文摘
它是意外遇到活跃的盐泉活动在一个常数6°C温度全年不远离北极,在纬度79°24N,冻土的ca。600米厚,年平均温度为-15°C。这些常年在探险峡湾,伊丽莎白女王群岛,加拿大北极群岛,先前被解释为最近,冰缘过程。然而,发现白色冰川附近(79 26.66°N;90°42.20W;350 m.a.s.l。)的血管网络的热液来源相似的矿物学石灰华沉淀形成的弹簧表明他们的液体更深循环和蒸发岩相关结构(盐底辟构造)构成。相对较高的最低捕获的流体包裹体温度(avg。~ 200±45°C, 1σ碳酸)和石英脉数组,和西方石英脉的网站,通过低温thermochronology解释了局部热异常检测。本文回顾和更新的描述性特征的弹簧在探险峡湾和比较他们的矿物学、地球化学、地质和静脉数组由白色的冰川,这是解释为热液的前任弹簧。阿克塞尔海伯格岛常年弹簧以半个世纪,在文献中都进行了广泛的描述。卸货春泉咸水(1 - 4摩尔氯化钠;~ 5到19 wt %氯化钠)和沉淀Fe-sulfides、硫酸盐、碳酸盐、卤化物和针状带状纹理代表流量脉动。在几个网站,海水和沉积物在春天网点支持主机微生物群落碳和能源减少基质包括硫和甲烷。他们已经学了维持生命的火星环境尽可能类似物。静脉数组在白冰川由陡峭subhorizontal静脉、矿化骨折,角砾岩在铁帽的ca领域。350×50米。寄主岩石蚀变辉绿岩和石灰岩组成的混乱matrix-supported角砾岩、砂岩、anhydrite-gypsum。霰石后矿化由布朗方解石(假象)在径向聚合衬里的骨折和蛀牙,透明、亮晶方解石和石英的中心更大的蛀牙。 Abundant sulfides pyrite and marcasite and minor chalcopyrite, sphalerite, and galena occur in masses and veins, much like in base metal deposits known as Mississippi Valley Type; their weathering is responsible for brown Fe oxides forming a gossan. Epidote and chlorite rim veins where the host rock is Fe- and Mg-rich diabase. The banded carbonate textures with organic matter and sulfides are reminiscent of textures observed in mineral precipitates forming in the active springs at Colour Peak Diapir. Very small fluid inclusions (5-10 μ米)在两代人的静脉方解石(六角,布朗早期方解石我们有特定名称的“cal1”衬静脉壁;white-orange亮晶方解石“cal2”填入静脉)散装盐度之间的过渡初期,盐碱地包盐水(~ 20 wt %氯化钠当量)后,低盐度流体包体(近纯净水)和显示大盐度随时间的波动。占领二次飞机和夹杂物也增长区域后方解石充填(认为主)从100°C到300°C ( , ;独立于盐度),2数量级高于平均放电水温峰底辟6°C的颜色。碳同位素组成(δ13CVPDB)的白色冰川静脉组碳酸盐范围从约-20 - -30‰,如碳酸盐形成石油的降解,而碳酸盐在颜色峰底辟泉有一个值为-10‰。氧同位素组成(δ18OVSMOW)静脉碳酸盐范围从-0.3‰+ 3.5‰,与同时代的流体在250°C成分从-3.5‰到-7.0‰。这些数据符合碳酸盐沉淀的混合物加热地层水和高纬度大气水域。相比之下,δ18OVSMOW值为碳酸盐色彩峰底辟温泉+ 10‰,来自高纬度大气水6°C。硫同位素(δ34年代VCDT)组成的Fe-sulfides常年弹簧+ 19.2‰,类似δ34年代VCDT的硫酸Carboniferous-age底辟构造和符合低温微生物减少硫酸有限(封闭系统)。的δ34年代VCDT在静脉Fe-sulfides数组的值范围从-2.7‰+ 16.4‰,可能反映涉及减少有机物的硫酸盐形成温度较高。我们建议类似的设置,矿物成分、和纹理之间的热液脉数组和活跃的颜色峰底辟泉意味着亲属关系。我们建议超压盆地流体驱逐出沉积盐包和变形的身体在深度区域挤压构造变形ca。5000万年前(始新世)被称为Eurekan造山运动(通过水力压裂)静脉数组创建在白冰川(可能还有其他类似的),和创建的网络渠道继续成为深循环通路盐身体周围的液体。流体包裹体数据表明,古老的管道系统太热一度支持生命,但可能已经被微生物自殖民系统冷却。Thermochronology数据表明,水文系统冷却温度可能维持生活在1000万年前,使它从那时起建立一个可行的模拟环境微生物在类似的情况下在其他行星。
1。介绍
活跃在极地地区的盐水弹簧常数ca。6°C的温度全年,在平均温度为-15°C (1)和连续冻土是600米厚,令人震惊。是这种情况在西方Axel Heiberg岛(图1),伊丽莎白女王群岛,加拿大北极群岛,在纬度79°24N(如。2- - - - - -4])。常年弹簧(hereforth PSS)位于蒸发岩底辟构造的边缘(身体的盐、无水石膏和石膏)背后探险峡湾区域(数据2和3(一个))和上升随着时间的推移塑性固体从他们的终极来源在床。10公里深度在斯维德鲁普沉积盆地(图1;例如,[5,6])。弹簧被归因于第四纪冰缘过程(例如,7])。然而,在一个地区的隆起和热历史研究群岛使用磷灰石裂变径迹thermochronology [8- - - - - -10),注意到PSS的地方发生的远征峡湾冷却到ca。100°C 20到3000万年后比其余的区域(图4)。这种认识导致搜索证据无处不在的循环热流体在该地区静脉与矿物的形式服从流体包裹体研究。2006年,一系列网络或热液矿脉的起源被毗邻白色冰川(数字2和3 (b))。白色冰川静脉阵列(hereforth WGVA)是伴随着五颜六色的铁帽出现风化的贱金属(铁、铜、锌、铅)硫化物,是本文的主题。我们第一次更新本地PSS的描述性特征然后用突出的颜色比较WGVA峰底辟,遥远~ 13.7公里(数字2和3(一个)),另外两个PSS在远征底辟和狼底辟矿物学、流体包裹体分类学,地球化学,包括稳定O、C和S同位素成分。基于上述研究和文献,我们得出这样的结论:PSS WGVA的亲属关系,后者欠它的存在集中驱逐超压,热,盆地流体从一个evaporite-dominated地下室构造压缩称为Eurekan造山运动期间主要在始新世(11,12]。WGVA从而可能代表建立管道系统,之后利用PSS。WGVA也是依据区域成矿过程,可能形成矿物浓度。
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冻土高纬度地区传统上被认为是有效独立的地下水流动系统分为两个区域:浅,supra-permafrost区活跃在夏季空气温度超过0°C和sub-permafrost地区水文与地球表面(13]。连续多年冻土的不透水性质意味着,这样的系统是知之甚少14];有一个窗口到地下通过地下水春季活动,因此,提供了一个难得的机会,进一步了解水文活动在极地环境中,探索生活在永久冻土,改善我们的升值潜在的可利用的水和地下生活存在于火星等行星(15- - - - - -18]。对这些异常数据的更新极泉和新解释的过程是一个贡献在salt-dominated地形地热系统的理解。
2。地质背景
的弹簧和WGVA躺在一个相对较小的区域广泛的350公里(1000公里)的斯维德鲁普盆地(图1),它包含一个厚度超过13公里的沉积和火山岩年龄在石炭系三级(19]。盆地广泛探讨了石油(20.),虽然在东斯维德鲁普井盆地一直令人失望,更有可能产生天然气比石油,由于构造作用的干预和火成岩侵入的热影响21]。的地质考察峡湾区域(图2)最初是映射在Jacobsen-McGill北极考察队(1959 - 1962),其中由泽(22),Thorsteinsson和泽23],弗里克(24]。描述的是蒸发岩底辟构造霍恩(25,26]。新的地图区域包括探险峡湾和链峡湾是由哈里森和杰克逊(27由杰克逊和哈里森[]和salt-induced结构重新解释6];他们后面的论文提供了一个宝贵的地质研究概论。最古老的岩石单位暴露在当前地区移置的石膏和无水石膏奥托峡湾调频。较低的石炭纪时代(红色的图2),包含在底辟的身体(5]。韧性盐和蒸发岩玫瑰和侵入厚(12 - 15公里)斯维德鲁普盆地沉积序列(5]。最古老的暴露分层岩石上二叠系中侏罗纪海相砂岩和页岩,回侏罗纪到白垩纪砂岩和灰岩。中生代继承包含广泛的火山玄武岩组侵入基材和堤坝的辉绿岩侵入玄武岩中白垩世时代(40基于“增大化现实”技术,39基于“增大化现实”技术的日期从129年到80年马;(28])。也含有蒸发盐底辟构造的辉绿岩(图2)。更远的新生代沉积物的古新世始新世时代,一些机械侵入蒸发岩底辟构造而中断,这可能是积极上涨(29日]。第四纪沉积物由冰川和河流砾石和砂。
2.1。Eurekan造山运动
古生代古新世地层的斯维德鲁普盆地在早第三纪期间折叠Eurekan造山运动与波长的ca不规则向斜、背斜。5到10公里。扭曲的城墙的底辟硬石膏作物在紧背斜的核心,和更广泛的向斜盆地分隔墙底辟。最突出的缺点是n, east-verging逆断层解释的杰克逊和哈里森(6)是植根于一个蒸发岩树冠(挤压subhorizontal salt-anhydrite表)在深度。重要的是南部的一个逆冲断层汤普森冰川探险河(最右边的图2),这地方上二叠纪岩石(盲目的峡湾Fm。)和石炭纪蒸发岩在侏罗纪和白垩纪地层。此外,还有中间断层以北远征底辟和色彩峰底辟,和WGVA站点位于一个主要的交集WNW断层和白垩纪时代的辉绿岩侵入(图2)。小断层和破碎带(不显示在图2蒸发盐底辟构造)周围比比皆是,特别是在延性差异存在,如镁铁质火成岩和沉积岩之间。
2.2。墙和盆地结构
探险峡湾地区蒸发盐底辟构造引人注目的特性(25,26];集群和不规则的形状,形成一些墙壁和裂片(27]。三个集群标识在当地自西向东:色彩峰底辟,远征底辟(石膏山-小马特洪峰底辟),和一个条子汤普森东部冰川(图2)。早期工人称为复杂折叠区域与纷扰的底辟构造混杂在一起“wall-and-basin结构”(WABS;(30.])。Schwerdtner和Van Kranendonk [31日)这一特性描述为“弯曲的墙底辟折叠碎屑岩中包含的硬石膏。底辟构造”占据了核心的狭窄的多边形椭圆形背斜。杰克逊和哈里森(6)提出,这限制WABS省造成的发展凝聚层或树冠蒸发岩的岩石在白垩纪早期;这些岩石蒸发可塑性横向传播,形成深度的根现在暴露期间创建二级底辟构造压缩,抽插,折叠的下第三系(主要是始新世)Eurekan造山运动。
2.3。底辟构造和泉水
底辟构造的表面,由无水石膏的甲壳多孔石膏和无水石膏块,但他们是已知岩盐从勘探钻井深度(32)和暴露的岩盐在Stolz底辟,位于东南部Axel Heiberg岛(31日]。尽管他们易受侵蚀和破坏第四纪存款,他们积极的地形起伏(图2)建议持续增长,目前正在评估卫星干涉法(29日]。常年泉活动毗邻的位置或在蒸发岩结构Nassichuk和戴维斯(32提出一个重要的关系。
2.4。冰川
探险的高地峡湾主办穆勒冰帽,最大的Axel Heiberg岛上,加冕玛格丽特公主范围(2210 m.a.s.l。), ca。40公里以北的区域如图2。冰川的一个大型出口从天而降汤普森冰川(图2),跨越~ ~ 34公里长,3公里宽的消融区。大坝几个湖泊,包括Astro湖(右上角的图2)和幽灵湖(Astro湖以东2公里以外的人物2),满足80 m.a.s.l白色冰川末端。(cf。33])。白色冰川山谷冰川占据38.5公里2从海拔80米,延长目前的终点站,源头在山上在ca 1782 m.a.s.l。西方;在最深的盆地,冰层厚度超过400米,冰川变薄了大约20米附近的WGVA露头(自1960年以来34]。冰川活动导致了陡峭的墙壁上的雕刻就是三叠纪-侏罗纪沉积岩石,其结合当代稀疏暴露了这里描述的一系列热液脉。
3所示。程序
3.1。现场工作
脚M.Z.遍历的进行(2006)在寻找任何可能有助于解释的热液活动的证据异常热历史区域(表的结果1)。确定岭2到3公里的东北麦吉尔北极研究站(火星营地,图2),由辉绿岩,显示变更和带的证据来自铁硫化物的氧化;这里描述的热液发展(图3 (b))被发现在生锈的脊的交集与白色的冰川,也恰逢著名断层的痕迹或剪切带(图2)。收集样本代表不同风格的矿化(2006、2009),准备double-polished薄片(达尔豪斯大学)。碳酸盐岩沉积和细粒度沉积物在颜色与常年泉放电峰底辟(CPS)被狱警收集(2011、2012)。碳酸盐是准备double-polished薄片(西方大学地球科学系的);沉积物被存储在本地春泉气密将血清瓶用橡皮塞,直到分析。
3.2。电子探针
Wavelength-dispersive光谱(WDS)电子探针分析(EMP) WGVA薄片r·麦凯探针实验室建成(达尔豪斯大学地球科学系的),使用8200 JEOL探针在加速电压15千伏和电子束电流20 nA和使用一个集中的光束(10年代高峰,10 s非高峰数倍;现货 )。定性的能量色散谱(EDS)最初是用于确认光学微相识别。
3.3。x射线荧光映射
薄片WGVA和CPS被狱警微量元素的x射线荧光分析映射(μ广播xfm)使用同步辐射(先进的光子源,阿贡国家实验室)。111单色仪入射x射线通过Si插入设备(ID)在13.5 keV激发元素铅。入射电子束的中心议题是5μm×5μ米使用Kirkpatrick-Baez镜子组装。空间解决广播XFM分析进行样品感兴趣的特定区域,安装45°入射电子束。荧光x射线测量使用12-element堪培拉通用电气(李)检测器。荧光x射线强度归一化了入射x射线的强度,和荧光光谱的光谱分析每个像素用于生产二维地图为每个元素分析。
3.4。扫描电子显微镜
薄片和沉积物CPS的狱警通过扫描电子显微镜(SEM)分析了在西方纳米加工设备(西方大学)使用一个狮子座(蔡司)1540 xb FIB / SEM与二次电子(SE),背散射电子(疯牛病),和镜头探测器。薄片被涂上一层~ 5 nm锇金属,而沉积物在ddH最初洗2O和风干和锇之前涂层。样本成像在1 - 2 keV的工作距离4 - 6毫米。地区针对聚焦离子束(FIB)铣削在10 coarse-milled nA紧随其后的是抛光1使用通用电气在30 keV nA。沉积物也由透射电子显微镜(TEM)研究生物气候室(西方大学)使用飞利浦EM 300 TEM。样本成像肩负的湿碳涂层在80 keV铜网格。
3.5。共焦拉曼光谱
共焦激光拉曼显微镜(LRM)是用来确定碳酸盐矿物的组成,专门用来区分方解石和霰石羊。LRM的分析是由J.H.使用Horiba Jobin-Yvon LabRam圣玛丽大学的人力资源系统。仪器配有100 mW 532海里Nd-YAG二极管激光器(Toptica光子学)和突触电荷耦合器件(CCD);Horiba Jobin-Yvon)检测器。纯硅被用作频率校准标准。光谱收集使用一个80μm共焦孔直径,600 -槽/ mm光栅(光谱分辨率约±2厘米1)。光谱收集使用的积累三,50-60-second收购的激光光斑大小~ 1 - 2微米激光功率100%在样品表面(~ 2.15 mW)。光谱不同碳酸盐岩类型相比,在拉曼光谱库(35]。
3.6。流体包裹体显微温度学
流体包裹体显微温度学和成像被J.H.完成D.L.使用Linkham FTIR600 heating-freezing阶段安装在一个奥林巴斯BX51显微镜(圣玛丽大学地质系)。阶段进行了校准使用合成流体包裹体标准包含纯CO2(融化为-56.6°C)和纯,临界密度H2O(融化在0°C和均质化374.1°C)。这些测量的不确定性±0.2°C时的升温速率1°C /分钟。最后的冰融化的温度被用来计算盐度(36)和等体积的数据确定使用SOWAT软件包[37,38]。
3.7。稳定同位素
黄铁矿、石英、碳酸盐和静脉利润率和填入WGVA被抽样使用~ 0.5毫米的碳化钨钻头生产粉末。分析了这些粉末同位素研究女王大学设施(QFIR;安大略金斯顿)。碳酸盐是反应气体的长椅上耦合热Finniganδ+ XP同位素比率质谱计使用连续流(也)。氧气从石英提取使用传统五氟化溴提取线,与同位素测量Finnigan垫252同位素比率质谱计。分析不确定性分析是±0.3‰硅酸盐和±0.2‰的O C与O碳酸盐(k·克拉森,个人通信)。值的报告δ以每毫升为单位符号(‰)相对于尿迪箭石(VPDB)和维也纳标准意味着海水(VSMOW),分别。稳定的硫同位素测量得到使用卡洛Erba nc 2500元素分析仪耦合Finnigan垫252质谱仪Finnigan垫Conflo 11。一个样本的黄铁矿颜色峰值常年泉也进行了分析。值的报告δ以每毫升为单位符号(‰)相对于标准维也纳峡谷暗黑破坏神陨硫铁(VCDT)。复制δ34年代VCDT分析是可再生的,在±0.3‰(k·克拉森,个人通信)。
3.8。微量元素
微量元素在碳酸盐由J.H.用激光烧蚀电感耦合等离子体质谱法(介绍),瑞士联邦理工学院苏黎世联邦理工学院。气溶胶生成使用GEOLAS(现在相干Inc .) 193海里ArF准分子激光(39]。气溶胶生成使用脉冲(10 Hz)激光束与energy-homogenized梁剖面的影响J·15厘米−2(80 - 90年乔丹输出能量)(40]。一个Ar-He气体混合物(1.15升/分钟;基于“增大化现实”技术的0.8 L / min)进行样本气溶胶成ELAN 6100四极icp使用类似条件Pettke et al。41]。氧化生产率保持在0.3%以下。质谱仪停留时间将所有质量测量10 ms。量化的微量元素浓度进行了使用软件西尔斯(42]。NIST的标准参考玻璃610是用来校准分析物敏感。化学计量Ca (40 wt %)被用作内部标准值为碳酸盐~ CaCO测定3与小杂质(< 0.4 wt %总铁+ Mg +锰)。
3.9。裂变径迹Thermochronology
裂变径迹低温thermochronological方法应用于本研究在达尔豪斯大学谷物和Zentilli充分解释43)和引用。它是基于测量的密度和长度分布的线性跟踪晶体损伤过程中产生微量的自发裂变238年美国在单调的冷却系统,跟踪密度提供了一个衡量年龄对关闭温度,对磷灰石(U-bearing磷酸钙)。100°C /地质意义的时期的10 - 100 Ma。假设30°C /公里的地温梯度,这对应于4 - 5公里的埋藏深度。60°C之间这是与温度有关的行为和~ 130°C(局部退火区或巴斯),允许磷灰石英尺作为低温thermochronometer方法。评论的方法,应用地质问题,英国《金融时报》的热模型的开发提供了瓦格纳和Van den高级44],Ravenhurst和Donelick [45),加拉格尔et al。46],Gleadow和棕色(47]。所有模型都是通过使用Laslett et al。48)退火模型;的造型,接受了最初的减少意味着长度为15μ介绍了m(即。,(49])。数据如图4和表1。
4所示。对多年生弹簧(PSS)
常年地下水排放的例子在加拿大高北极已经记录在八个地点Axel Heiberg岛(50,51在埃尔斯米尔岛[]和两个52,53]。而在埃尔斯米尔岛与冰川下的水文和地质断层、盐常年发生放电收到最多关注边际(或接近大型蒸发岩底辟构造27Axel Heiberg岛上,包括那些在远征峡湾(石膏山温泉,gh;79°2416N;90°4352W;98峰底辟m.a.s.l)和颜色(CPS);79°2251N;91°1609年W;3 m.a.s.l。)(数据2和3(一个))和附近的链峡湾狼底辟(WS;79°436N;90°1239W;132 m.a.sl),如图2。水域排放通过众多媒体或单个点源恒定速率和温度(3,51),尽管年平均气温-15°C (1)和测量温度最低为-54.6°C在附近的气象站(尤里卡,努,1979)和测量冻土厚度400 - 600米[54]。
卸货春泉咸水环境,从~ 1到4摩尔氯化钠(4.7 - -18.9 wt %氯化钠)55,56)(表2)。矿物质包括硫酸盐、碳酸盐、和卤化物记录与春天放电,形成由多种不平衡过程包括evapoconcentration和有限公司2脱气(55- - - - - -58]。糖衣(分层的片状冰块)形式在远端地区在冬季当空气和水的温度最低,以及碳酸盐和硫酸盐矿物沉淀通过冷冻分离(51,59]。附近的几家网站,海水和沉积物春天网点支持主机微生物群落碳和能源减少基质包括硫和甲烷(60- - - - - -65年]。源和春天的放电活动在远征峡湾(CPS, gh)通常解释为表示最近的冰缘现象相关流程(7),但是这个模型不能解释活动狼春天,位于南部的链海湾南部的区域如图2(57]。
安徒生et al。7,50,66年PSS)提出了一个定性和定量模型,设想一个相对地表水分循环,从宇宙的充电和幻影湖泊,位于东部旁边的汤普森冰川,~ 397 m以上的出口泉(右上角,图2;幽灵湖位于东部的阿斯特罗湖,在映射图2)。上述作者认为深地下盐层作为储层和管道的水。季节性的,湖水流失部分(1 - 2%)和水将流通PSS通过错误,如区域的映射(数字2和3)。水会流水面以下600 - 700米的深度通过蒸发盐层,回到通过刺穿的表面结构与弹簧。地表以下,水就会实现地热温度(他们认为地温梯度37.3°C /公里(后54])。因为它向上流动,可将失去热量周围的冻土。
这个研究带来了新的视角PSS的解释和意义。
5。结果
5.1。常年弹簧在颜色峰值底辟(CPS)
证实常年泉活动是观察到西方Axel Heiberg岛上的三个地方,其中两个(颜色峰值和石膏山)如图2。他们是地球上最向极常年弹簧和是唯一已知的例子冷,nonvolcanic泉地区由连续的冻土。两个弹簧网站近端热液发展远征峡湾位于毗邻颜色峰底辟(CPS)和探险底辟(gh),弹簧的狼底辟(WS)发生~ 60公里。
表2的主要地球化学和水文特征进行了概括和比较这些常年弹簧。地下水中出现一个出口或大量的渗漏和弹簧(30 ~ 40 gh, ~ CPS;(57])导致总网站流量流速4-25 L / s。放电温度范围从~ 6°C ~ + 6°C,但是回顾过去的研究表明,出口温度保持恒定(±2°C)。出口水有不同的pH值(5.8 - -7.4),但高减少潜在(-171到-312 mV)和低溶解氧(0.2 -0.5%)。离子成分的浓度不同网站时,水都是Na-Cl-type卤水(8 - 24% NaCl)小浓度的Ca2 +、镁2 +K+,所以42−,没有3−和HCO3−。低浓度的铁2 +,在北半球4+和海关−以卸货水域。
一个值得注意的方面让CPS和gh是升高的P二氧化碳在CPS水域,从而导致方解石的过饱和和随后的降水(石灰华)有限公司2脱气(55]。石灰华沉积(图5(一个))在狭窄的峡谷形成通道,它最初被描述为交替组成的光(方解石晶石)和暗(上反角微晶方解石结合有机物质和非碳酸盐矿物)薄层富含铁、年代,Na, Si(图5 (b),(55])。同步加速器radiation-basedμ广播xfm映射到几个这些微晶质薄层(图6)确认存在的铁还发现小浓度的锰、锌、铜、镍。仔细观察方解石中的薄层扫描电镜显示两种微晶质面料:织物的微晶菲斯谷物和突然的边界层(数据5 (c)- - - - - -5 (f))。FIB-SEM成像的地区包括微晶质面料揭示困气泡与空泡卤水,菲斯颗粒嵌入方解石矩阵,和边界层(数字5 (g)- - - - - -5 (j))。这些微晶菲斯颗粒形态相似的细粒度沉积物收集在春天的网点,由小(0.1μ米)总量的菲斯微晶核(数字5 (k)和5(左))。
(一)
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(c)
(d)
(e)
(f)
(g)
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(我)
(j)
(k)
(左)
虽然以前建议Fe-rich薄片铁氢氧化物(如沉淀的结果。、铁(哦)3·nH2O;(55]],(1)积累的金属的组合,包括锌、铜、镍;(2)形态相似性沉积物中观察到微晶质层压板和弹簧机构;和(3)明显缺乏细菌生物膜和/或与这些沉积物表明他们是外来的。假设这些沉积物形成地下的副产品硫酸盐还原细菌由地下水,随后携入的表面,他们积聚在浅池和出口在哪里洗下游和纳入方解石结构微晶质薄片高地下水在脉冲放电。
5.2。白色冰川的地质和矿物学特征静脉数组(WGVA)
WGVA形式明显的棕色铁帽暴露在陡峭的西方旁边围白色冰川(79 26.66°N;90°42.20W;350 m.a.s.l),占地面积超过350×50米和一系列海拔ca。50米(数字3 (b)和7(一))。血管也可能出现在冰川下。WGVA包括静脉、矿化角砾岩和碳酸盐质量与各种结构(图7)。主机的岩石是一种深灰色混乱的紧,matrix-supported角砾岩和角的碎片砂岩、粉砂岩、页岩、泥质灰岩、白云质灰岩,无水石膏和石膏的大小主要是< 10厘米;让人想起断层角砾岩岩石。根据地质图,这些床属于较低的侏罗纪Savik床和上面的侏罗纪Awingak形成(27),但岩石是一个乱七八糟的质量,像碎屑沉积物附近推进盐外来体称为off-diapir泥石流(6,67年]。这些角砾岩匹配异常的描述,通常超压碎石(称为“秋葵”在墨西哥湾的),移置盐床单和树冠底下发现石油盆地(如,[68年,69年])。
(一)
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(c)
(d)
(e)
(f)
(g)
(h)
矿化带,对面有一个宽带的高剪切和冰原上生锈的辉绿岩(一个引人注目的铁帽),以及一个广泛的白垩纪辉绿岩窗台上能够坚持,ca。4公里沿着陡峭的山脊颜色湖,位于火星附近营地,石膏山附近(图2)。
矿化主要由方解石,但结构和晶体习性的证据表明,碳酸最早一代的Ca (cal1)最初结晶变形霰石(出口的。(70年])。然而,霰石成分并不保存,并恢复方解石喇曼光谱测量的基础上显示的特征振动霰石(142厘米1,162厘米1,190厘米1,211厘米1,701厘米1),尽管晶体习性,方解石存在三大振动线(156厘米1,281厘米1,712厘米1在cal1)。本地小石英、重晶石和丰富的铁硫化物黄铁矿和白铁矿(斜方晶系的二形之一的黄铁矿),小磁黄铁矿、黄铜矿、闪锌矿、方铅矿。所有的结构表明“户外填充”以最小的更换,让人想起超热中子和后生矿床形成于浅深度。绿帘石和绿泥石是常见的静脉镁铁质岩墙(图相交辉绿岩7 (c))、粘土矿物在薄片是可见的。初代的布朗方解石(cal1;霰石)发生在crustified静脉后,一般为针状晶体衬骨折,或在径向水晶骨料填充腔周围岩石碎片(图7 (d))。方解石的第二代(white-orange晶石的;cal2)形式大规模填满小石英,中部地区的一些静脉(数字7 (b)和7 (d))。在当地,有明确的冰洲石晶体的10厘米大小。方解石是带状的常见结构组成的“斑岩”针状方解石层与黑暗交替,厘米厚的黑色,富碳沉积薄层(数据7 (e)- - - - - -7 (g))。薄层通常subhorizontal但局部扭曲,显示变量单一曝光(图中倾斜或垂直方向7 (f)构造运动),可能中断。硫化物发生在深薄层内的聚集,在静脉和葡萄状聚合物填充大开放腔(数字7 (g)和7 (h))。硫化物可见手工取样的黄铁矿和白铁矿。
反射光显微镜下,黄铁矿是半形的高度可变的自形的晶体粒度(< 1毫米> 1厘米),本地和碎裂结构(数据8(一个)和8 (b))。白铁矿是区别于黄铁矿一般由其明显的各向异性和莲座状或板状的习惯,但在许多样品两种矿物质发生在花结,或羽毛状的结构(数据8 (c)和8 (d))和交替白铁矿和富含黄铁矿乐队。一些白铁矿显示只有微弱的各向异性。上反角黄铁矿显示相当大的孔隙度和较小的残余各向异性,这可能是转换的结果从白铁矿71年];它可能结晶白铁矿和在热液加热反应转化为黄铁矿。罕见的谷物的方铅矿、闪锌矿(图8 (e))、黄铜矿、磁黄铁矿和毒砂作为分钟观察晶体在早期布朗主持碳酸盐(cal1),本地接近边缘的静脉,或在邻近的主机。黄铁矿微球团(5 - 8μ米直径,由立方或八面体微晶黄铁矿1 - 2μ米)发生在黑色(富有机碳)乐队在叠层碳酸盐(图8 (f))。某些微球粒总量似乎部分再结晶成自形黄铁矿(图8 (g)),但保留内部孔隙充满了杂质。
(一)
(b)
(c)
(d)
(e)
(f)
(g)
根据电子探针,黄铁矿(30点分析)和白铁矿(11点分析)构图区别并展示一系列的杂质,从低于检测到最大(wt %)如下:Mn (avg。0.11%;max。1.22%)、镍(avg。0.03%;max。0.23%),公司(< 0.04%)、Pb (avg。0.06%;max。0.26%),Cd (avg。0.04%;max。0.29%)、锌(avg。0.01%;max。 0.08%), Cu (avg. 0.01%; max. 0.08%), Ag (avg. 0.002%; max. 0.02%), and As (avg. 0.003%; max 0.053%). Traces of Au were detected in some sulfide analyses but remain unconfirmed. Visibly zoned crystals ( )分析了在中心和边缘;虽然没有发现一致的创作模式,平均有一个数量级的多个中心,锰、镍和枯竭Cd。除了碳酸盐,定性的证据榍石的存在,重晶石,和其他硫酸盐被发现,以及铁和钛氧化物不同数量的锰。
黄铁矿微球粒很难分析由于探针光束大于微晶,和低密度间质材料(可能是有机物或挥发性矿物质)污染的分析,和总量较低;因此,只有定性的结果。著名的杂质在微球粒分析( )Mn (avg。0.15%;max。0.60%)、Pb (avg。0.123%;max。0.158%)、镍(avg。0.09%;max。0.19%),Cd (avg。0.014%;max。0.044%)、锌(avg。0.006%;max。 0.021%), Cu (avg. 0.009%; max. 0.034%), and As (avg. 0.0175%; max. 0.053%).
磁黄铁矿的晶体之一是遇到铜为0.06%。砷黄铁矿颗粒是遇到显示检测到铅、有限公司镍、锌和Ag)。
5.2.1。微量元素在碳酸
选定的微量元素cal1和cal2列在表中3。褐色针状早期方解石有六角晶体形式和Sr升高,英航,Mg相比晶石的white-orange方解石。如果在相关的流体丰富,这些离子稳定霰石(72年),这可能回归方解石的热液流体随着时间的流逝逐渐稀释或温暖的(出口的。(73年])。锶和Ba浓度变量但达到浓度高达~ 1000 ppm, ~ 770 ppm,分别与Sr和英航呈现出正相关,符合他们的降水从流体来源于海相碳酸盐的溶解。在缺乏二级白云石化作用,降低Sr值强调大气水稀释。LREE /三个比率(例如,PAAS规范化La / Yb)是≪1碳酸盐分析 ,也从海水中热液碳酸盐沉淀诊断或与之交互的流体,或溶解,海洋碳酸盐岩(出口的,(70年])。Ba浓度升高可能表明,小包裹体的矿物碳酸钡矿(BaCO3)存在等高浓度不会存在溶解英航Ca-carbonate结构。升高浓度的铅、锌、铜有可能不是溶解浓度,而是包括表明很小的粒子的存在,同时沉淀或二次硫化矿物(如方铅矿、闪锌矿、黄铜矿)。岩相观察静脉内的微量的硫化物和母岩或沿着主机rock-vein联系人的利润支持carbonate-sulfide共同沉淀。
5.2.2。流体包裹体岩相学和显微温度学
碳酸盐从代表静脉标本(离散的静脉,和“斑马”纹理)WGVA被检查的流体包裹体。静脉样本选择的研究(例如,数据9(一)-9(c))包含一个早一代的分区,布朗tan-coloured,针状,六角布朗早期方解石(cal1),从裂缝内墙壁创建一个对称的墙上户外填充层,和后一代的白色橙色大规模,多晶全形的,终止“晶石的”white-orange方解石(cal2)加密中央静脉腔由cal1终止晶体。石英也存在,但罕见,发生大规模,多晶更晚腔内填入intergrown cal2。没有不同的岩相特征(包括起源、形态)白色冰川和细沟山的流体包裹体研究领域。道上cal2生成包含中小学夹杂物。两代方解石迟签早一代的贱金属硫化物矿化,与分区cal1涂层,填入pyrite-marcasite内骨折(图9(d))。微量的二次方铅矿、黄铁矿和闪锌矿增长同步,或之后,cal2。主要夹杂物cal2(数字9(e) -9(我)非常罕见,80μ最长尺寸m,有各种各样的形态,从复杂,矩形菱形(数字9(f) -9(h)),矩形(状)的形状(图9(我))。主要夹杂物(P型)发生在孤立的组合~ 10内夹杂物方解石的清晰域。二次包体较小,和至少两种不同类型是公认的。“S”型夹杂物(30μm;平均~ 15μ米)(图9(e) -9h,9(k)9(左))显示形态从变形,次棱角状,通过矩形,菱形,一些发生在平面阵列横切方解石颗粒边界和乳沟的飞机。输入“S2”夹杂物不太丰富,非常小(< 4μ米),一贯矩形菱形形态(图9(m))。的墙衬cal1代只包含形状不规则的次生包裹体(图9(n))。cal1和cal2代,所有包含类型房间T两阶段,包含一个水性液体( )和蒸汽泡沫(V),李:从~ 85 V比例不同:15 - 90:10。流体包裹体在石英太小调查(< 5μm,被缺乏透明度的石英),但似乎两阶段 。
表4和数字10(一)-10(c)总结microthermometric和包裹体盐度数据计算代表次生流体包裹体组合(FIA)在cal2 cal1和初级和二级组合。总共120流体包裹体被测量。在一些国际汽联,只能获得部分microthermometric数据由于难以准确地观察冰融化或最后的同质化。显示最后的冰融化(主要流体包裹体 ; 从两个网站)-7.2°C和-16.8°C之间,对应于散装盐度10.7和20.1 wt %氯化钠之间等价的。主要夹杂物的平均体积盐度为15.0 wt %氯化钠情商。总均化( )主要夹杂物发生的蒸汽泡沫消失( ),在153°C和293°C ( ; )。二次“S”型流体包裹体显示通常在最后的冰融化(更广泛 )0°C到-16.9°C,对应于散装盐度从0到19.8 wt %氯化钠等价的。然而,盐碱地二级夹杂物很少,和二次夹杂物的平均盐度低得多(3.7 wt %氯化钠情商。; )。的范围为二次夹杂物主要夹杂物,类似112°C到308°C ( ; )。总的来说,在盐度或T没有明显的差异h之间数据二次夹杂物在cal1或cal2。这一点,结合完全缺乏非常高含盐度的二次夹杂物附近cal1 (cal2作为主要是典型的夹杂物),表明在cal1二次夹杂物和cal2包含相同的液体。图10(一)( 主,68二级)没有关系盐度数据,但是说明了一个连续的包含盐度主要夹杂物与持续高矿化度,通过一系列次生包裹体盐度接近和包括~纯水。intra-FIA变异性在包裹体盐度相对较少,只有少量的FIA显示异常高或低盐度包裹体(图10(b));鉴于inter-FIA盐度范围内观察到次要的夹杂物,不规则地高或低盐度夹杂物在单一的组合可能反映了不正确的赋值为给定FIA一些群体内部的夹杂物。盐度数据相比,数据(图10(c))显示持续intra-FIA可变性大,到~ 150°c的变化单一国际汽联。指出拉伸的夹杂物在加热实验的影响可以忽略 ;重复加热实验单包体显示不超过增加~ 1°C即使持有以上1小时前重复测量。偏光显微温度学之前审查夹杂物排除执行任何夹杂物显示明显收缩的证据。然而,在没有任何可检测的视觉证据post-entrapment修改,包含泄漏和收缩的影响仍然是可能的范围在一些国际汽联。变化必须反映post-entrapment泄漏或收缩(不能被探测到的光)或实际捕获条件(T和P)的变化。
晶石的白色方解石包含盐碱地主要包含组合与个别包含盐度范围从10.8到20 wt %氯化钠和值153°C到263°C。次要包含组显示更多的盐度变化从15.6 wt %至~ 0 wt %氯化钠情商(在测量不确定度±0.2°C,相当于盐度< 0.2 wt %氯化钠的不确定性情商)和值112°C到251°C。重要的是,过渡到低盐度从主要到次要夹杂物表明整体稀释随着时间的推移,尽管在盐度波动次要包含圈套出现大(即。,图10(c)、二次夹杂物在cal1和cal2)。
5.2.3。稳定同位素
在碳酸盐岩氧、碳同位素值代cal1(表5,图11)从+ 1.4‰到+ 3.5‰(δ18OVSMOW)-31.2‰和-22.5‰(δ13CVPDB),分别。这些数据是类似cal2 ( + 3.2‰, -23.8‰)。晶簇状的石英与cal2同时代的人 。相比,现代(主动)碳酸泉同位素比值显著升高( 和 )。春天的同位素组成现代碳酸盐是接近的成分范围post-mineralization孔隙和裂隙充填方解石在加拿大北极(图测试存款11;(74年,75年])。对O同位素, °C(意思是一年一度的春季放电T),我们计算的值 (“B”行图11)的水溶液与碳酸盐平衡,略高于高纬度地区的大气水的成分(即。融水)研究区域(-26‰;OIPC3.1计算器,犹他大学;行“B”图11)。在一个温度范围从150到300°C(基于基本的流体包裹体 )使用大气水的组成 (微不足道的变化在研究区域纬度开始在Eocene-Miocene paleosprings WGVA被假定是活跃),计算的值δ18OVSMOW碳酸盐和石英将沉淀的水从-22‰- -14‰和-19.5‰到-11‰,分别(字段“C”和“D”图11)。注意,这些范围代表以来的最大值值最小的流体包裹体(主机矿物沉淀)最小夹流体包裹体温度。重要的是,这些值至少~ 6‰低于测量矿物成分。估计δ18OVSMOW与cal2流体处于平衡状态的值低于cal1(表5)假设cal1沉淀在一个类似的或更高cal2。与流体包裹体盐度数据一致,这些结果表明,热液矿物没有从加热大气水而是沉淀混合物大气水和盐水流体相,更大比例的大气水混合时降水carbonate-quartz末填满。因此,虽然现代温泉显示大气水的优势,从大气水的混合物形成的paleosprings basinal-type盐水,从占主导地位的盐水与波动主要大气水的影响随着时间的推移。这种转变是一致的流体包裹体数据,显示降低盐度从主要到次要的夹杂物,接近~纯水在许多包含组合。
的强烈耗尽性质WGVA静脉碳酸盐的碳同位素(δ13CVPDBcal1范围从-22.5‰,-31.2‰,而在cal2范围从-8.4‰- -23.8‰)可能反映了溶解碳酸盐源与氧化或热降解的有机物。转向更高δ13CVPDB值从cal1 cal2观察,一致的从高到低变化值计算δ18OVSMOW进步的结合产生的流体,稀释大气水和/或减少平衡 。
的值δ34年代VCDT在黄铁矿(白铁矿)在静脉利润率WGVA的变量(-2.7 + 16.4‰)的最高价值接近Carboniferous-age蒸发盐底辟硫酸(76年]。范围广泛的δ34年代VCDT,加上黄铁矿微球粒的再结晶织构证据,并可能热与热液系统的成分波动时间表明,S同位素分类学WGVA反映保存低温微生物硫酸盐还原和更高的温度减少硫酸盐有机化合物(出口的。在测试系统;(77年])。
6。讨论
6.1。另一种模式的理由
安徒生的地表模型等。7),从冰川湖泊和近地表设想充电循环通过蒸发岩和冻土(见部分4),与数据是合理的,但年轻的热历史被thermochronology建议PSS现象可能会更深入,内部能量连接。磷灰石裂变径迹法年龄测定(图4)不限制年龄,但地质岩石冷却时最后一次低于ca。100°C(对应深度3到4公里在正常地热梯度)和允许模型兼容的时间——温度历史(例如,78年])。地区,岩石现在暴露在地表温度冷却到低于100°C在提升和发掘由于山Axel Heiberg岛上的兴起和埃尔斯米尔岛(数字4(一)和4 (b)ca之间)。62年,33岁的马(下第三系;(79年])构造引起的碰撞与格陵兰岛(例如,5,80年])。相比之下,探险队峡湾地区岩石的Axel Heiberg岛(图4 (c))冷却10到20我之后9,81年]。
两个样品明显异常(图4(一)):(1)sf - 66样本,收集表面的白垩纪时代的辉长岩狼入侵(图2颜色峰底辟和白色冰川之间),(2)SF-59样本,收集到大量的辉长岩侵入峰底辟(图中的颜色2)。他们的磷灰石裂变径迹年龄更年轻比大多数地区样本,和他们的意思是轨道长度最短测量表面岩石在这个区域(图4(一);表1)。这些特征表明,相对于其他岩石,他们仍在地壳较长时间在较高温度。数据4 (b)和4 (c)描述的结果蒙特卡罗逆热历史模型两个代表性样本,包括从狼入侵(sf - 66)和另一个(SF-28)峰会的玛格丽特公主,ca。东北60公里(79.7°N;88.5°W;2467年m.a.s.l)。内部一致的冷却模型使用AFTINV退火模型(48,82年,83年]。该模型在图4 (c)兼容的解释岩石表面在该地区的狼入侵(样本sf - 66,图2)可以保持温度的ca。75°C到中新世马(ca。15)和冷却。可接受的模型解决方案包括加热温度升高时短时间也可能是兼容的数据(图4 (c))。
6.2。比较的PSS和WGVA
活跃的PSS探险峡湾和高温静脉WGVA有许多地质相似性表明一个亲属关系,呼吁修改之前的解释,PSS只是最近冰缘现象(例如,7,50])。
6.2.1。位置
PSS在邻近(边际)anhydrite-gypsum底辟构造、区域特征的断裂和角砾岩化作用。他们正在接近海平面,或者当地的河流。WGVA并不太近(~ 1 - 3公里)映射(图蒸发盐底辟构造2),但是角砾岩石蒸发主机暴露和大断裂带附近,这可能是植根于底辟构造深度所显示地质横截面由杰克逊和哈里森(84年),使其有可能一部分假设蒸发岩盐树冠结构存在于地下。
6.2.2。大小
暴露的管道系统(图3)可比面积大小:PSS在色彩峰底辟和石膏山底辟250×200 m和400×50 m,分别,但他们很可能是延长下面远征峡湾和探险河谷。WGVA已经曝光300×50多万还扩展了冰川下。其可见深度100米以上;一个未知的体积已经侵蚀了。
6.2.3。结构和材质
WGVA由主要是垂直的管道系统、脉管状导管径向排列的聚合物;然而,WGVA和PSS在底辟展览条带颜色峰值,循环薄片在PSS和毫米毫米尺度WGVA厘米尺度。crustified WGVA静脉,常对称,针状或纤维状晶体生长垂直于边缘,和一些有大量晶石的(明确的)晶体的中心。的旋回性暗示的动作重复脉冲方式,液体,这是可能的原因PSS矿物沉淀层压织物的颜色底辟巅峰。硫化物发生在WGVA内部裂隙的岩石和主机的葡萄状聚集在分米前开放空间规模。
6.2.4。矿物学
两个系统是矿物学的相似。主要矿物的PSS色彩峰底辟和WGVA碳酸钙方解石的形式;层压织物的颜色峰底辟含有混合的碳酸盐和微晶质薄层与有机物质(55)和金属充实铁、锰、锌、铜、镍。除了方解石(CaCO的优势3),其他阶段确定了PSS的岩盐(氯化钠),ikaite (CaCO3h·62O)、石膏(卡索4h·22O)、无水芒硝(Na2所以4)、芒硝(Na2所以4h·102O)和元素硫(S°),形成与春天放电(55- - - - - -57]。的方解石WGVA再结晶的迹象从矿产习惯(斜方晶系的叶片和pseudo-hexagonal棱镜产生的孪生);因此,它可能最初是霰石结晶。然而,假象绢收益率方解石拉曼光谱。硫酸盐也存在无水石膏(卡索4)、石膏和重晶石(贝索4),但在宿主体内角砾岩,而不是静脉。铁和Mg-rich镁铁质火成岩主机的岩石WGVA包含绿帘石和绿泥石岩浆硅酸盐蚀变,和大量的铁硫化物(黄铁矿和白铁矿)发生在或附近的镁铁质岩石,建议他们提供了铁。然而,“斑马”带状碳酸盐富含有机物含有硫化物的形式微球粒和葡萄状聚合物。硫化物(黄铁矿)微晶聚合物微球团也观察到类似的带状矿物沉淀中PSS在颜色底辟(图峰值5);硫化氢在排放海域的存在表明微生物硫酸盐还原,由微晶质沉积物的硫同位素数据证实了(见下文)。黄铜矿、闪锌矿、方铅矿、磁黄铁矿和毒砂迄今观察到只有在WGVA特别是镁铁质火成岩的距离。
6.2.5。液体化学
直接比较的岩石的化学PSS和WGVA抽样和方法利用是不可能的,因为是不同的。然而,前内的液体可以包含液体相比后者。PSS的卤水的盐度是双峰,一些收益率相对较低盐度流体8至9%等含盐量过高16 - 17%的液体;同样,有证据表明两种不同类型的流体的流体包裹体在WGVA, 1.5%和16%氯化钠等价的。WGVA包含数据表明随着时间的推移逐步稀释从~ 20 wt %氯化钠盐水包到~纯(陨石)水的证据在盐度变化大进步捕获的二次夹杂物。相比,现代温泉的PSS从位置位置显示盐度变化从4.7 ~ 18.9 wt %氯化钠等效(57支持两个系统之间的亲属关系。在这两个系统,氯是最丰富的卤素,Ca和Na是最丰富的碱金属,反映了空间与蒸发岩,也体现了硫酸的存在。更内部一致的工作需要做确认的比较。
6.2.6。金属
铁是主要的金属硫化物在两个系统,与硫化35到100 ppm(大概铁硫化物)的PSS沉淀(57),尽管浮出水面卤水不富含铁(2 ppm;(60,63年])。硫化WGVA,内容是非常变量,从追溯至100%。重矿物地球化学分析的集中含有32%的铁、0.2%的锰、和少量的Ag) (0.2 ppm)、铜(9 ppm)、Pb (3 ppm)、锌(ppm) 13日,英国航空公司(430 ppm)。这些值与3岩石样本中检测到大量的铁帽的辉绿岩毗邻PSS颜色底辟峰值。
6.2.7。稳定同位素
氧同位素:δ18OVSMOWPSS的价值高盐度流体+ 10‰,因此居多的高纬度大气水但很小non-meteoric(盐水)组件。重新计算水的成分,将与常年泉碳酸盐平衡~ 6°C(图11、表5)给出了一个δ18OVSMOW值为-22.1‰(类似于-26‰的现代研究区域大气水;限制使用lat-long-elevation数据使用OIPC3.1计算器,犹他大学)表明一个更大的大气水的贡献比在目前现有的弹簧碳酸盐循环流体。的δ18OVSMOW值在布朗(cal1)和后(cal2)碳酸盐WGVA范围从-0.3‰+ 3.5‰,最低捕获,基于流体包裹体温度(~ 150 - 300°C),限制最低δ18OVSMOW值同时代的-0.2‰和-8.7‰之间的流体。这个范围内的流体δ18OVSMOW解释通过混合高纬度大气水和加热盐水地层水或盆地卤水。
硫同位素:(δ34年代VCDT)在PSS色彩峰底辟+ 19.2‰(硫化分开叠层carbonate-organic物质存款)与微生物硫酸盐还原相一致。WGVA,范围从-2.7‰+ 16.4‰,拥有更模棱两可的起源,但可能保持低温微生物硫酸盐还原或高温还原硫酸盐的有机物。硫同位素分类学由表面风化,有些可能已经发生了改变,还需要更多的研究来确认值的范围从WGVA硫化物不修改。
碳同位素:δ13CVPDB在碳酸PSS-laminated颜色底辟峰值为-10‰,表明有机碳组成部分反映在测量同位素组成。的δ13CVPDB值在碳酸盐WGVA -20.6到-31.2‰,兼容在深度降解石油的起源。具体来说,高度负面的δ13CVPDB值与热液碳酸盐的早期cal1符合采购从液体氧化有机物。增加δ13CVPDB随着时间的推移方法相同的值作为PSS碳酸盐和靠近post-ore碳酸盐充填孔隙空间的创作领域主机的岩石主要测试存款在加拿大的北极74年,75年]。
6.2.8。温度
如上所示,PSS的温度在色彩峰底辟而不变~ 6°C (55]。WGVA表明流体的流体包裹体温度从100°C到300°C(数字10(一)和10(b))。更高的温度是兼容的绿帘石毗邻静脉,要求温度~ 200°C到350°C到结晶从热液流体85年,86年]。目前尚不清楚在液体深度PSS的温暖的温度和平衡与周围冻土的温度导致ca。6°C所显示安徒生et al。7]或如果他们目前流通更大的深度,因为他们必须做过去占流体包裹体数据。包含数据不描绘任何相关性在盐度和盐度大范围连续观察到。这可以从两个方面解释:(a)维护T(即流体。,between approximately 150°C and 250°C) during progressive dilution (unlikely because it would require the low-salinity fluid to be heated before mixing) or (b) a cooling trend from early high salinity to low salinity, if P decreased from quasi-lithostatic to hydrostatic conditions (i.e., if we correctP);系统的发掘可能促成了这种转变。(第二个解释同意稳定同位素数据显示越来越多的大气水可能需要一个更加开放的系统允许入侵和混合)。
6.3。草莓状黄铁矿
草莓状黄铁矿一直在观察WGVA(数据9(f)和9(g)), Fe-sulfide microlite-like成分微球粒的观察到微晶层带状碳酸盐在PSS颜色底辟(图峰值5)。草莓状黄铁矿的起源以来一直讨论第一次描述了从矿石在沉积岩Schneiderhohn [87年)谁将他们描述为“矿化细菌”,尽管随后的研究表明,他们可以在纯无机系统形式。然而,实验工作表明他们通常形成于温度低于100°C的环境中细菌存在。威尔逊et al。88年主张细菌生长的微球团内液体石油在几公里深处,基于结构和硫同位素证据,和林最近et al。89年]表明,微球团可以快速增长,厌氧甲烷氧化微生物硫酸盐还原加上。微球粒的球形骨料被归因于胶体现象,或分钟液泡的替代,但它们的形成已经证明非常困难在缺乏有机质(90年]。有机物的存在增强了黄铁矿的化学形成结合金属和生物产生硫化氢(90年]。威尔金,巴恩斯91年]解释微球粒在连续四个阶段的发展:(1)成核和生长的最初一硫化铁微晶核,(2)微晶核greigite(铁的反应3年代4)或四方硫铁矿(Fe9年代8),(3)聚合均匀大小的greigite微晶核,即。,framboid growth, and (4) replacement of greigite framboids by pyrite or marcasite. Some of the microcrystalline Fe-sulfide textures observed in the PSS at Colour Peak Diapir (Figure5 (k)硫化)说明这进化。Vietti et al。92年)发现微球粒变得容易sulfidic微生物生物膜内细菌降解的有机物。如果有铁的继续涌入,原来球状聚合的微晶逐步再结晶成整形的(立方或八面体)晶体;再结晶是阻止如果微球粒孤立新的输入菲,作为生物膜内,石油、或一个封闭矿物(93年,94年]。黄铁矿微球粒沉积盆地中形成灾难性dysoxic事件(95年)和甲烷渗漏与石膏,生物活动是可能的(89年]。尽管争议,一些作者相信黄铁矿微球粒与细菌的活动(例如,96年,97年])。低级变质作用和fluid-rich成岩作用会导致微球团再结晶和聚合形成草莓状核和全形的边缘98年]。加热150°C以上使白铁矿还原为黄铁矿(49,99年,One hundred.]。
黄铁矿与微晶的存在类似微球粒的PSS在颜色峰值减少底辟可能是缺氧的迹象在流动的碳氢化合物(甲烷)和/或微生物的活动,从而解释初步硫同位素签名。WGVA草莓状黄铁矿的存在是暗示与碳氢化合物的微生物活动的深度也当白铁矿也是铁硫化物的稳定阶段,可能在温度低于100°C。的证据再结晶微球粒和白铁矿黄铁矿表示后续加热的降级。
6.4。“斑马”纹理
“斑马”变形静脉WGVA(数字7 (e)- - - - - -7 (g))是由“开放空间填充”也有类似的矿物学和质地接近垂直的静脉,在辉绿岩和角砾沉积岩。术语“斑马”结构已应用于阵列的近似平行的静脉在贱金属矿床或白云石化碳酸盐质量,哪里有光明与黑暗带提醒斑马的外套。他们对一个中央有左右对称硫化矿物乐队(C)的重复和/或煤矸石矿物学在以下形式:a B C B,, a, B, C代表不同的矿物阶段或不同的一代又一代的单个矿物相(出口的。(101年- - - - - -103年])。最初,沉积和成岩证据导致早期作者描述他们立即形成湿地为“成岩结晶韵律层以下。“然而,early-diagenetic解释已经拒绝了一般模型,描述各种类型的斑马静脉以来在不同的地质环境。例如,在北端的Pb-Zn-Ag矿床位于西北巴芬岛(右下角图1)、斑马静脉数组非常类似WGVA被解释由脉冲盆地流体,晚于岩化主机沉积物的温度超过200°C (104年,105年]。最近工人(如[106年])解释斑马静脉在密西西比河谷型贱金属矿床在安第斯山脉形成了单腔深地下环境中网络由外延开发压裂充填等subhorizontal张力骨折形成在抽插。在这种情况下,最有效的机制来生成近似平行的张力骨折是流体超压和情景水力压裂(例如,107年- - - - - -109年]),重复周期的水力压裂和愈合机制负责联合静脉称为“crack-seal”静脉(例如,110年])。情景的生成与蒸发岩盆地沉积盆地超压流体的脱水是一种常见的现象,特别是增强压缩构造(111年- - - - - -113年),但也由于快速压实114年)和环境的盐丘帽岩石(115年]。最后,沃伦(69年]讨论了高压流体的共同发展在盐环境的树冠类似于一个基本考察海湾所定义的杰克逊和哈里森(6]。另一种假说的形成斑马纹理与他们的结晶在成岩作用或矿物替代(例如,102年,116年),但我们认为这些解释并不适用于WGVA。
类似的“斑马”PSS的纹理颜色底辟(图峰值5 (b))在毫米范围内形成了一个不同的过程,因为他们显然是在水面附近形成的连续脉冲驱逐液体。很可能在深度PSS(和类似的WGVA)管道内衬同样带状crustified矿物涂料。钻井需要更好地理解他们的本性。
6.5。PSS深循环模型
PSS和WGVA之间的相似之处,两个系统都有一些遗传亲缘关系。波拉德et al。3)认为它不太可能迅速或地表水PSS的卤水的来源,然而安徒生的假设的模型等。7,50,66年)(图12(一个))设想相对地表水分循环,从宇宙的充电和幻影湖泊,位于东部旁边的汤普森冰川,~ 397 m以上的出口泉(右上角的图2)。安徒生et al。7)认为(图12(一个)),深层地下盐层充当“水库和管道”的水。季节性的,湖水流失部分(1 - 2%)和水将流通PSS通过错误,如映射的区域(图2)。水将流表面以下的深度600 - 700通过蒸发盐层,回到通过刺穿的表面结构与弹簧。地表以下,水就会实现地热温度(他们认为地温梯度37.3°C /公里(后54])。当他们向上流动,可将失去热量周围的冻土。
(一)
(b)
(c)
安徒生et al。7,50,66年)模式是有问题的。首先,蒸发岩(盐,无水石膏和石膏)近地表是自然界中最不透水岩石。权力等。117年和霍尔特和权力118年)认为,几乎不可能大气水渗透蒸发岩石;在类似条件下的盐(岩盐),水需要3到3000万年提前1 m,在无水石膏300000年(119年]。即使在活跃在半荒漠伊朗盐温泉周围盐底辟构造,Zarei和Raeisi120年)假设表面充电无法穿透超过10米。另一个问题是,如果岩盐,很难保持渗透率,因为孔隙度成为阻挡121年]。外围压裂会导致集中流体(例如,69年]),但地质图和横截面(图2;(6,27)表明,之间没有可能浅连续体的蒸发岩Astro湖和色彩峰底辟,~ 20公里的距离。更有可能蒸发岩作为不受障碍,任何循环将外围和集中。地表水流模型不太可能考虑PSS的独立性盐水宽温度和气流之间的温度变化在这个纬度冬季和夏季。Evaporite-focussed流体泄漏被敏锐的(假设122年)来解释热流异常高于盐底辟构造离岸新斯科舍省。尽管盐导热多次更有效地比其他沉积物,敏锐的(122年]认为传导本身无法解释的异常,需要和对流热量逃离温暖的液体;为模型,她认为含水层温度为150°C,因此绝对不考虑地表海水。埃文斯et al。123年)解释机制负责平流附近的液体盐穹顶,和沃伦69年]讨论了流热卤水蒸发岩底辟地区盐的树冠外围已开发。探险海湾地区的证据是兼容模型PSS液体向上迁移从相当大的深度以下以前开发的管道系统边际蒸发岩的身体(图12 (c)),通过静脉数组那些WGVA或角砾岩化作用等典型的流离失所的边缘移置盐质量(69年]。碳氢化合物的参与反应导致降水的矿物质包括碳酸盐、硫化物在上述系统中进一步表明与石油渗漏,很难把表面充电,特别是在极地地区厚冻土。液态和气态的碳氢化合物存在于流体包裹体(Zentilli未发表的数据)颜色底辟(图峰值1),以及深井钻盐核背斜说明足够的烃源岩的存在(21]。
的磷灰石裂变径迹数据表明,现在的岩石表面的Axel Heiberg岛以外的面积WGVA在ca的高温。在始新世(图100°C4 (b)和[8])。基于工业热数据(156深井)和煤化作用的梯度,在早第三纪的这个地区的地温梯度估计已经28±9可/ m (124年),转化为2.7到5.3公里(avge。3.6公里)的侵蚀。因为在PSS的面积和WGVA热状况异常是由于流体平流,一定是有问题的paleo-geothermal梯度。然而,磷灰石英尺模型兼容目前岩石表面的温度在ca。75°C(有大量不确定性,图4 (c)),直到第三纪中新世,可以估计0.5 - 2公里的发掘,直到静脉之间被冰川侵蚀暴露。WGVA位于底部附近基岩的白色冰川谷;因此,矿化带的可能被侵蚀。它是有问题的评估多少pre-glacial侵蚀发生在探险峡湾地区。当山Axel Heiberg岛在始新世,气候温暖而潮湿,导致森林的形成(例如,10]),不太可能大冰川占领该地区通过中新世,所以随之而来的可能是由于流水下切侵蚀陡坡和发掘相关的滑坡(约翰·乔斯个人通信)。中新世到上新世末似乎是净沉积在加拿大的北极地区,导致既存的填满山谷或发现,和广泛的沉积表面直到2.7 Ma (125年- - - - - -127年]。这些表面随后切入,也许最初的流,但更重要的是通过warm-based出口冰川(128年)和独立的山谷冰川系统。冰川侵蚀河谷和出口通过疏松的沉积物可能是快速、甚至基岩切入了超过80 /最高产量研究[129年)形成峡湾。然而,在cold-based高原冰川占据许多峰会在加拿大北极,冰川下的侵蚀可以忽略不计,cold-based冰川下的青苔的生存超过5 ka (130年,131年]。
流体包裹体显示静脉中的碳酸盐和硫化矿物结晶从多个脉冲的热流体温度在100°C和300°C,和强大的波动压力可以确定。静脉和斑马纹理形成的开放空间,在几公里的深度只能在地面压力+礼物如果液体的张力的强度岩石(107年]。WGVA发达的环境是发展的移置蒸发岩之一,与大型盐树冠深度(6]。该地区在早第三纪经历了强烈压缩Eurekan造山运动(图12 (b))。WGVA就像斑马的斑马纹理描述纹理在挤压构造环境与开发的抽插在流体超压区(例如,106年])。主机WGVA的岩石断裂的镁铁质火成岩岩石物理与角砾岩和砾岩混杂在一起,有一些相似之处与“秋葵”在与群众流离失所的移置盐在各盆地丰富的蒸发岩在阿曼,墨西哥湾,海外安哥拉、巴西;这些角砾岩石典型强超压钻井(交叉时69年]。
虽然超压可能会在原地和演进的移置层的盐通过简单的压实(132年,133年),在某些情况下它会导致金属矿床的生成(114年];挤压构造可以加强他们(奥利弗,1986;(112年])。Eurekan造山运动(下第三系)碰撞所产生的斯维德鲁普盆地格陵兰和加拿大北极群岛(134年),导致高山(图的形成1由叠加)。大多数推力的缺点是根植于盐和一个特定的案例是省wall-and-basin折叠结构的形成是远征峡湾,缩短Eurekan造山运动期间造成的。
我们建议(图12 (b))Eurekan造山运动期间,超压的转移盐林冠下生成杰克逊和哈里森(6,连续脉冲的热流体被驱逐,发达,通过水力压裂,静脉和近似平行的斑马的岩石WGVA在当地紧张的(扩展)环境。这是一个超压的特征在这个环境中达到一个点有效压力超过岩石的地面压力和张力的力量(107年),骨折(“水力压裂”地震)。一旦创建了足够的体积(膨胀)容纳液体或让它逃脱,流体压力下降。然而,局部压降影响不大的一阶原因构造压缩,因此,压力积聚,直到一个新的“水力压裂”事件发生。突然压降,加上减少流体盐度和温度产生的盐水和大气水的混合,是一种最优机制,能够减少水有限公司2溶解度(135年,136年]。这些过程将沉淀碳酸钙的墙壁上最近创建的蛀牙和骨折之后通过石英沉淀形成腔填满纹理(碳酸盐)观察到的静脉。然而,流体包裹体观察不支持沸腾/ CO2分离过程,发生在静脉。因此,虽然压力波动足以引起裂缝的形成是强制性的,这些压力波动不够充分导致沸腾/分离。对静脉流体混合和冷却可能重要矿物沉淀。
流体超压区开除了包含少量的铜、锌、铅,这是典型的在密西西比河谷型(测试)存款与盐底辟构造有关115年,137年]。降水的硫化物硫的存在需要硫酸溶解蒸发岩,和一些机制来减少生成硫化氢。一个理想的氧化还原反应是有机物的氧化是居民在多孔沉积岩石油(石油和天然气)和随之而来的减少硫酸溶解。减少微生物可能是一个因素,可能是。贱金属硫化物通常在静脉边际较大的碳酸盐脉,通常在镁铁质火成岩。pyrite-marcasite的存在似乎与镁铁质火成岩的存在丰富的铁新鲜时(磁)。因此,它是可能的,一些贱金属从蚀变辉绿岩中提取,磁铁矿氧化伴随着减少硫酸盐。流体区域比例驱逐现象,如果它导致WGVA的形成,很可能形成其他类似矿化网站,而这种可能性似乎证实了附近许多底辟构造带的存在Axel Heiberg岛(例如,138年])。
WGVA之间的亲属关系和现代PSS进一步支持的流体包裹体数据,这表明随着时间的推移逐步稀释从~ 20 wt %氯化钠盐水~纯水,传播的数据在这个范围内。因此,我们建议PSS是利用管道系统建立在WGVA的形成(图12 (c))。
7所示。结论
(1)碳酸盐脉数组用金属硫化物公认的西部边界的白色冰川(WGVA)解释的残余热液系统发达Eurekan造山运动期间。水力压裂岩石和地层超压流体导致角砾岩化作用的扩展区外围的碳酸盐脉移置蒸发岩质量;角砾岩化作用的岩石可能较早开发,在盐的树冠和底辟构造位移(见部分5.2)。流程设想类似导致贱金属矿床的成因知道密西西比河谷型(测试)存款。(2)最初,WGVA是由热流体最低温度为150°C到300°C和高盐度,连续脉冲与野生有关水力压裂压力变化,后来被稀释液体温度较低的入侵。侵位的深度可以估计至少0.5公里。(3)热流体的普遍的平流探险峡湾地区检测到解释这一反常现象的磷灰石裂变径迹thermochronology现在表明,岩石表面冷却在中新世100°C以下,ca。20我比类似的岩石地区晚Heiberg岛阿克塞尔和埃尔斯米尔岛。热液活动发起的始新世与冷却器的参与持续了很长一段时间,更稀的液体,扩展到这一天。(4)常年Axel Heiberg岛上的泉水(PSS)排放水域在恒定温度不考虑空气温度在冻土面积与ca。600不是地表,冰缘现象如前所解释,而是深相关管道系统建立的超压流体逐出可塑性取代不透水下盐结构构造过程中,压缩变形和推力断层作用下第三系Eurekan造山运动。(5)微生物活动的历史和碳氢化合物的参与支持WGVA矿物学和稳定同位素数据。如果今年春天活动已持续10我建议,它可以允许孤立的微生物的进化自卤水充分冷却他们的生存。未来的工作,最好是由深钻WGVA和PSS,将决定这些微生物的存在和多样性的深层地下环境。
数据可用性
论文中讨论的所有数据在表4。任何其他数据请求。
的利益冲突
作者宣称没有利益冲突。
确认
作者承认支持加拿大自然科学和工程研究理事会(NSERC)赠款m . Zentilli j .汉利和w·波拉德,c . Omelon NSERC PDF。额外的对学生研究的资助是由印度和北部事务部提供科学培训计划和麦吉尔大学北部中心的气候和全球变化。现场工作支持的是麦吉尔北极研究站(火星)(c / o韦恩·波拉德,没有他们的支持和鼓励这研究是不可能的),加拿大太空署(c / o戈登Osisnki),加拿大地质调查局,北极大陆架计划(c / o Marie-Claude威廉姆森,2003年市委书记)。我们感谢Marie-Claude威廉姆森,第一作者第一次访问常年温泉时,本文的主题。感谢亚历山大(沙)谷物磷灰石裂变径迹数据和时间——温度造型,Yawooz Kettanah对流体包裹体显微温度学从一个样本,戴尔·t·安徒生刺激讨论和现场照片;约翰·高斯的建议研究新生代侵蚀地区,教育我们关于冰川劳拉·汤姆森,兰多夫Corney起草。我们也感谢托德·辛普森和蒂姆Goldhawk西方纳米加工设备的专业技术。本研究使用资源的先进光子源,美国能源部(DOE)办公室用户设备能源部科学办公室运营的阿贡国家实验室号合同下。DE-AC02-06CH11357。数据收集在x射线科学部先进光子源,阿贡国家实验室; we thank the Sector 20 beamline staff for their support of this research.