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。     

海底柱状沉积物超声测量

运用RS-ST01C超声测试仪,对32个海底沉积物柱状样品进行了现场超声波声学测量,并作了声速剖面初步分析,结果表明,样品及其固定方法、耦合剂、t0值、生物含量、取样效果和频率等因素对测量的结果均有一定影响,其中,样品及其固定方法、t0值、生物含量以及取样效果对声速测量的结果影响较大,而耦合剂和频率等因素对其影响较小。     

重锤式拖网取样器模型试验研究

重锤式拖网取样器是对现行常规拖网的技术改进。通过理论模型设计与机械加工试验,研制出了一套重锤机械结构。该机构在拖网取样时利用钢缆拉力蓄积能量拉动内部拉杆,并通过销轴机构释放能量加速冲击芯块,撞击壳体产生巨大的瞬时冲击力,拽动拖网破碎岩石,然后使用复位弹簧使机构复位,重新工作。可以使常规拖网取样器和牵引钢缆更加安全,并大大提高拖网作业的成功率与效率。     

浅地层剖面在富钴结壳调查研究中的应用

文中以Topas PS018系统为例简要介绍浅地层剖面仪的工作原理和系统组成,重点介绍浅地层剖面在大洋富钴结壳资源调查研究中的应用情况。浅地层剖面资料与联合作业的海底视像、岩芯取样等资料进行对比和分析,发现浅地层剖面能够有效识别基岩、板状结壳、砾状结壳、砂、沉积物等不同底质类型,对浅地层剖面资料进行深入挖掘能够提取出富钴结壳矿区界线信息。     

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.     

Study of A Geo-Acoustic Model of Gas-Bearing Sediment and Its Application in Sediment with Low Acoustic Velocity

A new geo-acoustic model for gas-bearing sediment is proposed based on the work of Dvorkin and Prasad, and Biot theory. Only five geophysical parameters: sediment mineral composition, free gas saturation, tortuosity (also known as the structure factor), permeability, and porosity, are considered in the model. A benefit of this model is that we need only five parameters instead of ten parameters in the Biot’s formulas for acoustic velocity and attenuation calculation. Here the model is demonstrated with the in-situ experimental data collected from the Hangzhou Bay, China. The results of this study suggest that free gas content in sediment is the most critical condition resulting in a low acoustic velocity (compressional wave). The respective contributions of the other four parameters in the model are also discussed.     

西南印度洋中脊热液区烃类有机质组成及其成因意义

利用气相色谱(GC)、气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)测定了西南印度洋中脊49.6°E热液区热液产物中的可溶有机质,结合生物标志物和单体同位素分析,对烃类有机质的组成、来源及成因意义进行了探讨。硫化物烟囱体以正构烷烃(3.437~3.962μg/g)为主要烃类,L/H1,C22以上烷烃具有轻微奇碳数优势(CPI=1.140~1.209),NAR接近0;生物标志物类型丰富(Sq、IS40、烷基环己烷),C31藿烷22S/(R+S)高达0.77,且缺少17β(H),21β(H)构型藿烷;低碳数饱和脂肪酸为主要脂肪酸类型,异构/反异构脂肪酸含量显著,缺少单不饱和脂肪酸。热液蚀变岩以异构烷烃(2.094μg/g)为主要烃类,正构烷烃以低碳数(L/H=1.33)、偶碳优势(CPI=0.377)为特征;脂肪酸以单不饱和脂肪酸为主。结果表明,海洋原生生物体是49.6°E热液区主要的烃类有机质输入源,热液流体温度及化学条件是控制热液喷口区原生生物群落分布及热液产物中烃类有机质组成的主要因素。生物标志物类型显示硫化物烟囱体中具有产甲烷古菌与硫酸盐还原菌共存的现象,反映出热液流体中富含H2,表明49.6°E热液区具有非生物合成烃类的可能。     

西南印度洋中脊斜向扩张分段特征及构造成因探讨

斜向扩张是超慢速扩张洋中脊独特的构造特征,其地形分段特征明显区别于经典的快速-慢速端元洋中脊模型,是理解超慢速扩张洋中脊地质过程的重要切入点.基于西南印度洋中脊Indomed-Gallieni和Shaka-DuToit段多波束地形数据,分析了不同斜向扩张角度(α)洋中脊的地形分段样式.其中,46.5°～47.5°E(α...     

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。