【摘要】：自上個世紀(jì)七十年代末首次發(fā)現(xiàn)海底熱液活動以來,海底熱液活動以及熱液硫化物成礦過程中的金屬元素賦存形式及富集機(jī)制一直是國際研究熱點和前沿問題。產(chǎn)于不成熟弧后盆地中的熱液硫化物礦床,其成礦特征不同于洋中脊和成熟弧后盆地,通常具有典型的富Pb-Zn成礦特征,尤其是顯著富集金和銀。本研究依托“973”項目“典型弧后盆地?zé)嵋夯顒蛹捌涑傻V機(jī)理”,利用我國自主調(diào)查航次在典型弧后盆地沖繩海槽的中部和南部熱液區(qū)獲取的熱液硫化物樣品,采用電子探針、掃描電鏡/能譜和激光剝蝕電感耦合等離子體質(zhì)譜等原位微區(qū)分析技術(shù)手段,對不同類型熱液硫化物中金和銀元素賦存形式和富集機(jī)制進(jìn)行了研究。通過對硫化物樣品的詳細(xì)鏡下觀察、硫化物單礦物中金和銀元素的微區(qū)分析,并結(jié)合熱力學(xué)模擬計算等方法,揭示了沖繩海槽熱液區(qū)不同類型熱液硫化物中金和銀的賦存形式及其差異化富集特征,對深入認(rèn)識沖繩海槽熱液活動和熱液硫化物成礦機(jī)理提供了重要科學(xué)依據(jù)。本文主要取得以下認(rèn)識:1.對沖繩海槽南部的第四與那國海丘和中部的伊平屋北海丘熱液區(qū)典型熱液硫化物樣品開展了系統(tǒng)的礦物學(xué)和地球化學(xué)研究,熱液硫化物主要類型為富Zn-Fe-Cu塊狀硫化物、富Zn-Pb-Ba-Cu塊狀硫化物和富Si-Ba-Fe塊狀硫化物。富Zn-Fe-Cu硫化物樣品中,閃鋅礦、黃銅礦、黃鐵礦占主導(dǎo),且黃鐵礦呈自形-半自形,反映高-中溫的成礦條件;富Zn-Pb-Ba-Cu硫化物樣品中,其細(xì)粒的閃鋅礦-黝銅礦-方鉛礦組合、普遍存在的重晶石和無定形硅,反映中-低溫的成礦條件;富Si-Ba-Fe硫化物樣品,以無定形硅和重晶石占主導(dǎo),富含膠狀硫化物礦物,對應(yīng)低溫?zé)嵋夯顒印?.識別出沖繩海槽海底熱液硫化物中一系列載金礦物和載銀礦物,估算了各載金和載銀礦物中的金、銀含量。其中載金礦物平均含金量從高到低分別為:雌黃、膠狀黃鐵礦、膠狀閃鋅礦、黝銅礦;載銀礦物平均含銀量從高到低分別為:銀硫鹽礦物和銀硫化物、黝銅礦、銅藍(lán)、方鉛礦、膠狀黃鐵礦、膠狀閃鋅礦、雌黃。根據(jù)載金/銀礦物的礦物豐度和各載金/銀礦物的金/銀含量,估算各載金礦物中的金總含量:膠狀黃鐵礦膠狀閃鋅礦雌黃黝銅礦黃銅礦、閃鋅礦、黃鐵礦,和各載銀礦物中的銀總含量:黝銅礦方鉛礦銅藍(lán)≈膠狀黃鐵礦、膠狀閃鋅礦黃銅礦雌黃。3.金主要以“不可見金”的形式賦存于載金礦物中:以晶格替代及亞顯微自然金包體形式賦存于膠狀黃鐵礦中,以均勻分布的晶格替代或納米級包體形式賦存于膠狀閃鋅礦中,以晶格替代的形式賦存于雌黃、黝銅礦中。銀在富銀礦物中主要以晶格替代形式賦存:Ag在黝銅礦中替代Cu的晶格位置,在方鉛礦中Ag與其他一價元素T1、Cu及三價元素Sb、Bi一起組合替代Pb的晶格位置;銀在黝銅礦和方鉛礦中的賦存均受到高Sb含量的促進(jìn)。4.結(jié)合金銀分布特征及硫化物的礦物組合特征、礦物的形態(tài)及其微量元素特征,總結(jié)了對應(yīng)于成礦溫度的3組賦金礦物和4組賦銀礦物。3組賦金礦物:低溫條件(150℃)沉淀的膠狀硫化物礦物以及雌黃最富集金;而高溫條件(300℃)沉淀的閃鋅礦、黃鐵礦、黃銅礦等,以及中溫條件(300-150℃)沉淀的黝銅礦,僅賦存痕量或少量金。4組賦銀礦物:中溫條件(300-150℃)沉淀的黝銅礦和方鉛礦最富集銀;而高溫條件(300℃)沉淀的閃鋅礦、黃鐵礦、黃銅礦,低溫(150℃)條件沉淀的膠狀硫化物礦物及雌黃,以及更低溫(100℃)條件沉淀的銀硫鹽礦物,僅賦存少量或痕量銀。在沖繩海槽海底熱液硫化物中,金富集于低溫成礦條件下,主要產(chǎn)出于熱液丘頂部的晚期富重晶石層;而銀主要富集于中溫成礦條件下,黑礦型的礦石是銀的主要產(chǎn)出部位。5.對金銀的的遷移形式及沉淀機(jī)制的熱力學(xué)模擬計算顯示,溫度降低是Ag以及其他賤金屬礦物(Ag及Zn、Pb、Cu的遷移以Cl-絡(luò)合物占主導(dǎo))沉淀的有效控制因素,這解釋了 Ag主要富集在中溫的黑礦型礦石中。而沖繩海槽熱液流體的高pH值(與厚層沉積物中的有機(jī)質(zhì)反應(yīng)),促使Au主要以HS-絡(luò)合物而非C1-絡(luò)合物遷移。Au的溶解度對熱液-海水混合導(dǎo)致的溫度、pH變化不敏感,而主要因H2S濃度降低(因海水大量混入熱液而被稀釋,以及被主成礦期硫化物礦物的沉淀大量消耗)發(fā)生沉淀,解釋了高含量的Au不在中高溫條件下沉淀于主成礦期,而是于晚期低溫條件下與膠狀硫化物一起沉淀。
【圖文】：

可以發(fā)現(xiàn)沖繩海槽熱液區(qū)硫化物礦床多為Ｚｎ－Ｐｂ－Ｃｕ型硫化物礦床，不同于洋內(nèi)型弧逡逑后盆地產(chǎn)出的Ｚｎ－Ｃｕ型硫化物礦床及洋中脊構(gòu)造背景產(chǎn)出的Ｃｕ－Ｚｎ型或Ｚｎ－Ｃｕ型硫化物礦床逡逑（圖１－１Ａ）。沖繩海槽的海底熱液硫化物具有明顯的Ｐｂ富集特征，而報道的富銅的樣品逡逑非常少。這種差異部分歸因于洋中脊和成熟的弧后盆地之下為相對富集Ｃｕ、Ｆｅ的玄武質(zhì)逡逑巖石，而不成熟的弧后盆地其火山作用產(chǎn)物主要為相對富含Ｐｂ的長英質(zhì)火山巖系。沖繩逡逑海槽熱液硫化物礦床富Ｐｂ還與沉積物的貢獻(xiàn)有關(guān)（Ｈａｌｂａｃｈ邋ｅｔ邋ａｌ．邋，，邋１９９７）。沉積物對逡逑Ｐｂ的貢獻(xiàn)，在發(fā)育于沉積物覆蓋的洋中脊上的熱液硫化物礦床的化學(xué)特征上也有所體現(xiàn)逡逑（圖１－１Ａ）。貧Ｆｅ是沖繩海槽海底熱液硫化物的另一特征，在島弧背景和東馬努斯盆地逡逑發(fā)育的熱液硫化物大部分樣品Ｆｅ的比例也相對較低（圖１－１Ｂ）；而洋中脊背景，包括太逡逑平洋東部的沉積物覆蓋的洋中脊，發(fā)育的海底熱液硫化物中Ｆｅ都是占主導(dǎo)的（圖１－逡逑１Ｂ）。這主要歸因于基巖性質(zhì)的差異：洋中脊的玄武巖基巖中含Ｆｅ礦物含量高，而沖繩逡逑海槽、東馬努斯盆地這些不成熟陸內(nèi)弧后盆地的長英質(zhì)基巖中Ｆｅ含量相對較低。這與熱逡逑液流體的組成一致：沖繩海槽中熱液系統(tǒng)噴出的熱液Ｆｅ濃度在８．邋６－４４５邋ｍｊｈｏＩ／Ｌ之間逡逑（Ｋａｗａｇｕｃｃｉ

Ｆｅ邋（ｗｔ．％）邐Ｐｂ邋（ｗｔ邋％）逡逑圖１－１全球海底熱液硫化物礦床的主量元素三角圖逡逑（Ａ）邋Ｚｎ－Ｃｕ－Ｐｂ三角圖，沖繩海槽的樣品明顯富集Ｐｂ；邋（Ｂ）邋Ｐｂ－（Ｃｕ＋Ｚｎ）－Ｆｅ三角圖，沖繩海槽的樣品明顯逡逑相對貧Ｆｅ。數(shù)據(jù)整理自ＪＡＭＳＴＥＣ邋Ｇ０ＤＡＣ邋（見第２頁腳注１）和ＩＳＡ數(shù)據(jù)庫（見第２頁腳注２）。逡逑７逡逑
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：P618.5

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本文編號：2642173