西太平洋弧后盆地与大西洋洋中脊典型热液区 热液成矿作用研究
文献类型:学位论文
| 作者 | 王玉洁 |
| 答辩日期 | 2025-11-18 |
| 文献子类 | 博士 |
| 授予单位 | 中科院海洋所 |
| 授予地点 | 山东省青岛市黄岛区中国科学院海洋研究所 |
| 导师 | 曾志刚 |
| 关键词 | 热液硫化物 |
| 学位名称 | 理学博士 |
| 英文摘要 | 现代海底多金属硫化物堆积体分布于大洋中脊、弧后扩张中心以及火山岛弧等构造环境中,长期以来一直是地质学界研究的关注焦点。这些堆积体的形成与特定的地质活动密切相关,因此吸引了众多学者对其进行深入探索。冲绳海槽是陆缘弧后盆地的典型代表,与典型的洋中脊不同,冲绳海槽的基岩含有更多的长英质成分。因此,本文选取冲绳海槽中部的Jade和伊平屋北热液区,与大西洋洋中脊TAG热液区的热液硫化物开展对比分析,进行了全面的矿物学与地球化学研究。明确了硫化物的共生组合及其形成序列,揭示了主微量元素的变化特征,进一步综合探讨了硫化物中微量元素的迁移行为与富集机理,并结合原位硫同位素分析,阐明了热液硫化物中硫元素的来源特性及其演化规律。获得了以下认识: 1. 冲绳海槽Jade热液区HOK3样品初始阶段形成自形半自形黄铁矿;随后热液流体温度下降,闪锌矿优先沉淀,同步发生的黄铜矿出溶;热液活动后期,胶状黄铁矿沿闪锌矿边缘逐渐沉淀并胶结早期形成的矿物。HOK4样品中方铅矿最先形成;第二阶段形成自形-半自形黄铁矿,随后闪锌矿结晶析出;最后黄铁矿与白铁矿交织生成。 伊平屋北热液区H5-R6-1-5样品中,早期形成自形良好的黄铜矿与闪锌矿;随后,黄铁矿(Py Ⅰ)广泛交代黄铜矿;最终,胶状黄铁矿(Py Ⅱ)沿裂隙或孔隙沉淀,形成晚期组合。H5-T6-2样品中初期在中高温条件下沉淀闪锌矿和黄铜矿;中期方铅矿沿闪锌矿裂隙充填;后期黄铁矿在黄铜矿边缘交代,并在局部被黝铜矿替代;随着温度下降,形成草莓状黄铁矿(Py Ⅲ);胶状黄铁矿(Py Ⅳ)沉淀标志着热液活动的末期阶段。 与冲绳海槽Jade和伊平屋北热液区的硫化物形成过程不同,TAG热液区硫化物样品主要由黄铁矿与黄铜矿构成,其次含有少量的闪锌矿与磁黄铁矿等矿物。热液活动初期,形成自形-半自形黄铁矿;之后黄铜矿大量沉淀,与残余黄铁矿共生;最后新生树枝状黄铁矿沿黄铜矿边缘或裂隙快速生长,包裹早期黄铜矿。 2. 根据主成分分析,Py Ⅰ与Py Ⅱ 更可能代表热液系统早期或挥发分间歇影响但总体金属富集较弱的热液成矿阶段;Py Ⅲ与Py Ⅳ 则代表经历更多金属富集与/或低温—蒸汽分相后强烈捕获 Au–As–Ag 的热液成矿阶段;TAG 则代表岩浆输入显著的流体端元。伊平屋北热液区H5-R6-1-5样品中闪锌矿主要形成于封闭且偏高温的流体环境中,岩浆端元贡献有限;而 H5-T6-2样品闪锌矿则形成于开放且温度相对较低的流体环境中,岩浆挥发分输入更为显著。伊平屋北热液区的黄铜矿在 PCA 分析中表现出海水主导、多阶段沉淀与流体混合作用的特征;而 TAG 热液区黄铜矿显示岩浆挥发分输入显著的热液流体环境特征。 Py Ⅲ的微量元素多以类质同象替代的方式或均匀分布的纳米级包裹体的形式进入黄铁矿中。自形半自形黄铁矿中Zn、Cu、Mo、Tl、As、Au、Ag和Pb大多主要以固溶体形式存在,少数以包裹体形式出现;Sb在H5-T6-2样品中主要以包裹体形式出现,V主要集中在微米级的包裹体或局部表面的氧化层中,Mn可以赋存于微米级的包裹体中。闪锌矿中Fe、Mn与Cd等元素通过Zn2+与Fe2+、Mn2+、或Cd2+之间的替换进入闪锌矿。伊平屋北热液区闪锌矿存在Cu+与Ga3+共同替代Zn2+的现象。在伊平屋北热液区的黄铜矿中,Zn和Ag主要以固溶体的形式存在,Sn存在于固溶体之中或闪锌矿包裹体中,Cr可能会吸附在黄铜矿的表面或裂隙中。 3. 伊平屋北热液区与大西洋 TAG 热液区的黄铁矿硫同位素特征存在明显差异。TAG 热液区黄铁矿 δ³⁴S 值集中在 +5.77‰ 至 +7.05‰,波动极小,表明其硫源主要来自深部岩浆,并在高温条件下接近平衡分馏,整体同位素组成均一。相比之下,伊平屋北热液区黄铁矿的 δ³⁴S 分布范围极广(-27.34‰ 至 +11.23‰),显示硫源更为复杂。Py Ⅰ/Ⅱ 值集中在 +10‰ 左右,代表高温流体与围岩相互作用影响较高;Py Ⅲ 极端负值(-27‰ 至 -12‰)则反映海水硫酸盐的生物硫酸盐还原作用;Py Ⅳ(+4‰ 至 +11‰)则处于二者之间,指示岩浆硫与海水硫还原产物的混合。总体上,TAG 热液区黄铁矿的硫源较单一,而伊平屋北记录了岩浆、海水及生物过程的多重贡献,揭示其硫循环更复杂、多阶段性更强。 综上所述,这进一步反映因洋中脊(大西洋TAG热液区)和弧后盆地(西太平洋冲绳海槽伊平屋北热液区)的构造地质环境不同,致使其热液成矿过程及其硫化物的硫源产生对应的变化。 |
| 语种 | 中文 |
| 源URL | [http://ir.qdio.ac.cn/handle/337002/202856] ![]() |
| 专题 | 海洋研究所_海洋地质与环境重点实验室 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 王玉洁. 西太平洋弧后盆地与大西洋洋中脊典型热液区 热液成矿作用研究[D]. 山东省青岛市黄岛区中国科学院海洋研究所. 中科院海洋所. 2025. |
入库方式: OAI收割
来源:海洋研究所
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