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1、书书书华北中元古代硫化物黑烟囱发现的初步报道!李江海冯军牛向龙郑金武陈征! # $ % & ( % $!) * +,# - &!+ ./ $ % & ! 0 & !1(* +,# $ &2-% & 34(* +1 5 6 & 北京大学地球与空间科学学院 北京7 8 8 9 : 7! # $ $ % $ & ( ) * #( + ,! - ( .! / . + . 0!1 . 2 / + 34 + / 5 . ) 0 / * 6!7 . / 8 / + 37 8 8 9 : 7; 8 8 98 798 =收稿!; 8 8 改回:! # $!% & (#!) *+ !, - & (# ./ 01
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6、硫化物的成矿过程以及生命起源具有重要意义本文初步报道在冀东中元古代块状硫化物矿床中首次发现保存完好的黑烟囱构造它们保留了成矿流体运移的通道构造! 围绕通道构造还显示良好的矿物分带现象! 完全可以与现代海底黑烟囱对比黑烟囱的发现证明该区硫化物矿床的形成与海底喷流过程密切相关关键词硫化物#黑烟囱#成矿过程#华北#中图法分类号U V 7 9L =现代海底黑烟囱及其热液硫化物矿产的发现! 是全球海洋地质调查近十年中取得的最重要的科学成就目前已在各大洋# 太平洋$ 大西洋$ 印度洋$ 北冰洋% $ 部分浅海和裂谷湖泊中发现约7 8余处黑烟囱及其金属# 铁$ 铜$ 锌$ 铅% 硫化物#) 0 - Q -
7、6 I!7 W W W&( 6 A P $ . * ( %L!7 W W &X 0 & %!; 8 8 ;&X 0 & %. *( %L!7 W W &S D 0 I I!; 8 8 ;&吴世迎!; 8 8 8% 海底黑烟囱的实地观测和研究极大地推动了块状硫化物成矿过程的认识另外!上述活动的黑烟囱周围还发现丰富的生命现象! 形成以嗜热细菌为基础生产力的食物链#? - & & $ D C $ J J 6. * ( %L!7 W W V% ! 彻底突破了深海底是生命禁区的传统认识嗜热细菌通过硫化物还原能固结有机碳! 明显区别于陆地N浅海以光合作用为基础的生命体系大量的X +Y研究证明!这些细菌是已
8、知最古老生命的遗孓! 由此提出生命起源于海底黑烟囱周围的科学理论为此! 在地史时期块状硫化物中寻找黑烟囱及其相关记录!无论对于研究成矿过程还石验证上述生命起源理论均具有的科学价值到目前为止! 除在俄罗斯乌拉尔和爱尔兰古生代块状硫化物发现部分黑烟囱构造外#T 0 G D 6. *( %L!7 W 9 V W$; 8 8 $8 7 W%8 7&Z 8 7 V : Z V 9; * (1 . * ) $ % $ 3 / (! / + / (岩石学报!国家自然科学基金资助项目#= 8 ; = ; 8 7 =!= W 9 ; 8 项目第一作者简介$李江海! 男!7 W V 年生!博士!教授!前寒武纪地质
9、学与石油构造学!* Z % $ C 5 C $ !K E -L 6 3 -L D &黑烟囱构造发现于著名的冀东兴隆县高板河硫化物矿区!高板河硫化物矿床属于典型的中元古代层控矿床7L = , %# $ 围岩是长城系高于庄组上部的黑色页岩夹含锰白云岩!本区的高于庄组沉积于北北东向的地堑环境$ 沉积N成矿过程受同沉积的正断层控制 夏学惠等$7 W W W# !完整 的 黑 烟 囱 构 造 出 现 于 块 状 硫 化 物 内$在 约7 8 R 7 8 R ; 8 D 大小的硫化物矿石标本内$ 可以识别出V个保存完整的烟囱体及多个烟囱残片!硫化物形成特有的圆锥状N矮圆柱状构造 烟囱# $ 主要由黄铁矿%
10、 闪锌矿% 碳酸盐及方铅矿等组成!单个烟囱高约; D $横断面呈椭圆形或不规则形态!烟囱横断面的长轴方向大体一致$ 可能与形成时下伏的裂隙控制流体活动有关!在纵切面上$ 每个烟囱中部均保留了明显的中部通道构造$ 中部通道略具倾斜$ 直径约8L 个亚层$依次出现闪锌矿% 闪锌矿黄铁矿% 自形黄铁矿% 多层致密黄铁矿以及表面松散胶结的黄铁矿纹层!核部的闪锌矿晶形粗大$ 或呈细脉贯入黄铁矿内壁$ 表明闪锌矿结晶较晚!烟囱通道向下显示分支特点$ 而向上收敛$ 顶部喷口多被数毫米厚的黄铁矿纹层充填$ 表明烟囱被埋藏使时已经熄灭!在水平切面上$ 围绕中部的通道构造出现明显的同心圈状矿物 成分% 结构% 构
11、造# 的分带现象$ 一些黄铁矿沿通道内壁向内生长形成的细小集合体$ 并被碳酸盐充填$ 记录了流体运移过程中的通道内壁的重结晶作用!硫化物圈层状分布与烟囱由外向内矿物结晶温度逐渐增加及热液间歇活动 黑烟囱喷发# 有关$ 使通道内广泛发生交代或重结晶作用!各烟囱体向下逐渐汇聚合并$ 而向高处逐渐分离$ 在其间的低洼处堆积细小的黄铁矿碎屑$ 它们可能来源于邻近烟囱喷发的沉淀物!烟囱体的底座为杂乱的黄铁矿N围岩 白云岩%页岩# 角砾堆积层或块状硫化物层!这些角砾被黄铁矿% 闪锌矿胶结$ 并有晚期方铅矿N碳酸盐细脉出现!块状硫化物层中可以识别出若干倒塌破坏的黑烟囱残片被硫化物胶结$ 并造成局部层理发生扰
12、动变形或不连续!硫化物角砾记录了成矿过程中黑烟囱的重力跨塌和堆积% 交代过程$它们与现代海底黑烟囱构造及其发育过程完全可以对比!本区完好包存了硫化物黑烟囱构造$ 显示特征的矿物分带特及通道构造$ 为海底喷流成矿提供了最直接的地质证据$ 对于深入研究成过程的细节也提供分析测试的烟囱样品!从本区目前发现的黑烟囱规模较小来判断$ 成矿过程中流体运移 速 度 较 小$ 这 可 能 与 它 们 形 成 于 陆 壳 地 堑 环 境S * * /型# 中热源作用范围有限或地温梯度较低有关!海底断裂附近热液活动或者下伏局部岩浆活动 大红峪组# 对于成矿具有重要影响!另外$ 围绕黑烟囱硫化物开展相关微生物化石的
13、研究$ 对于探索极端环境下生命活动以及早期生命从深海向浅海扩展过程也具有重要意义$ 有待后续研究工作的深入开展!O & A & 8 & ? & T 0 G D 6Y#$4 0 C 6 % & O !$% & 3X - F F 6 C CO # L 7 W 9 L) 0 A % I $ 0 &0 JJ 0 F F $ C5 G 3 A 0 I 5 6 A % CD 5 $ & 6 G F% & 3 0 - & 3 FJ A 0 S $ C H 6 A $ & 6 F$ A 6 C % & 3 L+ % I - A 6$ = N 8) 0 - Q - 6 I L7 W W WL 25 6 A 6
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