3国家重点基础研究发展规划项目-冲绳海槽αδε热液区海

3国家重点基础研究发展规划项目号和国家自然科学基金资助项目号∀曾志刚男出生于年月博士∞2收稿日期22收修改稿日期22冲绳海槽ϑαδε热液区海底块状硫化物的Οσ同位素组成3曾志刚翟世奎杜安道中国科学院海洋研究所青岛中国海洋大学青岛中国地质科学院北京提要用碱熔法新测得热液区件海底块状硫化物样品的锇含量及其同位素组成比值在1)1之间均值为1高于地幔端员而低于海洋沉积物和海水端员表明该区块状硫化物中锇是深部来源锇与海水和或沉积物混合的产物∀结合该区块状硫化物样品的∞∞!硫和铅同位素组成特征进一步揭示出海水!长英质火山岩!沉积物和深部地幔源是形成区块状硫化物的物源∀关键词锇同位素海底块状硫化物热液区冲绳海槽中图分类号°1世纪年代以来由于分析测试技术的提高海底热液硫化物中痕量元素含量和同位素组成的精确测定成为现实同时由于海水1!亏损地幔橄榄岩1!深海沉积物1!陆源沉积物与洋壳1等端员的同位素组成明显不同≥εταλ2εταλ使得应用同位素体系示踪海底热液活动成为可能√εταλ∏2εταλ∀有关现代海底热液硫化物同位素方面的研究仅仅只有近年的历史工作积累和成果相对较少而该方面的研究对于解决海底热液成矿的物质来源问题有着重要的意义属现代海底热液活动研究的热点之一∀本文中研究的冲绳海槽热液区是现代海底热液活动区的典型代表之一从发现到现在也只不过多年的时间海底热液循环的规模!热液2岩石和或沉积物的相互作用以及热液成矿的机制等许多问题尚待研究解决∀作者已对该区的海底热液硫化物分别进行了∞∞!硫和铅同位素等方面的研究曾志刚等!对海底热液硫化物的元素!同位素组成特征和热液成矿的物质来源问题有了一定的认识∀尽管如此有关该区热液成矿的物质来源及其演化仍是存有争议的问题加之区海底热液硫化物的同位素研究尚属空白国内外未见这方面的报道∀因此本文中报道了区海底块状第卷第期海洋与湖沼∂11年月≤∞∞×≥≤∏硫化物的同位素组成测试结果结合该区热液硫化物的∞∞!硫和铅同位素等方面的研究探讨了热液区块状硫化物的同位素组成特征和热液成矿的物质来源问题∀1样品与分析方法个海底块状硫化物样品均采自冲绳海槽中部≤∏的热液活动区∀该区位于西北太平洋琉球∏∏沟弧体系的西北侧在一个弯曲的陆内弧后扩张盆地正经受着菲律宾板块向欧亚大陆俯冲的强烈影响∀其中热液活动区分布于海槽中部地堑中伊是名海洼的东北坡βχβ1χ∞长约宽约构成北东2南西向延伸的带状区域面积为≅左右∀伊是名海洼中主要分布有长英质火山岩!未固结的沉积物和热液沉积物εταλ∀本次研究的样品呈灰黑色孔隙发育主要由闪锌矿!黄铜矿!方铅矿和黄铁矿组成∀样品的含量和同位素比值测定在中国地质科学院同位素研究开放实验室完成∀分析方法简述如下用玛瑙研钵研磨块状硫化物全矿石样品采用碱熔法分解块状硫化物样品称取约1)的目粉末样品加入适量及在马福炉内于ε左右熔融稍冷后用热水提取熔块∀体积的溶液加入丙酮萃取将有机相加热至干加入溶解经阳离子交换柱除去然后进行阴离子交换处理∀体积的溶液中加入≤氧化剂和≥酸化于ε蒸馏用吸收然后用从美国新购进的×尖底小瓶微蒸馏∀用×2固体质谱仪负离子源系统测量含量和同位素组成全流程空白1ΥΥ1结果列于表∀表1ϑαδε热液区海底块状硫化物的铼!锇含量与锇同位素组成×1∏∏∏√∏样品号矿物组成≅≅2≥°1?11?11?11?12≥°≤1?11?11?11?12≥°≤1?11?11?11?12≥°≤1?11?11?11?12≥°≤1?11?11?11?12≥°≤1?11?11?11?12≥°≤)1?11?11?1注≥为闪锌矿°为黄铁矿为方铅矿≤为黄铜矿)未检测2讨论冲绳海槽热液活动区海底块状硫化物的比值在1)1之间均值为1低于北大西洋和中太平洋现代海水1≥εταλ!ƒ2结壳1)1∏εταλ!北太平洋深海粘土和锰结核的草酸淋滤物1)1∞εταλ!富有机质海洋沉积物1)1√εταλ以及陆壳)海洋与湖沼卷图区海底块状硫化物!现代海水!深海粘土和锰结核!ƒ海底热液流体以及洋中脊玄武岩和深海橄榄岩中比值的分布ω现代海水≥εταλ,≅海洋沉积物曾志刚等粘土和锰结核∞εταλ,σ块状硫化物本文τƒ热液流体≥εταλ,)洋中脊玄武岩2εταλ,π深海橄榄岩2εταλ,ƒ1√∏22∏∏2ƒ22ω≥εταλ≅2εταλ≤∏∞εταλσ√∏τ≥∏ƒ≥εταλ)22εταλπ⁄22εταλ∞εταλ的比值但明显高于深海橄榄岩1)12εταλ!ƒ∏ƒ∏海底热液流体1)1≥2εταλ!洋中脊玄武岩1)12εταλ以及玻璃1)1≥εταλ的比值图∀这意味着用深部来源锇与海水来源锇混合的模式也许可以解释区海底块状硫化物的锇同位素组成特征∀同时由于陆源沉积物端员!陆壳组分和俯冲洋壳物质端员包括上覆的深海沉积物的比值分别为)1和1∞εταλ均高于该区的块状硫化物无法排除四者对该区热液活动可能产生的影响∀因此区海底块状硫化物中的锇也可能是深部来源与沉积物!陆壳组分和俯冲洋壳物质来源混合作用的结果∀遗憾的是目前作者尚不知道与该区海底热液活动密切相关的物质端员)))冲绳海槽长英质火山岩!海洋沉积物和陆壳的同位素组成也无法对热液区块状硫化物中各物质端员贡献的比例作出评估∀热液区中海底块状硫化物的含量在1≅)1≅之间明显高于ƒ热液流体1≅)1≅≥εταλ!北大西洋和中太平洋现代海水1≅)1≅≥εταλ!海底辉长岩1≅)1≅∏εταλ!洋中脊玄武岩玻璃1≅2)1≅2≥εταλ以及上部陆壳平均约1≅∞εταλ的含量略高于北太平洋深海粘土含量为1≅∞εταλ!富有机质深海沉积物1≅)1≅√2εταλ!1≅)1≅2εταλ和和玄武岩1≅)1≅的含量而与海底橄榄岩1≅)1≅2εταλ以及ƒ2结壳1≅)1≅∏εταλ的含量比较接近∀这表明在海底热液沉积物形成过程中由于具有亲铁和亲硫性本区块状硫化物的形成对热液流体中的起到明显的富集作用∀期曾志刚等冲绳海槽热液区海底块状硫化物的同位素组成热液区海底块状硫化物的含量在1≅)1≅之间变化范围比较大明显高于上陆壳1≅)1≅≥εταλ!深海橄榄岩1≅)1≅2εταλεταλ!洋中脊玄武岩1≅)1≅2εταλ!海底辉长岩≅)≅∏εταλ以及洋岛玄武岩≅)≅2εταλ∏εταλ的含量与黑海沉积物≅)≅√εταλ的含量比较接近这也表明在热液区海底块状硫化物中有明显富集的特征∀热液区海底块状硫化物的比值在1)1之间变化范围与其含量一样比较大明显高于深海橄榄岩1)12εταλ而与黑海沉积物)√εταλ!洋中脊玄武岩)22εταλ以及洋岛玄武岩1)2εταλ∏εταλ的比值比较接近∀从图进一步可以看出热液区海底块状硫化物高比值和高含量的特征非常明显反映出沉积物!海水以及深部来源的!均有可能对区热液流体产生一定影响∀图热液区海底块状硫化物中与其≅含量的关系σ块状硫化物本文τ深海橄榄岩2εταλϖ洋中脊玄武岩及玻璃2εταλ≥εταλ3洋岛玄武岩2εταλ∏εταλο黑海沉积物√εταλπ陆源沉积物2εταλƒ12≅2√∏σ√∏τ⁄22εταλϖ22εταλ≥εταλ322εταλ∏εταλο√2εταλπ2∏2εταλ∞∞研究表明了热液硫化物的∞∞部分来自沉积物和火山岩海水的混合作用对热液硫化物的∞∞配分模式产生了一定影响曾志刚等硫同位素研究表明热液硫化物的硫主要来自中!酸性火山岩和海水并且在流体沉积物相互作用过程中海底沉积物也可能为热液硫化物的形成提供了部分硫曾志刚等铅同位素研究表明热液硫化物中的铅是由沉积物与长英质火山岩来源铅共同构成的混合铅曾志刚等∀结合对该区热液硫化物∞∞!硫和铅同位素研究的综合讨论区海底热液成矿物质具有多来源的特点海水!火山岩!沉积物和深部地幔源为该区热液硫化物的形成提供了物质来源∀3结论311冲绳海槽热液区块状硫化物的比值高于地幔端员而低于海洋沉积物和海水端员表明海洋与湖沼卷该区块状硫化物中锇是深部来源锇与海水和或沉积物混合的产物∀312块状硫化物样品的与锇含量的变化关系表明在海底热液循环过程中热液流体与海水的相互作用将对热液流体的锇浓度及其同位素组成产生明显的影响且在各物质端员锇同位素组成确定的前提下可有效的评价海底热液循环过程中海水的影响程度∀313综合块状硫化物的∞∞硫和铅同位素研究进一步揭示出区海底热液成矿物质具有多来源的特点海水!长英质火山岩!沉积物和深部地幔源是形成块状硫化物的物源∀314确定冲绳海槽沉积物!火成岩!陆壳组分和热液流体的锇同位素组成特征将成为进一步解决海底热液成矿物质来源问题的关键∀致谢侯增谦研究员为本项研究工作提供了样品谨致谢忱∀参考文献曾志刚蒋富清翟世奎等1冲绳海槽中部⁄∞热液活动区中块状硫化物的稀土元素地球化学特征1地质学报)曾志刚蒋富清翟世奎等1冲绳海槽中部热液活动区中海底热液沉积物的硫同位素组成及其地质意义1海洋学报)曾志刚蒋富清翟世奎等1冲绳海槽热液活动区块状硫化物的铅同位素组成及其地质意义1地球化学)∏∞°εταλ1∏√∏×21°⁄°≥∏)∏•∏2ετα1∏√ƒ2∏1∞°2≥)∏≥√εταλ1°∏2∏∏1≤)⁄≥∞•εταλ1°221∞°≥)∞×∏1¬∏°∏1≤)∞×∏1×∏∏1≤)∏∞≥12∞∏°1∞°≥)°°∏1√∏≤×∏1∞)≤∞1∏2√1≤)2≤1∏1∞°≥)√≤∞≤εταλ1∏×β21∞°1≥)期曾志刚等冲绳海槽热液区海底块状硫化物的同位素组成√×∏1×∏21∞°≥)2≤121≤)√×∏1×∏∏≥1≤)≥°∏⁄•∏1×∏1≤)≥•∏•εταλ1∏∏∏ƒ∏1∞°≥)≥°2≤1∏2∏2∏2√2∏1∞°≥)ΟΣΙΣΟΤΟΠΙΧΧΟΜΠΟΣΙΤΙΟΝΣΟΦΣΕΑΦΛΟΟΡΜΑΣΣΙςΕΣΥΛΦΙ∆ΕΣΦΡΟΜΤΗΕϑΑ∆ΕΗΨ∆ΡΟΤΗΕΡΜΑΛΦΙΕΛ∆ΙΝΤΗΕΟΚΙΝΑΩΑΤΡΟΥΓΗ2≥2∏⁄∏2⁄(ΙνστιτυτεοφΟχεανολογψ,ΤηεΧηινεσεΑχαδεµψοφΣχιενχεσ,Θινγδαο,)(ΟχεανΥνιϖερσιτψοφΧηινα,Θινγδαο,)(ΙνστιτυτεοφΡοχκανδΜινεραλΑναλψσισ,ΧηινεσεΑχαδεµψοφΓεολογιχαλΣχιενχεσ,Βειϕινγ,)Αβστραχτ×∏∏∏√∏√∏∏∏1∏∏∏∏√∏∏2√∏¬1∏∏2∏√∏1⁄∏∏√∏∏∏√∏√∏√×∏1×∏2∏√∏∏∏√∏∏∏21ƒ∏∏√∏√∏∏∏21)ε∏2∏√∏¬∏≤≥∏2√∏1×∏∏2∏∏×21∏∏∏√√∏√1×∏√∏1≅1≅1≅∏√∏21≅1≅1≅∏∏√∏√√∏√1海洋与湖沼卷111×2∏21×∏¬2∏∏1∏∏√∏×∏∏√2∏∏√∏1≤∏∏∏√∏√2∏∏√∏1∏∏√∏×∏∏∏∏2∏√∏Κεψωορδσ∏≥√∏×∏5海洋与湖沼6动态据中国科学引文数据库年最新统计结果显示5海洋与湖沼6影响因子为1在影响因子最高的中国科技期刊名排行表中列位∀期曾志刚等冲绳海槽热液区海底块状硫化物的同位素组成