海底大型多金属硫化物矿体内的流体过程

海底多金属硫化物矿体内热场和流场分布控制着多金属硫化物矿体的形成过程和成矿机制.在大洋钻探计划(ODP)和已有模拟实验研究的基础上,构建了一个具有三层结构的非均质海底多金属硫化物矿体模型,并利用地下热水系统体系模拟软件(Hydrothermal)模拟了不同渗透率情况下多金属硫化物矿体内部热场和流场的形态特征.模拟结果表...     

长江口外海域岩心沉积物地球化学特征及其对人类活动的响应

对长江口外海域Y16站岩心沉积物中元素含量和粒度组成进行了分析,并通过137Cs测定了年龄。结果表明,该岩心沉积物中元素含量在垂向上的变化与沉积物粒度组成的变化密切相关,根据元素含量的变化特征可将其分为3段:1966年之前、1967—1989年和1990—2006年。R型因子分析表明,影响该岩心沉积物中元素含量变化的主要因素为陆源物质供给。另外,生物沉积作用和人为污染对部分元素含量的变化有一定影响。元素含量的变化特征在前两个阶段主要与流域自然过程相联系,在后一阶段(1990—2006年)人为污染对沉积物中Pb和Zn元素含量的变化有所影响,但这种影响在长江大量输沙的背景下被明显减少。目前,由于长江输沙量的大幅下降(2006年长江输沙量仅为0.85亿t)以及人为污染影响程度的增强(煤、石油燃料消耗的持续增加以及工业的持续发展),未来长江口海域重金属元素的污染情况将面临更大的挑战。     

西南印度洋中脊热液沉积稀土元素地球化学特征

西南印度洋中脊(SWIR)超慢速扩张段特殊的构造环境是了解洋脊深部过程和热液系统的又一天然验室,为进一步认识全球洋中脊热液系统提供了新的思路和内容。同时,慢速扩张脊较低频率的构造事件或许促进热液上升流的长寿命、多期次活动,与高度不稳定的快速扩张热液系统相比更有利于大型矿床的形成。     

长江口海域表层沉积物重金属元素的潜在生态风险评价

根据三峡水库一期蓄水3 a后(2006年)长江口海域表层沉积物样品中元素(Cd,Cr,Cu,Pb,Zn,Al,As,Ca和Sr等)质量比和黏土组分百分含量,采用Hakanson潜在生态风险指数法,分析了长江口海域表层沉积物中重金属元素(Cd,Cr,Cu,Pb,Zn和As)的污染程度,评价了长江口海域表层沉积物的环境质量现状,定量分析了长江口海域表层沉积物的潜在生态风险程度,并结合2003年的资料,讨论了三峡水库一期蓄水3 a后长江口海域的环境变化。结果表明,长江口海域表层沉积物环境质量状况良好,6种重金属元素的污染程度排序为:AsCrCdZnCuPb;表层沉积物的潜在生态风险程度为"轻度",6种重金属元素的潜在生态风险程度排序为:CdAsCuCrPbZn。从区域差异来看,杭州湾口外泥质区和长江口外东北偏北海域表层沉积物中重金属元素(As,Cr,Zn,Cu和Pb)的污染指数和潜在生态风险指数均出现相对高值。从元素差异来看,Cd的污染指数和潜在生态风险指数高值区的分布明显异于其他重金属元素,说明Cd存在与其他重金属元素不同的富集机制,很可能是因为Cd更易受悬浮体浓度、有机质含量以及水体盐度的影响。与2003年的资料相比,三峡水库一期蓄水3 a后(2006年)表层沉积物总体潜在生态风险程度和重金属元素(除Cd之外)潜在生态风险指数的高值区均未发生显著变化。     

过渡族金属元素同位素在海底热液活动研究中的应用

过渡族金属元素(Fe、Cu、Zn等)同位素的地球化学特征研究是近年来新兴起的研究方向,在沉积地球化学、宇宙化学、成矿过程、岩浆作用和生物科学等多个领域都取得了重要进展。主要介绍了过渡族金属元素同位素在现代海底热液活动研究中的应用以及取得的重要成果,指出利用过渡族金属元素同位素研究现代海底热液活动具有广阔的发展前景。在分析总结已有研究工作的基础上,探讨了该领域的研究发展方向,包括:(1)丰富过渡族金属元素同位素组成的分析数据;(2)加强模拟实验工作;(3)探讨海底热液活动对过渡族金属元素在大洋内循环和平衡的作用。     

冲绳海槽玄武岩玻璃主量、微量元素地球化学特征

The Okinawa Trough(OT) is a back-arc basin at an initial spreading stage that is under the influence of subduction of the Philippine Sea Plate. In this study, we analyzed the geochemical compositions of basaltic glass in the OT and discussed the effects of different magmatic sources, evolution, and subducted components in basalts. Our results showed that the middle and southern regions of the OT exhibit characteristics consistent with an iron-rich tholeiite series. Trace element proportions conform to the typical spider diagram pattern characteristic of back-arc basin basalts, rich in large ion lithophile elements(LILEs) including Rb, Ba, Pb, U, and Th, while depleted in high field-strength elements(HFSEs) including Nb, Ta, Zr, Hf, and Ti. The distribution of rare earth elements(REEs) is also consistent with enrichment by right-leaning light rare earth elements(LREEs).The addition of enriched mantle type I(EMI) materials as well as mantle heterogeneity may have led to variable degrees of enrichment in different regions. The magma source of the middle trough has undergone crystallization towards pyroxene, while development of plagioclase was restricted partly, and the crystallization of spinel and olivine ceased altogether. At the same time, crystallization of the southern OT magma source was dominated by olivine and including the formation of plagioclase, pyroxene, and magnetite(or titanomagnetite). Finally, the results of this study showed that 90% Th, 95% Ba in the southern basalt, 50%–70% Th and 70%–90% Ba in the middle basalt originated from subducted component. Different subducted component influence may be due to different subduction zone structural feature.     

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。     

岩浆作用对海底热液系统物质的贡献

系统地总结分析了国内外关于岩浆作用对热液系统物质贡献的证据和研究成果。在此基础上,进一步分析了岩浆作用对热液系统物质贡献的主要形式,并对近期研究工作的主要方向进行了探索性分析。提出岩浆作用对热液系统物质贡献的形式除了传统的岩-水反应外,还有岩浆后期热液及挥发性组分直接进入的途径(形式);对海底热液活动系统的研究工作近期应主要集中在3个方面:(1)利用新近发展的高新技术,强化矿物及包裹体的原位微区分析,获取更加精细的矿物形成过程中的原始信息。(2)非传统稳定同位素的开发应用,为解决悬而未决的科学问题发展新的技术手段。(3)进一步发展完善岩浆作用对热液系统物质贡献的理论模型,更加贴近实际地定量评价岩浆作用对热液系统的物质贡献。上述工作,无疑对推进海底热液活动研究的进一步深化具有重要意义。     

大西洋TAG热液活动区流体演化模式

在大型海底热液硫化物矿体内部,海水与热液流体的混合过程在热液硫化物矿体的形成过程中扮演着重要角色,与之相关的一些科学问题,例如热液活动区不同性质热液流体之间的关系,热液硫化物矿体的化学组成和矿物组合特征及其控制因素等,成为近年来海底热液活动调查研究的重要内容．利用数值模拟方法,结合TAG区热液流体化学组成的实测资料,模拟了经过不同程度改造的海水同热液流体之间的混合过程,在此基础上探讨了TAG热液活动区黑、白烟囱流体之间的关系和硬石膏的沉淀机制．模拟计算结果表明：①海水的加热和海水与热液流体的混合是控制TAG区硬石膏沉淀的两个重要过程．②下渗海水被加热应该不会高于150℃,而热液端员流体的最高温度则应该高于400℃．③提出了TAG区热液硫化物矿体内部流体的演化模式：海水在下渗过程中被围岩加热,加热海水与热液端员流体发生混合,混合流体经过传导降温和上升过程喷出海底形成白烟囱或者温度较低的黑烟囱．另外一部分热液端员流体未与下渗海水发生混合,经传导降温过程喷出海底形成喷溢高温热液流体的黑烟囱．     

二维物性界面深度重磁反演的一种非线性迭代解法──样条函数法

提出一种重磁导演非线性反演的直接解 ,它是基于迭代法求解一个非线性各分方程。当物性界面起伏分布△ｈ满足｜△ｈ｜〈√２－１）ｈ时,积分的补积函数可展成△ｈ的幂级数,考虑△ｈ高次项的影响,应用简单迭代法可将问题化成相应的线性积分方程,并可用Ｂ样条函数求解。在不同磁化方向的△Ｔ和Ｚα异常上和变密度界面引起的重力异常上实现了模拟反演。精度显著高于线性直接解。在南海东沙群岛地区进行了莫霍面的反演计算,效果良