Рудная минерализация и геохимические особенности гидротермальных полей Снейк Пит, Брокен Спур и Менез Гвен (САХ)

Ли Сяоли

Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему
Рудная минерализация и геохимические особенности гидротермальных полей Снейк Пит, Брокен Спур и Менез Гвен (САХ)
ВАК РФ 25.00.05, Минералогия, кристаллография

Автореферат диссертации по теме "Рудная минерализация и геохимические особенности гидротермальных полей Снейк Пит, Брокен Спур и Менез Гвен (САХ)"

004610213

Сяоли Ли

На правах рукописи

РУДНАЯ МИНЕРАЛИЗАЦИЯ И ГЕОХИМИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ГИДРОТЕРМАЛЬНЫХ ПОЛЕЙ СНЕЙК ПИТ, БРОКЕН СПУР И МЕНЕЗ ГВЕН (САХ)

Специальность: 25.00.05 - минералогия, кристаллография

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук

Москва-2010

1 4 0КТ 2010

004610213

Работа выполнена на кафедре минералогии Геологического факультета Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова и в Институте океанологии РАН имени П.П. Ширшова

Научные руководители: доктор геолого-минералогических наук,

профессор Александр Анатольевич Ульянов

доктор геолого-минералогических наук, профессор Алла Юльевна Леин

доктор геолого-минералогических наук, профессор Надежда Николаевна Мозгова

доктор геолого-минералогических наук, профессор Дмитрий Владимирович Гричук

Всероссийский научно-исследовательский институт геологии и минеральных ресурсов Мирового Океана (ВНИИОкеангеология, г. Санкт-Петербург)

Защита состоится «01» октября 2010 года в 14 ч. 30 мин. на заседании диссертационного совета Д 501.002.06 при Московском государственном университете имени М.В. Ломоносова по адресу: 119991, ГСП-1, Москва, Ленинские горы, МГУ имени М.В. Ломоносова, геологический факультет, аудитория 415.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке геологического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова (зона А, б этаж).

Автореферат разослан « ^ Р » икф, 2010 г.

Официальные оппоненты:

Ведущая организация:

Ученый секретарь диссертационного совета,

доктор геолого-минералогических наук /'/ с

'/С'1^ \ И.А. Киселева

Общая характеристика работы

Актуальность темы

По мере истощения минеральных ресурсов на суше, особо актуальной стала тема, посвященная разведке и добыче подводных полезных ископаемых. В первую очередь это касается дна Мирового океана, который может являться ценным источником разных металлов, таких как марганец, кобальт, никель, медь и другие. С развитием технологических возможностей промышленная добыча подводных минеральных ресурсов может оказаться реализуемой и весьма перспективной. На сегодняшний день ведутся многочисленные работы, посвященные геолото-геохимическому исследованию гидротермальных рудопроявлений по всему Мировому океану многими морскими державами.

Цель и задачи работы

Исследования гидротермальных сульфидных рудопроявлений состоят в том, чтобы установить минералого-геохимические особенности изученных нами гидротермальных полей, что поможет в оценке целесообразности их будущей эксплуатации, а также определить минеральные формы промышленно значимых компонентов.

Для достижения поставленных нами целей необходимо решить следующие задачи: (1) провести комплексное минералогическое изучение рудосоставляющей части образцов из гидротермальных полей Снейк Пит, Брокен Спур и Менез Гвен; (2) получить аналитические данные по составу и содержанию примесных элементов в сульфидных рудах; (3) решить вопрос о возможных формах нахождения элементов-примесей в сульфидах.

Научная новизна данной работы определяется следующими пунктами:

(1) установлены и описаны минералого-геохимические особенности впервые обнаруженных на гидротермальном поле Менез Гвен сульфидных руд и сульфидсодержащих отложений;

(2) построение рентгеновских карт распределения примесных элементов в минералах и последующее их наложение друг на друга позволило в ряде случаев установить совпадение максимумов концентраций элементов-примесей и тем самым выделить ассоциации химических элементов;

(3) выдвинуто предложение о существовании микро и наноразмерных минеральных фаз в сульфидных рудах;

(4) предложен алгоритм, который позволяет оценить минимальное количество анализов, необходимое для расчета достоверных концентраций примесных элементов в минералах.

Главные защищаемые положения настоящей диссертационной работы могут быть сформулированы в следующем виде:

(1) Установление метастабильных фаз указывает на высокую скорость охлаждения продуктов гидротермальной деятельности. Присутствие в сульфидных рудах минеральных фаз, формирование которых связано с твердофазовыми превращениями, указывает на относительно длительную историю охлаждения. Даже в пределах одной постройки скорости охлаждения сульфидов существенно различаются, что свидетельствует о крайне неравновесных условиях в среде минералообразования. Процесс формирования сульфидоносных толщ изученных нами гидротермальных полей является многостадийным. Современный облик руд указывает на протекание разнообразных твердофазных реакций.

(2) Геохимическая специфика вмещающих пород оказывает большое влияние на минеральный состав гидротермальных построек. Это легко прослеживается по поведению Ва, Со, N1 и Бе: в сложном и полистадийном процессе формирования гидротермальных построек приняло участие, как минимум, два источника вещества (собственно гидротермальные растворы и вмещающие породы).

(3) В большинстве случаев установленные методом ЭЗМА ассоциации элементов-примесей свидетельствуют о присутствии в минерале-хозяине микро- и наноразмерных механических включений самостоятельных минеральных фаз и их ассоциаций. Анализ большого массива ЛА-ИСП-МС данных по содержанию примесных элементов в сульфидах гидротермальных полей подтвердил правомерность установленных нами методом ЭЗМА ассоциаций химических элементов. Методом атомно-силовой микроскопии идентифицированы локальные неоднородности, некоторые из которых мы связываем с наноразмерными объектами, ответственными за наблюдаемые ассоциации элементов-примесей.

Практическая значимость настоящей работы состоит в том, что дана оценка рудоносности изученных гидротермальных полей для их возможного будущего освоения, определены минеральные формы нахождения полезных компонентов, что необходимо учитывать при выборе технологии переработки руд.

Фактическим материалом послужили коллекции Института океанологии им.

П.П. Ширшова РАН, собранные во время проведения экспедиций на Срединно-Атлантическом хребте с 1994 по 2005 гг. Главными методами исследования в данной работе послужили: традиционная оптическая микроскопия, ИК-спектроскопия, электронная сканирующая микроскопия, электронно-зондовый микроанализ и атомно-силовая микроскопия. Кроме того, были использованы данные, полученные ранее по масс-спектроскопии с индуктивно-связанной плазмой и лазерной абляцией вещества.

Структура и объем работы

Настоящая диссертация состоит из 5 глав, общим объемом 155 страниц, насчитывает 105 иллюстраций и 19 таблиц, список литературы состоит из 90 наименований публикации российских и зарубежных авторов.

Апробация работы и публикации

Результаты исследования опубликованы в 4 статьях и 8 тезисах, в том числе и в материалах, представленных на следующих научных конференциях и симпозиумах: Уральская Минералогическая школа - 2008 (Екатеринбург, 2008); Российская конференция студентов, аспирантов и молодых ученых, посвященная «Году Планеты Земля» (Москва, 2009); XVI Международная научная конференция студентов, аспирантов и молодых ученых «Ломоносов» (Москва, 2009); VI Рабочее совещание Российского отделения международного проекта InterRidge (Санкт-Петербург, 2009); The China-Russia symposium on marine science (Китай, 2009); First World Young Earth Sicentists (YES) Congress 2009 (Китай, 2009); XVIll Международная школа морской геологии (Москва, 2009).

Благодарности

Автор выражает искреннюю признательность своим научным руководителям профессорам A.A. Ульянову и А.Ю. Леин за тщательное руководство и ценную помощь на всех этапах выполнения данной диссертации. Автор выражает глубокую благодарность профессорам A.C. Марфунину и Д.Г. Кощугу за всестороннюю поддержку и полезные консультации, И.А. Брызгалову, Е.В. Гусевой, М.Ф. Вигасиной, А.Р. Рахимовой за профессиональную помощь при выполнении аналитических работ, H. Н. Кривицкой за помощь в редактировании работы. Автор выражает также благодарность Н.В. Ульяновой и коллегам из ИО РАН за неоценимую помощь и исчерпывающую поддержку при выполнении данной работы и В.В. Масленникову за предоставление ценных аналитических данных по ЛА-ИСП-МС.

Основное содержание работы Глава 1. Гидротермальные рудопроявлення на дне Мирового океана

В данной главе представлены главные события в истории исследования глубоководного гидротермального рудопроявлення, основные механизм и процесс формирования гидротермальных залежей на дне Мирового океана и новейшие сведения и представления о трех гидротермальных полях Снейк Пит, Брокен Спур и Менез Гвен, которые являются объектами нашего исследования.

Гидротермальное поле Брокен Спур расположено в пределах одного из сегментов рифта САХ (29° 11' с.ш.) примерно в 100 км к югу от трансформного разлома Атлантис, в пределах которого открыто свыше 10 гидротермальных построек (Сарацин Хед, Васп Нест, Спаир, ВХ-16, Трипл Чимней, Постройка К, MAR2 и другие); гидротермальное поле Снейк Пит расположено севернее поля Брокен Спур (САХ, 23°22' с.ш.), в 30 км к югу от трансформного разлома Кейн в крупном своде неовулканической зоны, в пределах которого четыре основных постройки (Муз, Бихайф, Фиртри и Найл); гидротермальное поле Менез Гвен расположено в пределах сегмента рифта САХ между 37°35' и 38° с.ш., к северу от поля Лаки Страйк. Гидротермальные постройки поля Менез Гвен сложены в основном опал-ангидрит-баритовыми ассоциациями с тонкой вкрапленностью сульфидных минералов, а также фрагментами сульфидной руды.

Глава 2. Объекты и методы исследования 2.1 Объекты исследования

Данная работа основана на изучении большого количества образцов из коллекции Института океанологии им. П.П. Ширшова РАН. Они представлены необработанными подводными сульфидными рудами и сульфидсодержащими породами, которые были отобраны с применением ГОА «Мир-1, -2» на трех гидротермальных полях САХ (Снейк Пит, Брокен Спур и Менез Гвен). Образцы Снейк Пит представлены 28 пробами из 4 построек, которые были получены в 47-ом рейсе НИС «Академик Мстислав Келдыш» в 2000 г. Образцы Брокен Спур представлены 32 пробами из 7 построек, которые были получены в разных экспедициях - в рейсе BRAVEX (1994 г.) и в 47-ом и 50-ом рейсах НИС «Академик Мстислав Келдыш» (2000, 2005 гг.). Образцы Менез Гвен представлены 26 пробами разного типа, которые были получены в 49-ом рейсе НИС «Академик Мстислав Келдыш» в 2002 г.

2.2. Методы исследования

Все образцы изучались под бинокулярным микроскопом МБС-9. Были изготовлены монтированные препараты, аншлифы и прозрачно-полированные шлифы. Использовались традиционные методы оптической микроскопии проходящего и отраженного света на поляризационных микроскопах «ПОЛАМ 312» и «Axio Plan 2». Предварительная диагностика минералов, а также изучение их морфологических особенностей осуществлялись на сканирующих электронных микроскопах (СЭМ) CamScan и Jeol JSM-6480, оснащенных энергодисперсионными анализаторами Link AN-10000 и INCA Energy 350, в режиме отраженных и вторичных электронов при ускоряющем напряжении 10 - 15 кВ (аналитик Гусева Е.В., кафедра петрологии МГУ). Для увеличения четкости получаемых цифровых изображений некоторые образцы предварительно напылялись тонкой пленкой золота. Определение химического состава минералов осуществлялось на электронно-зондовом микроанализаторе (ЭЗМА) САМЕСА SX-50, снабженном тремя волновыми спектрометрами при ускоряющем напряжении 15 кВ и токе зонда на образце 30 нА (аналитики - автор настоящей работы и Брызгалов И.А., кафедра минералогии МГУ). Эталонами служили аттестованные синтетические и природные минералы: FeAsS, Sb2S3, ZnS, FeS, FeS2, NiS, MnS, Cu9S8/CuS и самородные Au, Ag, Со. На заключительном этапе расчета проводилась стандартная процедура введения PAP поправки. В работе использовались данные методом ЛА-ИСП-МС в Центре по изучению рудных месторождений Университета Тасмании В.В. Масленниковым (Институт минералогии УрО РАН, г. Миасс). С целью точной диагностики нерудных минералов использовался метод ИК-спекгроскопии (ФСМ-1201) в стандартном режиме. Для визуализации микромасштабных включений минеральных фаз в сульфидах использовался атомно-силовой микроскоп FemtoScan в НПП «Центре перспективных технологий» (аналитик А. Р. Рахимова).

2.3. Построение рентгеновских карт распределения элементов-примесей в сульфидах и «метод» идентификации нано- и/или микрофаз при помощи ЭЗМА

Первоначально нами было выполнено детальное исследование распределения Au и Ag в марказите из образца N 4797-3 (Брокен Спур). На относительно большой площади аншлифа с шагом (расстояние между соседними точками анализа) 50 мкм "шаги" проводили точечный микрозондовый анализ на содержания Au и Ag в марказите. После набора соответствующей статистики были выбраны три площадки

размером 30x40, 30x60 и 60x60 мкм2, в пределах которых отмечалась повышенная концентрация Аи. На этих выбранных трех площадках также проводились точечные микрозондовые анализы, но с существенно меньшим шагом. Условия проведения измерений: для первых двух площадок диаметр зонда составлял 1-2 мкм, шаг зонда -3 мкм; для площадки 60x60 мкм2 индивидуальные анализы проводились сканированием по площади 5x5 мкм2 при шаге зонда 5 мкм; ускоряющее напряжение - 15кВ. Ток зонда на образце - 30 нА. Время набора статистики 15 сек. Характеристическое излучение/рабочие кристаллы: AgLa/PET и AuL„/LIF. Для всех трех проанализированных площадок с помощью программы SURFER были построены двухмерно концентрационные карты для Ag и Аи, на которых цветом показывались разные уровни концентрации определяемых элементов. Следующим шагом стало наложение концентрационных карт друг на друга и интерпретация полученных данных (Рис.1). На следующем этапе работы мы расширили список определяемых элементов-примесей и число анализируемых сульфидов. Для увеличения точности определения концентраций элементов на электронном микрозонде были изменены условия проведения анализа: ускоряющее напряжение -до 20 кВ, а сила тока на образце - до 50 нА; время набора статистики - от 20 до 30 секунд. Исследования проводились на площадках размером 30x30 мкм2 при диаметре зонда 1,5-2 мкм и шаге 3 мкм. После завершения всего цикла аналитических измерений и построения рентгеновских карт последние «накладывались» друг на друга.

Рис.1. Двухмерные концентрационные карты распределения Ag (а) и Аи (б), построенные при помощи программы SURFER; (в) - наложение изображений (а) и (б) друг на друга в марказите (образец N4797-3, Брокен Спур). Площадка 1 (30x40 мкм2). Концентрационные уровни выделены цветом (красным для Аи и зеленым для Ag).

Глава 3. Минералогия гидротермальных полей Брокен Спур, Снейк Пит и Менез Гвен

Главные сульфидные минералы, которые были определены во всех образцах из трех изученных гидротермальных полей, могут быть представлены в диаграмме Бе-Си-Б (Рис.2).

Рис.2. Сульфидные минералы из трех изученных гидротермальных полей на тройной диаграмме гп-Ре-Си (по данным ЭЗМА).

3.1. Гидротермальное поле Брокен Спур

Методом оптической микроскопии в отраженном свете с привлечением электронно-зондового микроанализатора в изготовленных полированных шлифах, аншлифах и монтированных препаратах нами установлены следующие минералы: дисульфиды (пирит, марказит), сульфиды цинка (сфалерит, вюртцит), кубанит, халькопирит, пирротин и фаза Дисульфиды железа широко распространены

в образцах гидротермального поля Брокен Спур. Они представлены пиритом и марказитом, которые претерпевали перекристаллизацию. По данным ЭЗМА, дисульфиды железа содержат повышенную концентрацию Аи, что представляет особый практический интерес с точки зрения прикладной геологии. Проявление ассоциаций элементов-примесей (Аз с РЬ и другими) может указать на присутствие механических микровключений в изученных дисульфидах железа. Сульфиды цинка (сфалерит и вюртцит) также широко распространены в образцах гидротермального поля Брокен Спур. Диагностика вюртцита осуществлена методом СЭМ по его морфологическим особенностям. Содержание железа в сульфидах цинка достаточно высоко, что указывает на их высокотемпературное образование. Они характеризуются наличием многочисленных включений железо-медных сульфидов. В качестве элементов-примесей была установлена повышенная концентрация меди, что,

вероятно, является следствием совместного роста сульфидов цинка с железо-медными сульфидами при высокой температуре. Установление некоторых ассоциаций элементов-примесей (Аэ-РЬ и As-Ag) и положительная корреляция их содержаний может указывать присутствие их собственных минеральных фаз. Пирротин, по сравнению с другими рудными минералами, имеет подчиненное распространение. Он в большинстве случаев подвергнут вторичному изменению. Часто пирротин находится в ассоциации со сфалеритом и железо-медными сульфидами. По нашим данным пирротин представляет собой высокотемпературный гексагональный 1 полиморф. Ре-Си-сульфиды представлены халькопиритом, кубанитом и халькопирротином. Халькопирит и кубанит достаточно широко распространены во всех образцах. Характерной чертой Брокен Спур является установленная нами I метастабильная минеральная фаза Си2Рез85, которая является одной из модификаций

халькопирротина. Она была также отмечена в других полях САХ [Бородаев и др., 2004; Мозгова и др., 2005]. В большинстве случаев Ре-Си-сульфиды оптически гомогенны и часто находятся в виде разнообразных включений в сфалерите. В некоторых образцах наблюдались структуры распада в халькопирите, а ламелли по составу отвечали халькопирротину. Причем в ламеллях распада мы наблюдали также миниламелли, что служит объяснением наблюдаемых вариаций состава халькопирротина и также указывает на многоэтапность процессов твердофазного превращения (Рис.3). Судя по проявлению структуры распада твердого раствора, мы предполагаем, что процесс последующего охлаждения происходил медленно, в итоге чего, возможно, также образуются халькопирит и кубанит. По данным ЛА-ИСП-МС также были установлены редко встречающиеся сульфиды, такие как борпят (Си^ов^, идаит (Си3Ре84) и ковеллин (Сив). По составу и кубанит и халькопирит характеризуются 1 повышенной концентрацией золота - среднее содержание Аи до 0,86 и 0,78 мас.%,

соответственно. Также в качестве элементов-примесей иногда присутствует цинк.

Рис.3. Структура распада твердого раствора халькопирротина (электронный сканирующий микроскоп, режим отраженных электронов). А - халькопирит (основная масса «а») и кубанит (ламелли «б») (масса белого цвета «в» - сфалерит); В - ламелли распада при большом увеличении. Содержат микроламелли, что указывает на многостадийность процесса распада твердого раствора.

3.2. Гидротермальное поле Снейк Пит

Основными рудными минералами из образцов поля Снейк Пит являются дисульфиды железа (пирит и марказит), сульфиды цинка (вюртцит, сфалерит), пирротин, халькопирит, кубанит и халькопирротин * (с общей формулой пСиТе^тТеЪ,). Главными нерудными минералами являются ангидрит, опал, барит и гидроксиды железа. Дисульфиды железа широко распространены во всех образцах гидротермального поля Снейк Пит. Они представлены пиритом и марказитом, в которых широко развита перекристаллизация. По данным ЭЗМА дисульфиды железа содержат повышенные концентрации Аи. Сульфиды цинка - вюртцит и сфалерит также широко распространенны во всех образцах. Вюртцит был идентифицирован методом СЭМ по своим морфологическим особенностям. Содержание железа в сульфидах цинка варьирует в большом диапазоне, и в целом достаточно высоко. Причем установлена химическая зональность содержания железа с уменьшением его концентрации от центра к периферии. Сульфиды цинка часто содержат разнообразные включения железо-медных сульфидов, чем объясняется повышенная концентрация меди в составе сульфидов цинка. Концентрация золота в сульфидах цинка практически везде была ниже предела обнаружения методом ЭЗМА. Пирротин очень мало распространен в образцах, причем большинство его зерен подвергнуто значительным вторичным изменениям, что привело к осложнениям при проведении ЭЗМА. Неизмененный пирротин высокожелезистый, и, возможно, это гексагональный полиморф высокотемпературного генезиса. Ре-Си-сульфиды представлены халькопиритом, кубанитом и халькопирротином, при этом широко распространенными являются кубанит и халькопирротин. Нами установлены разнообразные минеральные фазы халькопирротина, в том числе и фаза Си2Ре385. В большинстве случаев Бе-Си-сульфиды оптически гомогенны и часто находятся в виде разнообразных включений в сульфидах цинка; халькопирит, по сравнению с

'Здесь мы осознанно возвращаемся к ныне дискредитированному минеральному виду.

теоретическим составом, во многих случаях характеризуется преобладанием содержания железа. Концентрация золота в халькопирите может достигать 0,45 мас.%. В некоторых образцах наблюдались структуры распада в халькопирите с образованием многочисленных ламеллей, состав которых отвечает составам кубанита и халькопирротина. Причем в этих ламеллях наблюдались еще многочисленные мини-ламелли, что объясняет наблюдаемые вариации состава халькопирротина; кубанит и халькопирротин присутствуют как минимум в двух генерациях -собственные гидротермальные образования и вторичные твердофазные образования. В кубаните содержится значительное количества золота - среднее содержание его достигает 0,85 мас.%. Халькопирротин, по нашим данным, представлен несколькими модификациями с целочисленными коэффициентами. Их химический состав, в том числе железо и медь, варьирует в достаточно широком диапазоне. Средняя концентрация золота в халькопирротине составляет 0,53 мас.%. 3.3. Гидротермальное поле Менез Гвен

Все образцы из гидротермального поля Менез Гвен по генетическим особенностям можно разделить на два типа: гидротермальные постройки (ангидрито-баритовые трубки); подводные образования: гидротермально измененные базальты, рыхлый материал на вулканитах, гидротермальные плиты баритового состава с сульфидной вкрапленностью и собственно сульфидная руда. Причем иногда встречаются вулканокласты, содержащие обломки сульфидных руд. Сульфидные минералы встречаются главным образом во втором типе. Дисульфиды железа в образцах гидротермального поля Менез Гвен распространены в меньшей степени по сравнению с другими полями САХ с базальтовым основанием, что может быть связано с дефицитом железа в гидротермальном растворе [Леин и др.,2010]. Формы выделения дисульфидов железа представлены от колломорфной до идиоморфно-кристаллической - совместно с проявлением оптической неоднородности, такие структуры могут быть объяснены последующей (после их образования) перекристаллизацией дисульфидов железа. В составе дисульфидов железа наблюдается незначительный недостаток катионов железа, причем в образцах из гидротермальной плиты это проявлено более сильно. Концентрация золота, по данным ЭЗМА, достаточно высокая в дисульфидах железа, особенно из рудокластов. По данным ЛА-ИСП-МС в дисульфидах железа установлены некоторые ассоциации элементов-примесей, характерные для среднетемпературного образования. Сульфиды

цинка являются маложелезистыми. Обилие С(3 может говорить о существовании гексагональной полиморфной модификации 2пБ - вюртцита, который, как правило, считается высокотемпературным. Присутствие идиоморфных выделений гпБ свидетельствует о его последующей перекристаллизации. Наличие микровключений Ре-Си-сульфидов, скорее всего, связано как с близко-одновременной кристаллизацией сульфидов, так и с явлением распада моносульфидного твердого раствора. Повышенная концентрация золота в сфалерите встречается относительно редко. Характерно также повышенное содержание Аэ в ассоциации с другими элементами-примесями, которые характерны для среднетемпературных гидротермальных растворов. Данные ЛА-ИСП-МС указывают на возможное существование микровключений Pb-Ag сульфосолей, что отличает его от сфалерита большинства гидротермальных построек САХ. Халькопирит встречается главным образом в срастании с другими сульфидными минералами. Реже он образует массивные агрегаты. Концентрация золота в халькопирите может достигать 1,9 мас.% (обр. 4582-6Б). Главным примесным элементом является мышьяк, концентрация которого может достигать 1,3 мас.% (обр.4582-6А). Методом ЛА-ИСП-МС установлен ряд "гидрогенных" примесных элементов, нетипичных для гидротермального процесса. В целом халькопирит поля Менез Гвен относительно обогащен элементами-примесями, характерными как для среднетемпературных гидротермальных минеральных ассоциаций (Со, N1, Мп, БЬ), так и для высокотемпературных (Сё, Бе). Характер поведения 8е и А£ указывает на возможное существование двух генетически разных типов халькопирита. Ковеллин выступает как вторичный минерал, развивающийся, главным образом, по халькопириту. Рудокласты, по-видимому, сложены обломками сульфидов разного генезиса (сульфидной постройки и гидротермально измененных базальтов), что и объясняет разнообразие их минерального состава. Сульфидную руду можно рассматривать как остатки бывшей сульфидной постройки (черного курильщика), сходной с другими, известными в районе САХ. Отличие состоит лишь в малой железистости. Сульфидсодержащие фрагменты гидротермальной плиты, как правило, являются продуктами гидротермальной деятельности последней стадии. Химические особенности минеральных составляющих всех типов руд приведены в табл. 1.

Табл.1 Характеристика минерального состава трех типов рудопрояпления (состав

указан в мас.%, его максимум и средние содержание в скобках) (по данным ЭЗМА).

Минералы Рудокласты Сульфидная руда Сульфид-содер. фраг. гидротер. плиты

РеБг Реэт.%/8ет% = 0,50-0,51 Аи= 1,45 (0,48) Ав = 0,06 (0,02) Реет../У8ет.% = 0,48-0,51 Аи = 0,55 (0,14) Ая = 0,74 (0,20) Реаг.%/8ет% = 0,47-0,51 Аи= 1,11 (0,29) Ав = 0,99 (0,18)

(2п,Ре)8 (гп+Ре+Си)ет.%/8т% = 0,92-0,99 Си = 2,06 (0,51) С<1 = 0,72 (0,48) Ав = 0,06 (0,02) Аи = 0,00 (0,00) (гп+Ре+Си)го%/8гг.% = 0,92-1,01 Си = 0,79 (0,31) Сс1= 1,73 (0,38) Аэ= 1,01 (0,26) Аи= 1,37 (0,09) (2п+Ре+Си)т%/8ет.% = 0,92-0,96 Си = 2,69 (1,01) С<1= 1,01 (0,37) Аз =1,01 (0,26) Аи = 0,09 (0,02)

СиРеЭг (Си+Ре)„../У8„.% = 0,91-0,96 гп = 2,07 (0,84) Ав = 0,05 (0,02) Аи = 0,73 (0,36) (Си+ре)ет.%/8ет.% = 0,94-1,06 гп= 1,65 (0,11) Аз= 1,29 (0,25) Аи= 1,88 (0,35) (Си+Ре)п.%/8ат.% = 0,87-0,99 гп = 5,19 (0,59) Ав = 0,07 (0,02) Аи = 1,31 (0,35)

СиЭ есть есть Не обнаружен

Глава 4. Элементы-примеси и их ассоциации в сульфидных минералах

Изучение распределения золота и серебра в марказите указало на возможное существование ассоциаций элементов-примесей в сульфидах в микромасштабе. На основании достаточно большого объема аналитических данных (ЭЗМА и ЛА-ИСП-МС) нам удалось определить микроэлементные ассоциации в изученных минералах.

4.1. Анализ карт распределения элементов-примесей в сульфидах (по данным ЭЗМА)

На первом этапе исследования нами изучалось распределение Аи и Аё в

марказите из образца N4797-3 (поле Брокен Спур). После завершения всего цикла

аналитических измерений при помощи компьютерной программы 8иКРШ1 вся

полученная аналитическая информация была переведена в графический вид

(Рис. 1а,б). Компьютерное наложение цветных карт друг на друга позволило оценить

степень совпадения концентраций Аи и Ag (Рис.1в). Если допустить присутствие

тонкодисперсного самородного золота в марказите, то на картах распределения Аи и

Ag следовало бы ожидать совпадение максимумов. Однако аналитические данные

показывают, что подобная закономерность проявлена далеко не во всех случаях.

Несовпадение максимумов Аи и Ав может свидетельствовать о присутствии этих

элементов в разных минеральных фазах, размер которых существенно меньше диаметра зонда. Косвенно на присутствие «нанофаз» с различным содержанием Аи н Ag указывает также кажущаяся «невоспроизводимость» некоторых повторных анализов, которая легко может быть объяснена различной миграционной способностью Аи и в разных минеральных «нанофазах». В дальнейшем мы провели аналогичную работу для пирита, сфалерита и халькопирита такого же образца (N4797-3), но существенно расширили при этом количество определяемых элементов-примесей: пирит - Аз, РЬ, Аи, А& Эе; сфалерит - Ая, РЬ, БЬ, Аи, Ag, Сс1; халькопирит - Аи, А&, Бп, Те, Бе, вЬ. Полученные данные были обработаны уже упоминавшимся выше способом, что позволило построить карты распределения элементов-примесей для каждого из сульфидов. Анализ карт концентрационных уровней элементов-примесей четко показывает на внутреннюю микроскопическую неоднородность изученных сульфидов. Отсутствие значимых межэлементных корреляций для всего массива аналитических данных, вероятно, показывает разнообразие минеральных «нанофаз» - и, возможно, их срастаний - носителей примесных элементов в сульфидных рудах. В изученном халькопирите данные по распределению элементов-примесей позволяют говорить о нескольких бинарных (и тройных) ассоциациях элементов, явно носящих неслучайный характер. Для золота -это такие элементы как А§ (±8п, ЭЬ), Те(±8е). Для серебра это преимущественно - Те, Бп, БЬ. А также возможна ассоциация Те-ЙЬ и Те-Бп (Рис.За, б). Проведенное наложение карт друг на друга для халькопирита, пирита и сфалерита, наложение не только Аи и на других элементов, но и другие элементы друг на друга позволило выделить ассоциации элементов.

4.2. Ассоциации элементов-примесей в сульфидах (по данным ЭЗМА и ЛА-ИСП-МС)

Проявление конкретных элементных ассоциаций в сульфидных минералах, установленных методом ЭЗМА, стимулировало большой интерес к их детальному изучению другими аналитическими методами. Тщательная обработка уже имевшихся в лаборатории ИО РАН аналитических данных, полученных методом ЛА-ИСП-МС, минеральных фаз полей Брокен Спур и Менез Гвен позволяют нам установить некоторые закономерности поведения химических элементов-примесей в сульфидах.

Рис.3, а - Карты распределения элементов-примесей в разных сульфидных минералах: БЬ, Ag, Сё, Аэ в сфалерите на площадке 30x30 мкм (¡); Аи, Ag, Бе, Аэ в пирите на площадкеЗОхЗО мкм (и); и Аи, Ag, БЬ. Те, Эп, 8е в халькопирите на площадке 30x30 мкм (111). Интенсивность окраски обозначает уровень концентрации данного элемента; б - ассоциации элементов-примесей в халькопирите из гидротермального поля Брокен Спур (на площадке 30x30 мкм):Аи с Ag (±8п, 8Ь), Те(±8е), Ag с Те, Эп, 8Ь и Те-8Ь, Те-Бп, по результатам наложения карт а (по данным ЭЗМА).

4.2.1. Сульфиды из гидротермального поля Менез Гвен

Количество электронно-зондовых микроанализов сульфидов поля Менез Гвен, выполненных нами, составляет 176 (сумма анализов варьировала от 98 до 102%). В своем распоряжении мы имели 66 анализов сульфидов из поля Менез Гвен, выполненных методом ЛА-ИСП-МС. Беспримесные сульфиды, т.е. сульфиды с содержанием элементов-примесей ниже предела обнаружения ЭЗМА, нами не установлены. Редкие анализы сульфидов (около 7%) обнаруживают присутствие только одного примесного элемента: (0,03 - 0,08 мас.%), Ав (0,32 - 0,34 мас.%), Аи (1,11 - 1,40 мас.%), Со (до 0,05 мас.%), № (до 0,14 мас.%). Причем содержания Аи, Ав и N1 существенно превышают пятикратный предел обнаружения. Более 90% анализов

обнаруживают одновременное присутствие нескольких примесных элементов, содержания которых варьируют в широких пределах (от предела обнаружения до 1,5 и более мас.%). Приблизительно 60% проанализированных зерен характеризуется явным преобладанием (двукратным и более) одного примесного элемента. В качестве таких преобладающих элементов-примесей (доминантов) нами установлены, в основном, Cd, As, и Au (Рис.4а), в гораздо меньших количествах также Sb, In, Ni и Ag. В более 15% проанализированных сульфидов обнаружено существенное обогащение двумя элементами одновременно. То есть в качестве доминантных элементов выступает не один элемент, как во всех вышеупомянутых случаях, а два. Можно выделить три таких «би-доминантных» ассоциации - As-Au, As-Cd и Cd-Sb (Рис.46, в, г), частоты встречаемости которых приблизительно одинаковы. Существенно реже присутствуют ассоциации As-Ni, As-Ag и As-Co(-Ag).

(а)

(б)

(в) (•")

Рис.4. Моноэлементные ассоциации с доминантами As, Cd, Au (а); би-доминатные ассоциации элементов-примесей Cd-Sb (б), As-Au (в), As-Cd (г) в сульфидах из гидротермального поля Менез Гвен (по данным ЭЗМА).

В As-Au-доминантной ассоциации установлена положительная корреляция между

содержаниями As и Au. В As-Cd-доминантной ассоциации обнаружена положительная корреляционная связь между As и Cd. Около 10% проанализированных сульфидов содержат примесные элементы в количествах, не превышающих пятикратный их предел обнаружения методом ЭЗМА. Целесообразность выделения полиэлементных ассоциаций в данном случае проблематична по причине того, что точность микрозондовых анализов при столь низких концентрациях элементов оставляет желать лучшего.

По данным ЛА-ИСП-МС аналогичным образом нами установлены некоторые моно- и полиэлементные ассоциации. Близкие к моноэлементным ассоциации в основном образуются такими доминантами как Se, в меньшей степени Pb, Cd, As и Мп.

Следует отметить, что анализы методом ЛА-ИСП-МС показывают низкое (менее 1 ррш) содержание Au. Такое расхождение в аналитических данных может быть следствием крайне малого размера включений самородного золота и неоднородного его распределения по анализируемой поверхности. Разное количество вещества, принимающего участие в анализе, может легко объяснить наблюдаемое расхождение в концентрации Au, определяемого разными аналитическими методами, имеющими разную локальность.

Из нашего рассмотрения выпали некоторые элементы-примеси с крайне низким содержанием (в основном это литофильные элементы). Они не характерны для изученных сульфидных минералов, и, по нашему мнению, носители их, скорее всего, находились исключительно как механические минеральные примеси иного генезиса. В изученных сульфидах установлены повышенные концентрации ряда редких элементов (U, La, Bi, W, Sn и V) по сравнению с их кларковыми значениями. 4.2.2. Сульфиды из гидротермального поля Брокен Спур

Количество электронно-зондовых микроанализов сульфидов гидротермального поля Брокен Спур, выполненных нами, составляет всего 223 анализа (сумма анализов варьировала от 96 до 103 мас.%). Количество анализов, выполненных методом ЛА-ИСП-МС нашими коллегами для сульфидов поля Брокен Спур, составляло 56 анализов. Беспримесные сульфиды с содержанием элементов-примесей ниже предела их обнаружения нами не установлены. Редкие анализы (около 5%) сульфидов обнаруживают присутствие только одного примесного элемента: Со (до 0,02 мас.%), In (до 0,3 мас.%), Ni (до 0,02 мас.%), As (до 0,2 мас.%), Ag (0,02 - 0,12 мас.%) и Au

(1,51 - 1,74 мас.%). Причем содержания Au, As и Ag существенно превышают пятикратный предел обнаружения, что другие «моноэлементные» примеси не смогли преодолеть. В остальных анализах обнаруживается одновременное присутствие нескольких примесных элементов, содержания которых колеблются в широких пределах (от предела обнаружения до 1,5% и более). Около половины проанализированных зерен характеризуется явным преобладанием одного примесного элемента, это в основном Au, As, Cd и Со, в меньшей степени также Ag и Ni. «Би-доминантные» ассоциации, где доминирующие примеси представлены двумя элементами, были установлены примерно в 25% от всех проанализированных сульфидов. Это преимущественно пары с Au, Ag, Cd, As и Co (Au-As, Cd-As-, Co-As-и Ag-As). В Co-As-доминантной ассоциации была установлена положительная корреляция между Со и As (атомное соотношение As/Co составляет 0,71-1,14). В Ag-As-доминантной ассоциации также наблюдается положительная корреляция между Ag и As, что может объясняться наличием их собственной минеральной фазы или Ag-содержащих мышьяковистых блеклых руд. В существенно меньшем количестве присутствуют также три-доминантные, и даже поли-доминантные элементные ассоциации. Все они могут быть объяснены тем, что наблюдаемые ассоциации элементов являются следствием присутствия элементов-примесей, главным образом, в виде самостоятельных минеральных фаз, размер которых не позволяет провести их точную визуализацию и идентификацию на уровне оптической или сканирующей электронной микроскопии. В менее 10% проанализированных сульфидах содержания элементов-примесей не превышают пятикратный предел их обнаружения электронным зондированием.

По данным ЛА-ИСП-МС также можно говорить о существовании некоторых моно- и полиэлементных ассоциаций. Моноэлементные ассоциации образуются, плавным образом, таким доминантом как Se, в меньшей степени - доминантами Cd, As и Мп. В Se-доминантной ассоциации была установлена положительная корреляция между Se и Те, что, возможно, указывает на наличие их собственной минеральной фазы. Примерно четверть анализов обнаруживает «би-доминантные» ассоциации (As-Ag, As-Cd и As-Mn). Также был идентифицирован ряд элементов-примесей, которые обычно не характерны для сульфидной минерализации колчеданной формации, причем их концентрации в изученных сульфидах относительно низки (Sn, Pb, Bi, U и La). Была установлена положительная корреляция РЬ и As во всех

изученных сульфидах, что позволяет говорить о некоторой минеральной фазе свинца и мышьяка (скорее всего в виде РЬ-Аэ-сульфосоли). 4.2.3. Сульфиды из гидротермального поля Снейк Пит

Количество электронно-зондовых микроанализов сульфидов гидротермального поля Снейк Пит, выполненных нами, составляет всего 164 анализов (сумма анализов варьировала от 95 до 103 мас.%). Данных по ЛА-ИСП-МС для сульфидов из гидротермального поля Снейк Пит отсутствуют. Беспримесные сульфиды с содержанием элементов-примесей ниже предела их обнаружения нами не установлены. Редкие анализы сульфидов (около 4%) обнаруживают присутствие только одного примесного элемента. Такими «моноэлементными» примесями являются: Ая, Ag и Сс1. Причем их содержания незначительны - не превышают 0,07 мас.%. В остальных анализах обнаруживается одновременное присутствие нескольких примесных элементов, содержания которых колеблются в широких пределах (от предела обнаружения до 1,5% и более). Около половины проанализированных зерен характеризуется явным преобладанием одного примесного элемента. В качестве таких преобладающих элементов-примесей (доминатов) нами установлены: А§, Сё и Аи, а в меньшей степени также Мп, Со, N1, Аэ и 5Ь(?). «Би-доминантные» ассоциации, где доминирующие примеси представлены двумя элементами-примесями, были установлены в незначительном количестве - примерно 13% от всех проанализированных сульфидов. Это обычно Ав-Со, As-Ag, Ag-Cd и Ag-Au-дoминaнтныe ассоциации, реже Ав-М и Аб-БЬ-доминантные ассоциации. Условно можно говорить о других би-доминантных ассоциациях, которые проявляются в единичном случае (Мп-№, Мп-А& Мп-Аи, Мп-1п, Ag-Co и А§-8Ь). Следует отметить, что из-за небольшого количества анализов, а такжо невысокого содержания элементов-доминант в некоторых случаях, сделать какой-либо однозиашмй вывод в данном случае будет не целесообразно. В целом, можно констатировать лишь тот факт, что главную роль в вышеупомянутых ассоциациях играют главным образом элементы-примеси Аб и Ag, и, возможно, это связано с тем, что в изученных сульфидах присутствуют микро- и/или нано-включения Аэ-содержащих фаз (например арсенида, сульфосоли, и т.к.), а А§ может быть в виде интерметаллида или в составе сульфидов и их аналогов. В остальных сульфидах (44 анализа, или около 27% от всех) количество доминант элементов-примесей составляет три и более, условно можно отнести их к поли-доминантной ассоциации. Однако

следует подчеркнуть, что более половины из них (32 анализов) содержат элементы-доминанты в количестве, не превышающем свой пятикратный предел обнаружения. Поэтому целесообразность такого выделения будет малоубедительна. 4.3. Результаты изучения гетерогенности сульфидов методом АСМ (на примере марказита из гидротермального поля Брокен Спур)

Для проверки нашего предположения о возможном присутствии в главных сульфидных минералах курильщиков включений нано- и/или микроминеральных фаз (в данном случае речь идет только о размере), контрастных по составу (а, следовательно, и по свойствам) с минералом-хозяином, мы использовали метод атомно-силовой микроскопии (АСМ). Объектом для детального изучения методом АСМ стал прозрачно-полированный шлиф образца марказита (№ 4797-3), отобранного на гидротермальном поле Брокен Спур. Измерения проводились на трех участках образца, площадь каждого из которых составляла бхб мкм2, и на одном участке, площадь которого была 2*2 мкм2. Полученные данные явились основой для построения трехмерных изображений рельефа изучаемых поверхностей.

Первые два фрагмента (6x6 мкм2) представляли собой плоский участок шлифа как с положительным, так и с отрицательным рельефом. Последние, вероятно, связаны с границами между соседними зернами марказита. Близкие к изометричным или слегка овальные положительные формы рельефа, названные нами «бугорками», имеют линейный размер порядка 500 нм и менее, а высота их (абсолютная величина превышения над фоном) составляет порядка 10 нм. Реже встречаются крупные (до 2800 нм) положительные формы рельефа (абсолютная величина превышения над фоном - до 70 нм), представляющие, собой срастания нескольких зерен размером 1000 нм и менее. Третий фрагмент (6*6 мкм2) представляет собой практически неполированную часть образца и по своей структуре близок к естественному сколу мелкозернистого марказитового агрегата. Для получения более детальных изображений бугорков внутри зерен марказита нами был изучен четвертый фрагмент шлифа, площадь которого составляла 2x2 мкм2. Как на двумерной карте, так и на построенном трехмерном изображении поверхности, отчетливо видны многочисленные бугорки с линейным размером от 200 до 600 нм (Рис.5). Абсолютные высоты этих объектов, как правило, не превышают 10 нм (по результатам построения разрезов). Профили изменения рельефа на разрезах отдельных бугорков характеризуются чередованием локальных минимумов и максимумов по высоте, что

Рис.5. Изображение поверхности полированного шлифа марказита под атомно-силовым микроскопом на площадке 2x2 мкм2: несколько бугорков, размером от 400 нм и менее на поверхности и ее трехмерное изображение.

может указывать на агломерационную природу этих частиц, состоящих, вероятно, из различных по физико-механическим свойствам (и, возможно, по химическому составу) минеральных фаз.

Воспроизведение на том же образце методом СЭМ на приборе Jeol JSM-6480, в режиме вторичных элементов при ускоряющем напряжении от 10 до 20 кВ, не привело к положительному результату. Полученные изображения показывают однородный характер поверхности изученного объекта даже при максимальном увеличении. Иными словами, сканирующая электронная микроскопия не может служить инструментом для оценки однородности состава поверхности в данном случае.

Таким образом, в исследуемом масштабе существуют некие инородные к марказиту-хозяину выделения (бугорки), размером от п ТОО нм до 2,5 мкм, - это агрегаты, состоящие из нескольких более мелких зерен (фаз) с овальной или округленной формой. Напомним, что по данным СЭМ установлено присутствие микромасштабных - от 0,5 и менее до 10 мкм, овальных выделений кремнезема (опала). Поэтому часть наблюдаемых методом АСМ объектов может быть представлена нано-выделениями кремнезема. В дальнейшем, по нашему мнению, все-таки стоит привлечь метод просвечивающей электронной микроскопий для продолжения данной работы.

Глава 5. Оценка среднего содержания Au и Ag в сульфидных рудах гидротермального поля Брокен Спур методом ЭЗМА

При интерпретации данных ЭЗМА минералов всегда встает вопрос о достоверности среднего содержания примесных элементов. На этот вопрос, как правило, нет однозначного ответа. В настоящей работе использован алгоритм, предложенный одним из моих научных руководителей (A.A. Ульянов) к микрозондовому определению валового химического состава тонкозернистых полиминеральных объектов, суть которого сводится к следующему.

Из большого массива экспериментальных данных случайным образом (используется генератор случайных чисел) выбираются два анализа и подчитывается для них среднее значение. Далее опять случайным образом выбирается еще один анализ и происходит расчет среднего из трех. Далее опять случайным образом выбирается еще один анализ и рассчитывается среднее из четырех. Подобные циклы повторяются до тех пор, пока «случайным образом» не будет выбран последний анализ из массива данных. Построенные зависимости «средняя концентрация элемента» против «числа анализов, участвующих в подсчете среднего» для нескольких серий случайно выбранных анализов имеют вид осцилляторно-затухающих функций и, начиная с какого-то n-ого анализа, величина среднего значения практически перестает изменяться при добавлении последующих анализов. Это значение п и определяет минимальное число анализов, необходимых для расчета достоверного среднего значения концентрации данного элемента. Подобный метод может быть применен как для расчета валового химического состава полиминеральных тонкозернистых объектов, так и для расчета среднего значения концентраций элементов-примесей в минералах и рудах.

Поскольку в результате проведенных нами микрозондовых исследований мы получили относительно большой массив аналитических данных по содержанию элементов-примесей в разнообразных сульфидных минералах (более 550 анализов), нами была предпринята попытка оценки среднего содержания Au и Ag в сульфидных рудах гидротермального поля Брокен Спур. Результаты расчетов представлены в графическом виде на Рис. 6, из которого следует; что для определения Au и Ag в рудах можно ограничиться числом анализов 240 и 300, соответственно. Для такого числа анализов среднее содержание Au и Ag в сульфидных рудах Брокен Спур составит 0,28 мас.% и 0,04 мас.%, соответственно.

Рис.6. Оценка среднего содержания Аи (а) и А§ (б) в рудах гидротермального поля

Брокен Спур (подробнее см. текст).

ВЫВОДЫ

1. Находки фрагмента гидротермальной постройки (черного курильщика) и обнаруженное множество рудокластов в составе гидротермальных пород поля Менез Гвен доказывают существование рудных построек на дне Менез Гвен в недалеком прошлом.

2. Минералообразование в гидротермальных полях Снейк Пит и Брокен Спур протекло многостадийно в неравновесных условиях.

3. Источниками веществ, участвующих в гидротермальном рудообразовании полей Снейк Пит, Брокен Спур и Менез Гвен, являются собственно гидротермальные растворы и вмещающие породы.

4. Большая часть элементов-примесей не входит изоморфно в главные рудообразующие сульфиды, а представлена самостоятельными минеральными фазами и их срастаниями. Причем их размер относится к микро и нано-масштабу.

5. Если подтвердится наше предположение о присутствии самостоятельных минеральных микро- и нановключений, то минералогия черных курильщиков существенно разнообразнее, чем считалось ранее.

6. Предложенный алгоритм, который позволяет оценить минимальное количество анализов, необходимое для расчета достоверных концентраций примесных элементов в минералах и рудах, может служить общепринятым инструментом для оценки среднего содержания других элементов.

Публикации по теме диссертации

1. Богданов Ю.Л., Леин А.Ю., Маслеников В.В., Ли Сяоли, Ульянов A.A. Минералого-геохимические особенности сульфидных руд гидротермального поля Брокен Спур. Океанология, том 48, № 5, с. 734-756,2008.

2. Власов Е.А., Бортников Н.С., Савельева Г.Н., Ли Сяоли. Рассеянная сульфидная минерализация в океанических реститовых ультрамафитах рифтовой долины Срединно-Атлантического хребта, 5°-7°10' с.ш. Доклады Академии Наук, том 411, номер 3, с. 366-369,2006.

3. Леин А.Ю., Богданов Ю.А., Масленников В.В., Ли Сяоли, Ульянова Н.В., Масленникова СЛ., Ульянов A.A. Сульфидные минералы нерудного гидротермального поля Менез Гвен. Литология и полезные ископаемые, выпуск 4, с. 343-362, 2010.

4. Ли Сяоли, Леин А.Ю., Ульянов A.A. Микроэлементы и их распределение в сульфидах из черных курильщиков гидротермального поля Брокен Спур (САХ). Вестник МГУ, сер. Геол., выпуск 4,2010 (в печати).

5. Ли Сяоли. Микроэлементы в сульфидах из гидротермального поля Брокен Спур (САХ). Материалы докладов XVI Международной научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «ЛОМОНОСОВ - 2009», секция «ГЕОЛОГИЯ», подсекция «МИНЕРАЛОГИЯ», с. 5-6. М: МАКС Пресс, 2009.

6. Ли Сяоли. Распределение микроэлементов в сульфидах из черных курильщиков гидротермального поля Брокен Спур (САХ). Материалы российской конференции студентов, аспирантов и молодых ученых, посвященной «Году Планеты Земля», том 2, с. 62-65. Изд. Московского университета, 2009.

7. Ли Сяоли, Брызгалов И.А., Леин А.Ю., Ульянов A.A.. Распределение золота и серебра в сульфидах из черных курильщиков гидротермального поля Брокен Спур (САХ). Материалы Всероссийской научной конференции студентов, аспирантов, научных сотрудников академических институтов и преподавателей вузов геологического профиля «Уральская Минералогическая Школа -2008», с. 139-141. Екатеринбург: ИГГ Уро РАН, 2008.

8. Ли Сяоли, Леин А.Ю., Ульянов A.A. Сульфидная минерализация черных курильщиков из гидротермального поля Брокен Спур (САХ). Материалы Всероссийской научной конференции студентов, аспирантов, научных сотрудников академических институтов и преподавателей вузов геологического профиля

«Уральская Минералогическая Школа - 2008», с. 141-144, Екатеринбург: ИГГ Уро РАН, 2008.

9. Ли Сяоли, Леин А.Ю., Ульянов А.А. Особенности распределения редких элементов в сульфидах гидротермального поля Брокен Спур (по данным электронно-зондового микроанализа). Программа VI рабочего совещания Российского отделения международного проекта «InterRidge», с. 58-60, Санкт-Петерабург, 6-7 июня, ВНИИОкеангеология, 2009.

10. Леин А.Ю., Богданов Ю.А., Маслеников В.В., Ли Сяоли, Ульянова Н.В., Ульянов А.А. Сульфидные минералы нерудного гидротермального поля Менез Гвен. Программа VI рабочего совещания Российского отделения международного проекта «InterRidge», с. 49, Санкт-Петерабург, 6-7 июня, ВНИИОкеангеология, 2009.

11. Li Xiaoli, Lein A. Yu., Ulyanov А.А. Microelements Distribution in Sulfides from Black Smokers of Hydrothermal Vent Field Broken Spur (MAR). Earch Science Frontiers Special Issue, vol.16, p.179, China University of Geosciences (Beijing) and Peking University, 2009.

12. Li Xiaoli, Ulyanov A.A., Lein A.Yu. Distribution of Trace Microelements in Sulfides from Hydrothermal Vent Field Broken Spur (Mar). The 1st China-Russia Symposium on Marine Science Program, p.117-120, 22-24 October 2009, Qingdao, P.R.China, MOST, Hosted by FIO SOA China.

Отпечатано в отделе оперативной печати Геологического ф-та МГУ Тираж (ССэкз. Заказ №

Содержание диссертации, кандидата геолого-минералогических наук, Ли Сяоли

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ СОКРАЩЕНИЙ

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. Гидротермальные рудопроявления на дне Мирового океана (краткий литературный обзор)

1.1. История исследования гидротермальных проявлений на дне Мирового океан.

1.2. Гидротермальные рудопроявления на дне Мирового океана.

1.3. Гидротермальное поле Брокен Спур.

1.3.1. Геологическое положение

1.3.2. Гидротермальные постройки

1.4. Гидротермальное поле Снейк Пит.

1.4.1. Геологическое положение

1.4.2. Гидротермальные постройки

1.5. Гидротермальное поле Менез Гвен.

1.5.1. Геологическое положение

1.5.2. Гидротермальные постройки

ГЛАВА 2. Объекты и методы исследования

2.1. Объекты исследования.:.

2.2. Главные методы исследования.

2.3. Построение рентгеновских карт распределения элементов-примесей в сульфидах и "метод" идентификации нано- и/или микрофаз при помощп ЭЗМА.1.

ГЛАВА 3. Минералогия гидротермальных полей Брокеи Спур, Снейк Пит и Менез Гвен

3.1. Гидротермальное поле Брокен Спур.

3.1.1. Краткая макроскопическая характеристика образцов

3.1.2. Морфология сульфидных выделений и ассоциирующих нерудных минералов

3.1.3. Сульфидные минералы: химический состав и содержания элсментов-примесей

3.1.4. Краткое резюме по минералогии гидротермального поля Брокеи Спур

3.2. Гидротермальное поле Снейк Пит.

3.2.1. Краткая макроскопическая характеристика образцов

3.2.2. Морфология сульфидных выделений и ассоциирующих нерудных минералов

3.2.3. Сульфидные минералы: химический состав и содержания элементов-примесей

3.2.4. Краткое резюме по минералогии гидротермального поля Снейк Пит

3.3. Гидротермальное поле Менез Гвен.

3.3.1. Краткая макроскопическая характеристика образцов

3.3.2. Морфология сульфидных выделений и ассоциирующих нерудных минералов

3.3.3. Сульфидные минералы: химический состав и содержания элементов-примесей

3.3.4. Краткое резюме по минералогии гидротермального поля Менез Гвен

ГЛАВА 4. Элементы-примесн н их ассоциации в сульфидных минералах

4.1. Анализ карт распределения элементов-примесей в сульфидах (по данным ЭЗМА).

4.2. Ассоциации элементов-примесей в сульфидах (по данным ЭЗМА и ЛА-ИСП-МС).

4.2.1. Сульфиды из гидротермального поля Менез Гвен

4.2.2. Сульфиды из гидротермального поля Брокен Спур

4.2.3. Сульфиды из гидротермального поля Снейк Пит

4.2.4. Резюме: элементы-примеси и их ассоциации в сульфидных минералах

4.3. Результаты изучения гетерогенности сульфидов методом АСМ (на примере марказита из гидротермального поля Брокен Спур)

ГЛАВА 5. Оценка среднего содержания Аи и Ag в сульфидных рудах гидротермального поля Брокен

Спур методом ЭЗМА.

ВЫВОДЫ.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Рудная минерализация и геохимические особенности гидротермальных полей Снейк Пит, Брокен Спур и Менез Гвен (САХ)"

Актуальность темы

По мере истощения минеральных ресурсов на суше особо актуальной стала тема, посвященная разведке и добыче подводных полезных ископаемых. В первую очередь это касается дна Мирового океана, который может являться ценным источником разных металлов, таких как марганец, кобальт, никель, медь и другие. С развитием технологических возможностей промышленная добыча подводных минеральных ресурсов может оказаться реализуемой и весьма перспективной. На сегодняшний день ведутся многочисленные работы, посвященные геолого-геохимическому исследованию гидротермальных рудопроявлений по всему Мировому океану многими морскими державами.

Цель и задачи работы

Научная новизна данной работы определяется следующими пунктами:

1) установлены и описаны минералого-геохимические особенности обнаруженных на гидротермальном поле Менез Гвен сульфидных руд и сульфидсодержащих отложений;

2) построение рентгеновских карт распределения примесных элементов в минералах и последующее их наложение друг на друга позволило в ряде случаев установить совпадение максимумов концентраций элементов-примесей и тем самым выделить ассоциации химических элементов;

3) выдвинуто предположение о существовании микро- и наноразмерных минеральных фаз в сульфидных рудах;

4) предложен алгоритм, который позволяет оценить минимальное количество анализов, необходимое для расчета достоверных концентраций примесных элементов в минералах и рудах

Главные защищаемые положения настоящей диссертационной работы могут быть сформулированы в следующем виде:

1) Установление метастабильных фаз указывает на высокую скорость охлаждения продуктов гидротермальной деятельности. Присутствие в сульфидных рудах минеральных фаз, формирование которых связано с твердофазными превращениями, указывает на относительно длительную историю охлаждения. Даже в пределах одной постройки скорости охлаждения сульфидов существенно различаются, что свидетельствует о крайне неравновесных условиях в среде минералообразования. Процесс формирования сульфидоносных толщ изученных нами гидротермальных полей является многостадийным. Современный облик руд указывает на протекание разнообразных твердофазных реакций.

2) Геохимическая специфика вмещающих пород оказывает большое влияние на минеральный состав гидротермальных построек. Это легко прослеживается по поведению Ва, Со, Ni и Fe: в сложном и полистадийном процессе формирования гидротермальных построек приняло участие, как минимум, два источника вещества (собственно гидротермальные растворы и вмещающие породы).

3) В большинстве случаев установленные методом ЭЗМА ассоциации элементов-примесей свидетельствуют о присутствии в минерале-хозяине микро- и наноразмерных механических включений самостоятельных минеральных фаз и их ассоциаций. Анализ большого массива ЛА-ИСП-МС данных по содержанию примесных элементов в сульфидах гидротермальных полей подтвердил правомерность установленных нами методом ЭЗМА ассоциаций химических элементов. Методом атомно-силовой микроскопии идентифицированы локальные неоднородности, некоторые из которых мы связываем с наноразмерными объектами, ответственными за наблюдаемые ассоциации элементов-примесей.

Фактическим материалом послужили коллекции Института океанологии им. П.П. Ширшова РАН, собранные во время проведения экспедиций на Срединно-Атлантическом хребте (САХ) с 1994 по 2005 гг. Главными методами исследования в данной работе послужили: традиционная оптическая микроскопия, ИК-спектроскопия (ИКС), сканирующая электронная микроскопия (СЭМ), электронно-зондовый микроанализ (ЭЗМА) и атомно-силовая микроскопия (АСМ). Кроме того, были использованы данные, полученные ранее по масс-спектроскопии с индуктивно-связанной плазмой и лазерной абляцией вещества (ЛА-ИСП-МС).

Структура и объем работы

Настоящая диссертация состоит из 5 глав, общим объемом 155 страниц, насчитывает 105 иллюстраций и 19 таблиц и с приложением на 56 страницах.

Апробация работы и публикации

Результаты исследования опубликованы в 3 статьях и 8 тезисах, в том числе и в материалах, представленных и доложенных на следующих научных конференциях и симпозиумах: Уральская Минералогическая школа - 2008 (Екатеринбург, 2008); Российская конференции студентов, аспирантов и молодых ученых, посвященная «Году Планеты Земля» (Москва, 2009); XVI Международная научная конференция студентов, аспирантов и молодых ученых «Ломоносов» (Москва, 2009); VI Рабочее совещание Российского отделения международного проекта InterRidge (Санкт-Петербург, 2009); The China-Russia symposium on marine science (Китай, 2009); First World Young Earth Sicentists (YES) Congress 2009 (Китай, 2009); XVIII Международная школа морской геологии (Москва, 2009).

Благодарности

Автор выражает искреннюю признательность своим научным руководителям профессорам А.А. Ульянову и А.Ю. Леин за тщательное руководство и ценную помощь на всех этапах выполнения данной диссертации. Автор выражает глубокую благодарность профессорам А.С. Марфуннну и Д.Г. Кощугу за всестороннюю поддержку и полезные консультации, И.А. Брызгалову, Е.В. Гусевой, М.Ф. Вигасиной, А.Р. Рахим овой за профессиональную помощь при выполнении аналитических работ, Н. Н. Кривицкой за помощь в редактировании работы. Автор выражает также благодарность Н.В. Ульяновой и коллегам из ИО РАН за неоценимую помощь и исчерпывающую поддержку при выполнении данной работы и В.В. Масленникову за предоставление ценных аналитических данных по ЛА-ИСП-МС.

Заключение Диссертация по теме "Минералогия, кристаллография", Ли Сяоли

выводы

Ниже перечислены основные выводы, следующие из проведенной нами работы, часть из которых вошла в текст защищаемых положений и научной новизны работы:

1. Находки фрагментов гидротермальной постройки (черного курильщика) и обнаруженное множество рудокластов в составе гидротермальных пород поля Менез Гвен доказывают существование рудных построек на дне Менез Гвен в недалеком прошлом.

2. Минералообразование в гидротермальных полях Снейк Пит и Брокен Спур протекало многостадийно в неравновесных условиях.

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата геолого-минералогических наук, Ли Сяоли, Москва

1. Богданов Ю.А., Сагалевич A.M. Геологические исследования с глубоководных обитаемых аппаратов "Мир". Научный Мир, 2002.

2. Богданов Ю.А., Лисицын А.П., Сагалевич A.M., Гурвич Е.Г. Гидротермальный рудогенез океанского дна. М.: Наука, 2006.

3. Богданов Ю.А., Леин А.Ю., Сагалевич A.M. Химический состав гидротермальных проявлений поля Менез Гвен (Срединно-Атлантический хребет). Океанология, том 45, номер 6, с. 897-950, 2005.

4. Богданов Ю.А., Леин А.Ю., Масленников В.В., Ли Сяоли, Ульянов А.А. Минералого-геохимические особенности сульфидных руд гидротермального поля Брокен Спур. Океанология, том 48, номер 5, с. 734-756, 2008.

5. Васильев Н.В. Минеральный состав руд гидротермальных построек поля Снейк Пит (Атлантический океан). Бакалаврская работа. Геол. ф-т., каф. мин. фонды. МГУ, 2004.

6. Власов Е.А., Бортников Н.С., Савельева Г.Н., Ли Сяоли. Рассеянная сульфидная минерализация в океанических реститовых ультрамафитах рифтовой долины Срединно-Атлантического хребта, 5°-7°10' с.ш. Доклады Академии Наук, том 411, номер 3, с. 366-369,2006.

7. Воган Д., Крейг Дж. Химия сульфидных минералов. М.: Мир, 1981.

8. Гурвич Е.Г. Металлоносные осадки Мирового океана. М.: Научный Мир, 1998.

9. Геолого-геофизические исследования юго-восточной части Тихого океана. Ред. А.П. Лисицын. М.: Наука, 1990.

10. П.Густайтис А.Н., Наркевский Е.В., Каминский Д.В., Ермакова Л.А. Признаки современной гидротермальной активности на отрезке САХ 11 °00'-11 °30* с.ш. Тезисы докладов XVIII Международной школы морской геологии, том II, с. 153-155, Москва ГЕОС, 2009.

11. Краснов С.Г. Гидротермальная деятельность и сульфидное руообразование в океане. СПб.: ВНИИОкеангеология, 237с. 1993.

12. Краснов С.Г. О минимальной Шубине формирования колчеданных руд на дне океана. Докл. АН СССР, том 296, номер 5, с. 1188-1191, 1987.

13. Леин А.Ю., Богданов Ю.А., Масленников В.В., Ли Сяоли, Ульянова Н.В., Масленникова С.П., Ульянов А.А. Сульфидные минералы нерудного гидротермального поля Менез Гвен. Литология и полезные ископаемые, выпуск 4, с. 343-362, 2010.

14. Металлоносные осадки юго-восточной части Тихого океана. Ред. В.И. Смирнов. М.: Наука, 1979. 280с.

15. Мозгова Н.Н., Бордаев Ю.С., Габлина И.Ф., Черкашев Г.А., Степанова Т.В. Минеральные ассоциации как показатели степени зрелости океанских гидротермальных сульфидных построек. Литология и полезные ископаемые, выпуск 4, с. 339-367,2005.

16. Риффо К., Jle Пишон К. Экспедиция "Фамоус". Л.: Гидрометеоиздат, 222с. 1979.

17. Amcoff О. Heating experiments of chalcopyrite-pyrrhotite ores: studies on the stability of the intermediate solid solution. N. Jb. Miner. Mh., s. 553-568, 1981.

18. Baker E. Т., Massoth G. J., Feely R. A, Embley R. W., Thomson R. E., Burd B. J. Hydrothermal event plumes from the coaxial seafloor eruption site, Juan de Fuca Ridge. Geophys. Res. Lett., 22(2), p. 147-150, 1995.

19. Bischoof J.L., Rosenbauer R.J. An empirical equation of state for hydrothermal seawater (3.2 percent NaCl). American Journal of Science 285: 725-763, 1985.

20. Bischoff, J.L., Seyfried W.E. Jr. Hydrothermal chemistry of seawater from 25° to 350°C. American Journal of Science 278: 838-860,1978.

21. Bostrom K., Peterson M. The origin of aluminum-poor ferromanganoan sediments in area of high heat flow on the East Pacific Rise. Econ. Geol. Vol. 62, N. 7, p. 1258-1265, 1966.

22. Bonatti E. Mechanism of deep-sea volcanics in the South Pacific. Research in the geochemistry. N-Y.: Willey, vol. 2, p. 215-221, 1967.

23. BRAVEX/94 Scientific team. BRAVEX/94: a joint British-Russian expedition to the Broken Spur and TAG hydrothermal vent sites on the Mid-Atlantic Ridge. BRIDG Newslett. N. 7, p. 6-9, 1994.

24. Brett R. Experimental data from the system Cu-Fe-S and their bearing on exsolution textures in ores. Econ. Geol. Vol. 59, p. 1241-1260, 1964.

25. Cabri L.J. New data on phase relations in the Cu-Fe-S system. Econ. Geol. Vol. 68, p. 443-454, 1973.

26. Charlou J.-L and FASAR Scientific Team. Seawater CH4 concentration over the Mid-Atlantic Ridge from the Hayes F.Z. to the Azores triple junction. EOS Trans. Amer. Geophys. Union. 1993. Vol. 74, N. 16, p. 380, 1993.

27. Copley J.T.P., Tyler P.A. Faunal distribution at Broken Spur vent field: recovery revisited. BRIDGE Newsletter. N. 9, p. 29-33, 1995.

28. Delaney J.R., Mogk D.W., Mottl MJ. Quartz-cemented breccias from the Mid-Atlantic Ridge: Samples of a high-salinity hydrothermal upflow zone. J. Geophys. Res. Vol. 92, p. 9175-9192, 1987.

29. Delaney J.R., Robigou V., McDuff R.E., Tivey M.K. Geology of a vigorous hydrothermal system on the Endeavour segment, Juan de Fuca Ridge. J. Geophys. Res. Vol. 97, p. 19663-19682, 1992.

30. Detrick R.S., Honnorez J., Adamson A.C. et al. Drilling the Snake Pit hydrothermal sulfide deposit on the Mid-Atlantic Ridge, lat. 23°22'N. Geology. Vol. 14, p. 1004-1007, 1986.

31. Detrick R.S., Needha H.D., Renard V. Gravity anomalies and crustal thickness variations along the Mid-Atlantic Ridge between 33 °N and 40 °N. J. Geophys. Res. Vol. 100, N. B3, p. 3767-3787,1997.

32. Edmond J.M. Von Damm R.L. McDuff R.E., Measure C.J. Chemistry of hot springs on the East Pacific Rise and their effluent dispersal. Nature. Vol. 297, p. 187-191, 1982.

33. Foiquet Y., Charlou J.-L., Costa I. et al. A detailed study of the Lucky Strike hydrothermal site: Menez Gwen; Preliminary results of the DIVA1 cruise (5-29 May, 1994). InterRidge Nevvsl. Vol. 3,N. 2, p. 14-17,1994.

34. Francheteau J., Needham H.D., Chouroune P. et al. Massive deep-sea sulfide ore deposits discovered on the East Pacific Rise. Nature. Vol. 277, p. 523-528, 1979.

35. Fouquet Y., Von Stackelberg U., Charlou J.L. et al. Metallogenesis in back-arc envirments: the Lau basin example. Econ. Geol. Vol. 88, p. 2154-2181, 1993.

36. Gamo Т., Okamura K., Charlou J.-L, Urabe Т., Auzende J.-M, Ishibashi J., Shitashima K., Chiba H., Manusflux Scientific Party. Acidic and suphate-rich hydrothermal fluids from the Manus back-arc basin, Papua New Guinea. Geology 25: 139-142, 1997.

37. German C.R., Parson L.M. Hydrothermal exploration near the Azors Triple Junction: tectonic control of venting at slow-spreading ridge. Earth Planet. Sci. Lett. N. 138, p. 93-104, 1996.

38. German C.R., Baker E.T., Klinkhammer G. The regional setting of hydrothermal activity. In: Hydrothermal vents and processes. Eds.: L. M. Parson, C. L. Walker, and D. R. Dixon, Geol. Soc. Spec. Pub. N. 87, p. 3-15, 1995.

39. Gente P., Mevel C., Auzende J.M. et al. Submersible study of the Snake Pit hydrothermal area: First detailed mapping of a MAR black vent field. EOS. Trans. Amer. Geophys. Union. Vol. 69, p. 1498, 1988.

40. Goldfarb M.S., Converse D.R., Holland H.D., Edmond J.M. The genesis of hot spring deposits on the East Pacific Rise, 21 °N. Economic Geology Monograph 5: 184-197,1983.

41. Hajash A., Chandler G.W. An experimental investigation of high-temperature interactions between seawater and rhyolite, andesite, basalt and peridotite. Contributions to Mineralogy and Petrology 78:240-254, 1981.

42. Hannington M.D., Scott S.D. Sulfidisation equilibria as guides to gold mineralization in volcanogenic massive sulphides: evidence from sulphide mineralogy and composition of sphalerite. Econom. Geol. Vol.84, p. 1978-1995, 1989.

43. Hannington M.D., de Ronde C.E.J., Peterson S. Sea-floor tectonics and submarine hydrothermal systems. 100th Anniversary Volume of Economic Geology, p. 111-141. Eds.: Hedenquist et al. Society of Economic Geologists, Littleton, Colorado. 2005.

44. Haymon R. Growth history of hydrothermal black smoker chimneys. Nature 301: 363-381, 1983.

45. Haymon R.M., Kastner M. Hot spring deposits on the East Pacific Rise at 21°N: Preliminary description of mineralogy and genesis. Earth Planet. Sci. Lett. Vol. 53, p. 363-381,1981.

46. Hot brines and recent heavy metal deposits in the Red Sea. N.Y.: Springer, 600 p, 1969.

47. Ishibashi J.-I, Urabe T.T. Hydrothermal activity related to arc-backarc magmatism in the western Pacific. Backarc Basin: Tectonics and magmatism. Ed.: B. Taylor. Plenum, New York NY, p. 451-495,1995.

48. Karson J.A., Brown J.R. Geological setting of the Snake Pit hydrothermal site, an active vent field on the Mid-Atlantic Ridge. Mar. Geophys. Res. Vol. 84, p. 91-107, 1988:

49. Karson J.A., Thompson J., Humphris S.E. et al. Along-axial variation in seafloor spreading in the MARK area. Nature. Vol.328; p. 681-685, 1987.

50. Kelley D.S., Gillis K.M., Thompson G. Fluid evolution in submarine magma-hydrothermal systems at the Mid-Atlantic Ridge. J. Geophys. Res. Vol. 98, p. 19579-19596, 1993.

51. Klinkhammer G.P., Chin C.S., Wilson C.R. Surveys of the FARA" section of the Mid-Atlantic Ridge for hydrothermal activity during FASAR. EOS. Trans. Amer. Geophys. Union. Vol. 74, N. 16, p. 380,1993.

52. Kong L., Rayn W.B.F., Mayer L. et al. Bare-rock drill site: ODP legs 106 and 109: Evidence for hydrothermal ativity at 23 oN on the Mid-Atlantic Ridge. EOS. Trans. Amer. Geophys. Union. Vol. 66, p. 936,1985.

53. Krasnov S.G., Cherkashev G.A., et al. Detail geological studies of hydrothermal fields in the North Atlantic. Hydrothermal vents and processes. Eds.: L.M. Parson, C.L. Walker, R.D. Dixon. Geol. Soc. London. Spec. Publ. N. 87, p. 46-64, 1995a.

54. Krasnov S.G., Poroshina J.M., Cherkashev G.A. Geological setting of high-temperature hydrothermal activity, and massive sulfide formation on fast- and slow-spreading ridges. Geol. Soc. London. Spec. Publ. N. 87, p. 17-32, 1995b.

55. Lalou C., Reyss J.L., Brichet E. et al. New age data for Mid-Atlantic Ridge hydrothermal sites: TAG and Snake Pit chronology revisited. J. Geophys. Res. Vol. 98; p. 9705-9713, 1993.

56. Mevel C., Auzende J., Cannat M. et al. La ride du Snake Pit (dorsale Medio-Atlantique 23°22* N): Resultats preliminaries de la campagne HYDROSNAKE. C.r. Acad. Sci. Vol. 308, p. 545-552,1989.

57. Mitchell N.C., Allerton S., Escartin J. Sedimentation on young ocean floor at the Mid-Atlantic Ridge, 29° N. Mar. Eol. Vol. 148, p. 1-8, 1998.

58. Mottl M.J. Hydrothermal processes ar seafloor spreading centers: Seawater experimental results. Hydrothermal processes at seafloor spreading centers. N.Y.: Plenum press, p. 199-224. 1983.

59. Murray J., Renard A.F. Deep-sea deposits. Report "Challenger" Expedition (1873-1876). London: Eyre&Spottiswoode, 525p. 1891.

60. Murton B.J., Becker K., Briais A. et al. Results of a systematic approach to searching for hydrothermal activity on the Mid-Atlantic Ridge: The discovery of the "Broken Spur" vent site. BRIDGE Newslett. N. 4, p. 3-6, 1993.

61. Murton B.J., Van Dover C. Alvin dives on the Broken Spur hydrothermal vent field at 29°10' N on the Mid-Atlantic Ridge. BRIDGE Newslett. N. 5, p. 11-14, 1993.

62. Needham H.D., Voisset M., Renard V. et al. Structural and volcanic features of the Mid-Atlantic rift zone between 40 °N and 33 °N. EOS. Trans. Amer. Geophys. Union. Vol. 73, N. 43, p. 552, 1992.

63. Peng W.Sh., Liu K.K. Kuang Wu Hong Wai Guang Pu Tu Ji (База ИК спектров минералов). Sci. Press. 1982. на китайском.

64. Perterson M.N.A., Edgar N.T., Von der Borch C.C., Rex R.W. Cruise leg summary and discussion. Initial. Reports of DSDP. Wash. (D.C.): U.S. Gov. Print. Off. Vol.2, 1970.

65. Rambaldi E.R., Rajan R.S., Housley R.M., Wang D. Gallium-bearing sphalerite in a metal-sulfide nodule of the Qingzhen (EH3) chondrite. Meteoritics. Vol. 21, N. 1, p. 23-31, 1986.

66. Richter T. Sedimentary fluxes at the Mid-Atlantic Ridge. Doctor dissertation. Geomar, 173 p. ' 1998.

67. Revelle R.R. Marine bottom samples collected in the Pacific Ocean by the "Carnegie" on her seventh cruise. Wash. (D.C.), 182p. 1944. (Carnegie Inst. Publ. N. 556)

68. Scott S.D. Experimental methods in sulfide synthesis. In: Sulfid Mineralogy, Mineralogical Society of America Short Couse Notes. Vol. 1, Eds.: P.H. Ribbe. P. S1-S38. MSA, Washington D.C., 1974.

69. Scott S.D., Barnes H.L. Sphalerite geothermometry and geobarometry. Econ. Geol. Vol. 66, p. 653-669, 1971.

70. Spiess F.N., Atwater K.C., Ballard R. et al. East Pacific Rise: Hot springs and geophysical experiments. Science. Vol. 207, p. 1421-1433, 1980.

71. Styrt M.M., Brockman A.J., Holland H.D. et al. The mineralogy and the isotopic composition of surfer in hydrothermal sulfide/sulfate deposits on the East Pacific Rise, 21 °N latitude. Earth Planet. Sci. Lett. Vol. 53, N. 3, p. 382-390, 1981.

72. Sugaki A., Shima H., Kitakaze A., Harada H. Isothermal phase relations in the system Cu-Fe-S under hydrothermal conditions at 350 °C and 300 °C. Econ. Geol. Vol. 54, p. 1684-1710, 1975.

73. Thompson G., Humphris S.E., Schroeder B. et al. Active vents and massive sulfides at 26°N (TAG) and 23° N (Snake Pit) on the Mid-Atlantic Ridge. Canad. Miner. Vol. 26, p. 697-711, 1988.

74. Tivey M.K., Generation of seafloor hydrothermal vent fluids and associated mineral deposits. Oceanography, Vol. 20, N. 1, Special Issue on InterRidge, p. 50-65, March 2007.

75. Tivey M.K., Humphris S.E., Thompson G., Hannington M.D., Rona P. Deducing patterns of fluid flow and mixing within the active TAG hydrothermal mound using mineralogical and geochemical data. J. Geophys. Res. Vol. 100, p. 12527-12555, 1995.

76. Vanko D.A. Temperature, pressure and composition of hydrothermal fluids, with their bearing on the magnitude of tectonic uplift at mid-ocean ridges, inferred from fluid inclusions in oceanic layer 3 rocks. J. Geophys. Res. Vol. 93, p. 4595-4611,1988.

77. Wetzel L.R., Shock E.L. Distinguishing ultra-mafic from basalt-hosted submarine hydrothermal systems by comparing calculated vent fluid compositions. J. Geophys. Res. Vol. 105, p. 8319-8340,2000.

78. Yang K., Scott S.D. Possible contribution on a metal-rich magmatic fluid to a sea-floor hydrothermal system. Nature 383: 420-423, 1996.

79. Yund R.A., Kullerud G. Thermal stabilitys of assemblages in the Cu-Fe-S system. Journal of Petrology, vol. 7, p. 454-488, 1966.

80. ИК спектры нерудных минералов из гидротермального поля Менез Гвен.1. Прибор ИК-ФСМ 1201

81. Условия проведения сканирование 10, разрешение-4, Препарат в вазелиновом масле на KBr подложке

82. Рис.4. ИК спектр диопсида. (Номер образцов: 4582-4-2). Определяющие пиковые значения длядиагностики установлены следующие: 1070, 961, 920, 860, 670, 635, 508 и 470 см"1.

83. Поэтому тут принимается название кремнезем для них. Определяющие пиковые значения длядиагностики установлены следующие: 1106, 803 и 470 см'1. Для номера 4574-4-2 был проведен анализпри разрешении 2

Информация о работе

Ли Сяоли
кандидата геолого-минералогических наук
Москва, 2010
ВАК 25.00.05

Диссертация

Рудная минерализация и геохимические особенности гидротермальных полей Снейк Пит, Брокен Спур и Менез Гвен (САХ) - тема диссертации по наукам о земле, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы