台湾龟山岛附近海域热液流体及其来源初步研究

虽然有学者对龟山岛附近海域热液活动进行过研究，但由于对其开展工作的学者比较少、研究时间比较短，对龟山岛热液流体的性质及来源并不清楚，不利于防灾监测工作的进行。因此本申请项目以龟山岛热液流体为主要研究对象，将其常量、微量、稀土元素和氢氧同位素特征与龟山岛岛上淡水、台湾岛近海地下水、台湾岛大气降水以及热液区基底安山岩的特征进行对比研究，从而了解龟山岛热液流体的性质并揭示龟山岛热液流体的来源，为该区火山活动的监测工作提供依据和资料，并促进我们更深入的认识浅海热液活动的特征与规律。

项目以龟山岛热液流体为主要研究对象，通过将其常量、微量、稀土元素和氢-氧同位素特征与龟山岛岛上淡水和地下水、台湾岛大气降水、硫磺球以及热液区基底安山岩的特征进行对比研究，揭示了龟山岛热液流体的性质和来源。由于酸性火山气的溶解和硫化氢的氧化，龟山岛黄色热液流体具有较低的pH值，相对照，白色热液流体酸性弱于黄色热液流体，与白色泉附近孔隙发育，海水渗入量较多有关。黄色热液流体集中喷发，发生自然硫沉淀，除形成烟囱体之外，多数在喷口附近堆积形成土丘状，白色热液流体喷口附近则弥漫着大量乳白色细小颗粒，主要成分为S、Al和Si。根据氢-氧同位素和稀土元素的测试结果，龟山岛热液流体不具有大气降水来源。两种类型的热液流体中的总稀土元素浓度相当，约为813 - 1212 ng/L，与浅海海水相比显著富集。稀土元素球粒陨石标准化分配模式显示，黄色流体轻稀土元素轻微富集，在Eu处向下有稍微的凸起，白色流体也具有轻微的轻稀土元素富集，富集程度高于黄色热液流体，但没有Eu异常。龟山岛热液流体的稀土元素球粒陨石标准化分配模式既不同于浅海海水，也不同于深海酸性-硫酸盐流体、台湾大屯火山地区酸性-硫酸盐流体以及陆上酸性-硫酸盐地热流体，且在自然硫烟囱体和硫磺球的形成过程中，流体中的稀土元素没有发生分馏。龟山岛热液流体中的稀土元素行为与水岩相互作用时间短、极低pH值、流体沸腾、自然硫沉淀形成、细小颗粒物吸附以及REE-Cl配合物形成等因素有关。此外，课题执行过程中，还进行了热液柱温度异常自动化计算方法研究、龟山岛硫磺球成因研究、Si-Fe-Mn氧化物显微结构和化学组成研究、和热液蚀变岩石中硬石膏成因的研究，为下一步进行浅海热液活动水环境影响机制和安山岩-热液流体相互作用研究奠定了基础。