台湾岛东北部龟山岛附近海域自然硫烟囱体的基本特征研究

龟山岛热液活动区位于冲绳海槽向西延伸的部位,菲律宾海板块向欧亚板块下方俯冲在此隐没,热液活动的出现为研究该地区进一步的发展提供了契机.龟山岛热液活动产生的烟囱体高度富集自然硫,几乎没有其它矿物结晶形成,烟囱体本身呈现分层现象,自然硫的含量也是从烟囱体的外层到内层依次增高,与烟囱体颜色上表观的分层呈现良好的对应关系.我们根据这种分层现象探讨了烟囱体的成因机制和热液流体随时间的变化特征,同时根据等离子质谱(ICP-MS)和X射线衍射仪(XRF)的实验数据分析了自然硫烟囱体存在两种物质来源:热液活动区基底的安山岩和地幔,但是对于地幔物质以何种形式加入到热液流体中还需进一步研究.

胡安·德富卡洋脊因代沃段热液黑烟囱体成矿物质来源:硫同位素的限制

选取胡安.德富卡洋脊(Juan de Fuca Ridge,JDFR)因代沃(Endeavour)段的17个热液黑烟囱体样品对其中的硫同位素进行分析测定,讨论了因代沃段热液活动区内黑烟囱体成矿的物质来源、将硫同位素数据与已发表的热液流体及硫化物数据耦合,并结合前人的成果得到如下认识:(1)因代沃段硫化物的硫同位素组成与其他无沉积物覆盖的洋脊硫化物硫同位素组成相似,然而其相比于南胡安.德富卡洋脊(South Juan de Fuca Ridge,SJFR)硫化物亏损重同位素;(2)结合前人研究成果,如果SJFR硫化物的硫全部来自基底玄武岩的淋洗与海水中的硫酸盐,那么因代沃段硫化物的硫可能有1%～3%来自沉积物的贡献,故提出因代沃段成矿系统中的硫来源主要来自基底玄武岩,同时伴随有少量海水硫酸盐来源及沉积物来源的硫加入;(3)将硫同位素数据与已发表的热液流体及硫化物数据进行耦合发现热液流体中的沉积物信号与硫化物中的硫可能来自不同的源,并提出沉积物端元可能位于下渗区。

东太平洋北部胡安·德富卡洋中脊Mothra热液场硫化物烟囱体成矿物质来源:铅和硫同位素组成

对采自Mothra热液场Faulty Towers硫化物烟囱体群(47°57.447′N,129°06.568′W)的一个硫化物烟囱体进行了铅和硫同位素组成的研究工作。分析结果表明,铅同位素组成的分布范围为:206Pb/204Pb=18.665～18.828;207Pb/204Pb=15.460～15.607;208Pb/204Pb=37.961～38.401。沿着烟囱体壁从外到内,铅同位素组成变化呈现较强的规律性:烟囱体外壁的铅同位素组成具有高放射性成因的特点,烟囱体内壁和环绕流体通道的矿物具有较小的铅同位素组成。硫同位素组成变化范围为0.4‰～2.1‰。烟囱体外壁的白铁矿、闪锌矿更倾向于富集轻硫同位素,分别为0.5‰和1.0‰,纤锌矿的硫同位素组成变化相对均一,为1.3‰～2.1‰。综合铅和硫同位素组成特征,初步判断成矿物质来源主要受基底玄武岩的影响,并存在少量沉积物来源铅和硫的加入。

龟山岛附近海底热液自然硫烟囱体的硫同位素研究

利用稳定同位素质谱仪对龟山岛附近海底热液自然硫烟囱体分层取样的硫同位素分析,获得了自然硫烟囱体的硫同位素特征。结果表明,龟山岛附近海底热液自然硫烟囱体的δ34S值变化不大,幅宽只有0.913,说明自然硫的来源较为单一,受控因素相对较少。根据硫同位素值的特征,划分出三种类型的烟囱体,它们是由热液流体中的硫同位素值和海水与烟囱体外壁的反应来控制,Ⅰ型烟囱体、Ⅱ型烟囱体的外壁与海水发生化学反应,形成一定量的自然硫沉淀,烟囱体的生长是向内、向外两个角度同时生长;Ⅲ型烟囱体则主要是向内一个角度生长。热液流体中的δ34S值(H2S)随时间的变化是由于海水端元和玄武岩端元不同比例的混合所致。

EPR9°～10°NL喷口黑烟囱体形成环境重建：来自矿物学及铅-210年龄的限制

为了重建EPR9°～10°NL喷口的形成环境，采用矿物学、地球化学及年代学的方法，对黑烟囱体的矿物组成、矿物结构、元素剖面分布以及黑烟囱体内外层铅-210测年进行了研究。矿物学观察表明，该喷口烟囱体内壁主要由方黄铜矿组成，而外壁则主要由硬石膏组成。铅-210测年结果表明，烟囱体形成于EPR9°～10°NL区域内1991年的火山喷发事件之后，并有较低的生长速率，约为0．3cm／a。结合该喷口及其附近A喷口已发表资料认为，该烟囱体开始生长是由于蒸气相流体引起的，其后期受到卤水相流体的影响，而且流体温度应不小于330℃。

台湾东北部龟山岛附近海域自然硫烟囱体的铅同位素组成及地质意义

为了探讨龟山岛附近热液自然硫烟囱体的物质来源,通过测定烟囱体内铅同位素的组成特征,分析了该地区热液活动的铅元素物源。研究结果表明,龟山岛附近热液自然硫烟囱体中的铅同位素组成具有很小的变化范围和较均一的铅同位素组成特征,但是与其它深海热液沉积物的铅源不同,与北半球铅同位素的参考线(NHRL)相距甚远。虽然自然硫烟囱体出现在海水环境,但是海水对其不存在铅的贡献,烟囱体内的元素铅主要是陆壳来源。根据以上结果可以进一步推断,龟山岛热液活动区的下伏地层中,存在一定分布范围的陆壳,这对于研究该地区复杂的地质构造特征具有一定意义。

西南印度洋脊49°39′E热液区硫化物烟囱体的矿物学和地球化学特征及其地质意义

2007年1～3月中国大洋19航次首次在超慢速扩张的西南印度洋脊(SWIR)49°39′E发现了活动的海底热液区,这是世界上在超慢速扩张洋中脊发现的第一个活动热液区.本文对获取的硫化物烟囱体样品进行了矿物组构特征、主微量及稀土元素分析.结果表明:(1)烟囱体内部以黄铜矿为主,含少量黄铁矿和闪锌矿;中部以黄铁矿为主,含有少量闪锌矿和黄铜矿;外部以黄铁矿和闪锌矿为主,黄铜矿量较少.从烟囱体内部到外部,矿物晶粒变小,晶形变差,矿物间孔隙逐渐发育,与东太平洋海隆和大西洋中脊等其他洋中脊硫化物烟囱体的矿物组成和特点类似;(2)研究区硫化物烟囱体Cu,Fe,Zn的平均含量分别为2.83%,45.6%,3.28%;Au和Ag的平均含量分别为2.0和70.2ppm,同其他洋中脊硫化物的元素含量相比较富集;(3)研究区的硫化物烟囱体REE具有轻稀土富集、重稀土亏损的配分特点,多数样品呈现负Eu异常,与典型无沉积物覆盖大洋中脊硫化物不同,可能与该区特殊的成矿环境或者热液流体组成特征有关.

现代洋底低温富Si烟囱体的构建:以劳盆地CDE热液场为例

CDE热液场是中国在劳盆地东部扩张中心区域发现的热液场.本文报道了该热液场小型低温富Si烟囱体的矿物学、地球化学分析结果.矿物学分析发现,烟囱体壁的矿物具有着明显的环带结构:沿烟囱主通道内壁向外,分别由蛋白石+重晶石层,长杆状蛋白石层,Fe-Si质丝缕体层以及最外面的Fe-Mn氧/羟化物(以下简称Fe-Mn氧化物)层组成.蛋白石的氧同位素测温表明最内层蛋白石和重晶石层的沉淀温度为68.5℃,而次内层长杆状蛋白石层为39.6℃,具有明显的温度梯度.同时,稀土元素的各个指标(Eu/Eu*,Ce/Ce*与(La/Yb)N)以及从不同层位烟囱体壁提取到的Fe-Mn氧化物的Sr同位素比值均在次外层有明显异常,暗示该烟囱体在发育的初始阶段,最先形成的外壁是当前的次外层.形态学观察表明嗜中性Fe氧化菌的微生物和某些可能利用Si的微生物在烟囱体的构建过程中起到了重要作用,其代谢活动形成的Fe-Si质丝缕体和少量蛋白石以及重晶石沉淀最先形成环状的原始外壁,并与后期出现的长杆状蛋白石一起交织成三维立体网络,通过逐步矿化增生影响了烟囱体壁的渗透能力,最终控制了海水和热液的混合比例,导致低温富Si烟囱体的环带状结构的形成.元素地球化学分析还表明,矿物的环带特征以及Fe-Mn氧化物的对周围水体中元素的"吸附作用"控制了烟囱体的地球化学特征.

台湾岛东北部龟山岛热液区自然硫烟囱体的成因

用ICP-MS测定了龟山岛热液区自然硫烟囱体的微量和稀土元素组成,结合其硫同位素组成,研究了自然硫烟囱体的物质来源和形成条件.结果表明,龟山岛热液区自然硫烟囱体,自然硫的含量极高(达到了99.96%),与火口湖和其他火山区的自然硫相比,具有微量和稀土元素含量极低的特点,且其球粒陨石标准化REE配分模式与龟山岛安山岩类似,进一步证明了龟山岛热液区海底下流体-安山岩相互作用具有持续时间短的特点.自然硫样品的硫同位素组成,反映自然硫烟囱体中的硫来自岩浆去气作用产生的H2S和SO2,微量和稀土元素组成反映出其主要来自龟山岛安山岩,受到了海水组成的影响,是安山岩和酸性流体相互作用的结果,结合热力学分析表明,在相对低温(<116℃),有氧和酸性的环境中形成了自然硫烟囱体.

爆破拆除塔架式钢烟囱塔架对筒体的影响研究

为了研究塔架式钢结构烟囱在爆破拆除倒塌过程中塔架对烟囱筒体的影响,以一座120m高塔架式钢烟囱的爆破拆除工程为背景,根据该烟囱的结构特点,对塔架和烟囱筒体的爆破切口分别进行参数设计,并运用LS-DYNA有限元分析软件进行建模计算,分析了数值模拟与实际倒塌过程时间差异的原因。在此基础上分别对烟囱筒体和塔架式钢烟囱建立模型进行数值求解,为方便对比分析,分别在2个模型中1~7段H型钢架临近的筒体处各选取一个监测点(共7个监测点),对各监测点的时间-应力曲线进行对比分析。分析表明:在塔架式钢烟囱在倒塌过程中,塔架倒塌速度大于筒体,能够加快筒体倒塌的进程,且塔架的助推作用会使筒体在倒塌过程中提前发生下坐现象。

某烟囱工程筒体施工工艺

某高烟囱筒体采用"三节倒模"施工工艺。整个操作系统分为提升系统与操作平台系统。介绍了筒体施工工艺运行原理和具体的施工工艺。

烟囱筒体内自顶升环形悬挂式操作平台施工技术

结合南昌昌东工业区180 m高的净化烟囱项目,对烟囱筒体内环形悬挂式操作平台的施工技术进行了总结。该技术解决了高耸构筑物施工平台的安装、筒体结构现浇施工的难题,实施后取得了良好的社会效益和经济效益,可供相关工程参考。

神狐海域气烟囱构造分布及其对天然气水合物成藏的影响

对神狐海域多道地震数据进行分析发现了很多天然气水合物及游离气的地震响应特征,包括BSR(似海底反射)、BSR下伏强反射以及烟囱体构造等。该区域气烟囱构造的分布与BSR的分布比较一致,气烟囱构造是深部热解气垂直运移的主要通道,深部烃源岩产生的热解气通过气烟囱等垂直裂隙向上运移至水合物稳定带,产生大量聚集,有利于水合物形成。因此,搞清楚研究区的气烟囱构造分布对于该区域天然气水合物成藏及分布研究具有重要意义。传统识别气烟囱的方法只能通过地震剖面上的弱反射柱状构造或相关属性分析,研究利用基于MLP算法的神经网络结合多属性特征,综合高效的分析了该区域气烟囱构造带的分布,并根据该区域地质构造分布与BSR分布特点分析了该区域气烟囱对天然气水合物成藏的影响。

西北印度洋卡尔斯伯格脊天休热液区附近水体热液异常特征

2015年中国大洋33航次第一航段对西北印度洋卡尔斯伯格脊开展了地质、地球物理、生物和环境等多学科综合科学考察。在63°50′E/3°41′N发现了一处新的热液区,并命名为天休热液区。天休热液区位于西北印度洋卡尔斯伯格脊中央裂谷南侧山坡,离中轴距离约为5 km,基底为超铁镁质围岩。热液区内有大量的活动烟囱群、死亡烟囱体、硫化物、热液沉积物与热液生物和显著的热液异常等(Han et al.,2015)。在天休热液区附近进行了两个站位的CTD调查并采样。其中,CTD01(63°51′E/3°42′N)

冲绳海槽唐印热液区中硬石膏的化学及其硫同位素组成

硬石膏是最早构成热液烟囱体壁的矿物之一,其对于了解流体-海水混合以及海底热液系统中元素的迁移与循环具有重要的意义。为此,对西太平洋冲绳海槽唐印热液区中的硬石膏,进行了微区原位元素以及硫同位素组成分析。根据硬石膏的结晶形态,可以将硬石膏分为两种类型:较早形成的I型硬石膏,其呈半自形或他形晶,似针状、放射状及不规则晶的集合体产出;较晚形成的II型硬石膏,其呈自形晶,以板状及粒状晶的集合体产出。当热液流体初次遇到海水时,将快速沉淀形成I型硬石膏,并构成了热液烟囱体的壁。随后,II型硬石膏经历了一个相对充分的生长阶段。同时,硬石膏中的Ba、Al、Sr、Ni、Fe、Mn和Cr含量明显高于海水,表明产生硬石膏沉淀的热液流体来自于海底面以下,是经历了流体-岩石和/或沉积物相互作用的流体。硬石膏的Mg含量明显分别低于海水和高于喷口流体,表明其是流体-海水混合的结果。I型硬石膏,其Sr含量明显低于II型硬石膏,表明在形成自形、板片状或粒状硬石膏的期间,来自热液流体的Sr,主要进入II型硬石膏中。硬石膏的Fe、As、Sr、Ba和Pb含量,明显高于冲绳海槽喷口流体的,则表明这些来自流体中的元素更容易随着硬石膏的沉淀而进入硬石膏中,并导致硬石膏富集该类元素。硬石膏的稀土元素组成及其配分模式,具正Ce和负Eu异常的特征,其是流体在海底面以下从火山岩和/或沉积物中淋滤出来,并经历了流体-海水混合作用的结果。此外,在流体-海水混合期间,硬石膏中的硫主要来自海水。

大西洋中脊15°S热液硫化物成矿阶段初步划分

在全球洋中脊已经发现的200多个热液硫化物矿点中,产于南大西洋中脊的极为有限,因此南大西洋热液活动及其成矿的相关研究也一直是当前的大洋中脊热液活动研究的薄弱点。2011年,我国大洋22航次在南大西洋中脊开展了广泛的热液活动调查,并发现多处热液活动及其多金属硫化物矿点。

大西洋中脊26°S热液区硫化物中的似微生物构造

现代海底黑烟囱及其生物群落的发现,是人类20世纪以来最伟大的发现之一。随着对黑烟囱及块状硫化物的矿物学研究,在很多热液区的金属硫化物中均发现有生物遗迹,如在大西洋中脊的TAG热液区(Rona et al.,1993)、Broken Spur热液区(Butler et al.,1998)、Menez

现代海底热液成矿作用研究的思考

洋底大规模热液成矿系统的研究是近几十年来全球矿床研究重点领域之一。海底热液硫化物矿床主要分为两大类:VMS型矿床和SEDEX型矿床,一般规模巨大,矿石储量通常百万吨-上亿吨。典型的海底热液硫化物矿体自上而下通常分别为热液沉积物和烟囱体、固结的硫化物丘、网脉状矿石(马文璞,1993)。目前国内外对海底热液硫化物矿床成因的倾向认同:作为金属来源的新生玄武质洋壳、由地壳拉伸出现的裂隙系和驱动海水环流的热源为洋底热液成矿的三个必要条件(林文洲,2000)。

烟囱式格子体蓄热室气流分布规律及其底部流场的研究

本文为研究烟囱式格子体蓄室气流分布规律及其底部流场,采用空气冷态实体模型进行了烟囱式格子体蓄热室流体动力过程的相似模拟的研究。得出了烟囱式格子体蓄热室内气流分布是不均匀的,对造成这种分布下不均匀性的主要因素进行了讨论。当采用炉条(石玄)阶梯排列并在蓄热室底部加设挡板能够显著改善蓄热室格子体气流分布的均匀性。