2003年以来，中国已先后在东太平洋海隆的热液活动区进行了5次海上调查，并开展了海底热液地质研究工作。基于此，本书将东太平洋海隆作为地球系统的窗口，从分析热液硫化物和玄武岩的矿物、元素和同位素组成，提出海底热液活动、冷泉及天然气水合物的同源异汇假说，揭示蚀变玄武岩中矿物的化学组成变化，阐述海底热液活动对水体和沉积环境的影响状况，剖析海底热液循环系统及其成矿模式，构建Fe-羟基氧化物成因模式，以及论述硫化物的资源潜力及其人工富集和开采利用设想等多个角度展示东太平洋海隆热液地质研究，是一本从多方面介绍东太平洋海隆热液活动的专著，为了解以流体为桥梁的跨圈层动力过程与物质能量循环这一重大科学问题，服务于东太平洋海隆资源调查、环境保护等重大需求提供研究支撑。
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序
前言
第一章 东太平洋海隆地形与构造特征 1
第一节 EPR 9°N～21°N 2
一、EPR 21°N 2
二、EPR 13°N 3
三、EPR 9°N～10°N 4
第二节 加拉帕戈斯微板块 5
第三节 EPR 3°S～23°S 6
一、Quebrada-Discovery-Gofar转换断裂带 6
二、EPR 5°S～7°S 7
三、EPR 7°S～9°S 8
四、EPR 9°S～14°S 9
五、EPR 17°S～19°S 9
六、EPR 20°S～23°S 10
第四节 复活节微板块 11
第五节 胡安·费尔南德斯微板块 12
参考文献 13
第二章 东太平洋海隆热液区的岩浆活动 18
第一节 对洋中脊玄武岩的基本认识 18
一、地幔组成的非均一性 18
二、地幔物质的部分熔融 19
三、地幔熔体的演化 20
四、存在的科学问题 20
第二节 岩浆活动及玄武岩的基本特征 22
第三节 玄武岩样品与测试方法 26
一、玄武岩样品采集及其站位 26
二、测试方法 32
第四节 玄武岩矿物学研究 35
一、斑晶斜长石的矿物学研究 35
二、斑晶橄榄石和单斜辉石的矿物学研究 46
第五节 玄武岩的常量元素组成研究 48
一、EPR 13°N附近 48
二、EPR 1°N、1°S、3°S和5°S附近 51
第六节 玄武岩的微量元素组成研究 56
一、EPR 13°N附近玄武岩的微量元素组成及其地质意义 56
二、EPR 1°N、1°S、3°S和5°S附近玄武岩中的微量元素组成及其地质意义 62
第七节 玄武岩的同位素组成研究 68
一、EPR 13°N附近玄武岩的Si、O同位素组成及其地质意义 68
二、EPR 1°N、1°S、3°S和5°S附近玄武岩的Sr、Nd、Pb同位素组成及其地质意义 74
第八节 玄武岩中的熔体包裹体研究 80
一、EPR 13°N附近玄武岩中的熔体包裹体 81
二、EPR 1°S～2°S附近玄武岩中橄榄石的熔体包裹体 101
第九节 加拉帕戈斯微板块附近可能存在的热点活动 105
参考文献 109
第三章 东太平洋海隆热液硫化物研究 118
第一节 硫化物的分布及其构造环境 119
一、EPR 21°N 119
二、EPR 13°N 120
三、EPR 11°N 121
第二节 硫化物样品采集与手标本特征 121
一、硫化物样品采集 121
二、硫化物手标本特征 122
第三节 硫化物的矿物组成及显微结构 127
一、ep-c样品 128
二、ep-s样品 132
三、EPR05-TVG1和EPR05-TVG2样品 133
四、EPR 1°S～2°S附近硫化物样品 135
第四节 硫化物的常量与微量元素组成 136
一、测试分析 138
二、ep-c样品的常量、微量元素组成 138
三、ep-s样品的常量、微量元素组成 143
四、EPR05-TVG1和EPR05-TVG2样品的常量、微量元素组成 145
五、硫化物常量、微量元素组成的空间变化及其地质意义 152
六、硫化物元素组成的多元统计分析 158
第五节 硫化物的稀土元素组成 163
一、EPR 13°N附近的硫化物 163
二、EPR 1°S～2°S附近的热液硫化物 165
第六节 硫化物的硫、铅同位素组成 168
一、硫同位素组成 168
二、铅同位素组成 169
第七节 硫化物的稀有气体同位素组成 171
一、He同位素 171
二、Ne、Ar、Kr及Xe同位素 172
第八节 硫化物的铼-锇同位素组成 173
一、Re-Os含量及同位素组成 173
二、海水Os的贡献 178
三、Re-Os富集 180
四、Re-Os通量 182
第九节 海底热液循环系统及其热液成矿模式 183
一、热液硫化物形成阶段的划分 183
二、海水对热液硫化物的影响 183
三、形成硫化物的流体温度 185
四、EPR 13°N附近热液Fe-S-H2O系统的Pourbaix图及地质意义 192
五、东太平洋海隆热液成矿特征及模式 202
参考文献 202
第四章 东太平洋海隆热液柱研究 211
第一节 热液柱的温度异常自动化计算方法 212
一、数据与方法 213
二、处理结果 216
三、方法误差计算 217
四、重采样法和迭代法的优势 218
五、重采样法和迭代法适用条件 218
第二节 东太平洋海隆热液区水文调查 219
一、CTD测量的初步结果 219
二、水体浊度的空间变化 220
第三节 热液柱的温度异常特征 221
一、EPR 12°39′N～12°54′N热液柱的温度异常 222
二、EPR 12°39′N～12°54′N热液柱的温度异常层位分析 222
第四节 热液柱的Mg、Cl、Br浓度异常及其影响因素 223
一、测试方法 223
二、EPR 13°N附近热液柱中Mg、Cl、Br浓度异常 223
三、热液柱中的Mg亏损，Cl、Br富集 225
四、海底热液活动状态分析 226
五、温度和Mg、Cl、Br浓度异常在热液柱中的滞留时间 227
六、热液柱中Cl/Br值没有发生变化 227
七、E55站位附近可能存在新的热液活动区 228
第五节 热液柱的Ca2+、SO42-浓度异常及其影响因素 228
一、测试方法 229
二、热液柱的Ca2+、SO42-浓度异常特征 229
三、E7、E18站位水柱中Ca2+浓度异常与浮游生物的关系 230
四、富CO2流体是热液柱中Ca2+浓度亏损的主要因素 231
五、热液柱与喷口的距离及其成因分析 233
参考文献 233
第五章 东太平洋海隆Fe-羟基氧化物研究 238
第一节 样品采集与分析方法 239
一、样品采集 239
二、分析测试方法 239
第二节 矿物组成 239
第三节 常量与微量元素组成 240
一、常量元素组成 240
二、微量元素组成 241
第四节 稀土元素组成 243
第五节 Fe-羟基氧化物的成因模式 245
参考文献 249
第六章 东太平洋海隆热液区蚀变岩石特征 251
第一节 蚀变玄武岩的Fe-Si-Mn羟基氧化物壳 251
第二节 东太平洋海隆热液活动对玄武岩的改造 257
一、样品与方法 258
二、斜长石微斑晶中的新鲜和轻微蚀变区 258
三、玄武质玻璃中的新鲜和轻微蚀变区 262
四、蚀变岩石中矿物组成的化学变化 265
参考文献 270
第七章 东太平洋海隆热液活动的沉积记录 273
第一节 含金属沉积物的分布 274
一、胡安·德富卡洋脊 275
二、EPR 9°N～14°N 275
三、南东太平洋海隆 277
第二节 样品采集及其特征 277
一、EPR 13°N附近的含金属沉积物样品 278
二、EPR赤道附近的含金属沉积物样品 283
第三节 粒度分析 283
一、EPR 13°N附近含金属沉积物的粒度分析 284
二、EPR-TVG5和EPR-TVG1含金属沉积物的粒度分析 289
第四节 孔隙率研究 292
一、材料与方法 292
二、E272站位沉积物的孔隙率 293
三、E272站位沉积物孔隙率变化符合稳态压缩模型 293
第五节 沉积速率分析 297
一、测试分析方法 297
二、EPR 13°N附近含金属沉积物的沉积速率 299
第六节 矿物组成 301
一、EPR含金属沉积物的矿物组成 301
二、EPR 13°N附近沉积物的轻重矿物分析 307
三、EPR沉积物的矿物组成 308
第七节 元素分布特征 311
一、胡安·德富卡洋脊 311
二、EPR 9°N～14°N 313
三、加拉帕戈斯扩张中心 316
四、SEPR 319
第八节 化学组成及元素富集特征 322
一、EPR 13°N附近的含金属沉积物 323
二、加拉帕戈斯扩张中心的含金属沉积物 333
三、SEPR含金属沉积物 335
四、EPR-TVG5站位沉积物的元素组成 338
第九节 元素赋存状态 340
一、EPR 13°N附近含金属沉积物中的元素赋存状态 340
二、17A-EPR-TVG1和17A-EPR-TVG5沉积物的连续提取分析 344
三、E53站位沉积物的连续提取分析 352
第十节 物质来源分析 362
一、因子分析 362
二、端元定量估计 365
第十一节 黏土矿物成因 369
第十二节 含金属沉积物与硫化物分布的相关性 373
一、胡安·德富卡洋脊 374
二、EPR 21°N 375
三、EPR 13°N 375
四、加拉帕戈斯扩张中心 376
五、SEPR 377
参考文献 378
第八章 东太平洋海隆及其邻域的硫化物资源潜力分析 388
第一节 中国在东太平洋海隆的硫化物资源调查研究概况 389
第二节 硫化物中有用元素含量数据统计及分析 390
一、胡安·德富卡洋脊中硫化物的有用元素含量数据统计及分析 390
二、北东太平洋海隆中硫化物的有用元素含量数据统计及分析 392
三、加拉帕戈斯区中硫化物的有用元素含量数据统计及分析 394
四、南东太平洋海隆中硫化物的有用元素含量数据统计及分析 395
五、各热液区中硫化物的元素含量数据对比 396
第三节 胡安·德富卡洋脊硫化物资源潜力评估 399
一、Middle Valley热液区 399
二、Endeavour区 402
三、轴部火山区 405
四、Gorda Ridge区 406
第四节 东太平洋海隆硫化物资源潜力评估 407
一、NEPR硫化物资源潜力评估 407
二、加拉帕戈斯区硫化物资源潜力评估 412
三、SEPR硫化物资源潜力评估 419
第五节 东太平洋海隆硫化物资源远景区与未来工作展望 419
一、EPR 13°N附近热液硫化物资源远景区 419
二、未来工作展望 420
参考文献 421
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