海底热液多金属硫化物成矿区域地质背景与控矿因素分析

发布时间：2020-07-30 17:14

【摘要】：海底热液活动是20世纪海洋科学领域最重要的发现之一。现代海底热液活动及资源效应的研究已成为当前地球科学研究的热点，海底热液多金属硫化物也成为受到国际关注的海底矿藏。2010年5月，经国际海底管理局理事会批准，中国在西南印度洋获得了1万平方公里具有专属勘探权并在未来享有优先开采权的多金属硫化物资源矿区。要想全面认识海底多金属硫化物矿床，并对这些潜在资源进行开发，首先需要了解海底热液活动的分布规律、海底多金属硫化物矿形成的区域地质环境、以及区域地质背景条件对海底热液多金属硫化物矿体规模、成矿机制等的控制作用等相关科学问题。本论文通过广泛收集国内、外已有的调查研究成果，参考大量的文献资料，并对所获得的资料开展筛选、整理、图件编绘等工作，在对水深、重力、磁力、地震等数据资料的综合研究基础上，分析了全球海底多金属硫化物矿床空间分布与板块构造位置之间的相关性，讨论了典型多金属硫化物矿区的区域地质概况、基底岩石与沉积盖层、地球物理场、岩石圈深部结构等特征，探讨了制约海底多金属硫化物矿体形成与分布的主要控制因素，指出深部岩浆活动和断裂构造是控制海底热液系统和多金属硫化物成矿最关键的因素。研究表明，海底热液活动主要分布于离散型板块边界和汇聚型板块边界，其产出的板块构造位置主要可以划分为大洋中脊型（A型）构造环境、洋-弧型板块俯冲边缘形成的弧后盆地型（B型）构造环境、洋-陆型板块俯冲边缘形成的大陆边缘型（C型）构造环境以及板内热点活动型（D型）构造环境这四类。海底热液多金属硫化物的形成主要受到深部岩浆活动、断裂构造、沉积物盖层、板块扩张速率、水深、围岩类型等因素的控制，其中深部岩浆活动为多金属硫化物成矿提供了热源和矿物质元素，断裂构造为热液活动提供了重要的导矿通道和容矿裂隙。不同扩张速率的构造环境中深部岩浆活动、海底断裂构造特征及形成的多金属硫化物矿体均存在差异。分析认为深部岩浆活动和断裂构造是控制海底热液系统和多金属硫化物成矿最关键的因素。快、慢扩张构造环境深部岩浆活动和断裂构造的差异导致海底形成的多金属硫化物矿体规模不同。快速扩张构造环境的岩浆供给量大，但是由于岩浆侵入频繁，且断裂构造规模小，造成海底热液活动分散喷溢，形成的热液喷口小且活动时间短，多金属硫化物矿体规模小；在慢速扩张构造环境，虽然岩浆供给量小，但是岩浆活动稳定，且断裂构造规模大，有利于海底热液活动的集中喷溢，形成的热液喷口大且活动时间长，多金属硫化物矿体规模大。
【学位授予单位】：国家海洋局第一海洋研究所
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：P736.3
【图文】：

路线图,研究技术,路线图

6图 1.1 研究技术路线图Fig. 1.1 Research technical roadmap据以上技术路线，论文主要采用的研究方法为：1）资料收集、整理以及图件的编绘。共收集国内外中英文文献近四文文献超过两百余篇。从 InterRidge 官方网站获得了全球最新的海底，数据涵盖热液喷口所处的构造环境、经纬度、水深、温度、扩张等多方面的信息。另外收集到了国内外获得的水深、重力、磁力等GDC 网站下载了全球 2 弧分水深地形数据（111MB），从 UCSD 网站区的 1 弧分地形数据（809MB）和重力数据（883MB），从 Geomag了 1.5 弧分的磁力异常数据（2.23GB）。2）基于 InterRidge 提供的全球最新热液矿点的数据资料，对其按构洋、水深等属性进行分类、统计，开展海底热液活动分布特征的研

矿点,海底热液,全球分布,位置图

第二章海底热液活动的分布特征2.1 海底热液活动分布的板块构造环境现代海底热液活动集中分布在大洋张性活动板块边界，热液喷口和矿点形成的板块构造位置和环境多种多样，在全球大洋的洋中脊、弧后扩张中心、板内火山、岛弧火山等大多数构造环境下均有热液喷口或矿点发现（如图 2.1），表明海底热液活动与海底构造环境相联系，主要位于海底的构造活跃带。

板块构造环境,热液活动

图 2.2 热液活动产出的板块构造环境（据 Turcotte et al., 2002 改编）Fig. 2.2 Plate tectonic environment of the hydrothermal activity构造环境下海底热液活动分布特征海底热液活动主要集中分布在海底张性构造带，目前已发现的海脊、弧后扩张中心、板内火山、岛弧型火山等构造环境中均有分588个热液矿点数据对不同构造环境下的海底热液活动分布进行表明热液矿点分布最多的是离散型板块边界和汇聚型板块边界，点位于洋中脊扩张型构造环境，其次主要为岛弧型火山（24%））构造环境。根据扩张速率的不同，洋中脊扩张型构造环境又可扩张洋中脊（＜22 mm/a）、慢速扩张洋中脊（22～55 mm/a）、中5～80 mm/a）和快速扩张洋中脊（＞80 mm/a）(Dick et al., 2003)四太平洋发现的热液矿点数最多，超过 400 个，这可能与目前对太

【参考文献】