海水对现代海底热液烟囱体中硫同位素演化的影响

在现代海底热液烟囱体的研究中,涉及硫同位素的讨论较多,主要是因为(1)海底热液活动形成的多为硫化物、硫酸盐等矿物,对于硫同位素的研究能提供很好的素材;(2)硫同位素的研究可以探讨物源,包括海水中硫酸盐对烟囱体形成的贡献以及烟囱体的形成机制等问题[1]。但是,目前对于硫同     

西南印度洋中脊海底热液活动

在超慢速扩张的西南印度洋中脊(SWIR)发现现代海底热液活动改变了人们的传统观点,有助于进一步深化时全球热液活动系统的认识.对西南印度洋中脊地质构造背景、玄武岩和超镁铁质岩的地球化学特征,以及热液活动的特点进行较为系统地分析.指出:独特的地质构造环境使西南印度洋中脊成为研究现代海底热液活动、地球圈层问相互作用所导致的物...     

太平洋三海区热液烟囱物的地球化学标型特征研究

以成因矿物学的理论和方法，运用电子探针、中子活化、常规化学分析和稳定同位素分析等多种地球化学实验测试技术，较系统地研究了太平洋三区四地热液烟囱物的地球化学组成和变化，揭示了研究区不同热液喷发类型中的地球化学标型特征。高温热液类型的硫化物，由高温热液矿物组成，除本身富合Fe，Zn，Cu，Pb等金属元素外，氧同位素换算温度也表现最高或中高；中低温热液类型的烟囱物，金属元素合量较低，氧同位素换算温度也表现较低。由此论证了不同标型特征的热液矿物地球化学特征与热液喷发环境之间相互依存的紧密关系。     

海底冷泉系统氧化还原环境重建方法研究进展

冷泉活动是现代深海极端环境系统之一，其在天然气水合物资源勘探、全球气候变化、极端环境生命活动等方面具有重要的科学研究意义。重建海底冷泉区氧化还原环境是研究其中生物地球化学过程、揭示甲烷渗漏活动特征的重要途径。近年来，大量矿物学及地球化学指标在冷泉系统氧化还原条件的恢复研究中获得了成功的应用。在前人研究的基础上，对自生矿物学标志、稀土元素、氧化还原敏感元素(Mo、U、Fe)和稳定同位素(钼同位素δ⁹⁸Mo、铁同位素δ⁵⁶Fe、硫同位素δ³⁴S)等不同指标对氧化还原环境变化的响应机制进行了系统总结，从测试分析方法、后期成岩改造、单一指标的多解性等多个方面探讨了各指标的影响因素和当前仍存在的问题，并指出了未来该领域需进一步加强的关键研究方向。     

锂同位素地球化学及其在热液活动研究中的应用

在前人研究资料及成果的基础上,探讨了海底热液活动区锂和锂同位素地球化学组成及应用前景。与海底热液活动相伴的锂元素是海洋锂库的重要来源。海底热液系统中各部分锂及其同位素组成具有显著差异,热液流体中锂含量为20~1 421μmol/kg,δ7Li值为 2.6‰~ 11.6‰;孔隙水中锂含量为9.0~5 720μmol/kg,δ7Li值为 4.5‰~ 43.7‰;热液活动区沉积物中锂含量为(4.8~76)×10-6,δ7Li值为-4.31‰~ 9.36‰;风化玄武岩中锂含量为(6.97~75.5)×10-6,δ7Li值为 7.5‰~ 13.7‰;高温变质玄武岩中锂含量为(0.60~4.61)×10-6,δ7Li值为-2.1‰~ 4.8‰。因此,锂及其同位素组成能提供热液系统中有关水-岩反应、水-沉积物反应、物质来源及流体循环的信息,是洋壳岩石蚀变及海底热液循环非常有效的指示剂。热液系统锂及其同位素组成能预测海底水岩比率,是海底热液矿床规模预测的有效参数。     

大洋岩石圈板块俯冲构造背景下流体的地质作用

地幔中存在着大量的“水”(存在形式:H₂O、H+和(HO)?)已是不争的事实,这些“水”既可以以流体或熔体的形式存在,又可以存在于含水矿物、名义上的无水矿物和致密含水镁硅酸盐中。在本文中,“流体”是指以水为主体包括溶解于水中或随水迁移的元素和化合物。在俯冲带的地震作用、地幔部分熔融、岩浆作用以及海底热液活动等重大地质作用过程中,流体都发挥着重要的作用。俯冲带是水化了的大洋岩石圈板块俯冲进入地球深处的关键部位,也是壳幔相互作用的重要地带。在俯冲带,流体随俯冲的岩石圈板块进入地球深部,部分在挤压和摩擦热的作用下脱逸俯冲的岩石圈板块,连同岩石矿物变质所产生的水进入上覆地幔楔,从而降低上覆地幔物质的熔点,产生岩浆;岩浆上升一方面加热了沿裂隙或物质间隙下渗的海水,另一方面也会因岩浆冷却产生岩浆作用后期热液流体,这些加热的下渗海水和岩浆作用后期流体构成了现代海底热液活动的物质基础;海底热液活动不仅将大量地下元素或物质输入大洋水体从而影响了大洋海水的物质组成及生态环境,而且在海底形成了具有重要经济价值的热液多金属矿体。因此,流体是贯穿板块俯冲及其所产生的各种重要地质作用过程的介质,从而成为研究这些重要地质作用的示踪剂。本文在分析了大洋岩石圈板块俯冲构造背景下流体的主要地质作用过程的基础上,探讨了流体在俯冲带地震发生机制、岩浆作用过程、现代海底热液活动模式及俯冲带流体成矿作用等方面的作用,并进一步提出近期研究工作应主要集中在4个方面:(1)进一步准确地定量评估通过板块俯冲作用进入地球深部的“流体”通量,为最终解决全球地球化学或物质循环问题作出贡献;(2)全面、准确地描述俯冲作用中流体的物理和化学行为,建立俯冲带流体地质作用的理论模型;(3)充分利用现代化的测试分析手段,重点获取矿物原位微区分析、矿物流体包裹体物理化学指标测试、稳定和放射性同位素分析等方面的精细准确数据,用于查明当前取样观测手段无法触及的地下深处物质状态和作用过程;(4)发展数值模拟技术,建立俯冲带流体地质作用的理论模型。     

南京大学海洋地球化学研究中心

南京大学海洋地球化学研究中心成立于2003年,该中心以南京大学地球科学系为依托单位,以成矿作用国家重点实验室为平台,中心成员来自南京大学地球科学系、大地海洋科学系和生命科学院等院系,具有多学科交叉的特色。现任研究中心主任为教育部长江学者特聘教授蒋少涌博士,学术委员会主任为同济大学海洋与地球科学学院汪品先院士。本研究中心目前确立的3个主要研究方向为:(1)海洋矿产资源地球化学研究,主要致力于我国海域天然气水合物的地球化学勘查与研究;大洋铁锰结核和结壳资源研究;以及古代和现代大洋底热液活动和硫化物成矿作用地球化学研究。(2)海洋生物资源和生物地球化学研究,以海底“深部生物圈”和海底热液作用与极端生态系统为研究对象,探讨大洋底微生物的地球化学效应、物质循环、环境演变和基因资源。(3)古海洋环境研究,通过海洋沉积记录,追溯物质与能量的交换,研究岩石圈、水圈和生物圈在不同时间尺度(构造尺度、轨道尺度、海洋尺度)上的相互作用,揭示其对全球环境变迁的影响。目前,侧重于新元古代—寒武纪生命大爆发时期的古海洋环境地球化学示踪研究和大洋富钴结壳高分辨率时序元素和同位素演化与新生代古海洋环境变迁研究。     

南京大学海洋地球化学研究中心

南京大学海洋地球化学研究中心成立于2003年,该中心以南京大学地球科学系为依托单位,以成矿作用国家重点实验室为平台,中心成员来自南京大学地球科学系、大地海洋科学系和生命科学院等院系,具有多学科交叉的特色。现任研究中心主任为教育部长江学者特聘教授蒋少涌博士,学术委员会主任为同济大学海洋与地球科学学院汪品先院士。本研究中心目前确立的3个主要研究方向为：(1)海洋矿产资源地球化学研究,主要致力于我国海域天然气水合物的地球化学勘查与研究；大洋铁锰结核和结壳资源研究；以及古代和现代大洋底热液活动和硫化物成矿作用地球化学研究。(2)海洋生物资源和生物地球化学研究,以海底“深部生物圈”和海底热液作用与极端生态系统为研究对象,探讨大洋底微生物的地球化学效应、物质循环、环境演变和基因资源。(3)古海洋环境研究,通过海洋沉积记录,追溯物质与能量的交换。研究岩石圈、水圈和生物圈在不同时间尺度(构造尺度、轨道尺度、海洋尺度)上的相互作用,揭示其对全球环境变迁的影响。目前,侧重于新元古代-寒武纪生命大爆发时期的古海洋环境地球化学示踪研究和大洋富钴结壳高分辨率时序元素和同位素演化与新生代古海洋环境变迁研究。     

南京大学海洋地球化学研究中心

南京大学海洋地球化学研究中心成立于2003年,该中心以南京大学地球科学系为依托单位,以成矿作用国家重点实验室为平台,中心成员来自南京大学地球科学系、大地海洋科学系和生命科学院等院系,具有多学科交叉的特色。现任研究中心主任为教育部长江学者特聘教授蒋少涌博士,学术委员会主任为同济大学海洋与地球科学学院汪品先院士。本研究中心目前确立的3个主要研究方向为：(1)海洋矿产资源地球化学研究,主要致力于我国海域天然气水合物的地球化学勘查与研究；大洋铁锰结核和结壳资源研究；以及古代和现代大洋底热液活动和硫化物成矿作用地球化学研究。(2)海洋生物资源和生物地球化学研究,以海底“深部生物圈”和海底热液作用与极端生态系统为研究对象,探讨大洋底微生物的地球化学效应、物质循环、环境演变和基因资源。(3)古海洋环境研究,通过海洋沉积记录,追溯物质与能量的交换,研究岩石圈、水圈和生物圈在不同时间尺度(构造尺度、轨道尺度、海洋尺度)上的相互作用,揭示其对全球环境变迁的影响。目前,侧重于新元古代-寒武纪生命大爆发时期的古海洋环境地球化学示踪研究和大洋富钴结壳高分辨率时序元素和同位素演化与新生代古海洋环境变迁研究。     

南京大学海洋地球化学研究中心

南京大学海洋地球化学研究中心成立于2003年,该中心以南京大学地球科学系为依托单位,以成矿作用国家重点实验室为平台,中心成员来自南京大学地球科学系、大地海洋科学系和生命科学院等院系,具有多学科交叉的特色。现任研究中心主任为教育部长江学者特聘教授蒋少涌博士,学术委员会主任为同济大学海洋与地球科学学院汪品先院士。本研究中心目前确立的3个主要研究方向为：(1)海洋矿产资源地球化学研究,主要致力于我国海域天然气水合物的地球化学勘查与研究；大洋铁锰结核和结壳资源研究；以及古代和现代大洋底热液活动和硫化物成矿作用地球化学研究。(2)海洋生物资源和生物地球化学研究,以海底“深部生物圈”和海底热液作用与极端生态系统为研究对象,探讨大洋底微生物的地球化学效应、物质循环、环境演变和基因资源。(3)古海洋环境研究,通过海洋沉积记录,追溯物质与能量的交换,研究岩石圈、水圈和生物圈在不同时间尺度(构造尺度、轨道尺度、海洋尺度)上的相互作用,揭示其对全球环境变迁的影响。目前,侧重于新元古代一寒武纪生命大爆发时期的古海洋环境地球化学示踪研究和大洋富钴结壳高分辨率时序元素和同位素演化与新生代古海洋环境变迁研究。本研究中心拥有开展地球化学研究的各类大型分析仪器及实验室,如高精度高灵敏度多接收表面热电离质谱仪(TRITON TI)及同位素超净化学实验室,可开展Sr、Nd、Pb、B、Li、Re-Os等同位素分析；高分辨率等离子体质谱仪(ELEMENT II HR—ICP-MS)及配套的净化实验室,可开展微量、稀土和铂族元素含量分析；气体同位素质谱仪(MAT-252和DELTA-XP)和稳定向位素制样实验室,可开展C、H、O、S、N同位素分析；以及电子探针、流体包裹体、激光拉曼探针等实验室。近年来,研     

大洋钻探与海洋地球化学──微量元素及稳定同位素地球化学记录

ＤＳＤＰ与ＯＤＰ的深入研究，发展了微量元素和稳定同位素地球化学。全球变化、大规模构造隆起和海底扩张等在微量元素和稳定同位素演化上的反映，使微量元素及稳定同位素地球化学成为地层划分对比的重要手段。     

现代海底超镁铁质岩系热液系统与地质意义

现代海底热液循环与洋中脊地质过程一直是国际洋中脊计划研究的热点.海底热液系统多数都与海底玄武岩及其水-岩反应直接相关,而一类与深海橄榄岩的产出及其蛇纹石化作用有关的海底热液系统——超镁铁质岩系热液系统,以具有高浓度H2和CH4异常而低SiO2浓度为显著特征,主要分布在慢速扩张大西洋中脊和超慢速扩张北冰洋Gakkel洋脊和西南印度洋中脊.超镁铁质岩系热液系统在流体组成、构造背景和硫化物成矿方面与玄武岩热液系统有很大差异,主要表现在地幔来源超镁铁质岩石的普遍出露、喷口流体高的H2和CH4异常以及硫化物中高Co/Ni比值.超镁铁质岩系热液系统的发现丰富了全球洋中脊热液系统的研究内容,对洋中脊地质过程、海底热液活动及其成矿作用研究具有重要意义.     

Ferromanganese Crusts near Johnston Island: Geochemistry,Stratigraphy and Economic Potential

The 200-mi exclusive economic zone (EEZ) around Johnston Island, 700 mi west of Hawaii, contains economically attractive concentrations of cobalt, nickel, platinum, and rare earth elements contained in manganese crusts on the surface of seafloor plateau areas. Detailed mineralogy and geochemistry reveal these deposits to be largely hydrogenous in origin although also containing elemental additions due to biological, weathering, hydrothermal, detrital, and diagenetic processes. The major mineralogical phase is vernadite (delta manganese dioxide) laid down in strataform crustal deposits. The most valuable metal, cobalt, shows concentrations highest in the upper layers of the crusts and decreasing with stratigraphic depth. Upcoming submersible dives will fully document the significance of this deposit.     

现代海底热液柱中锰元素的分析及其地球化学

研究锰在热液中的地球化学性质对于更好地了解热液在海洋中的循环过程和扩散情况很有意义,虽然影响热液中锰的地球化学性质的因素很多,但锰确实是示踪热液活动的最敏感、最有效的元素之一。主要总结了现代海底热液柱中锰元素的分析方法进展,同时对热液柱中锰元素的地球化学特征进行了研究。     

Geochemistry of pyrite and chalcopyrite from an active black smoker in 49.6°E Southwest Indian Ridge

Active hydrothermal chimneys, as the product of submarine hydrothermal activity, can be used to determine the fluid evolution and formation process of potential volcanic-hosted massive sulfide deposits. A hard-won specimen from an active hydrothermal chimney was collected in the 49.6°E ultraslow-spreading Southwest Indian Ridge (SWIR) field through a television-guided grab. A geochemical study of prominent sulfide (e.g., pyrite and chalcopyrite) included in this sample was performed using laser ablation inductively coupled plasma mass spectroscopy. The early sulfides produced at low temperature are of disseminated fine-grained anhedral morphology, whereas the late ones with massive, coarse euhedral features precipitated in a high-temperature setting. The systematic variations in the contents of minor and trace elements are apparently related to the crystallization sequence, as well as to texture. Micro-disseminated anhedral sulfides rich in Pb, As, Ni, Ba, Mn, Mo, U, and V were formed during the initial chimney wall growth, whereas those rich in Sn, Se, and Co with massive, coarse euhedral morphology were formed within the late metallogenic stage. The hydrothermal fluid composition has experienced a great change during the chimney growth. Such a conclusion is consistent with that indicated by using principal component analysis, which is a powerful statistical analysis method widely used to project multidimensional datasets (e.g., element contents in different mineral phases) into a few directions. This distribution pattern points to crystallographic controls on minor and trace element uptake during chimney growth, occurring with concomitant variations in the fluid composition evolutionary history. In this pyrite-chalcopyrite-bearing active hydrothermal chimney at the SWIR, the metal concentration and precipitation of sulfides largely occurred at the seafloor as a result of mixing between the upwelling hot hydrothermal fluid and cold seawater. Over the course of mixing, significant variations in metal solubility were caused by changes in temperature, pH, and redox conditions in the parental fluid phase.     

台湾龟山岛东南部海域白色热泉特征分析

海底热液活动及其周边环境的调查研究是海洋科学领域的热点之一。海底热液喷口环境的物理化学参数,尤其是浅水型热液,会受到潮汐变化的影响。台湾龟山岛靠近冲绳海槽南端分布有多处浅水型热液喷口(30m)。2010年5月,浙江大学、杭州电子科技大学和台湾中山大学对该海域实施了联合考察,利用电化学传感器获得了低温热液喷口(24.834 14°N,121.961 91°E)连续87h的温度和pH现场观测数据。基于Morlet复小波变换方法,分析了浅水型热液喷口的温度和pH现场观测时间序列的变化周期,并通过与当地潮汐记录数据作比较,获得了其与潮汐信号之间的潜在关系,证实了潮汐变化是海底白色热泉喷口物理化学参数现场观测最主要的影响因素。温度和pH现场观测数据经Morlet复小波变换后的小波系数分别存在规律的12.9h和12.5h变化周期,并且温度的小波系数在准半日周期尺度与潮汐高度呈负相关变化,相关系数为-0.89;pH的小波系数情况相反,相关系数为0.76。     

洋中脊热液羽状流的分布特征及其在多金属硫化物找矿中的指示作用

热液羽状流是海底热液活动的重要标志,海底多金属硫化物是热液活动的产物。现阶段洋中脊多金属硫化物勘探工作的第一步是开展热液羽状流的近底探测;综合各类异常信息,实现从发现热液活动喷口到发现矿床的突破。本文以热液羽状流为研究对象,从羽状流的近底探测、扩散机制和分布特征3个方面,概述了最新的研究进展和有待完善的方面,阐述了羽状流在洋中脊多金属硫化物找矿中的指示作用,最后总结性地指出时空连续性、参数多元化将是热液探测的发展趋势,有助于提升对热液羽状流分布特征的认识,将为热液区分布模式的研究提供更加精细的探测资料。     

西南印度洋脊49°39′E热液活动区IODP钻探计划的科学意义

自20世纪70年代以来,现代海底热液活动调查研究一直是地球科学领域研究的热点和焦点.中国大洋19航次第Ⅰ、Ⅱ航段于2007年3月在西南印度洋脊首次发现的海底热液活动区,为IODP在超慢速扩张洋脊热液活动区进一步的调查和研究创造了条件.为了能够更深入地开展该热液区的地质地球物理、矿产资源和生物多样性调查研究,笔者建议应在该区域开展IODP钻探研究,以便对热液活动区硫化物矿体、基岩及深部物质的三维分布和结构物质组成,热液流体与岩石、沉积物相互作用关系,以及热液循环、热及物质通量和成矿机制、成矿物质来源演化关系等方面得到更深入的认识,进而探索地球深部极端环境下的微生物生命现象.     

ODP与冲绳海槽海底热水活动研究

本文简要介绍了ＯＤＰ与海底热水活动研究，冲绳海槽中部现代海底热水活动区热水活动研究简况及其热水活动特征；就冲绳海槽中部热水活动研究中存在的问题与ＯＤＰ在冲绳海槽热水区钻探的科学目标进行了讨论。     

海底热液活动的环境与产物

近23年的调查研究,使我们认识到分布于洋中脊、弧后盆地、岛弧和热点等环境的海底热液活动发育在多种围岩类型之上,包括超基性岩石、基性岩石、中性岩石、酸性岩石和沉积物。海底热液活动经历了岩浆去气作用、流体-岩石/沉积物相互作用和流体-海水混合,获取了岩浆、岩石、海水和沉积物的物质,构成了热液循环,产生了高温、低氧、高或低pH值、富含Fe、Mn、Cu、Zn、Pb、Hg、As等元素以及气体组分（甲烷、氢等）的喷口流体,影响了海水、沉积、岩石和生物环境,形成了热液柱、硫化物、含金属沉积物和蚀变岩石等热液产物,组成了海底热液系统。未来,促进海底热液活动探测技术和热液产物测试方法的发展,对海底热液区的岩石、喷口流体、热液柱、硫化物、含金属沉积物以及热液循环、生物活动的持续观测与研究,无疑将为人类探知海底地质过程及生命活动、保护海底热液环境和合理开发利用海底资源提供有力的工作支撑。