区黄铁矿的标型特征及其对海底成矿作用环境的指示

对中印度洋脊Edmond热液区的丘顶和丘坡进行电视抓斗取样,获得了大量的金属硫化物等热液作用产物样品。在进行细致的矿相学分析基础上,对硫化物中黄铁矿的标型特征及其演化进行了详细研究。结果表明,Edmond热液区的黄铁矿可分3种类型,其形态标型和成分标型分别具有以下特征:Ⅰ型:呈自形立方体状,S/Fe原子数比接近于2.00,微量元素具有高Cu,低Zn、As、Pb、Ni和Ag的特点,Cu/Zn值高,平均可达4.26;Ⅱ型:呈半自形立方体状,S/Fe原子数比平均2.03,具有高Zn、Co、低Cu的特点,Cu/Zn值(平均0.04)低;Ⅲ型:主要呈胶状、莓球状,S/Fe原子数比平均2.04,具有Ag、Pb、Zn、As元素富集的特点,Cu/Zn值介于前两者之间(平均1.09)。根据硫化物中矿物共生组合关系,认为这3类黄铁矿分别对应高温、中高温和低温成矿作用,黄铁矿的形态和成分能很好地指示热液区的成矿环境和成矿条件的演变。

中印度洋海盆多金属结核地质特征

利用"大洋一号"2007年在中印度洋海盆采集的多金属结核和沉积物样品,采用X射线衍射、穆斯堡尔谱、X荧光分析、ICPMS等方法,对样品进行了矿物学和化学成分分析,并与东太平洋海盆我国开辟区多金属结核进行了对比。印度洋结核区海底沉积为含黏土硅质软泥,结核呈菜花状、碎屑状、杨梅状和连生体4种类型产出,大小为0～6cm,平均丰度4.213kg/m2,矿物有钙锰矿、水羟锰矿、水钠锰矿、针铁矿,其次为钙十字沸石、石英等,平均品位(Cu+Co+Ni)2.39%,菜花状结核富Mn、Ni、Cu(Mn/Fe=5.09～6.33),连生体状结核富Fe、Co(Mn/Fe=1.03～1.36),结核的页岩标准化稀土元素配分模式基本一致,表现为轻稀土富集、正Ce异常,但连生体状结核稀土总量和Ce的异常远远高于菜花状结核。中印度洋海盆结核与东太平洋海盆结核具有类似的矿物组成和稀土配分模式,可能具有类似的成因模式,但前者的平均丰度和品位均低于后者。

中印度洋脊Edmond区热液硫化物的形成——来自铅和硫同位素的约束

位于中印度洋脊23°52'S的Edmond热液区发现于2000年,属于典型的以玄武岩为宿主的活动热液区。首次测得了Edmond热液区9件硫化物的铅同位素和6件样品的硫同位素组成,结果表明:硫化物矿石的206Pb/204Pb为17.879～17.970,207Pb/204Pb为15.433～15.550,208Pb/204Pb为37.743～38.130。Pb-Pb图解表明,Edmond热液区硫化物的铅同位素数据与中印度洋脊玄武岩的铅同位素组成较一致,与印度洋沉积物和锰结壳相比具较低放射性成因铅的特征,说明硫化物中的铅主要来源于地幔(玄武岩),海水的贡献微弱。硫化物的δ34S为5.7‰～7.2‰,明显高于玄武岩的硫同位素组成(δ34S≈0‰),认为Edmond热液区硫化物中的硫除地幔的贡献外,海水中硫酸盐还原作用产生的硫的贡献可能超过30%。中印度洋脊Edmond热液区存在非常活跃的浅循环系统,可能是造成硫化物中硫同位素组成偏重的主要原因。

赤道中印度洋上层环流结构与季节变化特征分析

本文通过分析RAMA印度洋观测浮标系统锚系ADCP实测资料,对赤道中印度洋上层海流季节变化进行了研究。研究结果表明,0°,80.5°E纬向流垂向剖面呈现上150m层一致的东向流,而经向流在100m以浅呈现表层向北次表层向南的翻转流结构。赤道中印度洋上层纬向流季节信号被半年周期的东向射流Wyrtki Jets(WJs)所控制。WJs发生于季风方向转换的季节,4—5月份较弱,10—11月份较强。赤道中印度洋上层经向流年周期信号显著。北半球夏季与冬季分别出现风应力旋度驱动的Sverdrup南向流与北向流。本文结论为赤道中印度洋上层环流季节变化特征的研究提供了观测角度的支持。

中印度洋脊Edmond热液区硫化物的He、Ar同位素组成

<正>1样品与方法 Edmond热液区位于中印度洋脊S3洋脊段北部,为一远轴活动热液区,经纬度为23°52.68′S,69°35.80′E。该热液区坐落于裂谷东侧上的一处正地形之上,水深3 290~3 320 m,离中央裂谷轴部约6 km。研究样品采自Edmond热液区共11件块状硫化物,样品信息详见王叶剑等(2011)。

中印度洋海盆富稀土沉积地球化学特征及富集机制研究

本文对中印度洋海盆深海富稀土沉积区两根柱样GC02和GC06开展了沉积物涂片观察,X-射线衍射分析,主量、微量和稀土元素分析,以及单矿物原位微区地球化学分析等,探讨了其地球化学特征、物质来源及稀土元素(REY)的富集机制。结果表明,GC02柱状沉积物类型为钙质黏土和沸石黏土,GC06柱状沉积物类型为钙质黏土、含沸石黏土和沸石黏土。稀土元素主要在含沸石黏土和沸石黏土中富集。北美页岩标准化(NASC)配分模式指示沉积物的REY主要来源于海水,矿物学和地球化学等特征表明该地区沉积物陆源组分可能主要源于澳大利亚的风尘物质。元素相关性和CaO/P_(2)O_(5)比值等指示了深海富稀土沉积中REY的主要赋存矿物为生物磷灰石(鱼牙/骨等),其次为铁锰微结核。本文总结和探讨了深海富稀土沉积的形成机制,完善了深海富稀土沉积形成过程的概念模型。

中印度洋海盆南部中新世以来碳酸盐补偿深度的演变:来自微体化石组合和元素地球化学的证据

通过对中印度洋海盆GC18孔沉积物元素地球化学特征和微体化石组合进行分析,恢复了该区域碳酸盐补偿深度(Carbonate Compensation Depth,CCD)的演变及环境演化历史.结果表明,GC18孔从上到下可分为五段.第Ⅰ段(0~30 cm)CaO含量和总无机碳(Total Inorganic Carbon,TIC)从表层向下呈显著下降趋势,SiO2呈显著上升趋势,微体化石主要是有孔虫碎屑,还含有少量钙质超微化石Calcidiscus leptoporus(弱脐钙盘藻)和Ceratolithus cristatus(具冠毛角石藻),沉积时代为第四纪.第Ⅲ段(150~280 cm)CaO和TIC含量少于第Ⅰ段,两者从上到下经历了上升-稳定-下降的过程,SiO2变化趋势相反,含钙质超微化石,主要为Discoaster deflandrei(德佛兰盘星石藻),沉积时代为中中新世晚期或更早.第Ⅴ段(300~415 cm)沉积物组分波动相对较大,CaO和TIC平均含量达到最高,SiO2含量较低,钙质超微化石非常丰富,以Umbilicosphaera Jafari(贾法脐球藻),Umbilicosphaera rotula(轮形脐球藻)和Discoaster deflandrei为主,沉积时代为中中新世-早中新世.第Ⅱ段(30~150 cm)和第Ⅳ段(280~300 cm)相似,均呈现低CaO和高SiO2特征且相对稳定,TIC含量很低,未发现微体化石,主要是深海黏土.第Ⅰ,Ⅲ和Ⅴ段CaO含量较高,钙质超微化石均有保存,反映当时沉积均处于CCD以上.第Ⅱ,Ⅳ段CaO含量低,SiO2含量高,钙质超微化石没有保存,反映当时沉积处于CCD以下.从第Ⅴ段到第Ⅱ段(中中新世-晚中新世),CCD整体逐渐变浅,这与全球CCD在此期间的变化特征一致.中印度洋海盆CCD自中新世以来经历了深-浅-深-浅-深的变化历史.

中印度洋海盆表层沉积物稀土元素分布特征及富集规律

对中印度洋海盆14个站位的表层沉积物进行了稀土元素(REE+Y,简称REY)分布特征和富集规律研究。结果表明,样品中REY主要富集于沸石黏土和远洋黏土中(稀土元素总量最高为1239×10^(−6)),且明显富集钇(Y)等重稀土元素(Y富集系数高达14.1,重稀土元素和Y富集系数最高为11.6);富稀土沉积物呈明显Ce亏损,发育在受南极底层流影响的氧化环境中;鱼牙骨等生物磷灰石是深海稀土富集的重要富集矿物或宿主矿物。样品地球化学特征表明,深海富稀土沉积是有别于已知陆地稀土矿床的一种新类型。研究区沉积物中REY的富集与构造位置(距洋中脊距离)、氧化还原条件、发育水深和沉积物类型等密切相关。初步推测距离东南印度洋中脊450~1200 km范围内、水深超过碳酸盐补偿深度(CCD)的沸石黏土发育区是最具资源潜力的区域;推测在中印度洋海盆北部可能埋藏有一个向北部延伸的富稀土沉积层,其埋藏深度随着远离洋中脊而逐渐加大,富集层厚度可能与暴露在初始富集区域的时间密切相关。

中印度洋海盆沉积岩心中稀土元素的成岩再活化作用

中印度洋海盆沉积岩心中稀土元素的成岩再活化作用ＪＮＰａｔａｎ等稀土元素（ＲＥＥ）是了解沉积物和沉积岩沉积环境的有效示踪剂。中印度洋海盆（ＣＩＢ）的硅质软泥稀土元素丰度通常比钙质软泥高，但是比红粘土低，并且显示出正的Ｃｅ／Ｃｅ异常。Ｔｌｉｇ和Ｓｔｅｉ...

中印度洋锰结核形态和成分之间的关系

前言按形态对深海锰结核分类,主要困难在于其种类繁多。任意地区普通锰结核形态的特征却很难在另一个地区发现。然而,描述性分类对于了解个别沉积区结核的特征,尤其是对于勘探具有很大用处。印度洋至少有十几个结核的形态类型。每个类型都有单个或多个成分和形状不同的核心(Mallik,1980)。Mukhopadhyay(1987)在研究了中印度洋盆地的结核后指出,他所研究的所有站位的结核形状各不相同。Calvert等(1984)

洋中脊弯折带的构造-岩浆耦合作用:西北印度洋中脊火山锥及断层分布的约束

洋中脊作为全球火山活动最活跃的区域之一,岩浆以裂隙式喷发为主,同时也存在中心式喷发火山锥。本文基于西北印度洋中脊大洋24航次的船载多波束地形数据,选择具有特殊空间位置和构造属性的北部弯折带作为研究靶区,应用定量地貌学方法分析火山锥形态特征与空间分布,探索区域火山作用与构造活动的耦合关系。结果表明,火山锥沿洋脊纵向上的分布主要受控于岩浆供应量,但段内其横向上的分布不仅与岩浆供应量有关,还决定于火山锥岩浆通道的形成。火山锥的分布与断层分布密切相关,断层分布密集,易于火山锥通道的形成。弯折带的洋脊段除了受扩张力外,还受到北东方向的应力作用,使弯折带南翼发育有更密集的断层,更高的火山锥密度。该应力效应的产生与非洲板块的北东向推移、印度板块的逆时针旋转以及弯折带效应本身有关。火山锥形态特征与空间分布,对于理解洋中脊区域构造演化以及火山活动过程具有重要价值。

中缅印度洋新通道的地缘经济合作障碍及其协作机制

中缅印度洋新通道是推进中缅地缘经济合作和“一带一路”建设的重要载体,解析中缅印度洋新通道的地缘经济合作障碍及其协作机制,将为提升中缅印度洋新通道的地缘经济效应和加强中缅地缘经济合作提供重要的科技支撑。中缅印度洋新通道的地缘经济合作障碍不仅有地理环境的阻碍,更有中缅经济发展差异、复杂武装冲突干扰、大国干预掣肘和多元利益主体博弈的地缘风险的束缚。中缅印度洋新通道的地缘经济合作并不是一种区域控制战略工具,而是打造一条交通物流、供应链、产业链、价值链深度关联的国际贸易走廊。为了推进中缅印度洋新通道的地缘经济合作,中缅印度洋新通道建设应构建多层次的地缘经济合作协作机制。在国家层面,应通过推动中缅印度洋新通道与“一带一路”倡议的融合、强化中缅政策沟通机制对接、制定中缅印度洋新通道长远发展战略规划来加强中缅发展战略对接。在通道层面,应通过推动内外部基础设施联动、强化跨境地缘经济要素流动和产业协作、深化面向缅甸及印度洋地区的经贸合作来升级中缅印度洋新通道地缘经济效应。在利益主体层面,应通过强化多方利益对接、统筹中缅口岸协调对接机制、创建立体化新通道风险防范机制来构建多元利益主体参与的协商机制。

西南印度洋中脊东段MORB微量元素地球化学及其对地幔源区组成的指示

西南印度洋中脊东段(E-SWIR)处于61°~70°E区域,具有相对匮乏的熔体供给。该区产出的大多数洋中脊玄武岩(MORB)具有富集不相容元素以及大离子亲石元素等特征,属典型E-MORB。基于玄武岩样品的微量元素地球化学资料,通过La/Sm、Zr/Nb和Lu/Tb等分析表明E-SWIR地幔具有明显的不均一性,这种不均一性可能与地幔中辉石岩含量的沿轴变化有关。利用稀土元素Ce、Sm、Lu和Yb含量结合部分熔融计算模拟结果,进一步阐明地幔源区中石榴石的作用与影响,并且认为其可能是以含金红石榴辉岩的形式赋存于地幔之中。对E-SWIR地幔源区榴辉岩性质和赋存形式的识别是探讨EMORB成因、地幔不均一性与洋中脊构造演化等科学问题的关键。

西南印度洋中脊53°E百神海山表层沉积物物源特征及其对热液活动的指示

超慢速扩张洋中脊具有形成大型海底多金属硫化物堆积体的潜力,其中拆离断层控制的热液区常具规模大、富Cu、Au等特征。百神海山位于超慢速扩张西南印度洋脊Gallieni转换断层内角处,发育拆离断层构造,具有产出热液活动的有利构造条件,但一直未确认该区域是否存在热液活动。本研究对该区4站表层沉积物开展了主微量、稀土元素和微区地球化学分析,结果显示研究区沉积物中含丰富的超基性岩碎屑,并可能有玄武岩角砾的影响。沉积物中的有孔虫壳体富集Fe、Mn等热液元素,表明研究区受到热液组分的影响。根据富集特征的空间分布,可以推断热液活动喷口的位置靠近研究区的A3站位。这一综合分析深化了对该海山沉积物物源的认识,同时为超慢速洋中脊热液识别或找矿提供了有力线索。

缅甸地缘环境变化与中缅印度洋新通道建设研究

缅甸是中国重要的周边邻国,是推进“一带一路”倡议以及实现国内国际双循环的重要节点国家。在新冠疫情导致中缅边境封控之下,中缅印度洋新通道建设依旧突飞猛进。然而这种态势并没有获得应有的重视,国家和云南省政府层面依然将中缅经济走廊建设作为首选。这显然是对缅甸自2000年以来的国别地缘环境变化理解不足。文章借助国别地缘环境分析框架和研究路径,通过阐述缅甸基本国情、主要关系与矛盾,揭示在内外因素跨尺度、多领域、多元地缘体互动等共同作用下缅甸地缘环境的演变,即2000—2010年外压内稳和2011—2021年外斗内乱。缅甸整体地缘环境变化为中缅印度洋新通道建设提供了绝佳的机遇。从地缘环境视角论证了中缅印度洋新通道建设的必要性、可行性及其战略定位。文章不仅深化了对中缅印度洋新通道的新认识,且为大力推进中缅印度洋新通道建设提供了科学依据。

基于SWOT的中缅印度洋通道瑞丽与孟定清水河对比研究

瑞丽出境的中缅“人字形”经济走廊(简称“人字形”走廊)与孟定清水河出境的中缅印度洋新通道(简称“新通道”)建设与发展上的极大反差引起学界广泛关注。鉴于此,搭建SWOT的国际通道分析理论与框架,对“人字形”走廊与新通道的差异部分(即瑞丽—腊戌与孟定清水河—腊戌)进行SWOT要素阐述和关键影响因素的对比分析,以揭示二者的比较优势与不同时期侧重选择的地理逻辑。研究表明:1)不同时空序列下中缅印度洋通道建设的关键影响因素存在显著差别。历史域上的关键影响因素有明显的“地理决定论意味”,以地形、高程、河流、地质等为代表的自然地理环境与特征深刻影响着早期的中缅通道建设;现实域层面的关键影响因素多为“人类主观能动性的发挥程度和科技进步是否促生通道建设“时空压缩”,即主观能动性和科技进步等能否缩短通道的建设里程和关键路段建设工期、是否能提升与城市群关联度和完善运输网络体系等;未来域的关键影响因素则是关注通道的“成长”、国家话语支持和战略定位以及服务国家的长效机制等方面,最直接的便是国家对通道的定位、赋能及话语政策支持等。2)瑞丽与孟定清水河作为中缅印度洋通道的中方出境口岸,其选址在不同时期侧重不同地理考量,受到各自S、W、O、T主导要素的裹挟影响与约束。瑞丽(“人字形”走廊)为抗争战略调整型,孟定清水河(新通道)为抗争战略进取型。3)总体上孟定清水河至腊戌一线(新通道)相较瑞丽至腊戌一线(“人字形”走廊)的优势和潜力较为明显,阻碍和困难相对较小,佐证了“优势在孟”的新通道方案。“人字形”走廊与新通道具有明显的互补性特征,传递出双“Y”轴通道设想的科学性与可行性。

西南印度洋中脊热液区岩石声学特性

西南印度洋中脊(Southwest Indian Ridge,SWIR)热液区具有潜在发育的大规模硫化物矿床,当前正在开展SWIR硫化物矿产资源评价。测量分析硫化物和不同围岩的声速等物性特征是硫化物近底地震勘探资料处理和解释的基础。该文对西南印度洋中脊热液区的硫化物和围岩等样品进行了系统的物性测量,结合岩石物性(包括密度、孔隙度、P波速度)与矿物组成,深入分析了西南印度洋中脊热液区岩石声速变化特性及其影响因素。结果表明,SWIR热液区围岩的P波速度受到岩石骨架矿物、孔隙和围压的影响。由于岩石孔隙度总体偏小,对P波速度的影响并不显著,但围压的增加使岩石微裂缝和孔隙逐渐闭合,P波速度呈非线性指数变化。蚀变作用导致了矿物成分改变,是影响围岩声速的最关键因素。单一物性参数测量结果可能存在多解性,联合波速、密度、磁性和电性等多物性参数测量有利于岩性区分。该研究成果有助于识别硫化物和围岩,为我国西南印度洋合同区多金属硫化物地震勘探工作提供重要支撑。