Comparative study of sampling methods and in situ and laboratory analysis for shallow-water submarine hydrothermal systems

A primary aim for sampling of submarine hydrothermal vents is to minimize inclusion of ambient seawater. Here, we compare the results of three different sampling methods (air displacement, two-valve bottle, and syringes) for shallow submarine systems. Mixing of hydrothermal fluid with seawater is unavoidable; however, calculations based on linear mixing models allow estimation of the hydrothermal fluid end-member composition. The results show that sampling with a two-valve bottle and syringes are the best options because they allow collection of samples with a large proportion of hydrothermal fluid. Additionally, we compare the results of in situ and laboratory analyses of the fluid samples, and demonstrate that determination of chemical composition in situ is the best option for some components, as re-equilibration affects some component concentrations (i.e. bicarbonate). Conversely, silica determination in situ usually underestimates the concentration in the fluid, as it does not account for polymeric silica. Other components can be measured either in the field or in the laboratory.     

共生黑钨矿与石英等多种矿物中流体包裹体的红外显微测温对比研究——以江西西华山石英脉钨矿床为例

西华山钨矿床是一个产于燕山期花岗岩中的大脉型钨矿床。已有百余年的开采史。但在矿床成矿条件和成矿流体性质等方面一直存在不同认识。作者利用红外显微镜及其它相关设备,对西华山矿床不同中段样品中的黑钨矿、锡石、绿柱石、黄铁矿、闪锌矿、石英和萤石中的流体包裹体进行了详细对比研究。结果显示,蚀变花岗岩中造岩石英只见次生气液包裹体,晶洞水晶中只有原生包裹体,而云英岩石英中原生、次生包裹体均较发育。黑钨矿中以原生气液包裹体为主,在早期结晶的黑钨矿中还有较多的硅酸盐熔融包裹体,而晶洞中的黑钨矿和水晶一样——只有原生气液包裹体。绿柱石中除了硅酸盐包裹体外,主要是气液包裹体(多为次生)。其它锡石、黄铁矿、闪锌矿和萤石等都只有气液包裹体(原生或次生)。研究结果表明,西华山钨矿床的初始成矿流体是一种岩浆——热液过渡性流体,尔后才演变成单一的热水溶液,在这一过程中黑钨矿、黄铁矿、闪锌矿、萤石和石英等矿物不断晶出。矿床总的成矿温度大致为700~200℃,压力约为160~200MPa。各种气液包裹体的盐度主要为5.0%~10%Na Cleqv。文中还对这些数据的地质意义以及对脉钨矿床流体包裹体研究和数据解释中的某些问题进行了较深入的讨论。     

一种获取包裹体内压的新方法——二氧化碳拉曼光谱法

对CO2的拉曼光谱特征做了介绍，特别指出了CO2费米共振峰随温度和压力的变化特点。利用CO2费米共振峰与密度的关系，结合状态方程对山东昌乐一临朐地区的火山岩包裹体进行了研究，获得了该地区火山岩包裹体的现实内压。结果表明，该地区包裹体的现实内压主要集中在5．75—18．29MPa。简单恢复了包裹体的形成深度，经与前人研究成果对比，显示该方法具有一定的可靠性。这种方法可以作为获取合CO2包裹体内压的一种新方法。     

超大型会泽富锗铅锌矿复合成因

会泽富锗铅锌矿。是近年老矿山深部找矿取得重大突破的典范,而其成因则是当前研究、讨论的热点。笔者认为该矿之形成,既非“MVT型”,亦非“VMS型”,而是与深部隐伏燕山期酸性岩有关的中温岩浆热液叠加、改造、富化的复成因矿床。自加里东期起长期处于张裂环境。深部昭通．弥勒硅镁层隆起,既是幔源玄武岩（热地幔柱）上涌的前奏,又为深部矿源上升创造畅通空间。与多旋回活动的小江深断裂相沟通的NE向矩形断裂网,是导矿、输矿、储矿的有利构造。继火山热液成矿之后,伴随燕山期褶皱、断裂和深部酸性岩浆的上升,发生第二期叠加矿化．矿石中伴生与酸性岩有关的元素组合．并以与酸性岩有关的锗富集为特征。     

有机质热演化过程中地层压力的作用与影响

压力对有机质演化的影响长期以来争论不断,共有3种不同意见：压力对有机质演化没有影响,压力促进有机质的演化,压力抑制有机质的演化。通过对前人所做实验的实验设备、实验样品及实验结果的分析对比发现：不同实验结果主要是由于不同实验条件引起的,特别是实验系统和加压方式的不同,对实验结果影响最大,所代表的地质意义也不同。综合分析结果表明,当压力的增加表现为沉积有机质受到的有效应力增加时可以促进有机质生烃;当压力的增加表现为孔隙流体压力增加时,有机质生烃过程将受到抑制;另外,这两种情况都可能使干酪根的镜质组反射率降低,易使人得出压力增加抑制有机质演化的结论。进一步对压力影响有机质演化的成因机制进行了分析,发现在有机质演化的不同阶段因异常压力的增压机制不同,压力在有机质演化过程中所表现出来的作用也有差异。     

库车坳陷克拉2气田异常流体压力演化史

根据克拉2气田现今实测地层压力分析了异常高压发育的特征,并通过流体包裹体测试求取包裹体形成时期的古压力。计算结果表明:下白垩统和古近系库姆格列木群砂岩储层在距今8～6Ma(康村组沉积期末)时,古压力系数大致为1.09～1.18,发育过剩压力为4.6～9.6MPa的异常高压。在此基础上,以古、今压力数据为约束条件,利用数值模拟技术定量恢复出下白垩统与侏罗系异常流体压力的演化历史。研究发现:下白垩统储层流体压力经历了沉积型异常流体压力形成发展(白垩纪-库车组沉积期末)和沉积型异常流体压力萎缩—构造挤压型异常流体压力孕育(库车组沉积期末至今)两个阶段。康村组沉积早期沉积型超压开始出现,库车组沉积期末达到顶峰,过剩压力达40～50MPa;此后,在沉积型超压萎缩—构造挤压型超压孕育过程的耦合下,过剩压力曾降至25～30MPa,更新世起超压略有升高。侏罗系流体压力演化较为简单,吉迪克组沉积期开始出现超压,至库车组沉积期末达到高峰,此后异常高压逐渐萎缩。在克拉2气田的主要成藏时期(距今3～1Ma),烃源岩较储层具有更高的异常压力,源—储压力差为10～30MPa。     

人工合成烃类包裹体的实验研究

运用Sterner和Bodnar（1984）提出的愈合裂隙的实验技术,在石英中成功地合成了烃类包裹体,并对合成的包裹体进行了岩相学观察、显微温度测定及激光拉曼光谱分析等。实验揭示出除合成压力之外,合成温度、反应时间和油水比例是烃类包裹体合成时几个需要重点考虑的因素。此外,合成时加入的初始溶液盐度和酸碱度也值得进一步考虑。人工合成烃类包裹体为研究天然烃类包裹体的形成机制及测定分析奠定了基础。     

河南冷水北沟铅锌银矿床流体包裹体研究及矿床成因

河南栾川冷水北沟铅锌银矿床位于华北克拉通南界栾川断裂北侧。矿床赋存于中-晚元古代浅变质碎屑岩建造中,受断裂控制,矿体呈脉状;矿石主要由金属硫化物,少量石英和碳酸盐组成;围岩蚀变和成矿过程分为4个阶段,以石英-黄铁矿组合（Ⅰ阶段）、黄铁矿-闪锌矿组合（Ⅱ阶段）、多金属硫化物（Ⅲ阶段）和碳酸盐（Ⅳ阶段）为标志。包裹体研究表明,成矿流体为含CH4的碳水体系,盐度为0．22～13．8wt％NaCleqv．。从早到晚,流体包裹体均一温度为420℃～340℃（Ⅰ）、3700C～280℃（Ⅱ）、320℃～260℃（Ⅲ）和〈260℃（Ⅳ）。Ⅰ、Ⅱ阶段的流体盐度低于8wt％NaCIeqv．,Ⅲ阶段增高至13．8wt％NaCIeqv．,甚至偶见子晶。Ⅰ、Ⅱ阶段的流体包裹体均一压力分为两组,即180～200MPa和70～80MPa,代表着深约8km的静水与静岩压力系统的共存或交替;Ⅲ阶段只有70～80MPa一组压力,指示开放环境注入的静水压力体系。Ⅰ、Ⅱ阶段静岩与静水压力系统的交替现象完全吻合于断层阀模式,含CH4的CO2-H2O流体的脉动沸腾消耗了流体成矿系统热能,并使盐度不断增高、成矿。该认识可被Ⅱ阶段广泛存在的沸腾流体包裹体组合证明,也与流体包裹体成分类型、矿物共生组合特征、矿石组构的规律演化相一致。以上表明,冷水北沟是一个典型的形成于碰撞造山挤压向伸展转变期的造山型Pb-Zn-Ag矿床实例,成矿机理可由碰撞造山成岩成矿与流体作用模型（即CMF模式）所解释。     

云南大坪大型金多金属矿床叠加成矿作用地质、流体包裹体和稳定同位素证据

对云南元阳县大坪大型金多金属矿床矿脉地质特征、流体包裹体和稳定同位素的研究表明,矿区内大量的矿脉是叠加成矿的产物,空间上具有并置、侧列（现）、再现等复杂关系,成矿可分石英．黄铁矿（主要形成金矿化）和石英．方铅矿（主要形成铜铅银矿化,并叠加有金矿化）两个阶段共7个亚阶段。石英-黄铁矿阶段流体包裹体以个体小,数量多。杂乱分布为特征,以二相气液包裹体为主,均一温度变化区间为165℃～393℃,平均258℃;流体密度为0．648—0．7984g／cm^3,盐度变化为13,72％～18．96％NaCleqv,平均17．13％NaCleqv,捕获压力为64MPa左右。流体为含CO2的NaCl-H2O体系,在成分上相对富集Na^＋、Cl^-、CH4和N2、NO3^-等组分,从早到晚,具有Na^＋、Ca^2＋、SO4^2-略有升高,而K^＋有所降低的趋势。石英方铅矿阶段流体包裹体大小混杂,杂乱分布或呈线性排列,以CO2包裹体为主,并有二相气液和少量单相包裹体。均一温度177℃～372℃,平均284℃,流体密度为0,7413～O．9518g／cm^3,盐度变化为10．86％～21．26％NaCleqv,平均14．16％NaCleqv,捕获压力为60MPa左右。流体属为NaCl-H2O-CO2体系,在成分上以相对富集Na^＋、K^＋、SO4^2-为特征,部分脉体的流体包裹体中还含有一定量的Ca^2＋、Mg^2＋等离子。矿区不同（亚）阶段矿石氧同位组成总体变化较小（2.65‰～6.0‰）,氢同位素组成变化较大（-120％～-40‰）,其中石英-黄铁矿阶段H、O同位素组成变化均较小,以岩浆源为主,而石英．方铅矿阶段氢同位素组成变化较大,表明有新的流体加入,但也以深源流体为主;石英-方铅矿阶段一个铁白云石的δ^13C值为-4．81％o,而石英．黄铁矿阶段晚期方解石碳同位素组成变化为-2．79‰～-4.34‰,平均-3．75‰。不同矿脉黄铁矿、方铅矿的硫同位素组成变化范围为0．3‰-4.4‰,其中石英-黄铁矿阶段为0.3‰～4．4‰,石英-方铅矿阶段为0.5～4.3‰,总体上与深源（地幔）碳、硫同位素组成基本一致。综合对比研究认为,大坪金多金属矿床为源于深部的多源成矿热液在同一容矿空间充填的结果,叠加成矿作用与区内长期的岩浆活动密切相关。矿床为中-高温热液硫化物．石英薄脉型金多金属矿床。     

Unravelling the evolution of an Alpine to post-glacially active fault in the Swiss Alps

The Gemmi fault is a prominent NW–SE striking lineament that crosses the Gemmi Pass in the central Swiss Alps. A multidisciplinary investigation of this structure that included geological mapping, joint profiling, cathodoluminescence and scanning electron microscopy, stable isotope measurements, luminescence- and U-TH-dating, 3D ground penetrating radar (GPR) surveying and trenching reveals a history of fault movements from the Miocene to the Holocene. The main fault zone comprises a 0.5–3 m thick calcite cataclasite formed during several cycles of veining and brittle deformation. Displaced Cretaceous rock layers show an apparent dextral slip of 10 m along the fault.A detailed study of a small sediment-filled depression that crosses the fault provides evidence for a post-glacial reactivation of the fault. A trench excavated across the fault exposed a Late-Glacial-age loess layer and late Holocene colluvial-like slope-wash deposits that showed evidence for fault displacement of a few centimeters, indicating a recent strike-slip reactivation of the fault. Focal mechanisms of recent instrumentally recorded earthquakes are consistent with our findings that show that the fault at the Gemmi Pass, together with other parallel faults in this area, may be reactivated in today's stress field. Taking together all the observations of its ancient and recent activity, the Gemmi fault can be viewed as a window through geological space and time.