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海洋自然电位调查及成像技术在非活动热液区探测中取得新进展

编辑:chenjiao 作者:朱忠民 时间:2020年11月12日 访问次数:123

      非活动热液区的海底硫化物因其金属品位高、规模大、环境友好等因素成为最具开发潜力的海底矿产资源。而对非活动硫化物资源量的估计尚不明确,尤其缺少矿体三维结构、埋藏深度等信息。自然电位成像技术因能识别非活动热液区边界,为海底硫化物资源量的估算提供了新的手段。


图1 海上自然电位采集装置示意图

      西南印度洋中脊具有类型丰富的热液区,包含活动热液区和非活动热液区。为探测非活动硫化物,海底科学实验室陶春辉团队朱忠民博士等人将6个AgCl电极组成的水平阵列搭载在瞬变电磁观测装置上(图1),在距离热液丘约40 m的高度探测到约-27 mV的自然电位异常。一系列的地质、物性及海底摄像得等信息表明,采集到的自然电位负异常是由该区的非活动硫化物矿床引起的。在测线周围没有观测到与活动喷口有关的水体(温度、浊度)异常,而利用其地质取样工具,如电视抓斗和钻机,都在测线周围取到了硫化物样品(图2)。


图2 自然电位平面分布及表面和钻孔取样

      利用自然电位成像技术反演得到如图3的海底垂直电流密度的分布。其反演得到的电流密度异常分布在海底面以下0~65 m的范围内。依此得到了矿体在空间中的三维展布,整体呈透镜状图3d,这是玄武岩基底的硫化物堆积体的典型形态。本文的工作表明,自然电位是一种简单高效勘探及定量评价硫化物的地球物理方法。


图3 自然电位观测数据反演的电流密度分布
其电流密度的负号表示产生自然电位信号的电流由海底表面向下流动。

      相关成果发表在Journal of Geophysical Research-Solid Earth期刊上,研究得到了国家重点研发计划项目(2018YFC0309901, 2017YFC0306203 )及DY135-S1-1-01,07资助。

论文信息:Zhu, Z., Tao, C*., Shen, J., Revil, A.,Deng, X., Liao, S., et al. (2020).Self‐potential tomography of a deep‐sea polymetallic sulfide deposit on Southwest Indian Ridge. Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 125, e2020JB019738. https://doi.org/10.1029/2020JB019738.