西北印度洋中脊玄武岩源区地幔特征

利用全球岩石地球化学数据库(Pet DB)中有关卡尔斯伯格洋脊(CR)、北中印度洋脊(NCIR)及南中印度洋脊(SCIR)玄武岩的微量元素及同位素组成数据,分析了玄武岩的元素地球化学特征及其沿脊轴的变化,旨在探讨玄武岩源区地幔的(不)均一性及岩浆作用过程的差异。初步研究结果表明:CR、NCIR及SCIR玄武岩组成相近,仅在个别脊段表现有微量稀土元素和同位素组成上的差异,玄武岩整体与N-MORB组成特征相近,与先前通常认为的典型印度洋中脊玄武岩不同。玄武质岩浆主要源自尖晶石二辉橄榄岩地幔的熔融,岩浆源区主要由两个地幔端元构成,即以亏损型地幔(DMM)为主(69%),其次为富集型地幔(EMⅡ,27%)。富集组分可能源自古老陆壳物质的混染。自CR经NCIR到SCIR整个印度洋中脊西北分支玄武岩的Sr、Nd及Pb同位素组成表现出均一性,表明岩浆源区地幔组成相近。在SCIR 19°S附近脊段岩浆源区地幔存在有不均一性,有EMⅡ型地幔端元混入的迹象。在CR 3.5°N附近脊段,玄武岩明显富集K、Ba、La及U等微量元素,但由于缺少同位素数据,源区地幔特征有待进一步研究。在上述研究成果的基础上,提出了该区大比例尺的调查填图及密集采样和精细室内分析是CR深入研究的基础,同时加强Sr、Nd、Pb及Re、Os、Be等同位素分析测试,可提供揭示CR地幔不均一性的可靠依据,而厘清印度洋型地幔对CR的影响程度则有助于深入认识地幔不均一性的成因及地幔动力学过程。     

板块俯冲带岩浆作用过程的研究

综合分析了板块俯冲带岩浆活动的物质来源、岩浆上涌直至喷出的地球化学过程以及与这些过程相对应的时间尺度等研究的进展,指出了目前研究中存在的主要问题,并建议我国在该领域开展相关的研究中应:1)首先利用独有的地理优势,以处于弧后扩张作用早期的冲绳海槽为研究对象,开展相关的调查与研究;2)积极引进先进的技术手段;3)通过加强国际合作,积极参与国际合作项目,拓展研究领域.     

Newly discovered hydrothermal fields along the ultraslow-spreading Southwest Indian Ridge around 63°E

The ultraslow-spreading Southwest Indian Ridge(SWIR) to the east of the Melville fracture zone is characterized by very low melt supply and intensive tectonic activity. Due to its weak thermal budget and extremely slow spreading rate, the easternmost SWIR was considered to be devoid of hydrothermal activity until the discovery of the inactive Mt. Jourdanne hydrothermal field(27°51′S, 63°56′E) in 1998. During the COMRA DY115-20 cruise in2009, two additional hydrothermal fields(i.e., the Tiancheng(27°51′S, 63°55′E) and Tianzuo(27°57′S, 63°32′E)fields) were discovered. Further detailed investigations of these two hydrothermal sites were conducted by Chinese manned submersible Jiaolong in 2014–2015. The Tiancheng filed can be characterized as a lowtemperature(up to 13.2°C) diffuse flow hydrothermal field, and is hosted by fractured basalts with hydrothermal fauna widespread on the seafloor. The Tianzuo hydrothermal field is an inactive sulfide field, which is hosted by ultramafic rocks and controlled by detachment fault. The discovery of the three hydrothermal fields around Segment #11 which receives more melt than the regional average, provided evidence for local enhanced magmatism providing heat source to drive hydrothermal circulation. We further imply that hydrothermal activity and sulfide deposits may be rather promising along the easternmost SWIR.     

浅析武功县蔚村洼地地下水位上升原因

本文通过蔚村洼地在宝鸡峡投灌前后地下水位变化,着重阐述引起地下水位急剧上升,造成正均惭的地质因素和人为因素的机理分析;提出今后洼地治理的措施和建议。     

利用应力场预测热液区域——以TAG区为例

本文根据TAG区的钻探资料及岩心测试结果,建立了双层地质模型,在此基础上利用ANSYS应力软件并结合TAG热液区的地形数据对该区进行应力模拟。结果表明:热液喷口区域与最大水平应力低值区有较好的对应关系。其中仍处于活动状态的TAG丘状体区呈现明显的局部最大水平应力低值;而已经停止活动并且不具有典型喷口地形的MIR丘状体区域则处于最大水平应力的非封闭低值区域。据此,本文在TAG丘状体区域圈定了5个喷口可能区域,钻探结果揭示区内存在较好的矿化和蚀变现象,表明应力场预测法可能是一种有效的成矿预测方法。     

Mineralogical characteristics of polymetallic sulfides from the Deyin-1 hydrothermal field near 15°S,southern Mid-Atlantic Ridge

A seafloor hydrothermal field, named Deyin-1 later, near 15°S southern Mid-Atlantic Ridge(SMAR) was newly found during the 22 nd cruise carried out by the China Ocean Mineral Resources Research Development Association(COMRA). Sulfide samples were collected at three stations from the hydrothermal field during the26 th cruise in 2012. In this paper, mineralogical characteristics of the sulfides were analyzed with optical microscope, X-ray diffractometer, scanning electron microscope and electron microprobe to study the crystallization sequence of minerals and the process of hydrothermal mineralization. According to the difference of the ore-forming metal elements, the sulfide samples can be divided into three types:(1) the Ferich sulfide, which contains mainly pyrite and chalcopyrite;(2) the Fe-Cu-rich sulfide consisting predominantly of pyrite, chalcopyrite and isocubanite, with lesser amount of sphalerite, marmatite and pyrrhotine; and(3) the Fe-Zn-rich sulfide dominated by pyrite, sphalerite and marmatite, with variable amounts of chalcopyrite, isocubanite, pyrrhotine, marcasite, galena and gratonite. Mineral precipitations in these sulfides are in the sequence of chalcopyrite(isocubanite and possible coarse pyrite), fine pyrite,sphalerite(marmatite), galena, gratonite and then the minerals out of the dissolution. Two morphologically distinct generations(Py-I and Py-II) of pyrite are identified in each of the samples; inclusions of marmatite tend to exist in the coarse pyrite crystals(Py-I). Sphalerite in the Fe-Zn-rich sulfide is characterized by a"chalcopyrite disease" phenomenon. Mineral paragenetic relationships and a wide range of chemical compositions suggest that the environment of hydrothermal mineralization was largely changing. By comparison, the Fe-rich sulfide was formed in a relatively stable environment with a high temperature, but the conditions for the formation of the Fe-Cu-rich sulfide were variable. The Fe-Zn-rich sulfide was precipitated during the hydrothermal venting at relatively low temperature.     

基于PXRF的西南印度洋脊硫化物表层沉积物地球化学找矿研究

海底热液喷发形成的热液羽状流中富含成矿物质,并沉淀在距离热液喷口不等的范围内。对西南印度洋中脊热液喷口附近、距离喷口中等距离、远离喷口的六个表层沉积物样品开展了不同粒度沉积物的便携式XRF（PXRF）分析。结果表明,PXRF可以有效获得的洋中脊钙质沉积物中成矿元素的富集特征。>40目的沉积物样品具有较高的Cu、Zn、Fe、Mn等元素含量,40目以下沉积物中则相对稳定,可能与粗粒沉积物中玄武岩碎屑/玻璃含量较高有关,与镜下鉴定结果一致。以热液喷口为中心,表层沉积物中表现出Cu、Zn、As、Fe、Mn的元素分带,靠近喷口的沉积物中具有较高的成矿元素的含量,并具有较高的Cu/Fe、Zn/Fe比值或者Cu/Mn与Zn/Mn比值。上述结论表明,洋中脊沉积物中成矿元素的含量主要受与喷口的距离的影响,而与粒度的关系不大,洋中脊沉积物地球化学找矿应采用40目以下粒径沉积物作为分析样品。通过PXRF获得的Cu、Zn、As、Fe、Mn等元素含量及其比值特征可以作为海底多金属硫化物沉积物地球化学找矿的指标,该方法满足快速有效识别洋中脊沉积物中地球化学异常的要求。     

地形环境对海底热液硫化物矿体内部流体循环的影响

在三层结构热液硫化物矿体模型的基础上, 分别构建了具有不同地形环境的海底热液硫化物矿体模型, 利用数值模拟方法, 模拟了具有倾斜海底面和起伏地形特征的硫化物矿体模型内部温度场和流场分布, 并据此探讨了地形环境在大型海底热液硫化物矿体形成过程中的控制作用.模拟结果表明: (1) 倾斜的洋壳层顶面对于矿体内温度场和流场分布的影响程度有限; (2) 矿体地形起伏是控制矿体内流体运移和热场分布的重要因素; (3) 在热液流体喷出区附近硫化物的堆积速度较快, 易于形成矿体的高地形区; 但随着地形的不断升高, 矿体内部的温度场和流场的分布模式会逐渐发生改变, 导致该区域热液喷口逐渐消亡或者改道.      

油田高含水期基于微观渗流机理的宏观岩心水驱油数值模拟研究

建立地层孔隙网络模型描述微观孔喉特征,利用逾渗方法计算基于微观渗流机理的相对渗透率曲线,并将之应用到数值模拟计算中,给出考虑微观渗流特征的方程,并进行数值求解,得到地层中流体分布特征。实例分析表明该方法可以得到基于微观特征的剩余油分布数量和形式,为调剖堵水、化学驱提供技术参数,实现微观渗流机理与宏观计算的结合。     

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。