西北印度洋天休热液区热液成因矿物特征与分布及其指示意义

海底沉积物中的热液成因矿物主要来自热液区热液产物堆积体的失稳垮塌搬运迁移和热液羽流自生矿物颗粒的沉降。热液成因矿物的类型和空间分布特征对于了解热液活动区的位置与范围具有重要的指示作用。天休热液区(3°41′N、63°50′E)位于卡尔斯伯格脊超镁铁岩系中,本文对采自该热液区及其周边的共4站表层沉积物样品进行研究,分析热液成因矿物的组成、丰度和粒度的空间变化情况。研究表明,在热液喷口近端（0 ～0.22 km）同时分布有垮塌迁移及热液羽流沉降来源的热液成因矿物,其中垮塌来源的矿物呈砾—粗砂级,以古巴矿等金属硫化物矿物及铁氧化物为主;羽流沉降来源的矿物呈砂—泥级,以Cu-Zn-Fe硫化物矿物（等轴古巴矿、古巴矿、闪锌矿和磁黄铁矿等）为主。在远喷口端（1.84 ~ 6.05 km）主要分布有羽流沉降来源的热液成因矿物,以砂—泥级的金属氧化物和氢氧化物为主。热液成因矿物的类型、粒度、丰度在空间上呈现出的规律性分布特征可以示踪未知的活动和非活动热液区的位置,并作为多金属硫化物资源的找矿标志。     

西南印度洋脊龙旂热液区蚀变岩岩石学特征及对热液流体循环的指示

慢速−超慢速扩张洋脊的海底热液活动区多出露类型多样的蚀变岩石,记录了地壳深部的流体与围岩的相互作用,为研究深部热液流体特征以及循环过程提供了样本。本研究选取了中国大洋第30、34和40航次在超慢速扩张西南印度洋脊龙旂热液区(A区、B区和C区)利用电视抓斗采集的蚀变玄武岩、蚀变辉长岩、蚀变辉石岩和蛇纹岩等蚀变岩样品,利用光学显微镜、电子探针开展了岩相学和矿物化学分析。岩相学结果表明,龙旂热液区蚀变岩石样品约95%发生了地壳浅部的脆性变形作用,靠近龙旂1号热液区(A区)约有5%的蚀变岩石混合发育了脆性变形及脆性−塑性变形特征。研究区岩石蚀变属于中−低温变质作用,变质相近似绿片岩相,变质矿物组合为绿泥石−绿帘石−钠长石−阳起石−榍石。其中,A区的蚀变岩中的绿泥石形成温度(201～341℃)以及蛇纹石、阳起石、绿泥石等蚀变矿物的Fe元素含量(17.5%～27.5%)都高于龙旂3号热液区(B区和C区)的绿泥石形成温度(239～303℃)和Fe元素含量(16.8%～26.5%),这也与在该区观测到高温的热液喷口相符合。本研究认为龙旂热液区所在洋脊段发育的拆离断层为热液流体的向上运移提供了通道,洋壳扩张后期轴部的岩浆熔体在轴侧区域的岩浆侵入或喷发活动可能为热液循环提供了热源。     

西南印度洋龙旂热液区神盾螺共附生微生物多样性分析

深海热液区的极端环境促使热液区生物形成了独特的生存机制,即与微生物的共附生关系。本文利用高通量测序技术分析了与西南印度洋龙旂热液区神盾螺（Gigantopelta aegis）共附生微生物的种类及功能。基于16S rRNA基因 V3-V4区扩增子测序结果发现：①神盾螺共附生菌中99.99%都属于细菌域,丰度最高的是变形菌门γ-,ε-,和α-变形菌纲;②神盾螺个体Ga1和Ga3的共附生菌群落中以γ-变形菌为主,个体Ga2 中以ε-变形菌为主,表明在同一热液区生活的不同个体间其共附生菌种类也存在较大差异;③宏转录组测序结果与扩增子测序结果基本一致,即神盾螺共附生细菌中变形菌门相对丰度最高,同时发现了高丰度的硫代谢、氢代谢、甲烷代谢以及环境胁迫应答基因。神盾螺共附生微生物的研究将有助于探究深海热液喷口生物的生存和适应策略,为进一步研究奠定基础。     

西南印度洋脊龙旂热液场金属硫化物的矿物学组成及指示意义

西南印度洋脊(SWIR)是当前洋底超慢速扩张洋脊的典型代表, 具有独特的热液硫化物矿床形成机理, 对位于该洋脊的龙旂热液场硫化物样品进行了系统的矿物学分析, 结果表明:该区硫化物为高温热液喷溢活动所形成的富Fe型硫化物, 目前已经历了一定程度的氧化蚀变; 硫化物矿物组合以磁黄铁矿、黄铁矿为主, 其次是少量黄铜矿、白铁矿和(铁)闪锌矿; 黄铜矿出溶等轴古巴矿现象普遍, 部分样品中可见自然金颗粒。经综合分析, 该区热液成矿作用可划分为3个成矿阶段和1个后期海底风化阶段: (1)高温的黄铁矿+黄铜矿(等轴古巴矿) +磁黄铁矿阶段, (2)中高温的黄铁矿+闪锌矿阶段, (3)低温的胶状或莓球状黄铁矿+白铁矿+自然金阶段, (4)后期硫化物海底氧化性蚀变阶段主要是形成Fe的氧/羟化物。在整个成矿期间, 流体温度有不同程度的波动, 主要硫化物矿物形成时端元流体的温度应在335℃以上, 瞬间(短时)或局部热液的最高温度推测超过400℃。本区的磁黄铁矿属于富钴型磁黄铁矿亚类, 经历了六方磁黄铁矿+黄铁矿→单斜磁黄铁矿+黄铁矿的变化, 表明该区热液流体发生了快速降温的演化过程。     

西南印度洋脊“断桥”热液区深部地质构造研究

Polymetalic sulfide is the main product of sea-floor hydrothermal venting, and has become an important sea-floor mineral resources for its rich in many kinds of precious metal elements. Since 2007, a number of investigations have been carried out by the China Ocean Mineral Resources Research and Development Association(COMRA)cruises(CCCs) along the Southwest Indian Ridge(SWIR). In 2011, the COMRA signed an exploration contract of sea-floor polymetallic sulfides of 10 000 km2 on the SWIR with the International Seabed Authority. Based on the multibeam data and shipborne gravity data obtained in 2010 by the R/V Dayang Yihao during the leg 6 of CCCs21, together with the global satellite surveys, the characteristics of gravity anomalies are analyzed in the Duanqiao hydrothermal field(37°39′S, 50°24′E). The "subarea calibration" terrain-correcting method is employed to calculate the Bouguer gravity anomaly, and the ocean bottom seismometer(OBS) profile is used to constrain the two-dimensional gravity anomaly simulation. The absent Moho in a previous seismic model is also calculated.The results show that the crustal thickness varies between 3 and 10 km along the profile, and the maximum crustal thickness reaches up to 10 km in the Duanqiao hydrothermal field with an average of 7.5 km. It is by far the most thicker crust discovered along the SWIR. The calculated crust thickness at the Longqi hydrothermal field is approximately 3 km, 1 km less than that indicated by seismic models, possibly due to the outcome of an oceanic core complex(OCC).     

西南印度洋中脊龙旂热液区中硫化物的结构和微量元素特征对金赋存形式和沉淀机制的启示

相比于快速和中速扩张洋中脊,慢速和超慢速扩张洋中脊热液区通常含有丰富的金属硫化物资源。近年来的研究表明大洋中脊的扩张速率与矿石中金的品位呈明显的负相关,即超慢速扩张洋中脊热液区矿石中金的含量高。前人对龙旂热液区的构造环境以及硫化物组合进行了详细研究,但是对龙旂热液区硫化物中贵金属金的赋存形式和沉淀机制研究较少。本文对西南印度洋龙旂热液区中的硫化物进行了精细的矿物结构和微量元素分析,并探讨了金的赋存形式和沉淀机制。龙旂热液区的硫化物主要以黄铁矿为主,其次是黄铜矿和闪锌矿,黄铜矿普遍出溶等轴古巴矿,此外还观察到了少量的针钠铁矾和自然金等矿物。根据矿物结构和形态,黄铁矿明显被划分为两期,一期黄铁矿（Py1）自形度低,呈细粒状或胶状,内部多孔洞;二期黄铁矿（Py2）自形度高,呈自形−半自形,且粒径较大。Py1往往存在于Py2内部或以包体的形式被Py2所包裹,Py2则与自形−半自形黄铜矿和闪锌矿等矿物共生。自然金主要存在于Py1的内部孔洞之中,少量存在于Py2以及Py2与其他硫化物之间。相比于Py2,Py1含有更高的Ni、Zn、Pb、Ba、Mn、V、Mg、U、Au、Ag、Cd元素含量,更低的Co、Se、As、Sb元素含量。在龙旂热液区的物理化学条件下,热液流体中金的主要存在形式为Au(HS),HS⁻浓度的降低和pH值升高均会促进金的沉淀。龙旂热液区早期热液流体与海水的混合造成热液流体pH值升高,而混合作用导致的热液流体温度降低会促使黄铁矿（Py1）的结晶,从而促使热液流体中HS⁻浓度的降低,热液流体pH值升高和黄铁矿结晶（Py1）引起的硫逸度降低是龙旂热液区自然金沉淀的主要机制。     

珠江流域沉积物重矿物特征及其示踪意义

珠江流域沉积物重矿物组合与源区岩石特征具有极好的相关性,不同支流的重矿物组合及其代表性特征矿物差别明显.根据重矿物组合类型、重矿物特征指数及相关性分析可以把珠江流域源区类型从西到东分为3个区带,西部区带为西江上游源区,其重矿物组合类型为磁铁矿+钛铁矿+锆石+白钛石+磷灰石,特征矿物为磁铁矿、钛铁矿、磷灰石、铬铁矿,在该...     

西南印度洋深海热液区铠甲虾初探

简述了深海热液区铠甲虾的分类研究现状,整理出铠甲虾总科下属科的形态分类检索表,并对2008年10月-2009年2月中国大洋科考第20航次在西南印度洋深海热液区获得的铠甲虾样品进行详细的形态描述和分类,初步鉴定为5种,隶属于2科5属,分别是:劣柱虾科(Chirostylidae)的折尾虾(Uroptychus sp.),...     

南海北部陆架表层沉积物重矿物分布特征及物源意义

该文根据2007～2010年间对南海北部陆架采集的292个表层沉积物样品0．063～0．125mm粒级矿物的鉴定和分析结果,研究了该海域表层沉积物重矿物的分布特征和物质来源．结果表明：该海域矿物组成以轻组分矿物为主,平均质量百分数高达98．49％,重组分矿物的含量较低,平均值为1．51％,最高质量百分数仅为10．38％,共发现了60种重矿物．影响南海北部陆架表层沉积物重矿物的含量和分布的首要因素是水动力条件,其次是物质来源,其他因素如沉积环境、矿物自身的变质程度等也在一定程度上影响其分布特征．根据因子分析的因子荷载分布及南海北部陆架的地形地貌,研究区可划分为4个主要矿物组合区和2个亚区．分析结果表明,华南沿海的众多河流特别是珠江的入海泥沙是南海北部陆架表层沉积物的主要物质来源．海南岛东南部海底峡谷区处于相对稳定的沉积环境,胶结于有孔虫壳内的海洋自生黄铁矿含量丰富．     

黄河物源碎屑沉积物的重矿物特征

对取自黄河口附近的黄河干道和分流河道、河口潮间带及水下三角洲不同地貌沉积环境的149个表层样品进行了碎屑矿物学研究。结果表明，近代黄河物源碎屑沉积物与长江物源相比，具有云母-普通角闪石-绿帘石组合，富含云母类矿物，但不同环境的矿物组成由于沉积动力条件的不同而有较大变化，以黑云母／白云母和磁铁矿／钛铁矿比值高以及绿帘石／榍石和闪石类／辉石类比值低为特征。     

冲绳海槽中部Jade热液活动区中海底热液沉积物的硫同位素组成及其地质意义

测定了冲绳海槽中部Jade热液活动区中18个热液沉积物样品的硫同位素组式,其中10个硫化物样品的δ34S值为5.2×10-3～7.2×10-3,7个硫酸盐样品的34S值为16.3×10-3～22.3×10-3,1个自然硫样品的δ34S值为8.2×10-3热液沉积物的硫主要来自中、酸性火山岩和海水,并且在流体与沉积物相互作用过程中海底沉积物也可能为热液沉积物的形成提供部分的硫.导致本区热液沉积物中硫化物与其他热液活动区的硫同位素组成不同的原因,主要是各热液活动区的硫源以及有关岩浆活动和构造演变的不同.海底热液体系中硫的演化是一个复杂的过程,涉及被加热海水的上升、流体与火山岩的相互作用、海水硫酸盐和中、酸性火山岩中流的混合作用以及流体与沉积物相互作周等一系列海底热液活动,其中海水和中、酸性火山岩的相互作用是本区硫演化的一个重要机制.     

Sulfur isotopic composition of seafloor hydrothermal sediment from the Jade hydrothermal field in the central Okinawa Trough and its geological significance

Eighteen samples of hydrothermal sediments from the Jade hydrothermal field in the central Okinawa Trough have been analyzed. Sulfur isotopic values for 10 sulfide samples vary from 5.2 × 10~(-3) to 7.2× 10(-3), δ~(34)S values for 7 sulfate samples vary from 16.3 × 10~(-3) to 22.3 × 10~(-3), and 1 native sulphur sample has a δ~(34)S value of 8.2× 10~(-3). The major sources of sulfur for hydrothermal sediment are intermediate to acid volcanic rocks and sea water sulfate, and it is possible that the partial sulfur of hydrothermal sediment is from the pelagic sediment by the interaction between hydrothermal fluid and sediment. The reasons of causing the distinct differences in sulfur isotopic values for sulfide samples from hydrothermal sediment ( compared with other hydrothermal fields), are the differences in the sources of sulfur, the magmatic activity and the tectonic evolution in different hydrothermal fields. The sulfur evolution is a long and complex process in the seafloor hydrothermal system     

Component characteristics of organic matter in hydrothermal barnacle shells from Southwest Indian Ridge

In 2008-2009, hydrothermal barnacle and sediment samples were collected from the Southwest Indian Ridge during a survey of the China Ocean Mineral Resources R＆D Association （COMRA）. Samples were ana- lyzed by gas chromatography-mass spectrometer （GC-MS）, revealing the main organic constituents of hy- drothermal barnacle and sediment to be fatty acids and alkylbenzenes. N-alkanes which possessed obvious even carbon advantage were also detected in hydrothermal sediment. The high concentrations of aromatic compounds might be the result of macromolecular thermal alteration. Microorganism in the submarine hydrothermal ecosystem, especially those related to sulfur metabolism, might be the source of the high con- centrations of fatty acids detected in these samples. In high temperature and high pressure hydrothermal environments, n-alkanes which possessed obvious even carbon advantage might originate from thermal alteration of carboxylic acids and other lipid compounds.     

西南印度洋中脊热液产物稀土元素组成变化及其来源

对西南印度洋中脊热液区不同热液产物稀土元素(REE)进行了分析,探讨了热液产物形成过程中稀土元素组成变化及其来源。研究结果表明:不同热液产物稀土元素总量变化范围从3.47×10-7到4.80×10-5,轻重稀土比值(LREE/HREE)从2.06到6.16,表明轻重稀土有较大程度分异,δEu异常(δEu=0.86~3.88)和δCe异常(δCe=0.40~0.86)显示热液产物中REE呈Eu富集和Ce亏损特征。稀土元素球粒陨石标准化模式呈现两种类型:(1)呈轻微富集LREE的平坦模式,REE大于2×10-5;(2)呈显著富集LREE和正Eu异常模式,REE小于5×10-7。模式1类似于洋壳火山岩REE配分模式,而模式2与西南印度洋中脊黑烟囱REE模式相似,也与典型洋中脊热液喷口流体和硫化物LREE富集和正Eu异常模式类似。热液产物中稀土元素含量变化和模式特征以及Mg与LREE极强正相关关系可能反映了西南印度洋中脊硫化物形成在热液流体与海水混合沉淀的初始阶段,后期经历了广泛的热液流体再循环和海水蚀变过程。     

西南印度洋中脊表层沉积物中存在热液组分的地球化学证据

Hydrothermal materials in deep-sea sediments provide a robust tracer to the localized hydrothermal activity at mid-ocean ridges. Major, trace and rare earth element(REE) data for surface sediments collected from the ultraslow spreading Southwest Indian Ridge are presented to examine the existence of hydrothermal component.Biogenic carbonate oozes dominate all the sediment samples, with CaO content varying from 85.5% to 89.9% on a volatile-free basis. The leaching residue of bulk sediments by ~5% HCl is compositionally comparable to the Upper Continental Crust(UCC) in SiO_2, Al_2O_3, CaO, MgO, alkali elements(Rb, Cs) and high field strength elements(Nb, Ta, Zr, Hf, Ti). These detritus-hosted elements are inferred to be prominently derived from the Australian continent by means of eolian dust, while the contribution of local volcaniclastics is insignificant. In addition, the residual fraction shows a clear enrichment in Fe, Mn, and Ba compared with the UCC. Combining the positive Eu anomaly of residual fraction which is opposed to the UCC but the characteristic of hydrothermal fluids and associated precipitates occurred at mid-ocean ridges, the incorporation of localized hydrothermal component can be constrained. REE mixing calculations indicate that more than half REE within the residual fraction(~55%–60%) are derived from a hydrothermal component, which is inferred to be resulted from a diffuse fluid mineralization. The low-temperature diffuse flow may be widely distributed along the slow-ultraslow spreading ridges where crustal faults and fissures abound, and probably have a great mineralization potential.     

现代海底热液硫化物的成矿序列和指示意义——以印度洋中脊为例

与快速扩张的洋中脊相比,主要由超慢速-慢速扩张洋脊组成的印度洋中脊具有独特的热液硫化物成矿模式.运用高精度矿相显微镜、XRD、电子探针和ICP-AES/MS等测试手段,对印度洋中脊的热液硫化物矿床样品开展了矿物成分、结构构造、地球化学等各方面分析.结果表明,来自中印度洋脊(CIR)艾德蒙德(Edmond)热液区的硫化物A主要由黄铁矿、白铁矿以及黄铜矿构成,其成矿期次可划分为白铁矿-黄铁矿阶段(Ⅰ)、闪锌矿-黄铜矿阶段(Ⅱ)以及后期石英阶段(Ⅲ),成矿流体温度经历了低-高-低的变化;同样来自于艾德蒙德热液区的硫化物B主要矿物成分为黄铁矿、白铁矿和硬石膏,成矿期次划分为硬石膏-白铁矿-黄铁矿阶段(Ⅰ)和胶状黄铁矿-石英(Ⅱ) 2个阶段,流体温度经历了低-高的变化;与之相比,来自西南印度洋脊(SWIR)龙旂热液区的硫化物C主要由纤铁矿、黄铜矿、黄铁矿和白铁矿组成,成矿期次划分为纤铁矿-白铁矿-黄铁矿阶段(Ⅰ)和闪锌矿-黄铜矿(Ⅱ)阶段,后期闪锌矿、黄铜矿的出现反映热液流体温度发生了升高.地球化学特征表明,印度洋中脊的热液硫化物总体为富Fe型,并相对富集Co和Ni元素,而Zn和Cu元素的含量相对较低.此外,取自艾德蒙德热液区的硫化物与EPR 21°N热液硫化物组成非常相似,而与慢速扩张脊TAG相比,Pb、Zn、Ag和Sr元素含量较高,Cu和Fe元素含量则较低.