北斐济海盆热液烟囱的元素地球化学研究

从研究北斐济海盆热液烟囱的矿物学、地球化学和年代学特征切入，分析热液烟囱的结构特征、矿物组合、矿物生长顺序和形成年代，研究热液烟囱中微量元素（Co，Ga，Ge，As，Se，Mo，Ag，Cd，Sb，Te，Au，Tl，In，Re）、稀土元素和铂族元素（Pt，Pd，Os，Ir，Ru，Rh）的含量分布特征，结合硫、铅、锇和稀有气体同位素组成研究，示踪热液烟囱形成的物质来源，旨在明确热液烟囱的矿物组合与元素组成之间的关系，揭示热液烟囱中分散元素的赋存状态和铂族元素的分配模式及各元素的相对富集程度，可深入认识热液烟囱形成过程中元素变化的控制因素及机理，丰富对热液烟囱中元素地球化学行为的认识，为我国在海底多金属硫化物的资源评价、开发和利用等方面的工作提供研究基础，有助于海底热液活动及其产物的形成演化、热液活动与深部岩浆过程的关系等问题的解决。

项目以北斐济海盆热液烟囱物为主要研究对象，分析了热液烟囱物的结构特征、矿物组合、矿物生长顺序和元素、同位素组成，研究了热液烟囱物中元素的含量分布特征，结合硫、铅同位素组成的研究，明确了热液烟囱物的矿物组合与元素组成之间的关系，揭示了热液烟囱物形成的物质来源和形成过程中元素变化的控制因素。北斐济海盆Sonne 99热液区热液烟囱物样品可分为富Zn型硫化物、富Cu型硫化物和富Fe型硫化物三类。位于Yogi丘状体处的烟囱物内部样品中的闪锌矿以粗粒为主，没有白铁矿伴生；而烟囱物外部样品中的闪锌矿则与大量胶状白铁矿伴生，且两块样品的闪锌矿中都有大量细粒的、形态相同的黄铜矿包体，暗示烟囱物内部和外部具有一致的初始成矿流体组成，但内、外部矿物的沉淀环境却并不相同。位于Yogi丘状体处的42 GTV样品中，局部孔隙可见板状重晶石交代白铁矿，说明在早期Fe硫化物形成阶段，热液流体向外扩散的同时，海水也沿孔隙向丘状体内部渗透并与热液流体发生了混合。Sonne 99热液区Corner丘状体样品从外向内为正常的低温至高温矿物序列，依次沉淀了Fe硫化物、Zn硫化物和Cu硫化物。Sonne 99热液区内热液硫化物样品，轻稀土相对重稀土富集，大多数硫化物样品具有负Eu异常，113.1GTV-4样品具有正Eu异常。北斐济热液硫化物样品中，黄铁矿、闪锌矿和黄铜矿的δ34S值分别为2.7‰ - 4.0‰、3.4‰ - 4.1‰和4.0‰ - 4.2‰，硫化物样品中的硫来自玄武岩和海水硫酸盐。北斐济热液硫化物样品中的铅来自玄武岩，铅同位素组成比该热液区内基底玄武岩的铅同位素组成更均一。此外，课题执行过程中，还进行了岩浆演化、热液产物成因与控制因素的研究，深入认识了热液活动与深部岩浆过程的关系和热液产物的物质来源与形成机制。