论文部分内容阅读
在2005年中美联合深潜航次中，从Juan de Fuca洋脊Endeavour段六个高温喷口和两处弥散流区采集到了热液和硫化物烟囱体样品。热液Sr同位素比值的研究表明，在热液循环下渗区的低温水岩反应阶段，Main Endeavour热液循环系统中，海水中约75％的Sr进入了硬石膏，而在Mothra热液场这一比例更大，表明后者经历的低温水岩反应时间更长。Mothra热液场的水岩比要明显小于MainEndeavour热液场。热液的Cs/Rb比介于新鲜玄武岩和蚀变玄武岩的Cs/Rb比值之间且靠近新鲜玄武岩的值，表明Endeavour段水岩反应区的岩石在高温水岩反应前经历了轻微的低温蚀变过程。在Endeavour段高温水岩反应区钠长石化比较普遍。
热液样品的盐度变化范围较大，Cl含量的变化范围从占海水Cl含量的51％到108％。通过SiO2含量的推断，Endeavour段水岩反应区的温度要大于430℃，压力高于310巴，热液在此条件下发生了超临界的相分离。高温热液(除Gremlin热液外)的主量元素和Sr/Ca比与Cl之间具有较好的正相关关系，这和该地区其它受相分离控制的热液特征一致，表明相分离是控制Endeavour高温热液Cl含量变化的主要因素。Gremlin喷口热液在喷出海底前溶解了大量的石盐，导致热液的大部分元素含量与Cl含量之间的比值要显著低于其它高温热液，另外石盐的溶解也使得Gremlin喷口热液的Sr同位素比值要高于其它高温热液。
热液样品都表现出轻稀土(LREE)富集，重稀土(HREE)亏损以及正Eu异常的球粒陨石标准化分布模式，GWB软件的计算结果表明水岩反应过程中稀土元素和Cl的络合是导致这种分布特征的主要控制因素。Gremlin和FaultyTowers喷口热液的Y/Ho比值要明显高于其它高温喷口热液，表明这两处喷口热液中的稀土元素明显地受到铁/锰氢氧化物(或氧化物)清扫作用的影响。两处弥散流样品的化学组成接近海水，主要是由海水和Main Endeavour段高温热液混合而成的。对比弥散流和根据Mg含量计算得到的理想混合流体的稀土元素球粒陨石分布模式，前者表现出显著的LREE亏损和正Eu异常增强的特点，这可能是混合过程中稀土元素受硬石膏结晶过程控制的结果，这些硬石膏可能存在于弥散流热液场海底之下。Mothra热液场热液的重稀土元素球粒陨石标准化分布模式(HREECN)要比沉积物贫瘠地区的热液平坦且接近海底沉积物的HREECN，显示沉积物对Mothra热液场热液有明显影响。B同位素的计算显示沉积物对Mothra热液中B的贡献约为30％。
硫化物的稀土分布模式与热液接近，表明硫化物中的稀土元素主要来自热液。由于硫化物生长过程中矿物组成的不均一性，不同部位的稀土元素含量与分布模式不完全相同。对海底人工高温帽中形成的硫化物样品研究后表明，稀土元素在高温帽样品和热液间的分配主要受到结晶学的控制，Eu和Y由于受到“歧视效应”的影响其分配系数要明显小于其它稀土元素，使得高温帽样品的稀土元素热液标准化分布模式形成负Eu和负Y的特征。