西南印度洋龙旂热液区硫化物风化蚀变中的矿相转变和元素迁移、富集

Submarine multi-metal sulfides will undergo a long process of weathering and alteration in the seabed environment after their formations. So far, some important scientific issues such as mineral phase transition and intermediate product, corrosion process and rate, migration and enrichment of elements, resources and environmental effects of seafloor sulfide alteration, have poorly been known by the human. Based on systematic research of metallogenic material source, ore-forming mechanism and control factors of mineralization, the Dragon Flag hydrothermal field in the China's exclusive area of the Southwest Indian Ridge has been selected to systematically study on seafloor alteration of the sulfide by mineralogical and geochemical techniques. As the aims of this study are to reveal the mineral transitions, the migration of elements and the enrichment of ore-forming elements during the seafloor sulfide alteration, which will undoubtedly enrich and develop the theory of submarine hydrothermal mineralization system at super-slow spreading ridge, and offer useful reference for the future research, development and exploration of seafloor hydrothermal mineral resources.

海底热液多金属硫化形成后，将在海底环境下经历漫长的风化蚀变过程。迄今，人类对于海底硫化物蚀变过程中，诸如矿相转变与中间产物、蚀变过程与蚀变速率、元素的迁移与富集、资源与环境效应等重要科学问题还所知甚少。本项目选择西南印度洋脊中国专属矿区的龙旂热液区，在对其硫化物进行了成矿物质来源、成矿机理和控矿因素等系统性研究的基础上，拟通过矿物学和地球化学等技术手段，对所发现的硫化物蚀变现象进行系统性研究，旨在揭示海底硫化物蚀变过程中矿相的转变、元素的迁移和成矿元素的富集规律等，这无疑将丰富和发展超慢速扩张洋脊海底热液成矿系统理论，并为今后海底热液矿产资源调查研究和勘探开发提供有益借鉴。

研究海底热液成矿系统在一个成矿周期甚至更长时期内矿体在海底的保藏及风化蚀变机制以及对海水的地球化学通量是未来重要的研究课题。本项目以西南印度洋脊龙旂热液区蚀变硫化物为研究对象，通过矿物学和地球化学等技术手段，在进行成矿物质来源、成矿机理等系统性研究的基础上，对所发现的硫化物蚀变现象进行了系统性研究。研究结果表明: 不同的硫化物矿物蚀变程度相差较大，以磁黄铁矿最为严重，蚀变产物既有呈中间态的氧化物(如白铁矿)，也有Fe的硫酸盐。其次是黄铁矿和黄铜矿，其氧化模式也与磁黄铁矿不同，通常Fe-氢氧化物以胶状增生的模式在黄铁矿和黄铜矿的晶体边缘或沿着颗粒的裂隙逐渐蚀变。电子探针分析以及激光剥蚀电感耦合等离子质谱(LA-ICP-MS)微量元素和S同位素原位分析显示蚀变矿物中的大多数微量元素(Ag、As、Zn、Sn、Pb、Mo、Cu)明显升高，Co、V明显降低，Fe、Mn、Cd、Se波动较大，没有明显趋势。单矿物硫同位素分析显示白铁矿的硫同位素变化范围是13.3-19.57，LA-ICP-MS 原位分析显示白铁矿的硫同位素(13.19-14.33)与单矿物相比变化范围较小，黄铜矿的硫同位素为13.96-14.47，变化范围较小，蚀变的白铁矿硫同位素变化范围较大(13.26-16.29)，总体上蚀变的白铁矿表现为较重硫同位素信号。