超慢速扩张环境下超镁铁质岩系统的热液硫化物成矿机理以及启示

西南印度洋63.5°E热液区是在超慢速扩张洋脊发现的首个超镁铁质岩热液系统。对取自该区的热液硫化物样品进行了系统的矿物学和地球化学分析,矿物学分析结果表明:该热液区硫化物为富Fe型高温硫化物,且经历了较深程度的氧化蚀变,大量中间态的Fe氧化物充填在硫化物矿物间的孔隙及内部解理中;这些硫化物相以白铁矿为主,其次是等轴古巴矿和少量铜蓝,缺乏黄铁矿、闪锌矿。据推断,该区的热液成矿作用分为4个阶段:低温白铁矿阶段→高温等轴古巴矿阶段→自形白铁矿阶段→后期海底风化阶段(少量铜蓝以及大量的Fe的羟氧化物)。与之相对应,地球化学分析结果表明这些硫化物的Fe含量较高(31.57%~44.59%),Cu含量次之(0.16%~7.24%),而Zn含量普遍较低(0.01%~0.11%);微量元素较为富集Co(328×10^(-6)~2 400×10^(-6))和Mn(48.5×10^(-6)~1 730×10^(-6))。该区硫化物中较高含量的Fe、Co与超镁铁质岩热液系统相似,明显高于镁铁质岩热液系统。独特的热液硫化物矿物学特征和元素组成可能与该区普遍出露的地幔岩、橄榄岩蛇纹石化作用以及拆离断层的广泛发育的环境有关。

慢速-超慢速扩张西南印度洋中脊研究进展

西南印度洋中脊具有慢速—超慢速扩张速率和倾向扩张的特征,是全球洋中脊系统研究的热点之一,也是研究海底构造环境、热液活动、地幔深部过程及其动力学机制的重要区域。在前人工作的基础上较为详细地介绍了西南印度洋中脊的研究历史、地形划分、扩张速率及其构造特征,归纳了西南印度洋中脊热液活动及岩石地球化学特征,探讨了超慢速扩张洋脊和超镁铁质岩系热液系统的特殊性,并认为超慢速扩张洋脊广泛暴露的地幔岩及其蛇纹石化作用、超镁铁质岩系热液系统以及热液硫化物成矿作用是西南印度洋中脊今后研究的重要内容。

洋中脊热液系统成矿地质条件对比

现代洋底热液作用具备多种形态、结构和岩石学组合特征。全球洋中脊附近发现的热液系统中多数与海底玄武岩相关。近年来,随着超镁铁质岩热液系统被证实是一种全新的热液系统,有关超镁铁质岩与玄武岩的热液系统之间的差异研究,成为了国际上对洋底热液作用研究的一个热点。洋中脊地区出现的玄武岩和超镁铁质岩是受不同地质因素控制的,因此,探讨不同地质因素对这两种热液系统的控制和影响,对于分析洋中脊地区热液作用的成因、分布乃至成矿都具有重要意义。针对这一课题,综述了前人有关洋中脊地区发育的玄武岩和超镁铁质岩热液系统的资料,从地质背景、围岩类型、热源供给、裂隙发育等方面进行了对比研究,提出了热源和裂隙分别受到洋中脊不同阶段的火山作用和构造作用所控制的观点:在洋中脊的火山作用阶段多发育以岩浆房为热源的玄武岩热液系统;而洋中脊的构造作用阶段更有利于沿裂隙发育超镁铁质岩热液系统。