胡安德富卡海脊玄武岩地球化学及其热液硫化物成矿作用

摘要

本次研究的玄武岩和硫化物样品，取自胡安德富卡海脊安得维尔地块Main Endeavour段，综合运用矿物学、岩石学、地球化学等多学科理论和技术方法，通过高精度ICP-MS、电子探针、扫描电镜等多种先进的实验测试技术，研究玄武岩和热液硫化物的微量元素与同位素组成、矿石组构与矿物组合特征，提取揭示热液活动及成矿作用的标型矿物和地球化学特征，探讨胡安德富卡海脊热液成矿作用，预测成矿潜力，为海底热液矿床的寻找提供理论依据。 该研究区域玄武岩为枕状，岩石表面玻璃壳风化为黄褐色，断口新鲜，新鲜面灰色，有白色斑点和黄色蚀变晕，表面玻璃质外壳发育，厚度在4～6mm左右。斑状构造，气孔发育，斑晶为斜长石，少量橄榄石，基质为隐晶质结构。Mg＃处于63～65之间。玄武岩氧化物含量特征与MORB(洋中脊玄武岩)相似，MgO与其他氧化物表现出良好的线性关系，与SiO2呈正相关，而与CaO、Na2O+K2O和TiO2则呈明显的负相关。 玄武岩微量元素标准化分布型式为平坦型，在Ta、U处有突起。微量元素分布特征与N-MORB一致，表现出大离子亲石元素LILE(Ba、Rb、Sr、Th、U、Pb)亏损，高场强元素HFSE(Nb、Ta、Zr、Hf)相对富集的亏损上地幔源特征。稀土元素特征为“左倾型”，重稀土富集，(La/Yb)N=0.567～0.621，(La/Sm)N=0.608～0.649，(Gb/Yb)N=0.928～0.993，稀土元素总量较低(∑REE=40.20～42.61ppm)。微弱的Eu负异常和Ce正异常(δEu=0.846～0.926，δCe=1.0032～1.03)。Pb同位素比值206Pb/204Pb=18.0～18.4，207Pb/204Pb=15.4～15.6，P208Pb/204Pb=37.6～38.0，表现出一定的变化范围，其投影点全部落在零等时线右侧，北半球铅参考线(NHRL)上方的印度洋MORB与太平洋和大西洋MORB范围内。其N-MORB标准化分布模式中，样品/N-MORB比值接近1，安得维尔地块为中速扩张洋中脊。 热液硫化物为灰褐色，主要由黄铁矿和白铁矿组成，黄铁矿占65％左右，白铁矿30％，含有少量闪锌矿和重晶石。硫化物的显微组构与化学成分分析表明该区成矿作用存在两个阶段，重晶石-白铁矿-黄铁矿阶段(Ⅰ)和黄铁矿-闪锌矿阶段(Ⅱ)，不同阶段黄铁矿的差异主要在Cu和Zn的含量上，阶段ⅡCu和Zn的含量明显高于阶段Ⅰ，同时闪锌矿Fe含量较高(>10％)为富铁闪锌矿，反映成矿温度升高。 对胡安德富卡海脊成矿物质来源、热液流体的性质、成矿地质构造因素和成矿模式进行探讨，ODP第139和169航次对胡安德富卡海脊中谷(Middle Valley)矿床钻探结果表明，本矿床至少具有8～9 Mt硫化物储量。在目前已经发现的200多个现代海底热液硫化物矿床(点)中，仅有12个矿床具有相当的规模和高的品位，并且具有开采价值。在开采之前，必须进行环境效应评价，只有海底块状硫化物矿床的开采仅有相对较小环境影响时才可以实施。

目录

文摘

英文文摘

声明

1前言

1.1现代海底热液活动简介

1.1.1现代海底热液作用产物

1.1.2现代海底热液活动调查历史及全球分布

1.1.3现代海底热液活动调查方法

1.2现代海底热液活动的研究意义、现状及发展趋势

1.2.1研究意义

1.2.2研究现状及发展趋势

1.3论文选题依据与研究方案

1.3.1课题来源及研究内容

1.3.2样品来源及分析方法

2区域地质概况

2.1胡安德富卡海脊体系地质背景

2.2研究区热液活动概述

2.3安得维尔地块海底热液活动及其分布特征

2.4 小结

3玄武岩地球化学

3.1玄武岩样品描述及显微特征

3.2岩石地球化学特征

3.2.1常量元素及岩石类型

3.2.2微量元素特征

3.2.3稀土元素特征

3.2.4Pb同位素比值

3.3成岩构造环境

3.3.1微量元素构造环境判别原理

3.3.2胡安德富卡海脊构造环境判别

3.4 小结

4热液硫化物矿物学与地球化学

4.1样品描述及其矿物学特征

4.1.1矿物组成分析

4.1.2矿物生成顺序及成矿阶段

4.2硫同位素地球化学特征

4.2.1硫同位素组成

4.2.2成矿物质来源

4.2.3影响热液沉积硫同位素组成的因素

4.4 小结

5胡安德富卡海脊热液成矿作用及其成矿潜力探讨

5.1成矿作用

5.1.1热液流体的性质

5.1.2构造地质控制因素

5.1.3成矿模式

5.2胡安德富卡海脊热液硫化物资源潜力探讨

5.2.1硫化物矿床大小和形态的控制因素

5.2.2胡安德富卡海脊热液硫化物资源潜力探讨

5.3海底矿床的开采条件分析

5.4小结

6结论

参考文献

个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果

致谢