【摘要】：分布在大洋中脊、弧后擴張中心、火山島弧等構造環(huán)境的現(xiàn)代海底多金屬硫化物礦床,一直是地質學界的研究熱點。由于具有潛在的巨大經(jīng)濟價值,近年來各國政府紛紛對海底多金屬硫化物的勘探加大投資力度,中、俄兩國已于2011年分別在印度洋和大西洋獲得硫化物資源勘探礦區(qū)。長直以來,對洋中脊多金屬硫化物的勘探和研究多集中在快速擴張的東太平洋海隆和慢速擴張的大西洋中脊,然而對中速擴張的中印度洋脊硫化物礦床的成礦作用研究鮮見。為了全面了解中速擴張洋脊硫化物礦床的成礦作用特征,本文選取了中印度洋脊上的超鎂鐵質巖系熱液系統(tǒng)Kairei熱液區(qū)(25°19.23’S,70°02.42’E)和鎂鐵質巖系熱液系統(tǒng)Edmond熱液區(qū)(23°52.68’S,69°35.80’E),系統(tǒng)研究了兩個熱液區(qū)的成礦特征、成礦時代、成礦物質及流體來源、控礦因素與成礦模式。取得了以下幾點認識： 1、Kairei熱液區(qū)熱液產(chǎn)物包括了塊狀硫化物,煙囪體和礦化角礫。Kairei執(zhí)液區(qū)硫化物具有富集Cu、Zn(Cu、Zn總和29.3%)和Au(平均5.28ppm)等元素,Cu/Zn比值(平均3.5)高的特征,與大西洋中脊超鎂鐵質巖系硫化物礦床具有一致特征。共經(jīng)歷了三個成礦階段：(1)產(chǎn)出黃銅礦+等軸古巴礦+黃鐵礦組合的高溫成礦階段；(2)產(chǎn)出閃鋅礦+黃鐵礦組合的中低溫成礦階段；和(3)產(chǎn)出次生銅硫化物,包括斑銅礦、藍輝銅礦、鐵銅藍和銅藍,以及鐵氧化物、非晶硅和銅的氯化物(氯銅礦和副氯銅礦)礦物組合的熱液消減或低溫風化階段。從高溫成礦階段形成富Cu的Cu-Fe硫化物,逐漸演化成Cu硫化物,反映了礦物形成時的氧逸度、硫逸度以及H2S活性等物化條件的改變,同時指示了礦床具有較高的成熟度。 Edmond熱液區(qū)熱液產(chǎn)物包含了塊狀硫化物、煙囪體和礦化角礫,但礦物組成不如Kairei熱液區(qū)豐富。Edmond熱液區(qū)硫化物以富集Zn(平均22.4%)、Cu(6.8%)、Co(0.1%)、Ag(206ppm)和Au(3.34ppm)等元素,Cu/Zn比值(平均0.6)低的特征,與大西洋中脊、中印度洋脊、東太平洋海隆的鎂鐵質巖系硫化物礦床一致。成礦過程亦經(jīng)歷了三個階段：(1)產(chǎn)出黃鐵礦+白鐵礦+黃銅礦-硬石膏的早期高溫階段；(2)產(chǎn)出黃鐵礦+閃鋅礦+鐵閃鋅礦的中低溫階段；以及(3)產(chǎn)出非晶硅、鐵氧化物、重晶石、石膏、銅藍、莓球狀黃鐵礦的低溫風化階段。 2、Kairei和Edmond熱液區(qū)硫化物的δ34s值分布范圍分別為5.30～6.71‰和5.67～7.18‰,較多數(shù)洋中脊地區(qū)硫化物礦床的δ34S值略高,表明硫化物中硫同位素組成主要來自于玄武巖基底的硫,同時約有30%的硫來自于海水硫酸鹽的貢獻�！皶r間效應”,即具有較長的成礦史,和“空間效應”,即熱液丘頂部發(fā)育的淺循環(huán)系統(tǒng),可能是造成Kairei和Edmond熱液區(qū)具有較重硫同位素組成的形成機制。 Kairei熱液區(qū)樣品的206Pb/204Pb為17.345～17.502,207Pb/204Pb為15.438～15.489,208Pb/204Pb為37.264～37.561；而Edmond熱液區(qū)硫化物具有更高的放射性成因鉛,其206Pb/204Pb為17.879～17.970,207Pb/204Pb為15.433～15.550,208Pb/204Pb為37.743～37.130。認為Kairei熱液區(qū)的成礦物質來源主要來自于上洋殼,Edmond熱液區(qū)的成礦物質來源也主要來自上洋殼,但可能有一定程度的沉積物影響。 3、通過對硫化物流體包裹體內的稀有氣體豐度和氦、氬同位素組成分析發(fā)現(xiàn):Kairei和Edmond熱液區(qū)成礦流體的稀有氣體豐度模式總體上具有介于大氣飽和海水和MORB模式之間,具有相對虧損輕稀有氣體而富集重稀有氣體的特征,其中20Ne應來自于海水與MORB的混合,而84Kr和132Xe來自除海水與MORB的混合之外,可能還有部分來自于下地幔。 Kairei熱液區(qū)硫化物流體包裹體中的3He/4He均值6.08Ra,多期性的成礦特征導致了不同類型礦物之間的3He/4He比值存在差異,即由于更多的海水混入了成礦流體,使成礦晚期礦物更具大氣端元氦,而主成礦期礦物則更多的保留了原地氦,即更接近于MORB端元。Edmond熱液區(qū)硫化物流體包裹體中的3He/4He均值5.80Ra,介于MORB與海水之間。認為,黃鐵礦和閃鋅礦中的流體包裹體的3He/4He比值具有大氣型氦比重增多的趨勢,與這兩種硫化物具有多期成礦特征有關。 Kairei和Edmond熱液區(qū)硫化物中流體包裹體40Ar/36Ar均值分別為283.8和295.1,接近海水的40Ar/36Ar比值,而遠低于MORB和留尼旺地幔柱的40Ar/36Ar比值。兩區(qū)硫化物的36Ar濃度亦與海水的36Ar濃度接近,且要遠高于MORB和留尼旺地幔柱中的36Ar濃度。認為,Kairei和Edmond熱液區(qū)成礦流體中的氬同位素組成均與海水類似,即氬來源于海水,非MORB或者地幔柱。 4、通過210Pb/Pb測年和230Th/234U測年發(fā)現(xiàn),Kairei熱液區(qū)相比Edmond執(zhí)液區(qū)具有較長的成礦史。其中,Kairei熱液區(qū)硫化物的成礦年齡集中在96.3±6.1ka,94.5±6.0ka,61.2±4.0ka,58.8±1.4ka,56.6±3.9ka,10.6±0.5ka,8.4±0.5ka和180a,具有幕式成礦特征,表明至少存在4次成礦事件。同時,空間上又具有遷移特征,即成礦作用先發(fā)生在熱液區(qū)的南端,后遷移至中部,再遷移至東部,最后遷移到中部與西部。Edmond熱液區(qū)硫化物的成礦年齡普遍小于1000a,分別為906±55a,108±4a,130±3a,146±5a和172±6a。 5、揭示了Kairei熱液區(qū)和Edmond熱液區(qū)的控礦因素,并提出了它們的成礦模式。認為:Kairei熱液區(qū)的主要控礦因素為非對稱擴張脊末端發(fā)育的低角度拆離斷層和平行洋脊走向的高角度正斷層的活動；鎂鐵質巖漿活動以及超鎂鐵質巖的蛇紋石化作用為熱液系統(tǒng)提供了驅動力；其成礦模式類似于慢速擴張大西洋中脊超鎂鐵質巖系硫化物礦床。Edmond熱液區(qū)的主要控礦因素包括平行于對稱擴張洋脊走向的高角度正斷層；鎂鐵質巖漿的侵入為熱液系統(tǒng)提供了驅動力；其成礦模式與大西洋中脊和中印度洋脊上的鎂鐵質巖系硫化物礦床類似。
【學位授予單位】：浙江大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2012
【分類號】：P736.3

【參考文獻】

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1 馬志邦,趙希濤,朱大崗,吳中海;西藏納木錯湖相沉積的鈾系年代學研究[J];地球學報;2002年04期

2 侯增謙,艾永德,曲曉明,張琦玲,唐紹華;巖漿流體對沖繩海槽海底成礦熱水系統(tǒng)的可能貢獻[J];地質學報;1999年01期

3 初鳳友,陳麗蓉,申順喜,石學法;南黃海沉積物中自生黃鐵礦的形態(tài)標型研究[J];海洋與湖沼;1994年05期

4 侯增謙,李延河,艾永德,唐紹華,張綺玲;沖繩海槽活動熱水成礦系統(tǒng)的氦同位素組成:幔源氦證據(jù)[J];中國科學(D輯:地球科學);1999年02期

5 曾志剛,秦蘊珊,翟世奎;大西洋中脊TAG熱浪區(qū)硫化物中流體包裹體的He-Ne-Ar同位素組成[J];中國科學(D輯:地球科學);2000年06期

6 葉先仁;陶明信;余傳螯;張銘杰;;用分段加熱法測定的雅魯藏布江蛇綠巖的He和Ne同位素組成:來自深部地幔的信息[J];中國科學(D輯:地球科學);2007年05期

7 王葉劍;韓喜球;金翔龍;邱中炎;朱繼浩;;中印度洋脊Edmond熱液區(qū)黃鐵礦的標型特征及其對海底成礦作用環(huán)境的指示[J];礦物學報;2011年02期

8 陳麗蓉,石學法,初鳳友;大西洋中脊熱液黃鐵礦的標型演化特征研究[J];科學通報;1995年12期

9 曾志剛,秦蘊珊,翟世奎;大西洋洋中脊海底表層熱液沉積物的鉛同位素組成及其地質意義[J];青島海洋大學學報(自然科學版);2001年01期

10 曾志剛,秦蘊珊,翟世奎;沖繩海槽Jade熱液區(qū)塊狀硫化物中流體包裹體的氦、氖、氬同位素組成[J];海洋學報(中文版);2003年04期

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本文編號：2616367