全球现代海底块状硫化物战略性金属富集机理及资源前景初探

海底块状硫化物(SMS)蕴藏有丰富的Cu、Cd、Au、Fe、Ag、Co等战略性金属,是未来可供人类开发利用的战略资源.本文搜集了全球3 946组SMS化学成分数据,根据构造环境可将其分成4类(快速、中速、慢速、超慢速扩张)洋中脊型和2类(弧后扩张中心和弧火山)岛弧型SMS矿床.利用多元统计方法分析了SMS战略性金属的分布特征和主控因素,探讨了其资源前景.结果表明:洋中脊型SMS矿床富集Cu+Fe+Co±Mo,而岛弧型普遍富集Zn+Pb+Cd+Sb+Ag±Au等关键元素.分析表明,成矿温度、成矿物质来源、酸碱度和氧化还原条件是战略性金属富集的主要影响因素,其中流体温度主要受水深条件控制,成矿物质来源主要受控于构造地质环境,酸碱度和氧化还原性主要受控于围岩类型.Cu+Au+Fe+Co在水深超过约2 650 m的慢速—超慢速扩张脊非转换不连续带和拆离断层带等区域具较好的勘查前景;而Cu+Au+Cd+Ag在水深约1 080~2 160 m的弧后扩张中心区域具较好的勘查前景.      

Methane seepages in the northern South China Sea: evidence from in situ measurements

Continental margins in world oceans contain large amounts of marine gas hydrates. Changes in the temperature and pressure of sediment may destabilize the methane hydrate, leading to its release and seepage into the sea. This process would increase the dissolved methane in the ambient seawater. In this study, a methane sensor was used to detect methane anomalies in the water column in southwestern Dongsha and Shenhu, northern slope of the South China Sea. Methane plumes were detected at stations SCS001 and T001 in the southwestern Dongsha area, and station SCS002 in the Shenhu area, respectively. The maximum methane concentrations were 8.8 nmol/L in southwestern Dongsha and 10.1 nmol/L in Shenhu, which are about 4–5 times higher than the background methane concentration. This indicates that there are active methane seepages present in both the southwestern Dongsha and Shenhu areas, which are likely related to a methane hydrate reservoir beneath the seafloor. A methane sensor with a low detection limit is a practical instrument with which to detect methane plumes in oceanic environments and to monitor methane leakage from the seafloor.     

中印度洋脊Edmond热液区黄铁矿的标型特征及其对海底成矿作用环境的指示

对中印度洋脊Edmond热液区的丘顶和丘坡进行电视抓斗取样,获得了大量的金属硫化物等热液作用产物样品。在进行细致的矿相学分析基础上,对硫化物中黄铁矿的标型特征及其演化进行了详细研究。结果表明,Edmond热液区的黄铁矿可分3种类型,其形态标型和成分标型分别具有以下特征:Ⅰ型:呈自形立方体状,S/Fe原子数比接近于2.00,微量元素具有高Cu,低Zn、As、Pb、Ni和Ag的特点,Cu/Zn值高,平均可达4.26;Ⅱ型:呈半自形立方体状,S/Fe原子数比平均2.03,具有高Zn、Co、低Cu的特点,Cu/Zn值(平均0.04)低;Ⅲ型:主要呈胶状、莓球状,S/Fe原子数比平均2.04,具有Ag、Pb、Zn、As元素富集的特点,Cu/Zn值介于前两者之间(平均1.09)。根据硫化物中矿物共生组合关系,认为这3类黄铁矿分别对应高温、中高温和低温成矿作用,黄铁矿的形态和成分能很好地指示热液区的成矿环境和成矿条件的演变。     

卡尔斯伯格脊 60°~61°E洋脊段多波束后向散射特征及其对构造与岩浆作用强度的指示

多波束声纳数据可以有效记录海底地形地貌和底质特征信息。本文利用船载多波束数据对慢速扩张的卡尔斯伯格脊60°~61°E洋脊段的典型构造地貌单元的后向散射强度特征进行了研究,在此基础上,分析了该洋脊段的构造和岩浆作用强度特征。结果表明,洋脊段I以构造拉张作用占主导,脊轴及附近后向散射强度为-29 dB左右,裂谷壁高差可达1 200 m以上,裂谷内断裂发育,裂谷侧翼高度与裂谷宽度的比值为78.7~126.2,裂谷两侧翼部线性构造较少,但轴向正断层面更宽,倾角更小;与洋脊段裂谷中段相比,末端火山活动频率较低但喷发规模较大,火山机构数量和体积也更大,且可发育深大断裂获取深部热源。洋脊段II以岩浆作用占主导,脊轴及附近后向散射强度达-35 dB,裂谷内轴向火山脊发育,裂谷壁高差小于500 m,裂谷侧翼高度与裂谷宽度的比值为77.6~116.8,裂谷两侧翼部线性构造数量众多、长宽比较大且呈近似对称,相邻线性构造之间沉积物广泛分布。通过提取挖掘与底质属性密切相关的多波束后向散射强度数据,结合海底地形地貌的分析,可以为洋中脊的构造和岩浆作用强度的定量研究提供有效的证据。     

我国在南大西洋中脊发现两个海底热液活动区

近年来,中国大洋矿产资源研究开发协会组织了多个针对大洋中脊海底热液活动的航次调查.自从2007年在西南印度洋中脊49.6°E发现了第一个海底热液活动区以来,已经在西南印度洋中脊和东太平洋海隆赤道地区发现了十几个海底热液区[1~4].2009年11~12月,大洋21航次在南大西洋中脊13°~14°S段发现了两个新的海底热液活动区,这是我国第一次在大西洋中脊发现海底热液活动区,也是当时发现的位于大西洋中脊最南端的两个热液活动区.     

中印度洋脊Edmond热液区成矿流体属性与来源:来自流体包裹体和He-Ar同位素的证据

To understand the source and nature of the ore-forming fluids of the Edmond hydrothermal field on the Central Indian Ridge, we studied the He-Ar isotope composition and fluid inclusions of the hydrothermal precipitates.Our results show that the sulfide samples contain noble gases He, Ne, Kr, and Xe with their abundances in between those of air-saturated water(ASW) and mid-ocean ridge basalt(MORB). The ~3He/~4He ratio varies from1.3 to 8.7 R_a(n=10, average: 5.1 R_a), whereas the ~(40)Ar/~(36) Ar ratio is from 285.3 to 314.7(n=10, average: 294.8). These results suggest that the He was derived from a mixture of MORB with variable amounts of seawater, but the Ar in the ore-forming fluids trapped in the sulfides is predominantly derived from seawater. The fluid inclusions of barite have a wide range of homogenization temperatures and salinities varying from 163°C to 260°C and 2.6 wt%to 8.5 wt% Na Cl equiv., respectively. It is suggested that the ore-forming fluids were produced by phase separation, which agreed with the present-day vent fluid study.     

印度洋亚丁-欧文-卡尔斯伯格脊三联点邻近洋脊的玄武岩地球化学特征及其地幔源区性质

本文研究了亚丁-欧文-卡尔斯伯格脊(AOC)三联点邻近洋脊的玄武岩样品在主量、微量元素和Pb-Sr-Nd同位素特征上的差异和联系并分析其原因。结果表明,AOC附近卡尔斯伯格脊和希巴洋脊的玄武岩均为正常型洋脊玄武岩(N-MORB),起源自亏损地幔,其中卡尔斯伯格脊的样品较希巴洋脊样品更亏损;欧文洋脊玄武岩样品为洋岛玄武岩(OIB)特征,其地幔源区可能有残余陆块物质的混染;亚丁洋脊玄武岩样品类型包括N-MORB、E-MORB和可能的大陆玄武岩,与洋壳形成过程中大陆岩石圈物质的贡献程度有关。除了卡尔斯伯格脊外,阿法热点对各洋脊的岩浆均有一定程度的影响。     

中印度洋脊Edmond区热液硫化物的形成——来自铅和硫同位素的约束

位于中印度洋脊23°52’S的Edmond热液区发现于2000年,属于典型的以玄武岩为宿主的活动热液区。首次测得了Edmond热液区9件硫化物的铅同位素和6件样品的硫同位素组成,结果表明:硫化物矿石的206Pb/204Pb为17.879～17.970,207Pb/204Pb为15.433～15.550,208Pb/204Pb为37.743～38.130。Pb-Pb图解表明,Edmond热液区硫化物的铅同位素数据与中印度洋脊玄武岩的铅同位素组成较一致,与印度洋沉积物和锰结壳相比具较低放射性成因铅的特征,说明硫化物中的铅主要来源于地幔(玄武岩),海水的贡献微弱。硫化物的δ34S为5.7‰～7.2‰,明显高于玄武岩的硫同位素组成(δ34S≈0‰),认为Edmond热液区硫化物中的硫除地幔的贡献外,海水中硫酸盐还原作用产生的硫的贡献可能超过30%。中印度洋脊Edmond热液区存在非常活跃的浅循环系统,可能是造成硫化物中硫同位素组成偏重的主要原因。     

海啸预警与第四纪古海啸沉积记录研究进展

海啸对人类的生命和财产安全构成巨大的威胁,2004年12月26日苏门答腊特大海啸的发生,引起了国际社会对海啸预警问题的重视,并进一步认识到古海啸沉积研究的重要性.介绍了国际上对海啸预警和古海啸沉积研究的进展,重点综述古海啸沉积的研究现状、研究方法与识别标志.最近20年来,研究者们着重对滨岸、浅海或陆地上的现代海啸沉积和古海啸堆积物进行研究,而对深水区域的古海啸记录研究很少.笔者认为在海啸多发海域的深水区进行长柱状沉积物取样,通过沉积学和地球化学分析研究,把古海啸沉积从海底正常沉积中识别出来,再结合定年,有助于恢复古海啸史,明确长期的灾害风险.