海底热液硫化物中金属、非金属和稀有气体同位素组成的关系及其地质意义

海底热液硫化物的同位素组成不仅可以示踪其来源,也记录了流体及其沉淀过程。本文分析了全球海底热液硫化物的金属(铅、铼、锇、铁、铜、锌)、非金属(硫)及其流体包裹体中的稀有气体同位素组成,探讨了硫化物中金属、非金属和稀有气体同位素组成之间的关系。结果表明:海底热液硫化物中的硫同位素组成与锇、铁同位素组成之间,铁同位素组成与铅和氦同位素组成之间,存在负相关性;其锇同位素组成与铁同位素组成之间,氙同位素组成与铅、锇同位素组成之间,则存在正相关性。在岩浆去气注入流体阶段形成的硫化物,具δ^(34)S_(VCDT)值较低(约0‰),^(3)He/^(4)He(>8 Ra)、^(40)Ar/^(36)Ar(>300)和^(129)Xe/^(132)Xe(>0.99)值较高的特点。在流体-岩石相互作用阶段,随着岩石中含铅矿物的不断溶解,即流体-岩石相互作用程度的增加,流体中沉淀的黄铁矿、黄铜矿和闪锌矿的铅质量分数增加,伴随^(206)Pb/^(204)Pb值轻微的减小。在流体-海水混合阶段,海水影响的加剧可使硫化物中的锇质量分数(约0×10^(-9))急剧降低,δ^(57)Fe值(<—1.6‰)、187 Os/188 Os值(>1)明显增大;随着流体-海水混合作用的增强,硫化物中黄铁矿的δ^(34)S_(VCDT)值将随着其流体包裹体中^(3)He/^(4)He、^(40)Ar/^(36)Ar、^(129)Xe/^(132)Xe值轻微降低而升高,而其^(3)He/^(4)He值随着其^(130)Xe/^(132)Xe值的降低而降低。以上表明,通过综合分析海底硫化物中金属、非金属和稀有气体的同位素组成和其质量分数,并讨论它们之间的关系,可以揭示岩浆去气、流体-岩石相互作用和流体-海水混合对海底热液循环的影响,进而了解硫化物沉淀过程中流体-岩石相互作用和流体-海水混合的程度。

海底多金属硫化物开发动态与前景分析

介绍了澳大利亚鹦鹉螺矿业公司和海王星矿业公司在西南太平洋区域对海底块状多金属硫化物(SMS)的商业勘探活动和开采计划等活动的最新进展,并从海底多金属硫化物的金属品质、开发的技术可行性与经济性、深海采矿的环境保护与法律政策等方面对海底多金属硫化物开发的前景作了分析。

澜沧“老厂型”银多金属块状硫化物矿床成因和成矿模式

论述了老厂矿床的大地构造环境、矿床地质地球化学特征、喷流岩特征和成矿温度，划分了矿化期和矿化阶段，认为老厂矿床应属澜沧裂谷（断拉谷）中海底火山喷流沉积型并迭加隐伏岩浆热液改造型矿床，建立了“三层楼”成矿模式。对今后找矿勘探工作具重要的理论指导意义。

北祁连白银矿田火山成因块状硫化物矿床成矿金属来源讨论

在总结国外近年来火山成因块状硫化物矿床有关成矿金属来源的研究进展的基础上 ,对白银矿田的矿石和赋矿流纹岩进行了铅同位素分析研究 ,发现白银矿田的成矿金属元素可能是岩浆流体和循环的热液流体混合的结果 ,岩浆流体主要提供 Cu,Zn,Fe等金属元素的来源 ,循环的热液流体则从陆壳物质和大洋沉积物中淋滤出

现代海底热液活动与块状硫化物矿床成因研究进展

现代海底热液活动的发现及对其分布特征和成矿机理的研究是近年来海洋地质学和矿床地质学的一大进展。对现代海底金属硫化物成矿作用的研究大大推动和促进了对古代块状硫化物矿床成因的认识。有关研究成果综合分析表明:(1)深部热液对流循环系统是块状硫化物成矿的核心,对流循环模式有简单的热液对流模式和双扩散对流模式。(2)块状硫化物矿床集中分布在大洋中张裂性活动板块边界,与大地构造活动紧密联系。(3)成矿流体与成矿物质均有多源性,在强调海水循环淋滤的同时,通过应用新的方法技术,岩浆来源物质(流体及成矿金属等)对一些块状硫化物矿床成矿的直接贡献得到初步确认。(4)在高温热液活动区及金属硫化物沉积中发现大量生命活动和生物群体,意义重大。

冲绳海槽Jade热液区海底块状硫化物的Os同位素组成

用碱熔法新测得Jade热液区 7件海底块状硫化物样品的锇含量及其同位素组成 ,1 87 Os/1 86Os比值在 2 2 0 5— 6 462之间 ,均值为 4 31 4,高于地幔端员 ,而低于海洋沉积物和海水端员 ,表明该区块状硫化物中锇是深部来源锇与海水和 /或沉积物混合的产物。结合该区块状硫化物样品的REE、硫和铅同位素组成特征 ,进一步揭示出海水、长英质火山岩、沉积物和深部地幔源是形成Jade区块状硫化物的物源。

Nautilus矿业公司在海底块状硫化物勘探中采用的取样技术与装备

海底块状硫化物(SMS)富含铜、锌、铅等金属,特别是富含贵金属金、银,引起了国际采矿业的浓厚兴趣。近年来,以澳大利亚Nautilus矿业公司为先驱的国际大型资源开发商和投资商已介入海底多金属硫化物的商业化开采。介绍了Nautilus公司在巴布亚新几内亚专属经济区针对海底块状硫化物矿床开展的一系列以商业开采为目的的勘探取样活动,详细介绍了勘探中所采用的基本方法与技术,并重点对其地质调查中所应用的拖网挖掘取样、ROV海底表面取样、大洋钻探船岩心取样和专门开发的ROV岩心钻探取样的装备、取样结果及作业效率进行了较为系娆全面地介绍。

海底热液多金属硫化物分布及控矿因素

基于最新公布的全球热液矿点数据讨论了海底热液多金属硫化物矿体形成的构造环境,探讨了深部岩浆活动、断裂构造以及沉积物盖层等控矿因素对洋中脊多金属硫化物矿体成矿的影响。研究结果表明:海底热液多金属硫化物矿点主要分布于离散型板块边界和汇聚型板块边界;深部岩浆活动和断裂构造是洋中脊热液多金属硫化物成矿最主要的控矿因素;快、慢扩张洋中脊环境深部岩浆活动和断裂构造的差异导致在海底形成了不同规模的多金属硫化物矿体。对认识海底热液多金属硫化物矿床分布与成矿规律、以及开展海底多金属硫化物资源勘查具有一定的指导意义。

北祁连山火山成因块状硫化物矿床的金属来源研究

研究了北祁连山造山带火山成因块状硫化物矿床（ＶＭＳ）类型、金属来源与容矿围岩、火山岩类型及其构造环境的关系。结果表明，容矿岩石和地壳性质是控制矿床类型和金属来源的主要因素。多金属黑矿型矿床主要赋存于硅铝质陆壳边缘裂陷带双峰火山岩系的酸性火山岩中，成矿元素源于深部长英质岩石，铜型矿床产于洋壳基性火山岩中，成矿元素源于深部镁铁质岩石。中寒武统双峰火山岩所赋存的多金属ＶＭＳ矿床多、规模大，是主要含矿岩系。

现代海底多金属硫化物矿床

海底多金属硫化物矿床是热液活动的产物 ,主要分布在东太平洋海隆、西太平洋构造活动带、西南太平洋以及大西洋中脊 ,其产出构造背景为洋中脊、弧后扩张中心及地幔热点处。该文系统地总结了现代海底多金属硫化物矿床产出的地质背景特点 ,对各地质环境中矿化的规律进行了对比 ,并对其形成机制等热点问题作了概述 ,详细介绍了矿床成因方面的新进展 ,着重阐述了海底多金属矿床的双扩散对流模式。

古代与现代海底黑矿型块状硫化物矿床矿石地球化学比较研究

选择西南太平洋冲绳海槽（ＯｋｉｎａｗａＴｒｏｕｇｈ）现代海底烟囱硫化物矿床、日本小坂矿山上向（Ｕｗａｍｕｋｉ）黑矿（第三纪）和中国西南呷村黑矿型矿床（三叠纪）进行了矿石地球化学比较研究。黑矿型矿床矿石吨位－品位模式与其他火山成因块状硫化物（ＶＭＳ）矿床类似，矿田（２０－５０ｋｍ２）矿石吨位与单个喷气－沉积型（Ｓｅｄｅｘ）矿床相当，金属总量４－６Ｍｔ，为矿田范围内热液流体搬运的最大金属量。与洋脊环境ＶＭＳ矿床相比，岛弧裂谷环境产出的黑矿型矿床相对富Ｐｂ、Ａｓ、Ｓｂ、Ａｇ、Ａｕ等，相对贫Ｃｕ、Ｆｅ、Ｓｅ等。不同时代的黑矿型矿床的矿石化学存在一定差异。矿床硫化物成分受岛弧张裂程度制约，与岛弧壳层物质及海相火山岩系密切相关，证实成矿物质来源于壳层火山岩系。古代与现代黑矿型矿床块状矿体内元素化学分带型式十分一致，揭示硫化物堆积过程高度类似。基于现代海底烟囱－硫化物生长过程实地观察和古代黑矿的具体剖析，建立了古代黑矿硫化物淀积新模式，强调硫化物堆积发生于已固结的结壳或烟囱及火山碎屑堆下部，表现为开放空间的充填、交代与动态迁移。

海底火山成因的块状硫化物矿床的成矿作用

块状硫化物矿床广义上包括火山喷流或火山成因块状硫化物矿床(Volcanogenic Massive Sulfide deposit,简称VMS型矿床)和沉积喷流矿床(Sedimentary-exhalation,即SEDEX矿床)。狭义上仅指VMS型矿床,其经济价值仅次于斑岩铜矿(Rose,1977),是一种重要的有色金属矿床类型。1VMS型矿床的分类VMS型矿床与深海玄武岩-流纹岩建造紧密相关,可以分为弱分异作用,完全分异作用和双峰式分异作用三个亚段。

海底热液多金属硫化物勘探开发与管理研究

文章综合分析了热液多金属硫化物勘探开发的技术可行性、经济可行性、环境和生物影响以及管理政策,并在此基础上,提出了建立我国国际海底资源开发的战略和对策建议。

现代海底多金属硫化物矿床控矿因素分析研究进展

近年来随着我国海洋矿产资源调查工作的进一步开展,陆续在西南印度洋中脊发现了“龙旂”、“断桥”热液区,但目前国内对于现代海底多金属硫化物矿床控矿因素研究相对比较薄弱。加强该方面的研究,有利于为现代海底新的热液区的寻找指明方向,通过对现代海底已经发现的典型多金属硫化物矿床进行控矿因素的分析,并结合前人研究成果,认为现代海底多金属硫化物矿床的形成,受岩浆作用、断裂构造、海底地形、水深、洋中脊扩张速率、地质盖层、围岩类型、渗透性等多个因素的共同控制,其中,以深部岩浆活动和断裂构造控制最为重要。相关研究结果可以为我国探查海洋矿产资源提供借鉴。

端盘截齿切削海底块状硫化物载荷特性

为了探求高海水围压条件下端盘截齿切削海底块状硫化物(SMS)的载荷特性,研究不同切向安装角、轴向倾斜角和二次旋转角对截齿载荷的影响。基于ABAQUS平台,采用用户定义子程序方法,编制考虑损伤软化和压力强化的块状硫化物矿体本构模型,利用自定义的本构模型建立单个单元的三轴压缩仿真实验对模型可行性进行论证。基于自定义本构模型模拟不同安装参数下端盘截齿旋转切削SMS矿体的动态过程。研究结果表明:围压和端盘截齿安装参数对截齿所受三向阻力和波动系数均有较大影响;随着围压增加,截齿所受到三向阻力增大,载荷波动减小;当圆周切向安装角为45°,轴向倾斜角为10°,二次旋转角为5°时,截齿载荷波动较小,单侧截割效率较高。本研究可为端盘截齿结构改良和安装参数选取提供参考依据。

现代海底热液块状硫化物矿床的资源潜力评价

现代海底热液活动及其资源效应是近30年来地球科学中的重要研究方向。调查研究表明,有200多个现代海底热液块状硫化物矿床分布于现代海底的各种构造环境中,其中以洋中脊和弧后环境居多,这些矿床中有40多个还具有较大的规模和储量,其中的10个在目前阶段是可以进行勘探和开采利用的。由于巨大的资源潜力,一些国际著名的矿业公司开始关注并投资于现代海底热液块状硫化物矿床的商业性勘探与开发,并希望在5年内获得商业性效益。而在我国,对于海底热液硫化物矿床的调查与研究才刚刚起步。在收集和整理世界各国调查研究资料的基础上,总结分析了现代海底热液硫化物矿床的产出特征、矿物和元素组成等,分析了海底热液硫化物矿床的资源潜力,并对我国的调查与勘探工作提出了展望。

海底大型多金属硫化物矿体内的流体过程

海底多金属硫化物矿体内热场和流场分布控制着多金属硫化物矿体的形成过程和成矿机制。在大洋钻探计划(ODP)和已有模拟实验研究的基础上,构建了一个具有三层结构的非均质海底多金属硫化物矿体模型,并利用地下热水系统体系模拟软件(Hydrothermal)模拟了不同渗透率情况下多金属硫化物矿体内部热场和流场的形态特征。模拟结果表明:(1)在均质海底硫化物矿体内随着瑞利数的增加,流体对流加强,运移速度加快,矿体温度降低;(2)多金属硫化物矿体的分层和介质的不均一性是控制矿体内的温度场结构、流体运移模式的重要因素,在很大程度上影响着矿体内部海水与热液流体的混合、矿物的沉淀/溶解等;(3)在大型多金属硫化物矿体区,热液流体的集中喷溢("黑烟囱")主要分布在矿体内部热源位置的上方,介质渗透率分布特征是影响烟囱区位置的重要因素。

海底多金属硫化物绞刀式集矿头抽吸特性研究

针对深海采矿独立式开采方案,建立了铰刀式集矿头抽吸流域模型,基于fluent平台对铰刀式集矿头抽吸多金属硫化物过程进行了数值模拟,分析了结构参数、外部环境参数及工作参数对于抽吸特性的影响。研究表明,管道入口形状对抽吸进程影响不大,管道入口偏移角度、颗粒粒径、抽吸流量及铰刀转速对抽吸进程有较大影响。建议使用腰圆形入口、偏移角度不超过30度、破碎后的粒径范围为10mm~30mm、抽吸流量取值范围为1061m^(3)/h~1237m^(3)/h、铰刀转速取值范围为20r/min~40r/min。研究为铰刀式集矿头结构和工况设计提供了理论依据。