南大西洋中脊15°S区热液活动成矿年代学研究

Multiple episodic mineralization is the typical feature of hydrothermal activities in the slow-spreading mid-oceanic ridges. Chronologic study which indicating the temporal evolution history of hydrothermal mineralization, is the basis of understanding the mineralization process and ore-forming mechanism. In this project, we select the 15 S hydrothermal field in the south mid-Atlantic ridge as the main targeted study area, and carry out the chronological study on core sediment and hydrothermal sulfide. For core sediment, we use AMS 14C dating method to date the event stratification.For hydrothermal sulfide,we use U-series dating the different mineral association. Based on the complementation and restriction between these two dating methods, we build the ore-forming chronological framework of this hydrothermal system. Then the mineralization epoch can be identified. Finally,the above study results,combind with the regional setting information, we attempt to discuss the history of the hydrothermal mineralization.

慢速扩张洋脊热液活动具有多期次复杂叠加成矿的典型特征。开展年代学研究，在时间维上查明不同期次硫化物矿体的成矿历史过程，是客观认识慢速扩张洋脊热液活动成矿作用和成矿机制的基础。本项目对慢速扩张南大西洋脊15 S热液区沉积物柱状岩心和热液硫化物矿石样品同时开展成矿年代学研究。对于沉积物柱状岩心，在矿物学和地球化学研究基础上，识别不同期次热液活动形成的事件沉积层，并进一步采用AMS14C对各事件沉积层开展年代学测试分析；对于热液硫化物矿石，在区分矿物共生组合基础上，采用铀系测年法对不同矿物共生组合矿石开展年代学测试分析；利用两种定年方法的互补性和相互约束性，建立热液区成矿年代格架，并在此基础上划分热液硫化物矿石成矿期次，研究各成矿期次矿石的成矿特征，最终结合区域地质背景资料，深入探讨热液活动的成矿历史过程。

本项目研究了德音热液区（15°S热液区）附近沉积物矿物学和地球化学元素组成和垂向分布特征，探讨了热液活动的事件性沉积在沉积柱中的沉积记录；开展了德音热液区硫化物矿物学和地球化学特征分析，针对特定矿物共生开展了230Th/234U定年研究，并与区域热液事件性沉积记录进行对比，构建了德音热液区热液活动年代框架；开展了年代学特征与矿物学和地球化学特征对应关系研究，探讨了德音热液区硫化物矿石成矿期次及各期次成矿特征，研究了德音热液成矿历史演化过程。. 研究发现热液区附近沉积物垂向上100Al/(Al+Fe+Mn)值变化于27.97-39.52之间，是受到附近热液活动影响所致，但影响并不显著，沉积速率与区域普通大洋沉积物近似；沉积柱中多个层位夹杂的红褐色团块为热液来源物质，应用普通大洋沉积速率估算了这些红褐色团块对应的热液活动喷发时间分别为20000年、16000年、13500年、11700年和8200年前，其中11700年热液喷发事件被两个沉积柱同时记录。Fe、Cu、Zn、Mn、Cd等热液来源金属元素在20-23cm的显著降低指示了热液活动的减弱期。. 230Th年龄分析结果显示硫化物成矿年龄最老为45000年，最年轻约500年，随着硫化物年龄由老到新，元素由富Fe-贫Cu-贫Zn变化为富Fe-富Cu-富Zn，表明硫化物矿床一共经历了两个成矿期次，结合地质特征、元素和矿物组成特征分析，第一期为冷岩浆期，包含黄铁矿＋闪锌矿（I）、闪锌矿＋黄铁矿（II）、黄铁矿（III）、黄铁矿+闪锌矿+黄铜矿（IV）四个成矿阶段；第二期为热岩浆期，包含两个等轴古巴矿+黄铁矿＋闪锌矿阶段（I、II），中间以短暂低温闪锌矿成矿阶段分隔。11700年热液喷发事件与冷岩浆期黄IV阶段对应。. 研究区硫化物成矿年代平面分布特征研究显示热液区最老喷口应该位于热液区中心。随着时间推移，热液活动先向南迁移后向北扩散。从矿石类型看，热液区南部富集Fe矿石，西-北-东部富集Cu-Zn矿石。