南海北部陆坡东沙海域海底丘状体气体与水合物分布

海底丘状体在天然气水合物发育区是一种常见的微地貌,对丘状体的研究有助于理解海底流体渗漏模式以及水合物的赋存规律。本文研究南海北部陆坡东沙海域天然气水合物发育区海底丘状体的特征及其与水合物的关系。研究所用的数据包括准三维多道地震数据、多波束数据以及浅地层剖面数据。在多波束海底地形图上,丘状体表现为局部的正地形,直径大约为300 m,高出周围海底约50 m。浅地层剖面上存在明显的声空白以及同相轴下拉现象,指示了海底丘状体气体的分布以及流体运移的路径。丘状体周围明显的BSR表明局部区域可能发育有水合物,水合物钻探结果也证实了这一推测。三维多道地震剖面上,丘状体正下方存在空白反射区域,这与泥火山的地震反射特征类似。但空白反射区域内存在强振幅能量,而且丘状体正下方存在连续的反射层,这表明该丘状体并非泥火山成因。综合钻探结果以及三维地震成像结果,认为水合物形成过程引起的沉积物膨胀以及海底碳酸盐岩的沉淀是形成该丘状体的主要原因。     

大西洋中脊Logatchev热液区的地球物理场研究

利用"大洋一号"首次环球科考获得的地球物理资料,通过对多波束地形和地磁异常的解译,对大西洋Logatchev热液区的地球物理场特征进行了研究,研究结果表明 Logatchev热液喷口位于裂谷东侧的滑塌体上,处于南北地磁正负高值异常中心之间的缓冲带上,新发现的磁异常区与热液喷口区具有相似的特征,推测为未来的热液矿区。区内南西西-北东东和北-南向断裂不仅控制了基底深度和隆坳结构,也控制了超基性岩和热源磁性层的分布,因此它的形成与交叉切割的拆离断层、超基性岩、海洋核杂岩和重力滑塌有关。     

海底热液硫化物矿体内部流体混合过程的数值模拟:以大西洋TAG热液活动区为例

大型海底热液硫化物矿体的形成机制是涉及多种控制因素的复杂地质过程,其中热液流体同海水的混合扮演着重要角色。大洋钻探计划(ODP)资料表明在大西洋TAG区热液硫化物矿体内部,热液流体同经过改造的海水之间发生着广泛的混合作用,这个过程在很大程度上控制着海底热液硫化物矿体的内部结构和化学组成。以TAG热液硫化物矿体为例,利用数值模拟方法模拟了热液流体与经过不同程度改造的海水的混合过程,试图探讨海水与热液流体混合在热液硫化物矿体形成中的作用。模拟计算结果表明:(1)来自矿体深部的热液流体与经围岩加热的下渗海水的混合是造成TAG热液活动区硬石膏大量沉淀的重要原因;(2)在热液流体与海水的混合过程中,混合流体的化学性质和矿物沉淀情况在330~310℃上下发生了较大变化,330~310℃是一个特殊的温度区域;(3)利用数值计算结果探讨了TAG热液活动区不同区块(TAG-1,TAG-2和TAG-5等)的流体混合作用和热液活动过程。     

冲绳海槽中部热液区及典型喷口区地形地貌特征

利用最新测量的高精度深水多波束资料,对冲绳海槽中部热液活动区的地形地貌特征进行了系统的分析后发现,研究区地形情况相当复杂,起伏变化较大,总体上呈沿SW—NE向延伸的裂谷地势,裂谷水深范围约在1 500~1 800m,大量呈SW—NE向的线性海山链和裂谷、洼地地貌交错出现,分析认为其形成可能与冲绳海槽的弧后扩张作用有关。另外,通过ROV(Remotely Operated Vehicle)上获得的影像,结合浅表层沉积物和岩石样品分析发现,2处喷口地形地貌情况明显不同,Iheya North喷口区地形起伏变化大,具有较多烟囱体、丘体,周围沉积物以硫化物砂为主;Iheya Ridge则以裂隙式溢流为主,分布范围广,地形倾斜平整,少见烟囱体、丘体,底质较硬,热液沉积物分布较少。     

基于地形的海底热液区沉积物分布趋势预测方法研究——以西南印度洋中脊龙角区为例

热液区沉积物接受了大量热液物质的输入,其矿物组成及地球化学空间分布特征是多金属硫化物勘探的有效指标.由于重力作用,洋中脊区域沉积物主要分布于低洼和平坦地形区.为了探索地形因素对热液区沉积物分布的影响规律,本文通过ArcGIS提出了一种基于地形数据的海底热液区沉积物分布趋势预测方法,并对西南印度洋中脊龙角区地形数据进行了...     

基于地形的海底热液区沉积物分布趋势预测方法研究

热液区沉积物接受了大量热液物质的输入,其矿物组成及地球化学空间分布特征是多金属硫化物勘探的有效指标。由于重力作用,洋中脊区域沉积物主要分布于低洼和平坦地形区。为了探索地形因素对热液区沉积物分布的影响规律,本文通过ArcGIS提出了一种基于地形数据的海底热液区沉积物分布趋势预测方法,并对西南印度洋中脊龙角区地形数据进行了分析,包括沉积物重力搬运方向提取、沉积物汇集量估算、海底沟谷提取和沉积物源区划分。通过与研究区底质解译结果进行对比验证发现,预测结果与研究区内沉积物的实际分布范围较为吻合,表明本方法在一定程度上可以有效地指示地形影响下海底热液区沉积物的分布情况。本方法对海底硫化物矿产勘探工作具有一定指导意义,可为海底沉积物取样站位设置与海底硫化物成矿远景区圈定提供参考依据。     

复杂地形结构下瞬变电磁三维正演模拟

如何确定海底多金属硫化物的空间分布并对其进行资源量评价至关重要。瞬变电磁法是陆地金属矿床勘探的重要手段,但海底的崎岖地形、硫化物的复杂结构以及不稳定的近底观测条件为瞬变电磁在海洋中的应用提出了挑战。为验证瞬变电磁方法对热液区硫化物的勘探应用潜力,本文采用了有限元方法,结合大西洋洋中脊TAG热液区实测地形数据和硫化物深部剖面进行三维正演模拟,通过对比仪器在不同位置、姿态、离底高度的正演模拟结果发现:重叠回线探测装置在离底高度小于60 m时,可以有效探测到TAG丘体的高电导率异常。海底复杂地形以及仪器拖曳方式都会对二次场早期响应产生干扰,同时仪器姿态变化也会改变所探测到的响应,这表明,应结合研究区域的海底地形、仪器海底定位以及姿态数据才能更好的对实测瞬变电磁数据进行合理解释。     

复杂地形结构下瞬变电磁三维正演模拟-以大西洋洋中脊TAG热液区为例

如何确定海底多金属硫化物的空间分布并对其进行资源量评价至关重要.瞬变电磁法是陆地金属矿床勘探的重要手段,但海底的崎岖地形、硫化物的复杂结构以及不稳定的近底观测条件为瞬变电磁在海洋中的应用提出了挑战.为验证瞬变电磁方法对热液区硫化物的勘探应用潜力,本文采用了有限元方法,结合大西洋洋中脊TAG热液区实测地形数据和硫化物深部...     

东太平洋海隆13°N表层含金属沉积物物质组成与元素赋存状态

为了解不同类型含金属沉积物在物质组成和元素赋存状态的差异,对东太平洋海隆13°N洋中脊两侧表层含金属沉积物(站号:E271和E53)进行了矿物学、地球化学分析,顺序提取实验,并与前人对轴部表层沉积物(站号:17A-EPR-TVG1)的研究结果作了对比分析。研究结果表明, E271和E53是远端含金属沉积物,由非浮力热液羽状流中颗粒物沉降所形成的;17A-EPR-TVG1沉积物是近喷口含金属沉积物,由黑烟囱或者热液硫化物丘状体崩塌、堆积,或者由热液羽状流中Fe-Mn氧化物和硫化物快速沉淀而形成的,近喷口沉积物比远端沉积物更富集Fe、Cu和Zn等元素。元素在两种含金属沉积物中的赋存状态基本相同,除了Fe,Cu,Zn,Mo和稀土元素(REE)等元素在远端沉积物中主要存在于Fe-Mn氧化物相,在近喷口沉积物中主要在残留相中。远端沉积物中REE页岩标准化配分模式与海水相似,表明REE主要来自海水,而近喷口沉积物中REE配分模式与热液流体相似,说明REE以高温热液流体来源为主。相关研究结果加深了对热液沉积作用研究的认识。     

渤海海峡地应力场研究及地质条件评价

查明渤海海峡处现今地应力状态及断层活动状况,可为渤海海峡跨海通道建设提供科学依据。在通道中轴线上布设6个浅钻钻孔,进行了7个测点的空芯包体地应力测量工作。对测量数据分析后,认为海峡区最大水平主应力、最小水平主应力与垂直主应力均随深度的增加而线性增大;最大水平主应力大于垂直应力,区域内构造力处于主导地位;各测点处均有两个主应力位于近水平方向,其与水平面的夹角平均为7.8°;研究区内地应力各分量值之间相差不大,远远小于区内断层活动应力值的下限,研究区目前处于稳定状态。区域横向上看,海峡区南部地壳浅部的应力状态为σHσhσv,有利于逆断层活动,北部的应力状态为σHσvσh,有利于走滑断层活动;垂向上看,70m以上的各点应力值受地形影响较大,-70~-130m处的各点处于挤压应力状态中。整个区域处于NE-NEE向的挤压应力场中,在区域应力场的作用下,郯庐断裂带运动状态为右旋压扭,蓬莱-威海断裂带为左旋压扭,黄河口-庙西北断裂带处于拉张走滑运动状态中。     

Control of the stress field on shallow seafloor hydrothermal paths: A case study of the TAG hydrothermal field

The stress state and rock mechanical properties govern the growth of faults and fractures, which constitute shallow hydrothermal pathways and control the distribution of seafloor massive sulfide (SMS) mounds in the seafloor hydrothermal field. The stress field has an important influence on the formation and persistence of hydrothermal pathways. Based on multibeam bathymetric data from the Trans-Atlantic Geotraverse (TAG) field, we establish two three-dimensional geological models with different scales to simulate the stress field, which investigate the characteristics of hydrothermal pathways and associated SMS mounds. The simulation results show that oblique faults and fissures form in the tensile stress zone and that mounds, including active and inactive hydrothermal mounds form in the compressive stress zone. Fault activity, which is related to the stress field, affects the opening and closing of hydrothermal channels and changes the permeability structure of subseafloor wall rock. Therefore, the stress field controls the development and persistence of shallow hydrothermal pathways. The features of shallow hydrothermal pathways in the stress field can provide geomechanical information that is useful for identifying favorable zone for SMS deposit formation.     

Heat and mass flux estimation of modern seafloor hydrothermal activity

1Introduction Heat flux yielded by modern seafloor hydrother-mal activity could be next only to heat radiation fromthe sun to the earth, and be similar to energy pro-duced by volcanism. And mass flux of hydrothermalactivity could be close to that of river…     

Heat and mass flux estimation of modem seafloor hydrothermal activity

Research on heat and mass flux yielded by modern seafloor hydrothermal activity is very important, because it is involved not only in the base of ocean environment research, but also in the historical evolution of seawater properties. Currently, estimating heat flux is based on the observation data of hydrothermal smokers, low-temperature diffusive flow and mid-ocean ridge mainly. But there are some faults, for example, there is lack of a concurrent conductive item in estimating the heat flux by smokers and the error between the half-space cooling model and the observation data is too large. So, three kinds of methods are applied to re-estimating the heat flux of hydrothermal activity resepectively, corresponding estimation is 97. 359 GW by hydrothermal smoker and diffusive flow, 84.895 GW by hydrothermal plume, and 4. 11 TW by exponential attenuation method put forward by this paper. Research on mass flux estimation is relatively rare, the main reason for this is insufficient field observation data. Mass fluxes of different elements are calculated using hydrothermal vent fluid data from the TAG hydrothermal area on the Mid-Atlantic Ridge for the first time. Difference of estimations by different methods reflects the researching extent of hydrothermal activity, and systematically in - situ observation will help to estimate the contribution of hydrothermal activity to ocean chemical environment, ocean circulation and global climate precisely.     

大西洋洋中脊海底表层热液沉积物的铅同位素组成及其地质意义

新测得 TAG热液区中 6件海底表层热液沉积物样品的铅同位素组成 ,其变化范围不大 ,具有均一性的特征。在 Pb- Pb图解上 ,热液沉积物的铅同位素数据大多落在 MARB的铅同位素组成范围内 ,与大西洋沉积物和 Fe- Mn结核相比明显具较少的放射成因铅 ,反映其上部洋壳岩石为该区热液沉积物的形成提供了铅。对比研究表明 ,因不同地质 -构造环境中的海底热液区为热液沉积物形成提供物源的情况不同 ,是导致有沉积物覆盖洋中脊中热液沉积物的铅同位素组成与无沉积物覆盖洋中脊不同的主要原因。海底扩张中心的扩张速率与热液沉积物的铅同位素组成有一定的对应关系 ,但其并不是热液沉积物铅同位素组成的唯一控制因素     

A data processing method for MAPR hydrothermal plume turbidity data and its application in the Precious Stone Mountain hydrothermal field

Hydrothermal plume is an important constituent of seabed hydrothermal circulation and is also one of the characteristics of active hydrothermal vents. Portable Miniature Autonomous Plume Recorders （MAPR） attached to a towed deep-sea instrument was used to search for hydrothermal plumes and hydrothermal vents. We introduced the basic principle of MAPR based on deep towing technology to detect plumes, then analyzed the factors affecting the quality of the MAPR data and presented a data correction method for MAPR, including instrument location correction, noise reduction processing, system error elimination and seawater background reduction. Finally we applied the method to analyze MAPR data obtained during the Chinese DY115-21 cruise on R/VDayang Iin the “Precious Stone Mountain” hydrothermal field on the Gala-pagos Microplate. The results provided a better understanding of the distribution of the hydrothermal activ-ity in this field, indicating the presence of a new hydrothermal vent.     

Hydrothermal Metalliferous Sediments and Waters Off the Lesser Antilles

Abstract

Considerable metal enrichments have been found in hydrothermal fluids and metalliferous sediments off the central Lesser Antilles Volcanic Arc. The elements variably enriched in the fluids as a result of the hydrothermal activity are Fe, Mn, As, Si, B, Li and in the sediments, Fe, P, Mo, As, Sb, Hg, Cu and Pb. Variations in the concentrations of these elements in both fluids and sediments along the arc result from a number of factors, the most important of which is the stage that each island's volcano has reached in its eruptive cycle. Although hydrothermal mineralization on the sea floor off the islands is only low grade, phase separation in the hydrothermal fluids at depth could be leading to higher grade stockwork mineralization below the vent fields or the discharge of metal rich brines on the lower flanks of the volcanic islands.     

现代海底热液活动的热和物质通量估算

对现代海底热液活动所导致的热和物质的通量研究是非常重要的,因为这不仅涉及到海洋环境研究的基础,而且涉及到海水性质的历史演化.当前对热通量估算的主要依据是来自对热液烟囱、低温扩散流及洋中脊的观测数据, 然而在对烟囱体热通量的估算中很少考虑同时存在的传导项,半空间冷却模型的热通量密度函数与实际数据误差较大.因此,应用了三种方法重新估算了热液活动的热通量:(1)通过烟囱体及扩散流估算的热液热通量为97.359 GW;(2)通过热液羽状体估算的热通量为84.895 GW;(3)利用所提出的指数衰减法,通过洋壳传导通量估算的热通量为4.11 TW.对物质通量估算的研究较少,其原因是现场观测数据太少.以大西洋中脊TAG区热液流体为代表首次估算了不同元素的物质通量.用不同方法所得估算值的差异反映了人类对热液活动的认知程度,系统地现场观测将有助于准确估算热液活动对海洋的贡献.