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。

海底多金属硫化物采掘机构滚筒切削特性研究

为提高采掘机构滚筒的工作性能,采用离散单元法对不同工况下滚筒的切削过程进行了数值模拟。采用单因素分析法和正交试验法分析了切削厚度、转速、牵引速度对切削阻力、产能及比能耗的影响,以滚筒的切削阻力和比能耗为评价指标,利用矩阵分析法获得了最佳的滚筒工作参数。结果表明,随着切削厚度增加,切削阻力和产能均增大,比能耗减小;随着转速增加,切削阻力和产能均减小,比能耗增大;随着牵引速度增加,切削阻力、产能均增大,比能耗减小。滚筒最佳工作参数为:切削厚度50 mm、转速100 r/min、牵引速度0.06 m/s。

海底多金属硫化物开采的环境影响分析及应对策略

为确保海底多金属硫化物商业开采在采矿过程中对环境不造成影响,结合现有的海底采矿技术,提出有必要开展海底多金属硫化物绿色采矿技术研究和环境评价研究,分析了在海底多金属硫化物开采中对海洋环境可能造成的影响.采矿过程对海底潜在的影响包括沉积物和生物栖息地移动、羽状流、光照、噪声、振动等,对海洋上部的潜在影响包括光照、噪声、废水排放等.为了实现海底多金属硫化物的商业开采,须弱化海底采矿作业对海底环境的影响,以确保海底采矿符合相关国际海洋法规.

现代海底块状硫化物矿床储量估算方法探讨

海底块状硫化物矿床具有巨大的经济价值和良好的开发前景。但是由于勘探难度和技术手段的限制,在全球已经发现的600多个海底热液喷口和硫化物矿床中,不到5%的矿床进行了详细的勘探,进行资源量计算的矿床更是屈指可数。选择适当的方法估算储量对于深海资源开发意义重大。本文系统总结了前人估算海底硫化物储量的方法,并以勘探程度相对较高、数据资料相对丰富的Atlantis-II-Deep矿床和Solwara 1矿床为例,评析了前人采用不同储量计算方法得到的结果和各种方法计算的准确性;针对有一定钻孔数据的TAG硫化物堆丘,采用距离反比法重新计算了储量,并和块段法估算的结果进行对比。得到以下结论:(1)海底硫化物矿体形态是制约储量估算方法适用性的一个重要因素;(2)传统几何法可以在极低勘探条件下估算海底硫化物储量量级;(3)对于海底硫化物储量估算,地质统计学的精度高于传统几何法;(4)较高勘探条件下距离反比法可以与地质统计学相互对照、验证;(5)在一定钻孔数量的条件下,可以应用距离反比法进行海底硫化物储量估算。

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。

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。

西南印度洋超慢速扩张脊海底热液硫化物中金银矿物的富集特征及富集机制研究

通过电感耦合等离子体光谱仪(ICP-AES)以及扫描电镜等手段对超慢速扩张的西南印度洋中脊热液区的3个硫化物样品的金银含量及其赋存状态进行了研究。通过ICP-AES测定金银含量,结果发现3个样品均有Au和Ag富集的现象。通过能谱-扫描电镜联用(SEM/EDS),在三个样品中发现了大量的金银矿物。其中S27-4中,主要以不规则粒状的银金矿和自然金的形式赋存于硫化物中或者晶粒之间,而S35-22中,则发现了大量的银矿物和部分银金矿。能谱分析表明银矿物中常伴随有一定量的卤族元素,推测以卤化银的形式存在,银金矿除了以粒间金赋存还可以呈乳滴状被吸附在黄铁矿表面或者晶棱上,推测与黄铁矿表面缺陷有关。S35-17样品中银金矿是唯一被发现的矿物相,以包体金、吸附金和间隙金形式赋存。由于不同样品中,银金矿的摩尔比有所不同,指示形成环境有所不同。研究结果表明,S27-4的成矿流体中,Ag主要以AgCl-2络合物迁移,Au经历了以AuCl-2络合物到AuHS0络合物为主的转变,指示了其温度从中高温到中低温的变化过程,说明了传导冷却在这个变化过程中有重要作用。S35-22中金银矿物的形成也具有类似的富集机制,但S35-22中卤化银的形成显示了早期高温高氯度的流体环境。而黑烟囱样品S35-17中银金矿的形成则与热液流体与海水的混合作用有密切关系。

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。

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。

海底热液硫化物——深海采矿前沿探索

结合深海采矿的现状,以海底热液硫化物这一潜在开采对象为基础,对国内外的相关研究与开发动态情况进行了介绍,分析了海底热液硫化开采远景,在剖析海底热液硫化物开采研究现实意义的基础上,提出海底热液硫化物是我国海洋采矿发展的新契机,并建议相关部门结合大洋战略逐步完善我国深海基础机电产品及工程装备研发体系,结合海底热液硫化物探测技术的发展,同步开展开采系统的前期研究工作,从而引导并推进我国深海采矿及海洋工程技术的发展。

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。

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。

海底热液硫化物矿床研究进展综述

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,海底多金属硫化物矿床是热液活动的产物,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。本文对近10年来国内外研究硫化物矿床的有关研究进行了综述,并结合古洋底块状硫化物矿床进行了成因分析。

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。

用于寻找海底热液硫化物的Glider群编队仿真

海底热液硫化物的寻找是一个富有挑战性的问题。依据以水下滑翔机(Glider)群采用巡航方式大范围寻找海洋热液羽状分布并对疑似的热液喷口进行进一步确认的方案,基于耦合相位谐振子模型,发展了相应的"齐头并进"式平行编队和同心圆形编队的协作控制策略。变速度粒子模型的"齐头并进"式平行编队能够解决粒子平行编队的空间运动的步调不一致问题,对应于Glider群以巡航模式大范围搜寻热液羽状分布。将同心双圆环编队和Glider的垂向上升下潜运动叠加可以仿真三维圆锥编队,该方式较单圆环编队能够较快、方便地捕捉热液喷口区域的锥形扩散特征。仿真结果表明控制策略能够比较好地完成寻找海底硫化物的所设计的相应编队模式。

马里亚纳海槽海底热液硫化物的同位素地球化学特征

Based on δ^18O,δD,δ^30Si and δ^34S values stable isotope determinations and previous studies, the hydrothermal chimneys in the Mariana Trough is the silicic chimney consisting dominantly of amorphous SiO2(opal) whose oxygen isotope temperature is generally lower than 200℃,reflectingintermediate-low temperature type. Volcanic hydrothermal sulfides with the metallic mineral has a intermediate-higher oxygen isotope temperature(peak value 275℃) in the Mariana Arc. hydrothermal sulfides in the Mariana Trough is closely related to the oceanic environment and not affected by atmospheric precipitation.

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。

海底多金属硫化物自然电位观测方式研究

利用海洋自然电位法可以探测海底多金属硫化物矿体的位置和轮廓。在调查过程中,可以进行水平观测和垂直观测,本文对这两种观测方式的探测效果进行数值模拟分析,结果表明垂直观测异常大,对矿体的横向分辨率高。但在进行垂直观测时,电极离底低,工作风险大。所以在实际调查过程中,需要根据需求选择合适的观测方式。另外,在实际测量过程中,电极对会偏离垂直方向和水平方向,将导致异常结果发生变化,因此在数据资料处理与解释过程中要注意。本文可以为海底多金属硫化物自然电位调查提供参考。