中印度洋Edmond热液区黄铁矿中银的赋存状态和富集机制研究:来自矿物学的证据.pdf
《中印度洋Edmond热液区黄铁矿中银的赋存状态和富集机制研究:来自矿物学的证据.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《中印度洋Edmond热液区黄铁矿中银的赋存状态和富集机制研究:来自矿物学的证据.pdf(9页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、陈柯安,张慧超,方浩原,等.中印度洋 Edmond 热液区黄铁矿中银的赋存状态和富集机制研究:来自矿物学的证据 J.海洋地质与第四纪地质,2023,43(3):84-92.CHENKean,ZHANGHuichao,FANGHaoyuan,et al.Mode of silver occurrence in pyrite from the Edmond hydrothermal field,Central Indian Ridge:mineralogicalevidenceJ.MarineGeology&QuaternaryGeology,2023,43(3):84-92.中印度洋 Edmon
2、d 热液区黄铁矿中银的赋存状态和富集机制研究:来自矿物学的证据陈柯安1,张慧超1,2,方浩原1,3,陶春辉2,4,梁锦2,杨伟芳2,廖时理21.河海大学海洋学院,南京2100982.自然资源部第二海洋研究所海底科学实验室,杭州3100123.南京大学地球科学与工程学院,南京2100234.上海交通大学海洋学院,上海200240摘要:随着对海底热液多金属硫化物矿床的研究越来越深入,贵金属金(Au)和银(Ag)的赋存形式和沉淀机制被科学家广泛关注。相比于Au,前人对大洋中脊热液区中Ag 的产出状态和富集机制研究相对较少。中印度洋Edmond 热液区Ag 平均含量为47106,明显高于洋中脊环境产出
3、的多金属硫化物中的平均 Ag 含量(2.78106)。通过光学显微镜和扫描电镜对 Edmond 热液区硫化物样品进行了详细的观察,确定了该热液区矿物组合、分期以及自然银的赋存形式,并初步探讨了自然银的沉淀机制。Edmond 热液区硫化物主要为闪锌矿,其次是黄铁矿、黄铜矿和白铁矿,此外还观察到针钠铁矾、重晶石、硬石膏以及自然银等矿物。根据矿物结构和共生组合,Edmond 热液区硫化物成矿过程大致可以分为 3 个阶段:阶段 I 的主要矿物组合为一期黄铁矿(Py1)、重晶石、硬石膏等;阶段 II 主要矿物为白铁矿;阶段 III 则有二期黄铁矿(Py2)、黄铜矿、粗粒闪锌矿、等轴古巴矿等矿物结晶。自然
4、银主要以细小颗粒的形式存在于 Py1 的边缘或者内部包体之中。Ag 在 Edmond 热液区的主要迁移形式为 AgCl2,高温热液与海水混合作用导致的温度和 Cl浓度降低以及 pH 值的升高是导致自然银沉淀的主要影响因素。关键词:海底硫化物矿床;银的赋存形式;沉淀机制;Edmond 热液区;中印度洋中脊中图分类号:P736.3文献标识码:ADOI:10.16562/ki.0256-1492.2022101101Mode of silver occurrence in pyrite from the Edmond hydrothermal field,Central Indian Ridge:m
5、ineralogicalevidenceCHENKean1,ZHANGHuichao1,2,FANGHaoyuan1,3,TAOChunhui2,4,LIANGJin2,YANGWeifang2,LIAOShili21.College of Oceanography,Hohai University,Nanjing 210098,China2.Key Laboratory of Submarine Geoscience,Second Institute of Oceanography,Ministry of Nature Resources,Hangzhou 310012,China3.Sch
6、ool of Earth Sciences and Engineering,Nanjing 210023,China4.School of Oceanography,Shanghai Jiao Tong University,Shanghai 200240,ChinaAbstract:Withtheincreaseinstudyonsubmarinepolymetallicsulfides,themechanismsofoccurrenceandprecipitationofgoldandsilverhavebecomeahotspotofresearch.Comparedwithgold,t
7、heprecipitationmechanismofsilverfromthehydrothermalfieldatmid-oceanridgeispoorlystudied.ThesulfidesamplesfromEdmondhydrothermalfieldwerestudiedinopticalmicroscopyandscanningelectronmicroscopy.Themineralassemblage,stagesofmineralizationandtheoccurrenceofnativesilverweredetermined,andprecipitationmech
8、anismofnativesilverwerealsodiscussed.Resultsshowthattheaveragesilvercontentinthesampleswas47106,whichissignificantlyhigherthanthat(2.78106)insulfideoresfromhydrothermalfieldsofthemid-oceanridge.Sphaleritewasthemostabundantsulfide,followedbypyrite,marcasiteandchalcopyrite;othermineralsincludingferrin
9、atrite,barite,anhydrite,andnativesilverwerealsoobserved.Inmineraltextureandassemblages,资助项目:国家自然科学基金“新疆灰绿山-满硐山矿集区金成矿机制研究:来自相平衡计算和硫化物微区分析的限定”(41802113),“深海热液系统孔域原位多参数探测-观测装置”(42127807);中央高校基本科研业务费“西南印度洋中脊超基性岩赋存硫化物成矿作用研究”(2019B08214);自然资源部第二海洋研究所及中央级公益性研院所基本科研业务费专项资金(SZ2201);中国大洋协会项目“多金属硫化物合同区资源勘探与评价”
10、(DY135S1-01)作者简介:陈柯安(1998),男,硕士研究生,主要研究海底热液硫化物中金的成矿作用,E-mail:通讯作者:张慧超(1990),男,博士,硕士生导师,主要研究热液金矿成矿作用,E-mail:收稿日期:2022-10-11;改回日期:2023-01-13.张现荣编辑ISSN0256-1492海洋地质与第四纪地质第43卷第3期CN37-1117/PMARINEGEOLOGY&QUATERNARYGEOLOGYVol.43,No.3thesulfidemineralizationprocesscouldbedividedintothreestages.Themineralas
11、semblagesinfirststagecontainedpyrite(Py1),barite,andanhydrite;thesecondstagecontainedmarcasite,andthethirdstageincludedpyrite(Py2),chalcopyrite,coarsesphalerite,andisocubanite.NativesilverexistedmainlyintheformoffineparticlesattheedgeorinnerinclusionsofPy1.ThemainexistingformofsilverintheEdmondhydro
12、thermalfieldwasAgCl2-.ThedecreaseinCl-concentration,theincreaseinpHvalue,andthedecreaseintemperaturecausedbythemixingofhightemperaturehydrothermalandseawaterwerethemainfactorsonthenativesilverprecipitation.Key words:submarinesulfidedeposit;occurrenceofsilver;precipitationmechanism;Edmondhydrothermal
13、field;centralIndianRidge海底多金属硫化物矿床蕴藏着丰富的 Cu、Zn、Fe、Co、Au、Ag 等金属,是未来可供人类开发利用的重要资源1-2。根据 Hannington 等3的估算,现代海底热液作用形成的多金属硫化物矿床储量可达6108t。在水深 15005000m 的各类构造环境中均有发现多金属硫化物矿床4-5。前人通过矿物学、岩石学以及地球化学等方面的研究6-8,对海底多金属硫化物矿床中的矿物结构、组合以及化学组成特征有了较为详细的认识。近年来海底多金属硫化物矿床中的贵金属 Au 和 Ag 的赋存形式和沉淀机制一直被广泛关注9-10。前人对海底多金属硫化物中 Au
14、和 Ag 的研究表明,在富铜和富锌的矿石中均可以含有较高的 Au 含量,而 Ag 主要在富锌的矿石中富集11。此外,洋中脊环境中超基性岩赋存的多金属硫化物矿床中的Au 平均含量为2.63106(n=11),高于玄武岩赋存的多金属硫化物中的 0.89106(n=47),但是超基性岩赋存的多金属硫化物矿床中的 Ag 含量为 30.4106(n=11),低于玄武岩赋存的多金属硫化物中的 60.6106(n=48)10-13。这些统计结果表明,在海底热液中 Au 和 Ag 两种元素可能有着不同的地球化学行为和沉淀机制。Ye 等9曾对西南印度洋龙旂热液区中的 Au 进行研究,得知该区域的 Au 主要是以
15、 AuHS0的形式存在的。杨铭等14对卡尔斯伯格脊天休热液区的研究表明,高温、强还原性条件下,Au 以 AuCl2的形式迁移并且发生沉淀。相比于 Au,前人对大洋中脊热液区中银的成矿作用研究相对较少,因此开展大洋中脊热液区银成矿作用研究具有重要的理论和经济意义。在全球大洋中脊系统中,不同扩张速率的洋中脊均发育有热液喷口15-16。相对于慢速和超慢速扩张洋中脊,中速和快速扩张洋中脊由于其频繁的火山和构造活动导致热液区发育程度低,金属资源量低17,但是中速扩张洋中脊中的 Edmond 热液区 Ag含量为 47106,明显高于洋中脊环境产出的多金属硫化物中的平均 Ag 含量(2.78106)10。前
16、人对Edmond 热液区的研究主要聚焦于闪锌矿中 Ag 的赋存形式以及闪锌矿与银矿化之间的关系18-19,我们的研究发现 Edmond 热液区黄铁矿中也可以含有大量的自然银包体,因此,本文主要聚焦于黄铁矿和自然银之间的关系。通过对 Edmond 热液区矿物结构、组合以及黄铁矿中银赋存形式的详细研究,探讨 Edmond 热液区中银元素的富集和沉淀机制,这对揭示大洋中脊环境下热液区银矿化作用具有重要意义。1地质背景印度洋中脊呈“入”字形展布,根据扩张速率与洋盆演化过程可以分为西南印度洋中脊(SWIR)、中印度洋中脊(CIR)和东南印度洋中脊(SEIR)3 段(图 1),其中 SEIR 的扩张速率最
17、快,CIR 的扩张速率次之,SWIR 的扩张速率最慢20-21。中印度洋中脊南起罗德里格斯三联点,北止于 2N 附近,与卡尔斯伯格洋中脊相连,长约 4000km,扩张速率约为47.5mm/a,属于中速扩张洋中脊22。中印度洋中脊广泛发育轴部中央裂谷,裂谷跨度为 58km,整条洋中脊被众多非转换不连续带(NTD)和转换断层切割成若干条洋中脊段23。该区域内岩浆活动异常频繁,可见洋中脊玄武岩广泛裸露于洋底24。Edmond 热液区(2352.68S、6935.80E)位于CIR 段 S3 北端的东裂谷壁上,距相邻山脊轴约 6km,深度范围为 32903320m。Edmond 热液区是中印度洋上最早
18、发现的活动热液系统之一23,25。该热液区总面积约为 6000m2,除了有块状多金属硫化物堆积体之外,还常见被大量微生物覆盖的橙棕色铁氧化物沉积物,在洼地中积聚几厘米厚,并覆盖在许多硫化物结构和大部分坡积物上26。多金属硫化物矿物主要有黄铁矿、闪锌矿、白铁矿和黄铜矿27。Edmond 热液温度相对较高,喷口测量的热液流体温度最高可达 382C26。前人从 Edmond 热液喷口收集的所有流体都具有低 pH 值(平均值为3.2,N=5)、铁含量较高(平均值为 12.8mol/kg,N=4)和 H2S 含量较高(平均值为 3.6mol/kg,N=4)的特征28-29。最值得注意的是,由于海水在超临
19、界条件下存在相分离过程,Edmond 热液流体的氯离子含量比环境海水高约 70%,使其成为迄今为止观察到第43卷第3期陈柯安,等:中印度洋 Edmond 热液区黄铁矿中银的赋存状态和富集机制研究:来自矿物学的证据85的大洋中脊热液系统排放的最热卤水,从而导致Fe、Mn、Cu、Zn、Cd 等过渡族金属的浓度异常高28,30。2样品及分析方法本研究的 Edmond 热液区的样品(编号 17A-IR-TVG-12-1、17A-IR-TVG-12-2、17A-IR-TVG-12-3、17A-IR-TVG-13-1、17A-IR-TVG-13-2、17A-IR-TVG-13-3、17A-IR-TVG-1
20、3-4、17A-IR-TVG-13-5)来自中国大洋 DY105-17 航次,通过电视抓斗采集。通过观察手标本可以发现,Edmond 热液区多金属硫化物质地比较致密,孔隙度较低,外观主要呈黄色或灰色,黄色矿物以黄铁矿为主(图 2a),灰色矿物以闪锌矿为主(图 2b),红褐色则主要是含铁矿物在表生风化作用下被氧化后形成的铁氧化物(图 2c)。把研究的样品进行打磨制成标靶和薄片以便于在光学显微镜和扫描电镜下详细观察。光学显微镜、扫描电镜以及能谱分析全部在河海大学海洋科学研究中心实验室内完成,扫描电镜型号为TESCANMIRA3,工作电压 20.0kV。使用光学显微镜初步观察标靶和薄片,利用反射光识
21、别样品中所含的主要常见矿物,寻找一些特殊的现象(如共生现象、交代现象等),对视域内具有代表性的矿物和特殊现象进行标记并拍照记录。扫描电镜主要是对光学显微镜观察后在薄片和标靶上标记的区域进一步放大观察,同时寻找薄片中是否存在稀有矿物以及贵金属矿物。能谱分析是对在扫描电镜下观察到的未知矿物进行元素半定量分析,从而确定矿物种类。3结果与讨论 3.1 Edmond 热液区硫化物的矿物学特征及其反应的流体演化过程光 学 显 微 镜 和 扫 描 电 镜 的 观 察 结 果 表 明,Edmond 热液区硫化物样品中所包含的主要矿物有黄铁矿、闪锌矿、黄铜矿和白铁矿,其次还有少量等轴古巴矿、针钠铁矾、重晶石、硬
22、石膏以及自然银等矿物。6900693070007030E25302500243024002330S10 km40002000S2CIRSWIRSEIREdmond热液区S1S3S4深度/m图1中印度洋 Edmond 热液区地理位置26Fig.1GeographicallocationoftheEdmondhydrothermalfieldintheCentralIndianOcean26abc1cm1cm1cm图2中印度洋 Edmond 热液区代表性硫化物样品Fig.2TypicalsulfidesamplesfromtheEdmondhydrothermalfieldintheCentral
23、IndianOcean86海洋地质与第四纪地质2023年6月根据结构、形态以及矿物组合等特征,可知Edmond 热液区硫化物中明显发育两期黄铁矿。一期黄铁矿(Py1)结晶较为松散,发育富含缝隙和孔洞,以细粒状和胶状形态分布(图 3a)。因为在热液活动早期,喷口产生的高温热液与较冷海水(约2C)接触导致流体温度迅速降低,结晶时间短暂,形成细粒状和胶状黄铁矿,并且此过程伴随着“烟囱体”的产生。“烟囱体”外壁主要由重晶石、硬石膏以及早期结晶的硫化物所组成31。重晶石主要呈放射状,硬石膏为长条状(图 3b-d)。二期黄铁矿(Py2)通常呈自形半自形,粒径较大且杂质较少(图 3e),形成于热液活动中后期
24、。该时期存在的“烟囱体”阻滞了热液与海水的直接混合,使金属硫化物等矿物有足够的时间沉淀,矿物自形程度较高32。自形程度较高的黄铁矿、黄铜矿和闪锌矿等矿物组成了“烟囱体”的内壁。两期黄铁矿除了伴生之外,还可以形成长条状或者椭圆形的包体(图 3f-i),Py1 通常被 Py2 所包裹和交代。Edmond 热液区的闪锌矿有细粒和粗粒之分,并且他们多数都与 Py1 和 Py2 伴生。细粒闪锌矿主要存在于 Py1 和 Py2 的内部孔洞之中(图 4a、b),而粗粒闪锌矿可以包裹 Py2 或者以集合体的形式出现(图 4c-f),周围有时可见黄铁矿包裹体,部分黄铁矿包裹体内部可出现针钠铁矾。ihgfcbed
25、aPy2Py2SpPy1Py1Py10.3mmBrtBrtAnh20mCcpAnhSpCcpAnh0.3mmPy2AnhAnh0.5mmPy1SpPy2Py20.3mmPy2Py1Py1Py2Sp0.3mmPy1SpPy2Py2Py120mPy2Py1Py2Py2Py110mPy2Py2Py1Py1Py220mihgfcbedaPy2Py2SpPy1Py1Py10.3mmBrtBrtAnh20mCcpAnhSpCcpAnh0.3mmPy2AnhAnh0.5mmPy1SpPy2Py20.3mmPy2Py1Py1Py2Sp0.3mmPy1SpPy2Py2Py120mPy2Py1Py2Py2Py11
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 印度洋 Edmond 热液 黄铁矿 状态 富集 机制 研究 来自 矿物学 证据
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【自信****多点】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【自信****多点】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。