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慢速洋中脊非转换不连续带新火山脊首个活动热液系统的发现

编辑:ZLY 作者:王叶剑 时间:2020年12月24日 访问次数:362

       随着海洋矿产资源商业勘探投入的不断增加,海底块状硫化物 (Seafloor Massive Sulfide, SMS) 矿床被视为未来深海采矿的重要对象。自1979年在东太平洋海隆发现海底“黑烟囱”以来,已在全球板块边界发现700多个热液系统。其中,有9个热液系统分布在洋中脊非转换不连续带(Non-Transform Offset, NTO),其成矿作用多与低角度拆离断层和上地幔橄榄岩有关。大糦热液区(Daxi Vent Field)由我室韩喜球研究员团队于2015年在执行中国大洋33航次第一航段科学考察期间发现,位于西北印度洋卡尔斯伯格脊一NTO的新火山脊上(图1),水深约3500 m,是目前在印度洋发现的地理位置最北的一个活动热液区,也是全球首个被证实发育在NTO新火山脊上的活动热液系统。2017年大洋38航次“蛟龙号”载人深潜器对该热液区进行了3个潜次的近底调查,确认大糦由中央丘、东北丘和南丘等三个热液丘组成。其中,中央丘宽轴达180 m、高50 m,分布有八个正在剧烈喷发的活动烟囱群,规模最大的硫化物烟囱体“保俶塔”高约24 m(图2A),共发现7种巨型生物,包括优势物种Rimicaris kairei和actinostolid anemones,并首次采集到的alvinellid worms(图2)。此外,在热液区内观察到大量新鲜玄武质熔岩、高角度正断层和裂隙。研究发现,硫化物烟囱体主要以富锌和富铁型为主,亏损铜、金等金属,结合热液流体化学特征分析,认为海床面之下热液流体相分离过程是控制烟囱体金属富集特征的主要因素,基底具有充足的岩浆热源供给和洋壳渗透率,从而促使热液循环在新火山脊内形成(图3)。这一模型有别于传统的NTO系统拆离断层型SMS矿床(如大西洋中脊的Rainbow、Nibelungen等热液区),从而为理解慢速扩张洋脊二级洋脊段末端的成矿机制多样性,重新认识洋中脊SMS矿床成矿规律提供了重要参考。大糦热液区的生物类型与中印度洋脊的热液生物群相似,为中印度洋和西北印度洋之间热液生物存在连通性提供了重要证据。
       上述研究成果近期在线刊登在国际矿床成因协会(International Association on the Genesis of Ore Deposits)旗下期刊《Ore Geology Reviews》。本项研究得到了中国大洋“十三五”重大项目、国家重点研发专项、所基本科研业务费和国家自然科学基金项目联合资助。
       文章信息:Wang Yejian*, Han Xiqiu*, Zhou Yadong, et al. The Daxi Vent Field: An active mafic-hosted hydrothermal system at a non-transform offset on the slow-spreading Carlsberg Ridge, 6°48′N. Ore Geology Reviews,2020, 103888. https://doi.org/10.1016/j.oregeorev.2020.103888
       文章链接:https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0169136820310738?dgcid=coauthor

图1 大糦热液区位置示意图


图2 大糦热液区热液产物特征及典型生物


图3 非转换不连带新火山脊热液成矿作用解释模型