西南与中印度洋脊热液区成矿特征及贵金属元素富集机制对比研究摘要
长期以来,前人对全球大洋中脊多金属硫化物的研究和勘探工作主要聚焦于快速扩张的东太平洋海隆和慢速扩张的大西洋中脊;相比之下,迄今为止有关印度洋中脊热液硫化物矿床(尤其是贵金属元素)的成矿作用对比研究仍略显不足。位于中印度洋脊(CIR)的Edmond、Kairei热液区以及西南印度洋中脊(SWIR)49.6° E热液区是目前在印度洋中速-超慢速扩张洋脊分支海域内最早被发现、为数不多的几个现代海底热液活动区,分别代表以典型洋中脊玄武岩与超镁铁质岩系为容矿基岩的两类块状硫化物矿床。为深入了解印度洋热液硫化物中贵金属元素的分布规律、赋存状态和矿化富集机制,本文从中国大洋科考第17、19航次多个采样站位中,选取了涵盖上述三个热液成矿系统具有代表性的多金属硫化物矿石与热液产物样品,在总结前人工作的基础上对其矿物学特征、元素地球化学以及成矿物质/流体来源等多方面进行系统对比研究,并重点以Edmond热液区为主要研究对象,尝试从更微观的矿物学角度深入探讨纳米尺度下金、银与寄主矿物的超显微结构特征及其对海底热液环境、成矿体系演化过程的响应,旨在进一步揭示中速扩张CIR与超慢速扩张SWIR热液系统之间贵金属元素地球化学特征及其富集成矿机制的差异性。现已取得的主要研究进展如下:1. 中印度洋脊Edmond热液活动区多金属硫化物样品可划分为如下三种不同的矿石类型:主要包括富含硅质块状矿石、以硬石膏为主的富Ca硫酸盐型热液产物(可能为硫化物烟囱体外壁碎块)以及富Fe-Cu型块状硫化物。根据各自典型的矿物组合与共生序列,推断其热液成矿过程先后经历了三个主要阶段:(1)早期-主成矿期高温阶段以产出粗大自形的黄铁矿/白铁矿 + 黄铜矿 + 富Fe闪锌矿(+ 硬石膏)等矿物共生组合为特征;(2)晚期中-低温热液成矿阶段产出的矿物共生组合以他形或莓球状黄铁矿/白铁矿 + 贫Fe胶状闪锌矿 + 少量方铅矿 + 砷黝铜矿/黝铜矿等Cu-Pb-As-Sb硫盐为特征;(3)沉积期后的低温风化阶段主要发育Fe-羟基氧化物、重晶石、非晶质SiO2以及铜蓝-自然铜等次生Cu矿物。Kairei热液产物样品主要包括了显著富含Cu的块状硫化物及其多孔状蚀变矿化角砾、以滑石-石英为主的富Mg-Si型热液产物和类似于碳酸盐型“白烟囱”样品,与大西洋中脊以超镁铁质岩系为基底的Logatchev热液区具有较为相似的成矿特征。相比于邻近的Edmond热液系统,其低温风化阶段产出的次生铜矿物共生组合种类更为丰富(e.g., 铜蓝-铁铜蓝、斑铜矿-蓝辉铜矿系列矿物、辉铜矿族以及氯铜矿等),反映出该硫化物矿床演化的成熟度较高。与此形成鲜明对比的是,位于超慢速扩张洋脊的SWIR 49.6° E热液区矿石样品以富Zn型与富Fe型块状硫化物组合为主,具有呈“双峰式”分布的矿化特征。其典型的矿物共生组合和矿石结构构造特征指示该热液系统至少经历了两个成矿阶段:早期高温阶段以产出黄铁矿/白铁矿 + 黄铜矿 + 等轴古巴矿为主;主成矿阶段后期中-低温热液条件下则沉淀形成大量含Fe纤锌矿、闪锌矿等与金矿化密切相关的Zn硫化物,但鲜见有载银硫盐矿物发育。2. 金、银在相当一部分印度洋中脊热液产物样品中显著富集,并...
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