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南大西洋中脊热液区异化铁还原微生物及其矿化产物分析

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微生物学报 2019年第7期59卷 1295-1306页

作者：李光玉曾湘邵宗泽厦门大学生命科学学院福建厦门361102 自然资源部第三海洋研究所福建厦门361005 自然资源部海洋生物遗传资源重点实验室福建厦门361005

【目的】从深海热液区获取异化铁还原微生物(Dissimilatory iron reducing microorganisms,DIRM),分析其矿化速率和矿化产物,认识其参与的深海生物地球化学循环。【方法】以羟基氧化铁(FeOOH)为电子受体,以乙酸等简单有机物做电子供体,... 详细信息

【目的】从深海热液区获取异化铁还原微生物(Dissimilatory iron reducing microorganisms,DIRM),分析其矿化速率和矿化产物,认识其参与的深海生物地球化学循环。【方法】以羟基氧化铁(FeOOH)为电子受体,以乙酸等简单有机物做电子供体,在60°C恒温厌氧条件下,对南大西洋中脊深海热液区硫化物样品中的DIRM进行富集、培养;采用扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)、选区电子衍射(SAED)以及能谱仪(EDS)等方法对矿化产物进行形貌观察与成分分析。【结果】从2个硫化物样品中,共获得了139个铁还原培养物,它们均能将培养基中FeOOH (Fe3+90 mmol/L)转化为矿化产物。电镜下可见明显的晶体形态,以立方体形晶体为主,边长为5.0–20.0 nm;EDS分析表明,所有矿物晶体的主要元素为铁和氧,推测是由菱铁矿和磁铁矿组成的混合矿物。矿物晶体形成的时间差异较大,从3d到54d不等,多数培养物可在11 d到20 d内形成晶体。微生物多样性表明,培养物中优势菌主要为厚壁菌门(Firmicutes)和广古菌门(Euryarchaeota),包括一氧化碳胞菌(Carboxydocella)与脱硫肠状菌(Desulfotomaculum)近似新物种(16SrRNA基因同源性89%–91%)和广古菌地丸菌(Geoglobus)。【结论】热液区高温厌氧细菌与古菌可以利用简单有机物为电子供体进行铁还原,形成铁氧化物晶体。实验结果对于微生物参与铁元素的生物地球化学循环与矿物形成的潜力具有支持作用。然而它们是否参与了热液区铁元素的生物地球化学循环与矿物形成还需要大量研究工作验证。

关键词：南大西洋中脊热液区硫化物异化铁还原微生物矿化产物

南大西洋中脊26°S玄武岩中斜长石化学成分变化对岩浆演化的启示

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海洋学报 2023年第11期45卷 62-75页

作者：雷庆王国芝赵甫峰范蕾刘刚王子昂胡起华肖钰于成都理工大学地球科学学院四川成都610059 成都理工大学沉积地质研究院四川成都610059 成都理工大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室四川成都610059 自然资源部第一海洋研究所山东青岛266061

南大西洋中脊26°S热液区玄武岩中斜长石的成分和结构特征为研究岩浆演化特征提供了重要依据。在对玄武岩岩相学观察、斜长石成分分析的基础上,对不同阶段斜长石的结构及成分进行对比,探讨岩浆演化的过程。结果表明:研究区以斑状玄武岩... 详细信息

南大西洋中脊26°S热液区玄武岩中斜长石的成分和结构特征为研究岩浆演化特征提供了重要依据。在对玄武岩岩相学观察、斜长石成分分析的基础上,对不同阶段斜长石的结构及成分进行对比,探讨岩浆演化的过程。结果表明:研究区以斑状玄武岩为主,斜长石斑晶常见连晶结构、韵律环带、溶解与再吸收、生长结构,基质中的斜长石主要呈针状和燕尾状;南大西洋中脊26°S(SMAR-26°S)热液区玄武岩主要为钠质拉斑玄武岩,岩浆演化早期以形成培长石为主,晚期以形成拉长石为主,整个演化过程中CaO和Al2O3含量下降,而SiO2、Na2O、FeOT和MgO含量上升;从斜长石斑晶的核部→边部→基质中的斜长石微晶,An值整体下降,斜长石斑晶边部的An值与基质中斜长石微晶An值部分重合,形成温度总体有逐渐下降趋势。由此反映出地幔岩浆形成后在上涌过程中可能经历了减压挥发分逸出、晶体在深部的熔蚀、熔体过饱和结晶、低Si同源岩浆的混合、同喷发脱气岩浆迅速减压的过程。

关键词：南大西洋中脊玄武岩斜长石斑晶斜长石微晶岩浆演化

南大西洋中脊26°S 热液区烟囱体矿物学研究

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中国矿业 2014年第5期23卷 77-81页

作者：邵明娟杨耀民苏新叶俊石学法中国地质大学(北京)海洋学院北京100083 海洋沉积与环境地质国家海洋局重点实验室国家海洋局第一海洋研究所山东青岛266061 国家深海基地管理中心山东青岛266061

南大西洋中脊26°S热液区是我国科学家在南大西洋中脊发现的热液区,这是目前为止在大西洋中脊发现的位置最南的热液区。本文应用成因矿物学方法,对取自热液区的烟囱体碎块进行了研究。结果表明,烟囱体由外向内发育3种类型硫化物:富Fe型... 详细信息

南大西洋中脊26°S热液区是我国科学家在南大西洋中脊发现的热液区,这是目前为止在大西洋中脊发现的位置最南的热液区。本文应用成因矿物学方法,对取自热液区的烟囱体碎块进行了研究。结果表明,烟囱体由外向内发育3种类型硫化物:富Fe型、Fe-Cu型以及富Cu型硫化物。富Fe型硫化物的矿物组合为黄铁矿-白铁矿;Fe-Cu型硫化物的矿物组合为黄铁矿-黄铜矿;富Cu型硫化物的矿物组合为黄铜矿-黄铁矿。参照Graham的太平洋海隆烟囱理想生长模式,推测26°S热液区烟囱发育较为成熟。

关键词：南大西洋中脊 26°S热液区多金属硫化物矿物学

南大西洋中脊19°S附近玄武岩与斜长石斑晶熔体包裹体特征及其对岩浆作用的指示意义

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南大西洋中脊19°S附近玄武岩与斜长石斑晶熔体包裹体特征及其对...

作者：张海桃国家海洋局第一海洋研究所

学位级别：硕士

为深入认识慢速扩张洋中脊地幔的熔融过程、玄武质岩浆演化特征,以及斜长石熔体包裹体组分变化的控制机制,本文对SMAR19°附近洋脊玄武岩(MORB)开展了矿物学、元素地球化学、同位素地球化学以及MORB斜长石斑晶熔体包裹体开展了包裹体元... 详细信息

为深入认识慢速扩张洋中脊地幔的熔融过程、玄武质岩浆演化特征,以及斜长石熔体包裹体组分变化的控制机制,本文对SMAR19°附近洋脊玄武岩(MORB)开展了矿物学、元素地球化学、同位素地球化学以及MORB斜长石斑晶熔体包裹体开展了包裹体元素地球化学、包裹体高温实验观测以及熔体包裹体成因学分析。该区玄武岩为洋中脊低钾拉斑玄武岩系列,斑晶以培长石、拉长石斑晶为主,橄榄石斑晶次之,以及极少量单斜辉石斑晶。玄武岩同位素Sr87/Sr86、Nd143/Nd144、εNd、εSr值与微量元素中富Nb、U,贫P、Th特征均指示玄武质岩浆源于高度亏损地幔,经历了高程度的部分熔融与强烈的结晶分异作用。稀土元素配分模式为N-MORB左倾型,具有轻微的Eu、Ce正异常。REE、Mg O负相关指示地幔源区矿物组合或为尖晶石二辉橄榄岩相。经Na72、Ca72/Al72计算岩石部分熔融程度为15%。Mg O与Ni、Cr、Al2O3无相关性;Mg O与Ca O、Sc、Ni无相关性;Mg O与Ca/Al负相关,指示岩浆分异过程中以斜长石结晶为主的过程中部分橄榄石晶体随岩浆上升到地表,未经历单斜辉石结晶分异作用。Zr与Rb、Ba、Th、U、La、Sr正相关,显示玄武岩受岩浆后期蚀变作用不明显。该地区玄武岩与Saint Helena玄武岩相比具更低的Rb/Sr值、Th/Pb值、La/Sm N值与更高的Sm/Nd值、143Nd/144Nd、εNd值,同时稀土元素配分模式图、87Sr/86Sr-143Nd/144Nd、εNd-εSr图解均指示SMAR19°附近玄武岩受Saint Helelna地幔柱的影响不明显,SMAR19°脊段与Saint Helena地幔柱之间应存在有未受脊吸力与/或地幔柱影响的软流圈区域。研究对比Pet DB斜长石熔体包裹体数据,结果表明:(1)斜长石包裹体组分受捕获后结晶作用的影响Al2O3与Fe O、Mg O负相关,比橄榄石熔体包裹体具有更低的保存原始熔体组分的能力。(2)Ca/Al对斜长石熔体包裹体组分的指示:Ca/AlCa/Al>0.78时经包裹体与寄主矿物相组分平衡计算后,可利用Mg#72校正结果反应地幔源区信息;Ca/Al>1.0时组分的计算或校正结果不能反应地幔源区信息。源区性质与岩浆演化复杂,需同时结合Al2O3、Mg O、Fe O、Ca O、Na2O、Ca/Al和Mg#的相关性特征来共同揭示斜长石熔体包裹体的组分意义SMAR19°玄武岩斜长石熔体包裹体的研究表明:(1)Ca/Al比值大于1.0,且与Ca O、Na2O无相关性,Al2O3与Fe O、Mg O负相关,表明该地区斜长石熔体包裹体组分经再计算与校正的结果不能反应幔源区性质;(2)玄武岩斜长石熔体包裹体的测试均一温度为1190-1200℃;(3)熔体包裹体中镁磁铁矿、铬铁矿的结晶指示出了在熔体包裹体被捕获时玄武质岩浆系统具微观不均一性。

关键词：南大西洋中脊玄武岩斜长石熔体包裹体岩浆作用 Ca/Al比值

南大西洋中脊赤弧热液区多金属硫化物成矿作用研究

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南大西洋中脊赤弧热液区多金属硫化物成矿作用研究

作者：李响桂林理工大学

学位级别：硕士

2019年初,我国第一次在南大西洋中脊发现与拆离断层环境有关的热液区,命名为赤弧热液区,这为我们研究南大西洋中脊拆离断层控制型热液硫化物矿床的成矿特征及成矿机制提供了可能。本文选取南大西洋中脊赤弧热液区(23.7°S)为研究对象,... 详细信息

2019年初,我国第一次在南大西洋中脊发现与拆离断层环境有关的热液区,命名为赤弧热液区,这为我们研究南大西洋中脊拆离断层控制型热液硫化物矿床的成矿特征及成矿机制提供了可能。本文选取南大西洋中脊赤弧热液区(23.7°S)为研究对象,对该区域内采集到的热液产物进行矿物学、地球化学研究,分析热液硫化物的成矿特征、控矿因素、成矿物质来源、成矿阶段,总结成矿概念模式。本研究一方面可为南大西洋多金属硫化物区域成矿特征、成矿规律和资源潜力评估提供基础资料,另一方面,还可为丰富陆地同类型古代VMS矿床的成矿理论提供参考资料。赤弧热液区位于南大西洋中脊赤弧海丘西坡山麓与中央裂谷东壁交界处,受拆离断层作用控制。地质构造上判断该热液区位于拆离断面在海底的出露位置。通过矿物学研究将热液产物分为硅质硫化物和矿化角砾岩。硅质硫化物的矿物组成主要为黄铁矿、黄铜矿、闪锌矿、等轴古巴矿、铜蓝、非晶质二氧化硅以及少量的滑石、皂石、针铁矿。矿化角砾岩主要由非晶质二氧化硅、岩石碎屑角砾和硫化物角砾构成。矿物成分主要有黄铁矿、黄铜矿、白铁矿、闪锌矿、斑铜矿、Phase A、铁铜蓝、银镍黄铁矿、皂石、伊丁石、橙玄玻璃、滑石、阳起石、蛇纹石、菱镁矿、白云石、针铁矿。地球化学分析表明,主量元素中以富集Si O为主要特征,Cu、Zn含量较低,低Zn元素表明热液流体的酸性较强,热液产物处于较还原的环境中。Mg主要赋存于菱镁矿中。Ca含量较低,这可能与矿物中缺少硫酸盐矿物有关。高含量的Si O指示了该热液点显著受基性岩石控制,热液流体的传导冷却作用导致了热液产物中存在较多的Si O。微量元素中As、Co、Mn和Se元素的含量相对其他微量元素较高。但相比较其他热液区,微量元素整体上呈较低水平。其中Se元素与Cu具有一定的关联性,表明其可能与样品中黄铜矿的含量有关,在黄铜矿中以替代S元素的形式存在。Co-Fe、Mo-Fe均具有良好的相关性,推测Co元素和Mo元素与硫化物中的黄铁矿有关,以类质同象方式替代Fe元素存在。As、Ag、Sb、Cd较低与本文样品中Zn元素含量较低有关。Mn与任何一种地球化学基团都没有明显的相关性,因为锰不存在原生硫化锰或硫酸锰,热液硫化物中的锰通常以晚期沉淀的锰氧化物形式出现在烟囱体外表面和蚀变产物中。样品硫同位素δS的值为7.87‰～11.29‰,平均为9.59‰。与大西洋中脊基性岩为主的热液区相比硫同位素水平偏高,更接近于超基性岩为基底岩石的热液区硫化物硫同位素水平,表明本文研究的热液区也受到了超基性岩的控制作用,并且这种较高的硫同位素水平显示出海水硫酸盐参与混合的比例较大,指示热液区热液流体具有较强的还原性。该区至少存在两期成矿作用,第1期热液活动中形成的热液产物在海底风化、重力作用和构造作用下发生了滑塌和位移,形成滑塌堆积;第2期热液活动随着拆离构造的再活动而再次活跃,热液流体上升过程中灌入第1期滑塌沉积中,在海水混合或传导降温的作用下发生硅质沉淀,将滑塌沉积碎屑胶结成岩。受基性岩-超基性岩双源岩控制,热源驱动力可能来自于中央裂谷深部侵入岩体放热,并叠加了超基性岩蛇纹石化放热作用。

关键词：赤弧热液区南大西洋中脊拆离断层热液硫化物成矿模式

南大西洋中脊拆离断层型热液系统的调查与发现

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南大西洋中脊拆离断层型热液系统的调查与发现

中国矿物岩石地球化学学会第17届学术年会

作者：李兵李传顺石学法自然资源部第一海洋研究所海洋地质与地球物理研究室青岛海洋科学与技术试点国家实验室海洋地质过程与环境功能实验室

＜正＞慢速扩张（扩张速率＜55mm/yr）的大西洋中脊上广泛发育低角度拆离断层构造,大量的调查和研究工作揭示北大西洋底拆离断层与一部分热液活动有关（e.g. Mccaig et al.,2007;deMartin et al.,2007;McCaig et al.,2010）。由于各拆... 详细信息

＜正＞慢速扩张（扩张速率＜55mm/yr）的大西洋中脊上广泛发育低角度拆离断层构造,大量的调查和研究工作揭示北大西洋底拆离断层与一部分热液活动有关（e.g. Mccaig et al.,2007;deMartin et al.,2007;McCaig et al.,2010）。由于各拆离断层往往处于不同的演化阶段,因此与其相关的热液系统的热源、结构、规模、产物等具有相应的差异。McCaig（2007）研究认

关键词：热液系统拆离断层浅部火山岩脆性断裂南大西洋中脊

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南大西洋中脊表层沉积物稀土元素特征分析

南大西洋中脊表层沉积物稀土元素特征分析

第十四届中国包头·稀土产业论坛、中国稀土学会2022学术年会

作者：胡倩男李传顺杨宝菊石学法宋召军刘季花

本研究对南大西洋中脊12°S-30°S范围的太极、采蘩、洵美热液区共六个表层含金属沉积物及凯风海山区一个正常表层沉积物进行粘土粒级(<2μm)稀土元素组成特征分析。粘土粒级X射线衍射分析表明,正常沉积物主要由绿泥石组成,含有少量蒙脱... 详细信息

本研究对南大西洋中脊12°S-30°S范围的太极、采蘩、洵美热液区共六个表层含金属沉积物及凯风海山区一个正常表层沉积物进行粘土粒级(中可以优先清扫出母岩中重稀土元素,从而使该区沉积物相比红粘土具有重稀土富集的特点。

关键词：粘土矿物稀土元素南大西洋中脊

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南大西洋中脊德音热液区硫化物成矿演化过程

南大西洋中脊德音热液区硫化物成矿演化过程

中国矿物岩石地球化学学会第17届学术年会

作者：叶俊自然资源部第一海洋研究所海洋沉积与环境地质重点实验室青岛海洋科学与技术试点国家实验室海洋地质过程与环境功能实验室

＜正＞德音热液区位于南大西洋中脊15°S洋脊裂谷内的新生火山脊。作者对德音热液区硫化物和沉积物开展了一系列矿物学、地球化学和同位素年代学研究,探讨了该热液区热液成矿演化过程。德音热液区附近沉积物岩心矿物学和地球化学垂向分... 详细信息

＜正＞德音热液区位于南大西洋中脊15°S洋脊裂谷内的新生火山脊。作者对德音热液区硫化物和沉积物开展了一系列矿物学、地球化学和同位素年代学研究,探讨了该热液区热液成矿演化过程。德音热液区附近沉积物岩心矿物学和地球化学垂向分布特征指示了该区曾受多次热液活动影响,沉积速率与区域沉积速率近似;该热液区硫化物矿物学和地球化学特征分析结果

关键词：德音热液区硫化物成矿演化过程南大西洋中脊

南大西洋中脊15°S热液区成矿年代特征研究

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南大西洋中脊15°S热液区成矿年代特征研究

中国矿物岩石地球化学学会第九次全国会员代表大会暨第16届学术年会

作者：叶俊石学法李兵闫仕娟朱志伟国家海洋局第一海洋研究所海洋沉积与环境地质国家海洋局重点实验室

本研究选择慢速扩张南大西洋中脊15°S热液区(德音热液区)为研究区域,在硫化物Th/U数字定年基础上,开展了矿物学和地球化学特征研究,识别了不同成矿期和成矿阶段的产物,构建了多金属硫化物成矿年代格架,并阐述了该区热液活动及其成矿演... 详细信息

本研究选择慢速扩张南大西洋中脊15°S热液区(德音热液区)为研究区域,在硫化物Th/U数字定年基础上,开展了矿物学和地球化学特征研究,识别了不同成矿期和成矿阶段的产物,构建了多金属硫化物成矿年代格架,并阐述了该区热液活动及其成矿演化过程。南大西洋中脊15°00′S5°20′S脊段中央裂谷

关键词：南大西洋中脊热液区多金属硫化物成矿作用年代学特征矿物学特征地球化学特征