我国海底热水矿床研究回顾与展望

简要回顾了海底热水矿床的研究简史,根据我国的国情,将海底热水矿床从研究到开采划分为5个阶段。根据全球同类矿产资源勘探开采形势,结合我国的特点,建议尽早将工作重点从勘探期转移到圈矿阶段,寻找资源量大,开采成本低,回报率高的海底热水矿床,并向国际海底管理局申报,同时建议积极研发海底热水矿床的圈矿与开采技术。

海底热水活动与海相富有机质层形成的关系——以华北新元古界青白口系下马岭组为例

对华北新元古界青白口系下马岭组富有机质层段的常量元素、微量元素和有机质含量进行了系统分析,其基本特征是富有机质沉积层段的SiO_2含量明显高于泥质岩中的含量,SiO_2含量与TOC成正相关系,与TiO_2含量成反比,Si/(Si+AI+Fe)比值与TOC成正相关关系;与海底热水流体活动有关的P、Cu、Zn、Co、Ni、V等元素含量明显富集,Ba/Sr比值远远大于1,且与TOC之间成正相关关系。在下马岭组剖面上,从Qb_1X^3向上纹层一薄层状硅质岩夹层增多,有机质含量也开始急剧增高。地质地球化学特征表明,在下马岭组富有机质沉积层段形成时,盆地拉张沉降作用强烈,海底热水活动与之紧密相伴,而且海底热水流体活动是导致该富有机质沉积层段形成的主要原因。

现代海底热水活动的系统性研究及其科学意义

现代海底热水活动是当前地球系统科学研究的一个重要组成部分,它是研究海底地质作用体系中的一个关键环节。海底的构造作用、岩浆活动等因素制约了热水循环的发育和活动规律,而热水活动又直接或间接地产生了一些地质效应,如海底的热水喷流成岩成矿效应,此外它还与海底的热能输导与转化、海洋化学组分特征、海洋生命和生命起源等现象有着密切的成因联系。开展现代海底热水活动的系统性研究,应注重将热水循环的内部动力学机制和热水活动所引发的外部环境效应相结合,为此我们把它初步展开为:热水循环的空间组构研究、热量输导作用研究、热水流体的化学成分研究、热水活动与极端生命的关系研究以及热水活动的生命周期研究等5个方面,分别解析其内部特征以及引发的环境效应。最后初步探讨了开展海底热水活动的系统性研究的科学意义。

北冰洋中脊海底热水活动研究及展望

海底热水活动是当前海洋地质研究的热点,北极是全球变化研究的理想地区,发生在北极地区的海底热水活动不仅对大洋矿产资源研究有着现实意义,而且对全球变化研究也有重要意义。在介绍北冰洋中脊的地质背景和北冰洋Gakkel海岭的海底热水活动特征的基础上,从地球物理、海洋矿产、海洋化学、海洋热结构、海洋生物研究等角度提出了一些研究展望,认为北极地区热水活动的发现和研究必将提升对海底热水活动研究的认识,而且对北冰洋乃至全球的热结构、气候变化以及极端环境下的生命活动的研究起到重要作用。

海底热水矿床勘探开发战略

海底热水矿床是近年来颇为引人注目的海底矿产资源。其中作为目前研究重点的是热水流化物矿床,由于产出构造背景不同,既有与黑矿相类似的,也有与塞浦路斯型块状硫化物相类似的海底热水硫化物矿床,其成分主要有铜、

现代海底热水对流核模式及其油气意义

本文简要介绍了海底热水成矿作用的基本概念,重点探讨了现代海底热水成矿作用最新流行的几种成因模式及其油气意义,从理论与实践的结合上较详细地阐述了对流核和地震泵成矿模式的地质环境、成矿物质来源与过程、流体性质及其演化,指出现代海底热水成矿作用中有两点是重要的,即岩浆与海水发生的水岩作用及含矿热水和海水的混合作用。在此基础上深入分析了海底热水金属矿床与油气矿藏独特共生的现象,并对海底热水系统内富CO2-烃类流体的形成、演化及CO2-烃类-金属相互作用问题做了一些讨论,旨在引起人们对现代海底热水成矿作用及其油气勘探研究工作的重视。

与火山岩容矿有关的海底热水沉积矿床硫同位素地球化学证据

对国内与火山岩容矿有关的海底热水沉积矿床新疆阿巴宫、铁-铅锌矿、甘肃桦树沟铁-铜矿床、新疆阿舍勒铜锌矿、新疆阿尔泰可可塔勒铅锌矿等矿床硫化物进行硫同位素测定,这些矿床硫化物和硫酸盐的硫同位素组成分别为-4.3‰~1‰(阿巴宫)、+8.1‰^+33.4‰(桦树沟)、-3.3‰^+8.2‰(阿舍勒矿床硫化物)、-20.6‰~5.1‰(阿尔泰可可塔勒)。硫化物的硫同位素变化范围较小,硫同位素可以达到平衡,也可以没有达到平衡,获得的δ34SΣS值有+18‰~29‰之间,δ34SΣS值高;表明与火山岩控矿有关的海底热水沉积矿床热液中硫的来源,不是直接来源岩浆去气的硫,而是岩浆去气硫与海水硫酸盐硫混合而成的硫。

海底热水流体对海相碳酸盐岩有机质丰度影响初探:以华北北部中、上元古界为例

通过对华北北部中、上元古界海相碳酸盐岩有机质丰度与海底热水流体富集元素P,Cu,Zn,Ni和Ba等元素含量及其组合的相关性的探讨,结果表明,热水流体富集元素明显在相关层段不仅与TOC呈正相关关系,而且还和海底热水流体输入的SiO_2含量呈明显的正相关关系;相应层段海底热水流体输入的SiO_2含量也与TOC呈明显的正相关关系.部分高于庄组、雾迷山组、铁岭组以及绝大部分下马岭组有薄层状硅质岩出现,随之TOC和与热水流体活动有关的微量元素也逐渐增大,暗示部分层位碳酸盐岩中有机质的富集与海底热水流体活动有关.另外,Al/(Al+Fe+Mn)值常常随着海底热水流体活动对沉积物形成的贡献的增大,比值随之减小,而Fe/Ti比值的变化正好相反.

日本实现全球首次海底矿物开采含锌铅金铜等

据外媒报道，日本经济产业省与“石油天然气和金属矿物资源机构”（JOGMEC）9月26日宣布，已实现全球首次成功利用船只大量开采海底矿物资源。据报道，在日本冲绳县近海，接连发现存在从海底与热水一同喷出的金属堆积而成的“海底热水矿床”。据了解，海底热水矿床含有锌、铅、金、铜等资源。相关人员今年8月中旬至9月下旬成功实施了试验，利用投入冲绳近海的开采机粉碎海底约1600米的矿床，然后用水泵将其与海水一同抽取上来。据介绍，分析显示此次开采的矿床中存在相当于日本一年用量的锌。

巨大热水水花区

巨大热水水花区由日本东京大学木下肇教授任委员长的海域能源与物资通量国际共同研究会，调查了海底不断迅速扩大的南美洲海湾的东太平洋海膨胀，发现了由于海底热水活动出现的被称为＂热水水花区＂的异常水域，而且这一带海域的７０％已被这一＂热水水花区＂所覆盖。堪称...

贵州瓮安生物群和磷矿形成的沉积地球化学研究

运用沉积学和元素地球化学的理论和方法 ,通过对瓮福磷矿陡山沱组地层古地理背景与沉积环境分析 ,进一步揭示沉积记录中热水作用的客观存在性。研究认为 ,上震旦统陡山沱组“瓮安生物群”繁盛及磷块岩富集与海底热水喷流活动存在联系 ,热水活动在海洋生物的繁盛和海洋磷的运移过程中可能扮演了一个极其重要的角色 ,在缺氧带和亚氧化带的大量细菌对磷的分解和有影响力的铁 硫酸盐的循环作用下 ,富集的磷在海底上升洋流作用下 ,运移到氧化还原界面上富集成矿。

塔里木下寒武统富有机质沉积层段地球化学特征及意义

塔里木盆地寒武系下统玉尔吐斯组底部富有机质沉积层段分布广泛 ,层位稳定 ,其中的硅质岩发育 ,并伴有磷矿产出。硅质岩的Al(Al+Fe+Mn)和Si/ (Si+Al+Fe)比值分别在 0 .0 0 2 3～ 0 .0 0 4 6和 0 .96 5～ 0 .98之间 ,表明其形成于海底热水沉积环境 ,远离陆源区。富有机质沉积层段明显富集As、Hg、Pb、Zn、Cu、Co、P、V、Ba等微量元素 ,富集系数F(N) 远大于 1。Ba/Sr比值远远大于 1,与现代海底热水沉积物中的Ba/Sr比值相似 ,具有明显的海底热水沉积特征 ;Th/U和V/Sc比值显示其形成与海洋缺氧事件有关 ,而导致缺氧事件发生的主要原因则是海底火山作用及其与之相伴的海底热水流体活动。

陕西省商南县湘河地区钒矿成矿特征及成因

通过野外地质调查和室内岩石学、岩石化学、稀土及微量元素地球化学分析,深入研究了陕西省商南县湘河地区钒矿床的成矿特征,并探讨了该类矿床的成因。研究结果表明,该区钒矿主要产出于青石峡—余家台倒转复式向斜两翼下寒武统水沟口组下岩段硅质岩夹泥岩的泥岩中,矿体产状与地层产状基本一致;钒矿床中所有岩石都含有较高的SiO2,硅质岩以隐晶质石英和玉髓为主,有沉积成因重晶石;V与Cr、U、Ba相关性好;稀土元素球粒陨石标准化模式具有或正或负的Ce异常和明显的Eu正异常、向右倾的图形。上述特征都反映出该地区钒矿床具有典型的海底热水流体特征,此类钒矿床可称之为海底热水(喷流)沉积矿床。

天津蓟县硼矿床锰方硼石矿物的硼同位素研究

天津蓟县硼矿床是世界上唯一的沉积环境特殊的锰方硼石型硼矿床。矿床呈层状产于震旦系碳酸岩泥灰质岩系中 ,矿石呈鲕粒状或球粒状集合体 ,是成因条件极其特殊的矿床类型。含矿岩系为中元古界高于庄组沉积岩系 ,含矿岩性由下而上依次为含锰白云岩、页岩互层→含锰白云岩、泥硅质岩 ,夹锰方硼石矿层→含锰页岩、白云岩→厚层白云岩→薄层白云岩→厚层白云岩 ,锰方硼石矿体在矿层中呈断续相连的团块状或透镜状分布。硼矿物成分简单 ,只有锰方硼石一种矿物 ,锰方硼石矿体呈透镜状断续成层分布 ,东西延长达 30km。东部矿段以锰方硼石为主 ,向西部渐变为菱锰矿。矿石有块状和斑点状。块状矿石全部由球粒状锰方硼石集合体组成 ,w (B2 O3 ) >2 0 % ,最高可达 4 2 %以上。斑点状矿石中锰方硼石集中呈球粒状集合体分布于泥质白云岩中 ,w (B2 O3 ) <7%。首次研究了该硼矿床锰方硼石的硼同位素组成 ,δ11B值为 +6 7‰～ +14 9‰ ,均为正值 ,并且东部大峪矿段的硼同位素值低于西部柏树沟矿段的硼同位素值 ,表明该硼矿床的成矿元素属于海水来源。由于锰方硼石的微量元素组成难以与蒸发岩比较 ,且富含F、Ba、Sn热液富集的元素和Co、Ni、Cr、Ti基性岩浆岩元素以及与Fe、Mn大洋结核有关的元素组分 。

贵州瓮福新元古代陡山沱期磷矿床铅同位素特征及来源探讨

贵州新元古代陡山沱期瓮福磷矿下矿层条纹-条带状磷块岩的磷条带、泥岩条带、上矿层磷块岩的磷质、白云质胶结物有各自不同的铅同位素组成特点。在Zartman铅构造模式图解中,下矿层磷条带和泥质磷块岩条带位于地幔铅、造山带铅和上地壳演化线之间,并呈很好的线性关系。上矿层磷块岩的白云质胶结物远离所有类型铅的演化线。下矿层的泥岩条带位于幔源铅和上地壳铅演化线之间,但与磷质不同,更偏向于白云质胶结物的分布区。在朱炳泉等(1998)的Δγ-Δβ铅来源分类图上,上矿层和下矿层所有磷质样品分布于地幔铅、上地壳与地幔混合俯冲带碎屑沉积作用铅和海底热水作用铅区。上矿层磷块岩的白云质胶结物分布于上地壳和地幔混合俯冲带岩浆作用铅、化学沉积型和海底热水作用型铅区。泥岩条带分布于地幔源和海底热水作用型铅区。因此,瓮福磷矿磷质样品的铅主要具地幔铅、上地壳铅和热水沉积作用的混合来源,以地幔为主。上矿层白云质胶结物铅同位素具有海源和海底热水作用的混合来源。下矿层泥岩条带铅同位素具地幔、上地壳和海源铅的混合特点。陡山沱期大规模磷质成矿的初始物质主要来源于地幔,预示着磷质的超常成矿与磷质生物的爆发可能与地幔体制的变化有某种成因联系。

华北新元古界下马岭组富有机质层段的地球化学特征及成因初探

华北新元古界青白口系下马岭组是我国华北地区从元古界到下古生界海相沉积有机质相对富集的沉积层段,其有机质含量最高达16%以上。对下马岭组富有机质层段的常量元素、微量元素和有机质含量的系统分析表明:该组富有机质泥质岩的SiO2含量明显高于贫有机质的泥质岩,且SiO2含量与TOC成正相关关系、与TiO2(指示陆源物质加入)的含量成反比关系,Si/(Si+Al+Fe)值与TOC具正相关关系;同时,在富有机质层段中与海底热水流体活动有关的P、Cu、Zn、Co、Ni、V等元素明显富集,Ba/Sr值远远大于1。认为下马岭组富有机质层段沉积时可能存在海底热水活动;海底热水活动一方面可能为生物的繁衍提供了大量的N、P、K、SiO2等营养物质,另一方面可能为生物的繁荣茂盛提供了能量,从而造成海底热水流体活动区沉积层段中有机质明显富集。

湘中地区奥陶系和震旦系含锰层中稳定同位素组成的沉积学新解释

湘中地区有中奥陶世和早震旦世两个重要的锰碳酸盐层。安化县附近的湘锰组含锰泥灰岩和锰白云岩的碳和氧同位素值分别为—2.69～—4.00‰PDB和—6.87～—14.04‰PDB。湘锰组MnCO_3有δ^(12)C值—7.44～—13‰PDB和δ^(18)O值—2.65～—13.03‰。磨刀溪组黑色页岩(中奥陶世)中的Mn-泥灰岩显示负的δ^(13)C值(—1.7～—6.56‰PDB)和δ^(18)O值(—11.67～—14‰PDB)。但结晶锰矿石有更高的负δ^(13)C(—4.70％～—17.79‰PDB)和δ^(18)O(—11.67～17.27‰)。本区存在三种锰碳酸盐岩C和O同位素演化趋势:(1)安化地区的锰灰岩为稳定的δ^(13)C趋势;(2)湘锰组黑色页岩中的MnCO_3具有同步趋势:(3)中奥陶世黑色页岩中的锰矿石具有强烈反向趋势。碳成岩作用对锰碳酸盐形成过程中C和O同位素组成影响很大。湘锰组碳酸盐来源为非生物成因的海洋CO_2和SR至Me带的有机碳加入有关。磨刀溪组结晶锰碳酸盐的主要来源是热解脱羧基带(D)。δ^(34)S也为生物来源(—8～—27.49‰CDT)。Mn(％)品位与δ^(13)C呈负相关关系。证据表明锰碳酸盐成因与海盆地缺氧事件和海底热水(喷气)沉积有关。

江西饶南地区铜铅锌多金属成矿规律及找矿方向

饶南地区是江西省重要的铜铅锌多金属矿的集中区。海西期的海底火山-热水喷流作用形成了层状-似层状矿床,经历了燕山期岩浆热液的叠加改造,矿床分布与矿体的产出主要受含矿建造控制,以永平铜矿床为代表。燕山期的岩浆岩侵入接触交代-充填作用形成了一系列铜铅锌多金属矿床,矿床分布与矿体的产出受碎屑岩-碳酸盐建造与侵入体的共同制约,以龙头岗铜锌矿床为代表。未来找矿方向主要在断陷盆地掩埋部位寻找海底火山-热水喷流型矿床,如永平铜矿西部的横山地区;在碎屑-碳酸盐建造与岩体耦合部位寻找接触交代-充填型矿床,如烟蓬里地区、铜山外围的石壁街地区。

黔东南老文溪重晶石矿床地质特征及成因分析

黔东南老文溪重晶石矿床位于江南复合造山带铜仁褶皱变形区与榕江加里东褶皱区榕江开阔复式褶皱变形区过渡地带,地质条件简单,成矿条件优越,矿床主要赋存于上震旦统—寒武系纽芬兰统老堡组上部,矿体形态简单,呈层状—似层状单一矿体,产状与围岩基本一致,严格受地层、岩性和岩相控制,可细分为块状重晶石矿、纹层状—条带状重晶石矿、透镜状—结核状重晶石矿三大类,为典型的海底热水喷流沉积成因的重晶石矿床。