西南印度洋脊49°39′E热液区硫化物烟囱体的矿物学和地球化学特征及其地质意义

2007年1～3月中国大洋19航次首次在超慢速扩张的西南印度洋脊(SWIR)49°39′E发现了活动的海底热液区,这是世界上在超慢速扩张洋中脊发现的第一个活动热液区.本文对获取的硫化物烟囱体样品进行了矿物组构特征、主微量及稀土元素分析.结果表明:(1)烟囱体内部以黄铜矿为主,含少量黄铁矿和闪锌矿;中部以黄铁矿为主,含有少量闪锌矿和黄铜矿;外部以黄铁矿和闪锌矿为主,黄铜矿量较少.从烟囱体内部到外部,矿物晶粒变小,晶形变差,矿物间孔隙逐渐发育,与东太平洋海隆和大西洋中脊等其他洋中脊硫化物烟囱体的矿物组成和特点类似;(2)研究区硫化物烟囱体Cu,Fe,Zn的平均含量分别为2.83%,45.6%,3.28%;Au和Ag的平均含量分别为2.0和70.2ppm,同其他洋中脊硫化物的元素含量相比较富集;(3)研究区的硫化物烟囱体REE具有轻稀土富集、重稀土亏损的配分特点,多数样品呈现负Eu异常,与典型无沉积物覆盖大洋中脊硫化物不同,可能与该区特殊的成矿环境或者热液流体组成特征有关.     

西南印度洋中脊区悬浮硫化锌颗粒及与热液活动的关系

对西南印度洋洋中脊热液活动区7个站的多层水体悬浮颗粒物进行了扫描电子显微镜(SEM)观察和能谱(EDX)分析研究,在有限的悬浮体滤膜范围上发现了29粒悬浮硫化锌颗粒,具有形态完整、部分完整和溶蚀强烈的多种形态.采用SEM和EDX联合分析的方法,进行了硫化锌矿物相的识别,并分析了其有效性和有限性.闪锌矿的溶蚀程度各异,可能与羽状流阶段性喷发导致的在水体中存留的时间不同有关.21VII-CTD7站闪锌矿占总数50%以上,其中12粒的铁含量较高,显示了与毗邻活动热液区的成矿阶段对应良好.21VI-CTD3站硫化锌矿物数量居第二位,仅1粒含铁,与相近的不活动热液区的性质对应较好.东部5站硫化锌颗粒数量少,且均不含铁,可能与它们距较高温和中温热液活动区较远有关.以上结果表明硫化锌颗粒形态、组分特征和数量与热液活动区的位置和性质存在一定的对应性.     

太平洋中部多金属结核与海底热液活动的关系

海底多金属结核贮量巨大,是重要的潜在矿产资源.对多金属结核与海底火山热液活动之间的关系早有报道,如火山碎屑常常做为结核的核心物质存在,海底热液活动正在排放大量的锰等成矿物质,并沉淀形成铁锰氧化物.然而由于缺乏有效的研究手段和方法,对海底火山热液活动在结核成矿作用中的地位迄今还不清楚.而这一问题的解决不仅对结核的成因具有重要的理论意义,而且对于研究掌握结核的分布规律,进一步寻找圈定富矿结核具有重大的现实意义.深部海水中~3He是一种稳定的来自地幔的物质,它可以在海洋中保存上千年,随海流漂移数千公里,而且不受物理化学条件的影响,因此海洋中~3He/~4He比值是探测海底热液活动最灵敏的指示剂. 本文根据太平洋中部多金属结核的氦同位素组成和分布规律探讨了多金属结核与海底热液活动的关系.     

东南印度洋中脊第K 段热液羽流分布研究: 中国大洋航次(DY115-19)第一航段调查

研究沿大洋中脊系统热液喷口的分布对于研究海洋热循环、化学循环、生命起源等很多领域的问题都有极为重要的科学意义. 自从20 世纪70 年代美国科学家利用爱尔文号深潜器在东太平洋近2000 m 水深的海底发现第一个热液喷口起, 科学家们对于全球大洋中脊系统上热液喷口的分布了解得越来越多. 尽管有证据表明印度洋中也存在热液活动, 到目前为止, 对印度洋中脊的热液调查航次相对较少, 而且已有的探测活动大多集中在中印度洋脊和西南印度洋中脊, 对东南印度洋中脊的调查甚少. 2007 年1 月, 作为中国(DY115-19)大洋航次第一航段的热液调查内容之一, 中国科学家乘“大洋一号”科考船, 对东南印度洋中脊位于圣保罗-阿姆斯特丹岛东南方的K 洋脊段开展了为期数日的热液羽流探测.     

超慢速扩张洋中脊NTD的蛇纹石化地幔:海底广角地震探测

非转换断层不连续(NTD)在超慢速扩张洋中脊高频度出现,其地壳速度结构与相邻的岩浆扩张中心(NVR)差别明显.结合表层断层多和减薄的地壳,说明NTD在超慢速洋中脊扩张理论、热液活动甚至矿产资源方面有十分重要的意义.本文使用2条海底广角地震测线的数据,使用射线追踪正反演的方法,获得了西南印度洋中脊28~29扩张段之间NTD下方的地壳及上地幔速度结构.结果表明:(1)NTD下方地壳较薄(3.2~4.5 km),洋壳层2厚约2.0 km,洋壳层3较薄(1.0 km)甚至缺失;(2)洋壳层2表层速度横向差异大,表明存在较多断裂;(3)洋壳层3出现低速区,成因可能是受浅部大断裂或地幔蛇纹石化作用影响;(4)上地幔顶部速度存在低速异常(7.2 km/s),结合NTD地壳较薄(5 km)和表层断裂多的特征,认为是上地幔发生大规模蛇纹石化作用导致低速,为进一步理解和区分莫霍面与蛇纹石化前缘(Serpentinization Front)提供了一个很好的例证.